Brenndir hitarar fyrir almenna súrálsþjónustu: Hagnýt úrval og hönnunarleiðbeiningar

Inngangur: Að velja hitara sem er eldaður í súrálsframleiðslu hefst með ferlinu

Í hreinsunarstöð er eldaður hitari meira en búnaður sem hækkar ferli-vökvahita.

Það hefur bein áhrif á vinnsluafköst, eldsneytisnotkun, endingu slöngunnar, gæði vöru, útblástur og aðgengi verksmiðja.

Of lítill hitari getur takmarkað framleiðslugetu. Hitari sem er of stór eða illa stjórnaður getur eytt óþarfa eldsneyti. Það sem er alvarlegra, of hátt hitastig röra- eða ójöfn hitadreifing getur flýtt fyrir kókun, skemmt rör og valdið ófyrirséðri lokun.

Fyrir almenna hreinsunarþjónustu ætti því að velja réttan hitara úr ferlinu aftur á bak:

Vinnsluskylda → Hitajafnvægi → Uppsetning ofna → Varmastreymi → Rörhönnun → Brennarakerfi → Drög og brennsla → Efni → Eftirlit → Skoðun

Þessi handbók útskýrir helstu atriðin sem verkfræðingar og innkaupateymi hreinsunarstöðva ættu að meta áður en þeir velja eldaðan hitara.

Hvað er eldaður hitari fyrir almenna súrálsþjónustu?

Kyndur hitari er bein-kynd ferlihitunareining sem flytur varma frá bruna eldsneytis yfir í flæðandi vinnsluvökva.

Vinnsluvökvinn fer venjulega í gegnum rör sem eru sett upp inni í hitaranum.

Eldsneyti er brennt í brennurum og myndar há-útblástursgas. Hiti er fluttur til vinnsluröranna með blöndu af:

Geislun

Convection

Hitaða vinnsluvökvinn fer síðan úr ofninum og fer í næsta stig hreinsunarferlisins.

Dæmigerð súrálsþjónusta felur í sér hitun:

Hráolía

Gasolía

Afgangsolía

Nafta

Kolvetnisfóður

Vatnsstraumar-

Vinnslugas

Aðrir hreinsunarvökvar

Uppsetning hitari og efni verður að vera valin í samræmi við tiltekið ferli frekar en einfaldlega heiti þjónustunnar.

Hvernig virkar súrálshitari?

Dæmigerðum hitara má skipta í nokkur virknisvið:

Brennarasvæði

Eldsneyti og brennsluloft er blandað saman og brennt.

Geislandi kafla

Vinnslurörin fá mikinn geislunarhita frá loganum og eldföstum yfirborði við háan-hita.

Convection Section

Heitt útblástursloft flytur viðbótarhita í rör sem eru sett upp aftan við geislahlutann.

Stafla og uppkastskerfi

Útblástursloft fer úr hitaranum í gegnum staflann undir stýrðu náttúrulegu eða vélrænu dragi.

Grunnorkuleiðin er:

Eldsneyti → Bruni → Útblástursgas → Geisla-/varmaflutningur → Ferlisvökvi

Áskorunin er að flytja tilskilið magn af hita á sama tíma og bruna er stöðugt og hitastig rör innan viðunandi marka.

Ákveðið nauðsynlega hitaraskyldu

Fyrsta skrefið er að koma á nauðsynlegri vinnsluhitaskyldu.

Fyrir einfaldaðan skynsamlegan-hitunarútreikning:

Q=m × Cp × ΔT

Hvar:

Q= hitaskylda

m= massaflæðishraði ferlis

Cp= sérhiti

ΔT= hitastigshækkun ferlisins

Fyrir hreinsunarstöðvar getur raunverulegur útreikningur verið flóknari vegna þess að eiginleikar kolvetnis breytast með hitastigi og sum þjónusta getur falið í sér uppgufun eða fasabreytingar.

Hönnunin ætti því að taka tillit til heildarhitajafnvægis ferlisins.

