Priemyselný prenos tepla: aplikácie, výberové kritériá a praktické pokyny

Táto medzera je to, o čom je v skutočnosti priemyselný prenos tepla. Málokedy ide o exotické zliatiny alebo novú termodynamiku; je to otázka povrchu, rýchlosti plynu, prídavku na znečistenie a miesta, kde kov sedí vo vnútri potrubia. Urobte tieto štyri správne a obyčajný dizajn prekoná elegantný dizajn, ktorý sa pevne zapojí do šiestich týždňov.

Nižšie uvedené časti pokrývajú mechanizmy, hardvér, kroky výberu a čísla, ktoré rozhodujú o schválení alebo odložení projektu.

Čo skutočne pokrýva priemyselný prenos tepla

Priemyselný prenos tepla is the controlled movement of thermal energy between a hot stream, a cold stream and the metal separating them, and in heavy industry the hot stream is almost always flue gas on its way to the stack.

O túto povinnosť sa delia tri mechanizmy. Žiarenie dominuje nad cca 800 C, čo je oblasť pece. Vedenie cez stenu rúrky nie je takmer nikdy prekážkou, pretože 3 mm stena z uhlíkovej ocele pri 400 C pridáva zanedbateľný odpor. Konvekcia na strane plynu spôsobuje škodu.

Čisté spaliny pri rýchlosti 10 až 15 m/s poskytujú súčiniteľ filmu približne 30 až 60 W/m2K. Vodná alebo parná strana tej istej trubice beží nad 1000 W/m2K. Keďže odpory sa pridávajú v sérii, plynová strana má na starosti asi 90 percent problému a každé následné rozhodnutie o dizajne vyplýva z tohto jediného faktu.

Praktický dôsledok je jednoduchý. Pridajte oblasť na strane plynu, udržujte rýchlosť plynu dostatočne vysokú, aby ste vyčistili rebrá, ale dostatočne nízku, aby ste zabránili erózii, a akceptujte, že stena rúrky bude prebiehať blízko teploty vody. Všetko ostatné sú detaily.

Povrchy, ktoré rozhodujú o rýchlosti prenosu tepla

Povrch na strane plynu je miesto, kde sa dizajn rekuperácie tepla vyhráva alebo stráca, takže rebrované rúrky, banky ekonomizérov a moduly HRSG sa posudzujú podľa rovnakých troch čísel: hustota povrchu, rýchlosť plynu a tolerancia zanášania.

Rebrá typu H sú zvarené v pároch s priamym plynovým pruhom medzi nimi, čo je dôvod, prečo prežijú uhlie a popol z biomasy, ktorý by upchal hustú špirálovitú banku. Špirálové rebrá poskytujú väčšiu plochu na meter a lepší výkon v čistom plyne, ale ťažšie sa čistia a oveľa menej odpúšťajú studené miesta.

Najčastejšie vynechávaným detailom je účinnosť plutvy. Dlhé tenké rebrá pri vysokej teplote vedú zle pozdĺž svojej dĺžky, takže efektívna plocha je menšia ako geometrická plocha. Ak údajový list uvádza oblasť bez údaja o účinnosti plutiev, požiadajte o to skôr, ako porovnáte ceny. Samostatná poznámka k ako rebrované rúrky zvyšujú účinnosť prenosu tepla podrobnejšie prejde výpočtom povrchu.

Rebrovaná rúrka typu H pre vysoko účinný prenos tepla Vysokofrekvenčne zvárané rebrá v tvare H zväčšujú vykurovaciu plochu a odolávajú prachu, takže účinnosť rebier stojí za kontrolu pred porovnaním možností prenosu tepla. Zobraziť produkt →

Kam teplo skutočne uniká

Väčšina zariadení stráca obnoviteľné teplo na troch miestach: komín, horúce povrchy, ktoré neboli po úprave nikdy opätovne izolované, a odkal alebo kondenzát, ktorý sa namiesto vracania vypúšťa.

Dve čísla rozhodujú o tom, ako ďaleko je možné posunúť teplotu plynu. Kyslý rosný bod nastavuje dno: s 1 až 2 percentami síry v palive, vodná para a SO3 začnú kondenzovať na rebrách niekde medzi 120 a 150 C. Bod zovretia určuje praktický limit pre tvorbu pary, zvyčajne 8 až 15 K medzi výstupom plynu a nasýtením parou.

Keď je plyn nad približne 500 C, ekonomizér je úplne nesprávny nástroj. Táto povinnosť prináleží kotlu na odpadové teplo, ktorý vyrába paru alebo ohrieva procesnú tekutinu, a rozhodnutie sa riadi oveľa viac bilanciou pary v závode než údajmi o plyne.

