40MW를 발사하는 프로세스 히터는 일반적으로 해당 에너지 중 6~10MW를 현열로 스택 밖으로 보냅니다. 화학 공장에서 이를 회수하는 교환기는 프로젝트에서 어려운 부분이 아닙니다. 어려운 부분은 연도가스의 산성 이슬점, 공정 흐름의 오염 거동, 최대 속도와 최소 안정 작동 사이의 턴다운입니다. 이 세 가지를 적절하게 설정하면 열 전달 표면의 크기가 거의 자체적으로 조정됩니다.
20℃ 연소된 임무의 약 1%를 반환하는 연도 가스 드롭
120-160C 화학 히터 배기의 일반적인 황산 이슬점
6~10배 동일한 길이의 노출된 튜브에 대한 핀 튜브의 외부 표면
화학 공정에서 실제로 열이 손실되는 곳
화학 공장에서 회수 가능한 열은 연소된 히터 연도 가스, 가마 및 산화제 배기 가스, 발열 반응기 배출 가스, 저등급 응축수의 네 가지 흐름을 통해 나갑니다. 각각은 서로 다른 제약을 갖고 있으며, 한 임무를 위해 설계된 장치는 다른 임무에서는 제대로 수행되지 않습니다.
데이터시트보다는 측정 캠페인으로 시작하세요. 버너 청소 주기를 포함하여 전체 생산 주기에 걸쳐 연도가스 온도, 산소 및 먼지 부하를 기록합니다. 최대 속도로 340C를 읽는 히터는 밤에 290C를 읽는 경우가 많으며, 50C 스윙은 나중에 선택할 수 있는 어떤 재료 선택보다 이슬점 마진을 더 많이 움직입니다.
| 스트림 | 일반적인 온도 | 지배적인 위험 | 복구 경로 |
| 프로세스 히터 배기가스 | 250~400℃ | 황산 노점, 저부하 응축 | 급수 또는 공정 유체 이코노마이저 |
| 가마 및 건조기 배기 | 300~600℃ | 먼지 로딩, 끈적끈적한 알칼리 침전물 | 개폐식 수트 블로워가 장착된 H형 핀형 이코노마이저 |
| 열산화기 배출구 | 800~1100℃ | 크리프, 열 순환, 염분 캐리오버 | 복사냉각기와 폐열보일러 |
| 발열 반응로 오프가스 | 150~450℃ | 응축성 부식성, 2상 흐름 | 담금질 기능이 있는 부식 방지 이코노마이저 |
| 응축수 및 재증발 증기 | 90~150℃ | 저급 열, 오염 복귀 | 폐쇄 루프 급수 가열 |
산성 이슬점은 벽 온도 바닥을 설정합니다.
화학물질 배기 덕트의 제한 온도는 가스 온도가 아닌 금속 벽 온도입니다. 삼산화황과 수증기는 경계층에서 결합하여 이슬점 아래 표면에서 액체 황산으로 응축되며, 벽이 가장 차가운 핀 끝에서 공격이 시작됩니다.
산성 이슬점: 연도 가스의 삼산화황과 수증기가 액체 황산으로 응축되는 표면 온도입니다. 화학 히터 배기가스의 온도는 일반적으로 120~160°C 사이에 속하며 공급물의 황 함량, 수분 수준 및 과잉 산소에 따라 증가합니다.
물의 이슬점은 일반적으로 45~60°C 사이로 훨씬 낮으며 그 자체로 구속력을 갖는 경우는 거의 없습니다. 염화물 함유 흐름은 별도의 문제입니다. 염소처리된 공급물이나 폐기물의 소금에서 나온 염화수소는 염산으로 응축되어 10년 동안 깨끗한 연도 가스에서 살아남을 수 있는 스테인리스 등급을 공격합니다.
대략 비용순으로 나타낸 실용적인 옵션은 다음과 같습니다.
- 재순환 라인이나 이코노마이저 바이패스를 사용하여 가장 차가운 튜브 벽이 계산된 이슬점보다 10~15C 높게 유지되도록 물 입구의 온도를 조절합니다.
- 의무로 인해 벽 온도가 이슬점이 허용하는 것보다 낮아지는 경우 ND 강철 또는 에나멜 코팅 튜브를 지정하십시오.
- 열 전달 효율이 떨어지더라도 염화수소 및 염화물 염 흐름에는 주철 또는 폴리머 라이닝 표면을 사용하십시오.
- 부분 부하에서 입구 수온을 높일 수 있는 바이패스 뒤에만 저온 이코노마이저 단계를 추가합니다. 는 저온 이코노마이저와 일반 이코노마이저의 차이점 튜브 번들 자체보다는 이 제어 세부 사항에 주로 위치합니다.