Mikilvæg inntaksgögn innihalda venjulega:

Ferlstreymishraði

Samsetning fóðurs

Inntakshiti

Úttakshiti

Rekstrarþrýstingur

Hönnunarþrýstingur

Nauðsynleg hitaskylda

Eðliseiginleikar

Fasa ástand

Tilhneiging til gróðursetningar

Ekki stærð hitara frá hitaskyldu einni

Tveir ofnar geta haft sömu hitaskyldu en þurfa gjörólíka hönnun.

Til dæmis:

Hreint ferli með lítilli-seigju getur leyft tiltölulega einfaldan hitaflutning.

Þungur kolvetnisstraumur með mikla kókunartilhneigingu krefst mun meiri athygli á:

Hitaflæði

Slönguna-vegghitastig

Rennslishraði

Dvalartími

Rör fyrirkomulag

Hreinsunarstefna

Þetta er ástæðan fyrir því að góð hönnun á hitari í súrálsframleiðslu stoppar ekki við:

"Okkur vantar 30 MW hitara."

Verkfræðingur verður einnig að ákveða hvernig þessi 30 MW verða flutt í ferlið á öruggan og skilvirkan hátt.

Radiant Section vs Convection Section

Hlutarnir tveir sinna mismunandi störfum.

Geislandi kafla

Geislahlutinn sér venjulega um mesta hitaflutninginn.

Vinnslurör verða fyrir geislunarhita sem myndast við bruna og heitt eldföst yfirborð.

Mikilvægir hönnunarþættir eru:

Fyrirkomulag brennara

Loga rúmfræði

Rúpubil

Hitaflæði

Slönguna-vegghitastig

Eldföst hönnun

Léleg logadreifing getur skapað heita bletti.

Convection Section

Útblástursloft sem fer frá geislandi hlutanum inniheldur enn umtalsverða hitaorku.

Convection hluti endurheimtir hluta þessarar orku áður en gasið fer út um stafla.

Það fer eftir ferlinu, hægt er að nota loftræstingarbanka fyrir:

Vinnsla forhitunar

Steam kynslóð

Hitavatnshitun ketils

Forhitun-brennslulofts

Árangursríkur varmaendurheimtur getur dregið úr eldsneytisnotkun.

Hitastreymi er ein mikilvægasta hönnunarbreytan

Fyrir hreinsunarstöðvarhitara er einfaldlega ekki góð hönnunaraðferð að hámarka-hitaflutningsstyrk.

Varmaflæði lýsir magni varma sem flytur í gegnum einingu hitayfirborðs.

Ef staðbundið hitaflæði verður of mikið getur hitastig röra-vegg hækkað.

Þetta getur stuðlað að:

Kók myndun

Ofhitnun slöngunnar

Niðurbrot úr málmvinnslu

Minni líftími slöngunnar

Ferla-niðurbrot vökva

Þetta er sérstaklega mikilvægt við hitun þungra kolvetna.

Vel-hannaður hitari miðar að stýrðri og sæmilega jafnri hitadreifingu, frekar en hámarks hitaflæði.

Slöngur-Vegghiti skiptir meira máli en hitastig ofnsins

Algengur misskilningur er:

Ef hitastig ofnsins er innan hönnunarsviðsins eru rörin örugg.

Ekki endilega.

Hitastig rörmálms fer eftir mörgum þáttum, þar á meðal:

Hitastig ferlisins

Hitaflæði

Slönguefni

Innra flæði

Greining

Loga staða

Geislunarstyrkur

Staðbundið logavandamál getur skapað heitan reit fyrir rör jafnvel þegar meðalhitastig ofnsins virðist eðlilegt.

Af þessum sökum ætti hönnun og notkun hitari að fylgjast vel með hitastigi rörhúðarinnar.

Hvernig á að velja vinnslurör

Aðferðarrör eru mikilvægir þrýstings-íhlutir.

Efnisval fer eftir:

Vinnsluvökvi

Hitastig

Þrýstingur

Brennisteinsinnihald

Útsetning fyrir vetni

Tæringarkerfi

Coking tilhneiging

Það fer eftir þjónustuskilyrðum, efni geta verið:

Kolefnisstál

Lágt-blendi stál

Ryðfrítt stál

Há-blendi stál

Hitaþolnar málmblöndur-

Fyrir háan-hreinsunarþjónustu ætti efnisval að byggjast á raunverulegu ferli umhverfi og viðeigandi hönnunarkröfum.

