Если вам когда-либо приходилось заменятьпучок трубок в теплообменнике с фиксированной трубной решеткойраньше срока, вам знакомо это чувство. Почти всегда это несоответствие спецификации. На бумаге трубки выглядели нормально, но в полевых условиях они не могли выдержать перепады температур, вибрацию или коррозионное сырье, о котором вас никто не предупреждал.
В теплообменнике с фиксированной трубной решеткой обе трубные решетки прикреплены непосредственно к корпусу. Нет плавающей головки, нет компенсатора. Трубный пучок представляет собой весь трубный узел, удерживаемый трубными решетками, плюс внутренние перегородки. Конструкция проста и экономична,-эффективна-, но комплект для чистки невозможно вытащить. Как только он вставлен, он уже вставлен. Вот почему спецификация трубного пучка здесь имеет гораздо большее значение, чем в других конструкциях.
Три вопроса, которые мы всегда задаем в первую очередь
Прежде чем мы даже посмотрим на схему расположения трубок, мы задаем три вопроса:
- Какова наихудшая-разность температур между кожухом и трубами? Если он превышает 60 градусов, использование фиксированной трубной решетки становится рискованным. Без компенсатора дифференциальное расширение может привести к сдвигу труб или разрыву соединений трубных решеток. За 14 месяцев мы стали свидетелями сбоя одного пакета, поскольку никто не рассчитывал термическую нагрузку при запуске-только в устойчивом состоянии.
- Как часто вы будете отключаться для очистки? Если это происходит каждые 3 месяца или реже, полностью пересмотрите вариант использования фиксированной трубной решетки. Химическая очистка работает, но стоит дорого. Механическая чистка невозможна без выдергивания узла. Один газовый завод сэкономил 18 000 долларов авансом, а затем тратил 9 000 долларов в год на химическую очистку в течение семи лет.
- Жидкость со стороны корпуса-очень вязкая или загрязняется? Если да, вам потребуется более широкое расстояние между трубами, более низкий вырез перегородки и, возможно, ликвидационный припуск на коррозию.
Выбор материала: где происходит больше всего ошибок
Однажды мы выбрали 304L для охлаждающей воды, поскольку данные по коррозии показали, что с ним все в порядке. Все было нормально в течение 18 месяцев. Затем начались питтинги, и к 26 месяцу у нас было три протечки трубок. Проблема? Содержание хлоридов возросло с 50 ppm до 180 ppm после того, как завод сменил источник воды. Техническому паспорту было два года.
Теперь добавляем маржу:
Условия жидкости Рекомендуемый материал
Чистая вода, с низким содержанием хлоридов 304L или 316L
Вода градирни (50–200 ppm Cl⁻) 316L или дуплекс 2205
Морская вода или высокие хлориды Титан марки 2 или 6Mo
Коррозионные органические вещества/кислоты Hastelloy или Inconel
Титановые трубки могут стоить 3–4 х 304 л. Однако утечка в трубке пластинчатого теплообменника с фиксированной пластиной означает полный слив-со стороны корпуса, продувку и закупорку трубок. Это время простоя обычно превышает материальные премии.
Компоновка труб: компромисс,-который нельзя игнорировать
Треугольный шаг плотно упаковывает трубы-хорошо для теплопередачи, но плохо для загрязнения. Квадратный шаг позволяет очищать полосы через связку. Наше правило: треугольный для чистых жидкостей с низким коэффициентом загрязнения (<0.0002); square for any service with solids or fouling. In one retrofit, swapping from triangular to square dropped tube count by 14% but extended cleaning interval from 6 to 14 months. Net annual savings: ~$22,000.
Конструкция перегородки: упущенная переменная
Перегородки поддерживают трубы, направляют-боковой поток оболочки и создают турбулентность. Чрезмерная-перегородка и резкие перепады давления; под-перегородкой, и вы засоритесь. Наша практика: расстояние 0,2–0,5 диаметра корпуса; дефлекторный срез 25–35%; минимальная толщина 4,5 мм для корпусов до 600 мм, 6 мм для больших. Проверьте зазор между перегородкой-и-корпусом-слишком тугая вызывает перепуск, слишком слабая вызывает вибрацию.
Реальный проект, который изменил нашу спецификацию
На химическом заводе на побережье Мексиканского залива был установлен стационарный трубчатый теплообменник для работы с тяжелыми углеводородами. Исходный комплект: 316L, треугольный шаг, трубки 3/4 дюйма. Через 8 месяцев значение U- оказалось на 30 % ниже расчетного. Мы изменили конструкцию: квадратный шаг, трубы с покрытием, меньшее расстояние между перегородками, увеличенное боковое сопло корпуса-. Результаты: значение U-выросло на 32 %, интервал очистки увеличился с 8 до 18 месяцев, ежегодные затраты на техническое обслуживание сократились вдвое. Новый комплект стоил 11 000 долларов США. больше, но годовая экономия составила ~$21 000. Окупаемость: 6,3 месяца.
Концевые соединения труб-: прокатка или сварка
Мы все еще обсуждаем это. Прокат дешевле, но мы видели протечку прокатных соединений после термоциклирования. Сварка более надежна, но усложняет замену трубок. Наша текущая практика: прокатка + сварка уплотнением-для большинства услуг. Добавляет 8–10 % к стоимости комплекта, но снижает частоту утечек с 1 из 20 до 1 из 60 комплектов.
Инспекция: не позволяйте этому ускользнуть
Фиксированные трубчатые теплообменники представляют собой сосуды под давлением.-Применяется раздел VIII стандарта ASME. Теперь нам требуются: полные MTC с номерами плавок; гидроиспытания при 1,3-кратном расчетном давлении; Капиллярная краска на всех сварных швах труб-и-трубных решеток; сторонний-свидетель проверки. Однажды мы пропустили сторонний-свидетель, чтобы сэкономить 1200 долларов. Проверка качества производителя не выявила пористости в 12 сварных швах. Утечки проявились при запуске-$8000 в результате незапланированного простоя. Никогда больше.
Наш окончательный контрольный список
Прежде чем сделать заказ, пройдите через это:
Термические характеристики: значение U-как в чистом, так и в загрязненном состоянии?
Механическая часть: напряжение расширения оболочки находится в пределах вашего ΔT?
Материал: Проверен текущий анализ жидкости, а не прошлогодний?
Макет: Можно ли его почистить? Если шаг треугольный, то почему?
Перегородки: падение давления проверено по кривой насоса?
Соединения: прокатка, сварка или и то, и другое.-знает ли обслуживающий персонал?
Инспекция: Кто является свидетелем гидроиспытаний и контроля сварных швов?
Запасные части: Заказывались дополнительные прокладки трубных решеток и прокладки проходной-перегородки?