Isı geri kazanım kazanı: boru şemaları 

Isı geri kazanım kazanı: boru şemaları ve temel tasarım ilkeleri

Sıcak su atık ısı kazanı için doğru boru şeması, tüm enerji tasarrufu sisteminin başarısının %80'ini belirleyen temeldir. Mühendislik uygulamamızda, pahalı ekipmanların yalnızca devrelerin hidrolik bağlantısındaki hatalar nedeniyle ilk altı aylık çalışma sırasında arızalandığı durumlarla defalarca karşılaştık. Konuısı geri kazanım kazanı: boru şemalarıSadece teorik yönlerin değil, aynı zamanda akış dinamiklerinin göz ardı edilmesinin pompa kavitasyonuna veya ısı eşanjöründe termal şoka yol açtığı gerçek kurulum durumlarının da ayrıntılı bir analizini gerektirir. Endüstriyel fırınlardan gelen değişen ısı yükleri altında kararlı çalışmayı sağlayan özel boru konfigürasyonlarına bakacağız.

Doğrudan konuya geçelim: evrensel bir plan yok, ancak ihlali kabul edilemez olan katı kurallar var. Baca gazı sıcaklığı bir saat içinde 50°C'den fazla dalgalanırsa, baca gazı baypaslı bir devreye ve su devresinde bir tampon tanka ihtiyacınız vardır. Bu gerekliliğin dikkate alınmaması, sıcaklık çiğlenme noktasının altına düştüğünde boru duvarlarında agresif asitlerin yoğunlaşmasına yol açar. Aşağıda metal ve kimya endüstrilerinde test edilen üç ana boru mimarisine daha yakından bakacağız ve standart çözümlerin neden belirli üretim süreçlerinde genellikle etkisiz olduğunu açıklayacağız.

Boru hattı konfigürasyonlarını seçerken kritik hatalar

Büyük bir cam üreticisi olan müşterilerimizden biri, ilk işletme yılında tesisin termal üretiminin neredeyse %15'ini kaybetti. Sebep kazanın kendisinde değil, uygulanma biçiminde yatıyorduısı geri kazanım kazanı boru şeması. Yüklenicinin mühendisleri, bacanın uzun bölümlerinin hidrolik direncini hesaba katmadan klasik seri pompa bağlantı şemasını kullandı. Bu, pik yükler sırasında su sirkülasyonunun yavaşlamasına ve maksimum ısı giderme alanlarında soğutucunun yerel aşırı ısınmasına ve kaynamasına neden olmasına neden oldu. Özellikle ısı kaynağından tüketiciye kadar olan güzergahın uzunluğu 50 metreyi geçiyorsa bu tür basitleştirmelerden kaçınılmasını önemle tavsiye ederiz.

Diğer bir yaygın sorun ise düşük sıcaklıkta korozyona karşı korumanın olmayışıdır. Birçok proje, yoğun ısı alışverişi alanına doğrudan soğuk dönüş suyunun sağlanmasını içerir. Boru duvar sıcaklığı 130–140°C'nin altına düştüğünde (yakılan yakıtın bileşimine bağlı olarak) kükürt yoğuşması oluşmaya başlar. Bu işlem çeliği yılda 2 mm'ye kadar yok eder. Uygun boru tesisatı, kazana giren suyun sıcaklığının, kış aylarında sistem çalıştırıldığında bile hiçbir zaman kritik eşiğin altına düşmemesini sağlayan bir karıştırma ünitesi içermelidir. Bu sadece bir tavsiye değil, aynı zamanda yanma ürünlerinin fizikokimyasal özelliklerinin belirlediği bir gerekliliktir.

Tipik boru tesisatı şemaları: etkililik analizi ve uygulama kapsamı

Belirli bir konfigürasyonun seçimi kuruluşun yük profiline bağlıdır. Her biri belirli sorunları çözen üç ana plan türü belirledik. Farklılıklarını anlamak, gereksiz ekipman için fazla ödeme yapmaktan veya tam tersine üretimin acil olarak durdurulması risklerinden kaçınmanıza olanak tanır.

Şema No. 1: Basitliğin öncelikli olduğu doğrudan bağlantı

Bu konfigürasyon, ısı kaynağının 7/24 istikrarlı bir şekilde çalıştığı ve sıcak su tüketiminin eşit olduğu durumlarda kullanılır. Buradaısı geri kazanım kazanıısıtma sisteminin veya teknolojik sürecin dönüş boru hattına seri olarak bağlanır. Pompa, soğutucuyu ısı eşanjöründen iterek basınç oluşturur.

• Faydaları:Minimum sayıda kapatma vanası, düşük kurulum maliyeti, otomasyon kolaylığı.
• Dezavantajları:Isı kaynağının stabilitesine tam bağımlılık. Soba durduğunda sirkülasyon da durur, bu da kışın tehlikeli olabilir. Fırın yükünden bağımsız olarak çıkış sıcaklığının düzenlenememesi.
• Nerede kullanılır:Termik santrallerdeki küçük kazan daireleri, çalışma programının atölyelerin ısıtma programıyla örtüştüğü sürekli döngülü kurutma odaları.