Val á ódýrara rörefni getur dregið úr stofnkostnaði, en það getur aukið lífsferilshættu ef efnið hentar ekki þjónustunni.

Val á brennara hefur bein áhrif á afköst hitara

Brennarar ákvarða hvernig eldsneytisorka fer inn í ofninn.

Gott brennarakerfi ætti að veita:

Stöðugur bruni

Hentug logaform

Góð eldsneytis-loftblöndun

Stýrð hitalosun

Lítil hætta á loga

Viðeigandi afköst í losun

Það fer eftir verkefninu, brennarar geta verið hannaðir fyrir:

Jarðgas

Brennslugas

Eldsneytisolía

Tvöfaldur-eldsneytisrekstur

Hafa skal í huga samsetningu eldsneytis við val á brennara.

Eldsneytisgas frá súrálsframleiðslu getur verið mjög mismunandi að samsetningu, sem getur haft áhrif á logastöðugleika og brunahegðun.

Eldsneytisnýtni ætti að meta á kerfisstigi

Eldsneytisnýtni ræðst ekki eingöngu af skilvirkni brennara.

Kveiktur hitari tapar orku með:

Stafla gas

Geislun

Ófullkominn bruni

Umfram brennsluloft

Óendurheimtur varmahiti

Gagnlegt heildarhugtak er:

Nýtni hitara=Gagnlegur hiti frásogaður með ferli ÷ Eldsneytishitainntak

Til dæmis, ef hitari gleypir 80 einingar af nytsamlegum vinnsluhita úr 100 einingum eldsneytisorku, þá væri einfaldað varmanýting 80%.

Raunverulegir útreikningar á skilvirkni hitara hreinsunarstöðvar eru háðir valinni aðferðafræði og kröfum verkefnisins.

Með því að bæta varmaendurheimtuna, stjórna umframlofti, draga úr loftleka og hámarka notkun brennara getur allt hjálpað til við að draga úr eldsneytisnotkun.

Hvers vegna of mikið loft skiptir máli

Bruni krefst nægilegs lofts.

En of mikið loft er ekki sjálfkrafa gagnlegt.

Of mikið umfram loft þýðir að meira köfnunarefni og súrefni fer í gegnum ofninn og fer að lokum í gegnum staflann.

Hitarinn þarf þá að hita viðbótargas sem stuðlar ekki beint að ferlihitun.

Þetta getur aukið tap á stafla.

Of lítið loft getur hins vegar valdið:

Ófullkominn bruni

Kolmónoxíð myndun

Loga óstöðugleiki

Sót

Óörugg brunaskilyrði

Markmiðið er stýrður bruni, ekki bara hámarks eða lágmarks loft.

Drögkerfi: Eðlilegt eða þvingað?

Drög stjórnar hreyfingu brennslulofts og útblásturslofts í gegnum hitara.

Algeng fyrirkomulag felur í sér:

Náttúruleg drög

Notar þéttleikamun á heitu útblásturslofti og umhverfislofti.

Kostir:

Einfalt

Færri vélrænir íhlutir

Lægri kröfur um hjálparafl

Þvinguð drög

Viftur veita brennslulofti til brennara.

Þetta getur veitt meiri stjórn á-loftflæði brennslu.

Jafnvægi uppkast

Notar bæði þvingaða-drög og framkallaðan-dragbúnað.

Þetta veitir meiri stjórn á ofnþrýstingi og hreyfingu-útblásturslofts.

Viðeigandi uppsetning fer eftir stærð hitara, verkþörfum, eldsneyti, kröfum um losun og rekstrarhugmynd.

Eldföst hönnun snýst ekki bara um einangrun

Eldfast verndar uppbygging hitarisins og hjálpar til við að stjórna hitatapi.

Slæm eldföst frammistaða getur leitt til:

Of hátt ytra hitastig

Meiri geislunartap

Byggingarskemmdir

Aukið viðhald

Eldföstu kerfið verður að vera hentugur fyrir rekstrarhitastig og ofnumhverfi.