이코노마이저 또는 폐열 보일러: 장치를 용도에 맞게 조정
회수된 열을 예열된 보일러 급수 또는 가열된 공정 유체로 사용하려는 경우 이코노마이저를 지정하십시오. 이젝터, 리보일러 또는 터빈용 증기로 사용하려는 경우 폐열 보일러 또는 열회수 증기 발생기를 지정하십시오. 이 둘은 서로 바꿔 사용할 수 없으며 증기를 높이도록 요청받은 이코노마이저는 시운전 후 몇 달 내에 튜브 내부에서 끓기 시작합니다.
이코노마이저
- 단상 듀티, 회수된 kW당 최저 비용
- 안정성을 유지하려면 끓는점에 15~30C 접근 방식이 필요합니다.
- 증기 수요가 계절적이거나 불안정할 때 가장 적합
- 작고 가벼우며 기존 덕트에 쉽게 장착 가능
- 턴다운 시 입구 수온에 민감함
폐열 보일러
- 이젝터, 리보일러 또는 터빈용 증기를 생산합니다.
- 스팀 드럼, 레벨 제어 및 블로우다운 경로가 필요합니다.
- 더 큰 설치 공간과 더 높은 자본 비용
- 복사 섹션으로 고온 스트림을 처리합니다.
- 저부하에서 이코노마이저를 보호하려면 재순환이 필요합니다.
유용한 점검 방법은 연간 증기 잔량입니다. 현장에서 일년 내내 생산되는 증기를 소비할 수 있다면 보일러는 더 빨리 수익을 회수합니다. 증기 수요가 계절적일 경우 이코노마이저를 통한 급수 가열은 보일러가 서류상으로 더 많은 킬로와트를 회수하는 경우에도 위험이 낮은 투자입니다.
공정 장비 연도 가스 이코노마이저 계절별 증기 수요의 경우 공정 배가스를 사용하여 급수를 가열하고 부식성 또는 폭발성 배기가스를 처리하면서 보일러 부하를 줄입니다. 제품보기 → 
산업용 폐열 회수 보일러 연중 증기 수요를 위해 공정 폐열을 포착하여 먼지나 부식성 연도 가스에 적합한 설계로 증기를 생성합니다. 제품보기 → Finned Tubes는 설치 공간, 초안 손실 및 청소를 결정합니다.
확장된 표면은 8미터 덕트 섹션을 2미터 모듈로 바꾸는 것이지만 핀 형상에 따라 장치를 청소해야 하는 빈도와 추가 표면에 드는 팬 전력의 양이 결정됩니다.
노출된 튜브를 기준으로 튜브 미터당 외부 표면
베어 튜브 1.0
H형 핀형 6.5
나선형 지느러미 10.5
32~38mm 튜브에 대한 표시 값입니다. 비율은 핀 높이, 핀 피치, 인치당 핀 수에 따라 달라집니다.
H형 핀 튜브는 두 개의 반 핀을 튜브의 각 측면에서 H 모양으로 용접합니다. 가스 차선은 직선으로 열려 있고 핀 사이를 연결하는 대신 먼지가 통과하며 접이식 수트 송풍기는 제방의 전체 깊이에 도달할 수 있습니다. 나선형 핀 튜브는 미터당 더 많은 표면을 운반하고 깨끗한 가스에 적합하지만 끈적한 알칼리 먼지에서는 가까운 피치가 가려지고 몇 주 내에 압력 강하가 높아집니다.
매끄러운 튜브는 여전히 열 전달 계수가 아닌 부식 허용량이 벽 두께를 설정하는 심한 오염 작업에 사용됩니다.
가스 속도는 모든 선택에서 조용한 변수입니다. 약 8m/s 미만에서는 먼지가 앞줄에 쌓입니다. 처음 두 줄의 침식이 12m/s 이상으로 가속화되고 튜브 수명이 급격히 떨어집니다. 인라인 배열은 엇갈린 배열보다 오염이 덜하지만 행당 열 전달이 약간 적습니다. 이는 일반적으로 화학 서비스에 적합한 거래입니다.
먼지가 많은 연도가스용 H형 핀 튜브 H형 핀은 먼지 퇴적을 제한하고 배가스 저항을 낮게 유지하므로 오염 및 속도 제어가 중요한 폐열 교환기에 적합합니다. 제품보기 → 규정 준수 및 용접 품질은 조달 위험입니다
압력 부품 규정 준수 여부에 따라 열 설계에 서명하는 사람과 튜브가 고장날 경우 위험을 감수할 사람이 결정됩니다. 열 계산이 완료된 후 열 교환기에 부착되는 서류가 아닙니다.
