Wymienniki ciepła skorupy i rur są używane do wykorzystywania ciepła odpadowego z przemysłu chemicznego wydechowego

Chemiczny gaz spalin zwykle ma wysokie temperatury (150–800 stopni), skład złożony (w tym pył i gazy korozyjne, takie jak SO₂ i HCl) oraz duże wahania prędkości przepływu. Dlatego konstrukcja konstrukcyjnaWymiennik ciepła skorupy i rurkiwymaga ukierunkowanej adaptacji:
Alokacja po stronie rur i po stronie powłoki:
Zazwyczaj czyste pożywki grzewcze (takie jak woda zasilająca kotła, woda procesowa i powietrze chłodzące) są kierowane przez stronę rurki (w celu ułatwienia czyszczenia i zapobiegania zanieczyszczeniu), podczas gdy wysoko temperatura gazu wydechowego jest kierowana przez stronę skorupy (aby pomieścić większe prędkości przepływu i gazy obciążone pyłem, a strona skorupa oferuje dużą przestrzeń do instalacji przepływów w celu zwiększenia przepływu). Jeśli gaz spalin zawiera wysoce korozyjne składniki (takie jak z branży chlor-alkali), gaz spalin musi być kierowany przez stronę rurki, stosując rurki oporne na korozję (takie jak tytan lub Hastelloy), z podgrzewającym środkiem przepływającym przez skorupę. Podstawowy projekt komponentów:
Rurki wymiany cieplnej: wybór materiału opiera się na charakterystyce spalin (np. Zwykła stal węglowa dla temperatur spalinowych mniejszych lub równych środowiskom 400 stopni i niekorozyjnej; 316L stali nierdzewnej dla gazów spalin zawierających niewielkie ilości siarki i chloru; tytanowe rurki dla środowisk o wysoce korozyjne). Pięte rurki mogą być stosowane do poprawy przenoszenia ciepła (zwiększenie powierzchni transferu ciepła, szczególnie w przypadku niskich współczynników transferu ciepła po stronie wydechu).
Baffles: Baffles (np. W łuku, w kształcie dysku lub w kształcie pierścienia) są instalowane po stronie skorupy, aby zmusić gaz spalinowy do przepływu poziomo przez rurki wymiany ciepła, rozkładając warstwę graniczną i poprawiając wydajność przenoszenia ciepła. Zmniejszają również zwarcie gazów spalinowych i zapewniają wystarczającą odzysk ciepła.
Połączenie rurowe do skorupy: Zastosowane są połączenia spawalnicze lub kołnierzowe, z preferowanym spawaniem dla środowisk o wysokiej temperaturze, aby uniknąć wycieku. Wdrażana jest również kompensacja naprężenia termicznego (np. Struktura rurki w kształcie litery U, aby pomieścić rozszerzenie cieplne spowodowane różnicami temperatury).

Projekt antykorozyjny
Chemiczny gaz odpadowy (taki jak synteza chemiczna i spalin spalinowy) często zawiera kwaśne gazy lub kondensat (takie jak So₂ tworzące h₂so₃, gdy reaguje z wodą). Ryzyko korozji można zmniejszyć poprzez ulepszenia materiałów (takie jak dupleks ze stali nierdzewnej lub stopy na bazie niklu), powłoki (takie jak szkliwo lub niemetaliczne powłoki antykorozyjne) lub optymalizację procesu (takie jak kontrolowanie temperatury gazu odpadów powyżej punktu rosy, aby zapobiec tworzeniu kondensatu).
Projektowanie anty-clogowania i usuwania pyłu
Gaz odpadowy (taki jak wydech węglowy i wydech węglowy) z łatwością gromadzi kurz na powierzchni rur wymiany ciepła, zmniejszając wydajność przenoszenia ciepła. Projekt wymaga:
Kontrolowanie prędkości spalin po stronie skorupy (ogólnie 10-15 m/s) w celu wykorzystania przepływu powietrza w celu zmniejszenia akumulacji pyłu;
Rezerwowanie kanałów usuwania pyłu (takie jak dmuchawy sadzy parowej lub mechaniczne urządzenia wibracyjne);
Za pomocą rur lub rur wymiany ciepła o dużej średnicy ze specjalnymi przekrojami (takimi jak rurki eliptyczne) w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa przyczepności pyłu. Kompensacja naprężeń termicznych
Różnica temperatur między gazem spalinowym a podgrzewanym podłożem może osiągnąć ponad 500 stopni. Różnica rozszerzalności cieplnej między rurkami wymiany ciepła a skorupą z powodu różnic materiału i temperatury może łatwo prowadzić do deformacji arkusza rur lub pęknięcia spawania. W celu zmniejszenia naprężenia termicznego wymagane są elastyczne struktury (takie jak wymienniki ciepła U-Tube i pływające wymienniki ciepła) lub połączenia rozszerzające.
Projekt nadmiarowości bezpieczeństwa
Aby rozwiązać potencjalną obecność łatwopalnych i wybuchowych elementów w gazach spalinowych (takich jak LZO i niekompletnie spalone spalania), uszczelnienia odporne na eksplozję (takie jak metalowe mieszki), wraz z czujnikami monitorowania temperatury i ciśnienia w celu automatycznego wyłączenia procesu, jeśli ciśnienie przekroczy określone granice, zapobiegając incydentom bezpieczeństwa.

Ciepło odzyskane przezWymienniki ciepła skorupy i rurkiW odpadach chemicznych Wykorzystanie ciepła odpadów gazowych jest wykorzystywane przede wszystkim w następujących scenariuszach, osiągając konwersję „odpadów ciepła do użytecznej energii”:
Podgrzewanie mediów procesowych:
Odzyskiwanie ciepła z reformatorowego gazu spalinowego (około 600–800 stopni) w syntetycznych roślinach amoniaku i metanolu w celu podgrzewania gazu zasilającego (takiego jak gaz ziemny lub powietrze), zmniejszając zużycie paliwa w piecu grzewczym. Generowanie gorącej wody/pary:
Przedstawiony gaz spalinowy z katalitycznego pękania rafinerii (około 500-700 stopni) jest stosowany do ogrzewania wody odsalonej, wytwarzając pary niskokresowe (0,5-1,0 MPa) do ogrzewania lub wytwarzania energii.
Podgrzewanie woda zasilająca kotła:
Gaz spalinowy spalarni w parku chemicznym (300-500 stopni) służy do podgrzewania wody zasilającej wodę przez wymiennik ciepła skorupy i rur, poprawa wydajności kotła i zmniejszając zużycie paliwa.
Suszenie ciepła:
Ciepło odzyskuje się z suszenia gazu spalinowego (150–300 stopni) z branży pestycydów i barwników w celu podgrzewania świeżego powietrza w celu wykorzystania jako źródło ciepła w suszarkach, zmniejszając energię elektryczną i zużycie pary.