Rétt uppsetning er ekki síður mikilvæg.

Sprungur, eyður, raki eða léleg festing geta dregið úr endingartíma.

Íhuga þarf grósku og kókun fyrir notkun

Fyrir marga olíuhreinsunarþjónustu er helsta rekstrarvandamálið ekki skortur á hitaflutningi.

Það er of mikil útfelling á ferli hliðinni.

Þegar kók safnast upp í vinnslurörum:

Hitaþol eykst

Þrýstifall getur aukist

Hitaflutningur verður óhagkvæmari

Slöngur-vegghiti hækkar

Eldsneytisnotkun gæti aukist

Hreinsunartíðni eykst

Þetta getur búið til neikvæða hringrás:

Gróðursetning → Lélegur varmaflutningur → Hærra hitastig slöngunnar → Meiri kókun

Þess vegna ætti að líta á vinnsluhraða, hitaflæði, rörstillingu og rekstrarhitastig saman.

Hvaða uppsetningu á hitara ættir þú að velja?

Algengar uppsetningar hitara hreinsunarstöðvar eru:

Lóðréttur sívalur hitari

Fyrirferðarlítill og hentugur fyrir mörg ferli forrit.

Skála-Tegund hitari

Býður upp á stærri geislandi kassa og getur hentað fyrir meiri-skylda notkun.

Kassahitari

Veitir sveigjanleika fyrir stærri upphitunarfleti og flóknari röraskipan.

Besta stillingin fer eftir:

Hitaskylda

Lóðarrými

Fyrirkomulag ferli flæðis

Lengd rörs

Fyrirkomulag brennara

Viðhaldskröfur

Verkefnastaðlar

Það er engin alhliða "besta" ofnform.

Öryggi ætti að vera hannað í hitari

Hitari sem er eldaður í súrálsframleiðslu sér um hvort tveggjaeldfimt eldsneyti og háhita-vinnsluvökva.

Öryggiskerfi geta falið í sér:

Brennarastjórnunarkerfi

Logaskynjun

Bensínlokar

Vörn við lágan/háan eldsneyti-

Vöktun brennslulofts-

Ofnþrýstingseftirlit

Neyðarstöðvun

Hreinsunarröð

Samlæsingar

Viðvörunarkerfi

Nákvæmt kerfi ætti að vera hannað í samræmi við viðeigandi kóða, staðla, áhættumat og verkefniskröfur.

Ekki ætti að meðhöndla öryggi sem aukabúnað sem bætt er við eftir að hitarinn er hannaður.

Hvaða staðlar eru almennt taldir?

Gildandi staðlar eru háðir verkefninu, staðsetningu, ferli og forskrift viðskiptavina.

Fyrir hitara sem eru brenndir í súrálsframleiðslu gætu verkfræðingar þurft að íhuga staðla og ráðlagða starfshætti eins og:

API 560

API 535

ASME kröfur sem gilda um þrýstihluta

NFPA kröfur sem gilda um brennslukerfi

Staðbundin þrýstings-skip og umhverfisreglur

Fyrir alþjóðleg verkefni ætti að setja viðeigandi staðla á verkfræðistigi.

Framleiðandi ætti að geta staðfest viðeigandi hönnunargrundvöll áður en framleiðsla hefst.

Hvernig á að velja framleiðanda eldaðra hitara

Að velja réttFramleiðandi eldaður hitarikrefst meira en að athuga framleiðslugetu.

Spyrðu framleiðandann:

Geta þeir framkvæmt ferli og varma hönnun?

Birgir ætti að skilja hitaskyldu, hitaflæði, endurheimt varma, bruna og vinnsluskilyrði.

Geta þeir séð um sérsniðna hönnun?

Hitarar í súrálsframleiðslu eru oft-verkefnissértækir.

Geta þeir veitt nákvæm verkfræðiskjöl?