- 설계 코드 스탬프: 증기 발생 장치의 경우 ASME 섹션 I, 비발열 교환기의 경우 섹션 VIII Division 1.
- 공장 인증서에 추적 가능한 열 번호가 포함된 EN 10204 3.1에 따른 재료 인증입니다.
- 용접 절차 및 용접사 자격 기록은 ISO 3834-2를 준수합니다.
- 용접 맵과 일치하는 필름 라이브러리를 사용하여 튜브에서 헤더 접합까지의 방사선 촬영 또는 실시간 X선 이미징.
- 도착 후가 아닌 선적 전에 발행된 수압 테스트 기록 및 치수 보고서.
공장 승인 테스트 이후가 아니라 구매 주문을 하기 전에 첫 번째 튜브와 헤더 접합부의 용접 맵과 방사선 사진을 요청하십시오.
동일한 공장 내에서 용접, 방사선 사진 및 수력 테스트를 수행하는 제작자는 입찰 중에 해당 요청에 응답할 수 있습니다. 자동화된 용접 라인, 사내 X선 이미징 및 문서화된 품질 시스템을 갖춘 공급업체(예: 이 문서에 설명된 팀) 제조능력 프로파일 , 여러 하위 공급업체의 패키지를 조립하는 무역 회사보다 감사하기가 더 쉽습니다.
검토 후에도 살아남는 사양 순서
실패한 사양의 대부분은 프로세스 데이터가 확정되기 전에 장비 유형을 수정하는 데서 발생합니다. 이 5가지 단계를 순서대로 진행하면 열 설계는 논쟁의 여지 없이 따릅니다.
- 듀티와 턴다운 범위를 수정합니다. 최대 속도, 70% 및 최소 안정 속도에서 열 회수를 kW 단위로 상태화하고 세 가지 중 어느 것이 표면적을 지배하는지 확인합니다.
- 스트림을 특성화합니다. 구성, 황 함량, 수분, 염화물 수준 및 먼지 부하(산 이슬점은 가정이 아닌 계산됨).
- 핀치를 설정합니다. 계산된 이슬점보다 10~15C 높은 출구 가스 온도를 선택한 다음 설계 속도뿐만 아니라 부분 부하에서 물 측 접근을 확인합니다.
- 표면을 선택합니다. 먼지 부하에서 핀 유형을 선택하고, 가스 속도를 8~12m/s로 설정하고, 동시에 그을음 송풍기 또는 물 세척 액세스 크기를 설정합니다.
- 자물쇠 검사 및 배송. 10~20%의 추가 표면에 대한 오염 허용치를 추가하고 구매 주문서에 용접 맵, NDT 범위 및 수력 테스트 일정을 확인합니다.
화학 공정 엔지니어의 일반적인 질문
화학 공장 이코노마이저의 최소 안전 배기가스 출구 온도는 얼마입니까?
이는 고정된 수치가 아닌 산성 이슬점을 따릅니다. 10%의 수분과 낮은 유황으로 인해 이슬점은 120°C에 가깝습니다. 공급물에 있는 무거운 황으로 인해 온도가 150C 이상으로 올라갑니다. 배출 가스를 계산된 값보다 10~15C 높게 유지하고 물 유입구를 조절하여 부분 부하에서 가장 차가운 벽에 응축이 발생하지 않도록 합니다.
먼지가 많은 화학 배기가스에 적합한 핀 튜브는 무엇입니까?
인라인 배열의 H형 핀 튜브. 직선 가스 레인은 브리징을 방지하고 개방형 피치를 통해 접이식 수트 송풍기가 제방의 전체 깊이를 청소할 수 있습니다. 나선형 핀 튜브는 하천이 깨끗하고 설치 공간이 구속력이 있는 경우에만 더 나은 선택입니다.
폐열 보일러를 40% 부하로 가동할 수 있나요?
그렇습니다. 설계에 이코노마이저 재순환, 3요소 드럼 레벨 제어 및 낮은 부하에서 증발기 입구 온도를 이슬점 이상으로 유지하는 바이패스 댐퍼가 포함되어 있다면 가능합니다. 재순환이 없으면 이코노마이저는 겨울철 턴다운 중에 가장 먼저 고장나는 구성 요소가 됩니다.
오염 허용량을 얼마나 지정해야 합니까?
청정 가스를 위한 추가 표면은 10~20%, 끈적끈적한 알칼리 먼지의 경우 최대 25%이며 항상 청소를 위한 가스측 접근과 쌍을 이룹니다. 청소 작업 없이 추가 표면을 구입하는 것은 화학 서비스에서 가장 흔히 발생하는 사양 실수입니다.