Şunu belirtmek önemlidir: Bu şemada, sistemin tüm hacmi için tasarlanmış bir çek valf ve membran tipi bir genleşme tankının bulunması gerekmektedir. Sadece 50 litre hacimli bir tanktan tasarruf etmenin sistemdeki en zayıf halkanın kopmasıyla sonuçlandığı durumları gördük - genellikle bu kazanın kendisindeki bir kaynaktır.

Diyagram No. 2: Dengesiz yükler için hidrolik ayırıcı (Gidrosrelka)

Bu, fırınların döngüsel olduğu ve ısı tüketicilerinin farklı sıcaklık programlarına sahip olduğu modern endüstriler için en güvenilir seçenektir. Hidrolik ayırıcı, kazan devresi ile tüketici devresi arasındaki bağlantıyı keserek her pompanın en uygun modda çalışmasını sağlar. Şemaısı geri kazanım kazanı: boru şemalarıhidrolik ok kullanmak büyük endüstriyel tesisler için fiili standart haline gelir.

Çalışma prensibi basittir: Kazan devresi suyu ısı eşanjöründen sabit bir akış hızında geçirerek etkili ısı giderme ve aşırı ısınmaya karşı koruma sağlar. Tüketici devresi o anda ihtiyaç duyulan kadar enerji alır. Aşırı ısı bir baypas yoluyla biriktirilir veya boşaltılır. Ana avantaj, birkaç bağımsız tüketiciyi (ısıtma, sıcak su, teknoloji) farklı sıcaklıklara bağlama yeteneğidir.

Devre akışlarındaki fark %20'yi aşarsa bu düzeni öneririz. Örneğin, kazan 50 m³/saat pompalıyorsa, ancak ısıtma sistemi geceleri sadece 10 m³/saat'e ihtiyaç duyuyorsa, doğrudan bağlantı su darbesine ve gürültüye neden olacaktır. Hidrolik ok bu farklılıkları azaltır. Ancak bir nüans var: Ayırıcı gövdesinin çapı, dikey akış hızına göre kesin olarak hesaplanmalıdır (en fazla 0,1-0,2 m/s), aksi takdirde normal bir tee'ye dönüşecek ve işlevini yerine getirmeyecektir.

Şema No. 3: Baca gazı baypaslı karma sistem

Yüksek kükürtlü yakıtla çalışan yüksek güç üniteleri için duvar sıcaklığı kontrolü kritik öneme sahiptir. Burada baca gazlarının bir kısmının ısı eşanjörünü ayarlanabilir bir kapıdan geçtiği bir şema kullanılır. Bu, ekipmanın uzun ömürlü olması adına verimliliğin bir kısmından ödün vererek baca gazı sıcaklığını çiğlenme noktasının üzerinde tutmanıza olanak tanır.

Bu şemaya sahip bir su devresinde genellikle iki devreli bir sistem kullanılır: birincil devre yüksek bir sıcaklığa (örneğin 95°C) ısıtılır ve ısı akümülatörüne gider ve ikincil devre, üç yollu bir vana aracılığıyla sıcak suyu dönüş suyuyla karıştırır ve ağa gerekli sıcaklığı sağlar. Bu yaklaşım karmaşık otomasyon gerektirir, ancak kazan metalinin servis ömrünü 2-3 kat artırarak karşılığını verir.

Çemberleme bileşenleri ve malzemeleri için teknik gereksinimler

Bileşenler yanlış seçilirse ideal bir devre bile başarısız olur. Bölümdeısı geri kazanım kazanı: boru şemalarıMüşterilerin çalışma koşullarını anlamadan bağlantı parçalarından nasıl tasarruf ettiklerini sıklıkla görüyoruz. Isı eşanjörü devresindeki sıcaklık, 0,6 MPa'ya kadar basınçta 115–150°C'ye ve acil durum modlarında daha da yüksek değerlere ulaşabilir. Normal ev eşyaları burada çalışmayacak.

Pompalama ekipmanı seçimi

Sirkülasyon pompaları yüksek sıcaklıklara (+140°C'ye kadar) göre tasarlanmalıdır. Grafit contalı standart pompalar, uzun süreli çalışmalarda +90°C'de bile sızıntı yapabilir. Silisyum karbür veya seramikten yapılmış mekanik salmastralı pompalar kullanıyoruz. Önemli bir parametre tavan boşluğudur. Isı değiştiricinin ısı değiştiricisinin direnci geliştirilmiş kanat yüzeyi nedeniyle yüksektir. Marj, hesaplanan değerin en az %15-20'si olmalıdır.