Það fer eftir verkefninu, þetta getur falið í sér:

Almennar fyrirkomulagsteikningar

Ferlisflæðirit

Hitajafnvægi

Hitaútreikningar

Vélrænir útreikningar

Brennaragögn

Efnislýsingar

Skoðunaráætlanir

Geta þeir stutt EPC verkefni?

Þetta verður sérstaklega mikilvægt þegar hitarinn er hluti af stækkun hreinsunarstöðvar eða vinnslu-byggingarverkefni.

Kveiktir hitarar fyrir almenna súrálsþjónustu frá Chunlei Chemical Machinery

Chunlei Chemical Machinery býður upp á sérsniðnar eldaðar-hitaralausnir fyrir hreinsunar-, jarðolíu- og efnavinnsluforrit.

Frekar en að meðhöndla eldaðan hitara sem sjálfstæða framleiðslupöntun getur Chunlei samræmt hitarahönnunina í kringum raunverulegar ferlikröfur viðskiptavinarins.

Það fer eftir umfangi verkefnisins, verkfræðileg sjónarmið geta falið í sér:

• Vinnsluhitaskylda
• Ofnstilling
• Geislandi kafla
• Convection hluti
• Vinnslurör fyrirkomulag
• Slönguefni
• Brennarakerfi
• Eldsneytistegund
• Brennsluloft
• Drög að kerfi
• Eldfastur
• Stafla
• Tækjabúnaður
• Öryggis- og eftirlitskröfur

Þessi verkefnismiðaða-aðferð er gagnleg þegar hitarinn þarf að samþætta stærra vinnslukerfi.

Chunlei Chemical Machinery getur einnig stutt meira en einstök búnaðarframboð.

Fyrir viðeigandi hreinsunar- og jarðolíuverkefni getur umfangið náð til:

Verkfræði → Búnaðarframleiðsla → Skoðun → Afhending → Uppsetningarstuðningur → Gangsetning → EPC þjónusta

Þetta þýðir að viðskiptavinir geta unnið með einum tæknilegum samstarfsaðila fyrir eldaðan hitara sjálfan eða tekið Chunlei inn í víðtækara verksvið.

Hvaða upplýsingar þarftu til að biðja um tillögu um hitara?

Framleiðandi getur ekki útbúið áreiðanlega tæknitillögu út frá orðunum „almenn hreinsunarþjónusta“ eingöngu.

Gefðu eins mikið af eftirfarandi upplýsingum og mögulegt er:

Vinnsla gagna

Vinnsluvökvi

Rennslishraði

Samsetning

Inntakshiti

Úttakshiti

Rekstrarþrýstingur

Hönnunarþrýstingur

Nauðsynleg hitaskylda

Gufuhluti

Eldsneytisgögn

Samsetning eldsneytisgass

Eiginleikar eldsneytisolíu, ef við á

Eldsneytisþrýstingur

Nauðsynlegur sveigjanleiki í eldsneyti

Vefsíðugögn

Umhverfishiti

Hækkun

Laus lóðarsvæði

Notaskilyrði

Stafla kröfur

Uppsetningarskilyrði

Verkefnakröfur

Hönnunarkóði

Losunarkröfur

Skoðunarkröfur

Kröfur um sjálfvirkni

Afhendingaráætlun

EPC umfang

Því fullkomnari sem hönnunargrunnurinn er, því minni óvissa verður í endanlegu tækjavali og tilboði.

Eldhitaeftirlit og gæðaeftirlit

Fyrir hreinsunarbúnað þarf framleiðslugæði að vera stjórnað í gegnum framleiðsluferlið.

Mikilvæg skoðunarsvæði geta verið:

Staðfesting efnis

Staðfestu efnisflokkun og rekjanleika fyrir þrýsting-sem innihalda íhluti og vinnslurör.

Suðueftirlit

Suðuaðferðir og hæft starfsfólk ætti að vera stjórnað í samræmi við viðeigandi verkefniskröfur.

Málskoðun

Athugaðu:

Staðsetning slöngunnar

Ofnstærðir

Staðsetningar brennara

Stöðun stútsins

Byggingarstærðir

NDT

Það fer eftir íhlut og verklýsingu, skoðun getur falið í sér:

Röntgenrannsókn

Ultrasonic prófun

Segulkornaprófun

Vökvapenetríuprófun

Þrýstiprófun

Þrýstihluti-sem innihalda ætti að prófa í samræmi við viðeigandi hönnunarkóða og verkefniskröfur.

