Дизайн

Высокотемпературные газогазовые теплообменники обычно встречаются на заводах по производству серной кислоты и функционируют в качестве обменников или подогревателей слоя катализатора, а также в качестве подогревателей в серной печи.

Эти рекуператоры выдерживают очень высокие температуры и большие перепады температур. Обычно по крайней мере один, а то и оба газовых потока являются высококоррозионными, если им дать возможность конденсироваться.

Распространенные виды отказов

Если используется стандартная кожухотрубная конструкция, наиболее вероятно возникновение нескольких видов отказа. К ним относятся:

Коррозия холодного конца. Поток холодного газа часто поступает в теплообменник при температуре ниже точки росы компонентов, содержащихся в потоке горячего газа. Это создает вероятность того, что температура поверхности материала будет ниже этой точки росы. Их обычно называют холодными точками. Если поток газа соприкасается с холодным местом, произойдет конденсация. Образующаяся кислота вызовет локальную коррозию, обычно называемую коррозией холодного конца.

Загрязнение холодного конца. При наличии потока газа, обогащенного SO3, холодные пятна вызывают осаждение SO3. SO3 создает прочную связь со стенками металлической трубы. Эти отложения продолжают накапливаться, и если установку не остановить на техническое обслуживание, возникающая в результате блокировка газового потока приведет к очевидным проблемам с производительностью.

Отказы из-за стресса. Высокотемпературные рекуператоры газа в газ подвергаются быстрым и экстремальным изменениям температуры. Это приводит к быстрому и значительному расширению и сжатию материала. В стандартных кожухотрубных конструкциях трубы, скорее всего, будут расширяться с разной скоростью из-за неравномерного распределения температуры внутри пучка труб. Это приводит к неравномерному воздействию труб на трубную решетку и, в конечном итоге, к разрушению сварных швов трубной решетки.

Непредвиденное падение давления. Если падение давления превышает ожидаемое, рабочий расход также будет меньше ожидаемого.

Все эти виды отказов ухудшают работу рекуператора и, в конечном итоге, работу всей установки. После ввода в эксплуатацию исправление или ремонт являются очень дорогостоящими и отнимают много времени. Если не принять меры, срок эксплуатации может сократиться до нескольких лет.

Решение

Крайне важно тщательно оценить предполагаемое применение и спроектировать рекуператор с учетом этих эксплуатационных требований и вышеуказанных режимов отказа. Эти проблемы необходимо решать на этапе проектирования, чтобы обеспечить надежность и эффективность рекуператора.

Тщательный анализ агрегата необходим для устранения холодных зон, неравномерных напряжений и перепадов давления перед изготовлением агрегата, чтобы избежать дорогостоящих регулировок и ремонтов и максимально увеличить общий срок службы и производительность.

Учитывая опыт и знания, решение является простым. Цель состоит в том, чтобы создать тепловую симметрию внутри устройства. Следующие функции помогают достичь этой цели:

Пучок труб с переменным шагом. Шаг или расстояние между трубками варьируется в зависимости от ряда. Это обеспечит более равномерное распределение потока по трубному пучку и приведет к равномерной температуре по всей трубной решетке. Это также способствует более низкому перепаду давления и более высокому термическому КПД.

Уникальные конструкции перегородок. В отличие от стандартных кожухотрубных конструкций, используются впускные отверстия и перегородки, что позволяет сочетать поперечный и параллельный потоки в дополнение к общему противотоку. Встроено несколько проходов, что позволяет отвести входящий поток холодного газа от существующего потока горячего газа, тем самым избегая холодных участков, где они могут быть проблематичными. Такое расположение дополнительно способствует обеспечению однородности температуры.

Полнокольцевые впускные камеры – камеры позволяют газовым потокам поступать в рекуператор с более низкой скоростью, обеспечивая однородность и предотвращая появление холодных зон. Такая конструкция также позволяет избежать изолированных зон с более высоким перепадом давления, характерных для соединений, и повышает эффективность установки.