Priemyselný odpadový tepelný kotol na vysokoteplotné získavanie spalín Pre spaliny nad rozsahom ekonomizéra tento kotol rekuperuje teplo na výrobu pary a prispôsobuje sa prachu, korózii a kolísavým zdrojom. Zobraziť produkt →

Prispôsobenie vybavenia povinnosti

Voľba zariadenia sa riadi najskôr stavom plynu a druhým dopytom po pare alebo vode, nikdy nie naopak.

1. Opravte údaje o plyne: prietok, teplotu, zloženie, prachové zaťaženie, rosný bod a ako sa všetky štyri menia medzi letom a zimou.
2. Cieľovú výstupnú teplotu nastavte s koróznou rezervou, nie na teoretické optimum.
3. Dimenzujte povrch s poctivým faktorom znečistenia, okolo 0,005 až 0,01 m2K/W pre čistý plyn a dvakrát až trikrát viac ako pri spaľovaní ropy alebo biomasy.
4. Skontrolujte rozloženie a prepojenie: priestor potrubia, hlavu ventilátora, výšku bubna, usporiadanie obtoku a fyzický prístup na čistenie.

Kroky tri a štyri sú tam, kde dochádza k strate rozpočtov. Jednotka dimenzovaná na čistú prevádzku a inštalovaná bez ofukovača sadzí potrebuje neplánovaný výpadok do dvoch rokov a náklady na neskoršie doplnenie zvyčajne prevyšujú cenový rozdiel medzi lacným a dobrým dizajnom.

Pri práci EPC na rozhraní záleží rovnako ako na tepelnom dizajne. Potrubné prechody, dilatačné škáry, nosná oceľ a prístrojové vybavenie musia byť vyriešené v 3D pred začatím výroby, a preto dodávateľ, ktorý dokáže previesť výkresy a overiť tepelný príkon interne, ušetrí projektu viac času ako dodávateľ, ktorý jednoducho uvedie nižšiu cenu za tonu. Profil spoločnosti podrobnejšie stanovuje tento inžiniersky rozsah.

Ekonomizér spalín na konci kotla Rekuperuje teplo zo spalín kotla na predhriatie napájacej vody, zníženie spotreby paliva a prispôsobenie kotlov na uhlie, plyn, olej, biomasu alebo odpadové teplo. Zobraziť produkt →

Prečítajte si ekonómiu predtým, ako sa zaviažete

V návratnosti priemyselných zariadení na prenos tepla dominujú ročné prevádzkové hodiny a cena paliva, nie malé rozdiely v tepelnej účinnosti.

O tom, či prípad prežije hodnotiace stretnutie, rozhodujú tri vstupy:

• Prevádzkové hodiny pri reálnom zaťažení, nie hodiny na štítku.
• Náklady na palivo počas životnosti zariadenia s kontrolou citlivosti za polovicu súčasnej ceny.
• Náklady na čistenie a kontrolu vrátane dní odstávky, ktoré spotrebuje.

Včas pridajte poddajnosť tlakovej časti. Dokumentácia ASME alebo PED, vysledovateľnosť materiálu a kontrola treťou stranou zriedka menia tepelný dizajn, ale môžu posunúť harmonogram dodávok o mesiace, ak sa zvýšia po zmrazení výkresu.

Často kladené otázky

Aký je rozdiel medzi ekonomizérom a parným generátorom s rekuperáciou tepla?

Ekonomizér ohrieva napájaciu vodu bez zmeny jej fázy, typicky využíva spaliny na 200 až 400 C. Parný generátor s rekuperáciou tepla vyrába paru a zvyčajne obsahuje sekcie ekonomizéra, výparníka a prehrievača v jednom plášti, ktoré rekuperujú výfukové plyny z plynových turbín alebo vysokoteplotných procesov.

Na akú teplotu zásobníka by som sa mal zamerať?

Tak nízky, ako to dovolí kyslý rosný bod a bod priškripnutia. Pre plyn s nízkym obsahom síry je to často 120 až 150 °C; pre vykurovací olej s vysokým obsahom síry to môže byť 160 C alebo viac, pokiaľ nie sú špecifikované rebrá odolné voči korózii.

Ako zabránim znečisteniu rebrovaných rúrok?

Prispôsobte typ plutvy popola, udržujte rýchlosť plynu v rozsahu 8 až 12 m/s a nainštalujte prefukovače sadzí s dostatočným počtom dráh, aby dosiahli na stenu rúry. Rebrá typu H so širokými plynovými dráhami sú bezpečnejšou voľbou pod 300 C, kde je popol lepkavý.

Je možné zariadenie na rekuperáciu tepla dodatočne namontovať do existujúceho potrubia?

Áno, ak to hlava ventilátora a priestor potrubia umožňujú. Väčšina retrofitov potrebuje obtok na vypnutie a čistenie a extra stratu ťahu 0,5 až 1,5 kPa sa zvyčajne musí zaplatiť vylepšením ventilátora alebo vyšším komínom.