Lokaskoðun

Fyrir sendingu skal athuga búnaðinn í samræmi við samþykktar teikningar og verklýsingar.

Algeng vandamál með hitara

Hátt staflahitastig

Mögulegar orsakir eru:

• Ófullnægjandi varmaendurheimt með hita
• Of mikið umfram loft
• Óhreinir varmaflatir
• Léleg rekstrarskilyrði

Hátt staflahitastig þýðir að hugsanlega verðmæt varmaorka fer úr kerfinu.

Ójafnt hitastig slöngunnar

Mögulegar orsakir eru:

• Ójöfn kveikja á brennara
• Léleg logadreifing
• Röng stilling á brennara
• Ójafnvægi í ferli-flæðis

Ekki má hunsa viðvarandi heita bletti vegna þess að þeir geta stytt endingu slöngunnar.

Of mikil kókun

Mögulegar orsakir eru:

• Hár rör-vegghiti
• Of mikið hitaflæði
• Lágur vinnsluhraði
• Léleg ferlidreifing
• Mikil kók-myndandi tilhneiging

Logaárás

Logi ætti ekki að hafa beint samband við vinnslurör nema hitarinn hafi verið sérstaklega hannaður fyrir slíkar aðstæður.

Loga getur valdið staðbundinni ofhitnun og flýtt fyrir skemmdum á rörum.

Gátlisti fyrir kaup á elduðum hitara

Áður en þú pantar skaltu staðfesta:

• Hitaskylda
• Ferlstreymishraði
• Ferlasamsetning
• Inntak/úttakshiti
• Rekstrar-/hönnunarþrýstingur
• Eldsneytistegund
• Eldsneytissamsetning
• Uppsetning hitari
• Geislandi-hlutahönnun
• Kröfur um varma-hluta
• Vinnsla rör efni
• Varma-flæðiskröfur
• Stilling brennara
• Drög að kerfi
• Eldfastur
• Losunarkröfur
• Stýri- og öryggiskerfi
• Gildandi kóðar
• Skoðunarkröfur
• Uppsetning og gangsetning umfang
• EPC kröfur

Lokahugsanir

Heitari sem er eldaður í súrálsframleiðslu ætti að vera valinn sem vinnslukerfi, ekki bara sem ofninn.

Mikilvægasta spurningin er ekki:

"Hversu mörg megawött getur hitarinn veitt?"

Betri spurningin er:

"Getur hitarinn veitt nauðsynlega skyldu stöðugt án þess að skapa of háan rörhita, koksun, eldsneytisnotkun, útblástur eða viðhaldsvandamál?"

Vel-hannaður hitari jafnvægir:

Hitaskylda + hitaflæði + endingartími slöngunnar + bruna + skilvirkni + öryggi + viðhald

Fyrir almenna hreinsunarþjónustu er þetta jafnvægi það sem skilur hitara sem uppfyllir forskrift á pappír frá þeim sem skilar áreiðanlegum árangri í raunverulegri starfsemi verksmiðjunnar.

Þegar þú berð saman birgja skaltu líta út fyrir tilvitnunina.

Metið verkfræðilega getu framleiðanda, reynslu af hitauppstreymi, framleiðslustýringu, skoðunarkerfi, tæknilega aðstoð og getu til að samræma EPC verkefni.

Fyrir verkefni þar sem eldaður hitari er hluti af stærri hreinsunarstöð eða jarðolíueiningu, getur reyndur verkfræði- og framleiðsluaðili einnig hjálpað til við að minnka tæknilega bilið milli hönnunar búnaðar, framleiðslu, uppsetningar og gangsetningar.

Rétti hitinn er ekki einfaldlega sá sem skilar nauðsynlegum hita.

Það er hannað í kringum ferlið þitt, framleitt samkvæmt tilskildum stöðlum og studd í gegnum verkefnið og rekstrartímann.