Pompalar yalnızca besleme veya dönüş boru hattına monte edilir ve emme borusunun önünde borunun düz bir kesiti sağlanır (minimum 5 boru çapı). Bu türbülansı ve kavitasyonu önler. Uygulamamızda, 90° dirsekten hemen sonra kurulan bir pompanın, pervanenin buhar kabarcıkları nedeniyle aşınması nedeniyle 3 ay sonra arızalandığı bir durum vardı.

Kapatma ve kontrol vanaları

Kazanı kapatmak için güçlendirilmiş gövdeli tam geçişli küresel vanalara ihtiyaç vardır. Gevrek kırılma riski nedeniyle +120°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda dökme demir bağlantı parçalarının kullanılması yasaktır. Yalnızca çelik veya sünek demir. Sıcaklığı düzenlemek için, elektrik kesintisi durumunda güvenli konuma dönme işlevine sahip, elektrikli tahrikli üç yollu karışım vanaları gereklidir.

Güvenlik grubuna özellikle dikkat edilir. İşletme basıncından %10 daha yüksek bir basınca ayarlanmış, ancak kazan için izin verilen maksimum değerden daha yüksek olmayan bir emniyet valfi içermelidir. Manometrelerde, mekanizmayı basınç dalgalanmalarından ve aşırı ısınmadan koruyan damperler (sifon tüpleri) bulunmalıdır.

Isı yalıtımı ve genleşme telafisi

Boru boru hatları aşırı sıcaklık koşullarında çalışır. 10 metre uzunluğundaki bir çelik borunun 20°C'den 120°C'ye ısıtıldığında doğrusal genleşmesi yaklaşık 12 mm'dir. Kompansatörler (U şeklinde veya körüklü) takılmadığı takdirde bu kuvvet flanş bağlantılarını kıracak veya kazan borularının deforme olmasına neden olacaktır. 6 metreden uzun tüm düz bölümlere genleşme derzlerinin takılmasını istiyoruz.

Yalıtım, bir marjla 200°C'ye kadar sıcaklıklara dayanmalıdır. Köpüklü polietilenin kullanımı kabul edilemez - erir. Yalnızca yüksek yoğunluklu taş yünü veya alüminyum kaplamalı özel kalite köpük kauçuk. Boruların yalıtılmamış alanlarından kaynaklanan ısı kayıpları, üretilen enerjinin %10-15'ine ulaşabilir, bu da bir ısı eşanjörünün kurulumunun ekonomik etkisini ortadan kaldırır.

Yüksek kaliteli ekipman ve malzemelerin sistem güvenilirliğindeki rolü

Göz önünde bulundurulan programlardan herhangi birinin etkinliği doğrudan ana ekipmanın kalitesine ve ısı değişim yüzeylerinin malzemelerine bağlıdır. Burası gibi uzman üreticilerin olduğu yerWuxi Kaisheng Elektrik Enerjisi ve Petrokimya Equipment Co., Ltd.. Şirket, petrol rafinerisi, petrokimya ve enerji endüstrilerinin en agresif ortamlarında çalışabilen atık ısı kazanları da dahil olmak üzere yüksek verimli ısı değişim çözümlerinin geliştirilmesi ve üretiminde uzmanlaşmıştır.

Deneyimler, standart malzemelerin kullanımının çoğu zaman bileşenlerin zamanından önce bozulmasına yol açtığını göstermektedir. Toplu çözümlerin aksine, Wuxi Kaisheng ürünleri özel alaşımlardan yapılmıştır: titanyum, 316 ve 321 paslanmaz çelik, C46400 deniz pirinci, C70600 bakır-nikel alaşımları ve N06625 ısıya dayanıklı nikel alaşımları. Bu, deniz suyuna veya kükürt dioksit gazlarına maruz kaldığında korozyonu önlemek için kritik öneme sahiptir. Katı uluslararası ASME ve PED standartlarına göre onaylanmış oluklu boru demetleri ve kabuk-boru ısı eşanjörleri, yalnızca yüksek termal verimlilik sağlamakla kalmaz, aynı zamanda aşırı basınç ve sıcaklıklara karşı direnç sağlayarak tüm ısı geri kazanım sisteminin uzun ömürlü olmasını sağlar.

Kurulum ve devreye alma algoritması

Bir sistemin kurulumu sadece boruların bir çizime göre monte edilmesi değildir. Bu, sıkı bir eylem dizisi gerektiren bir süreçtir. Teknolojinin herhangi bir aşamada ihlali, sonradan ortadan kaldırılması zor sorunlara yol açmaktadır. Aşağıda tesislerimizde kullandığımız adım adım bir algoritma bulunmaktadır.

1. Yüzey hazırlama ve konumlandırma.Atık ısı kazanı özellikle içindeki su ile birlikte ciddi bir ağırlığa sahiptir. Temel statik ve dinamik yüklere göre tasarlanmalıdır. Kurulumdan önce sahanın yataylığı lazer seviyesi ile kontrol edilir. Metre başına 2 mm'den fazla yanlış hizalama, muhafazada eşit olmayan gerilim dağılımına yol açabilir.Yaygın hata:gaz akışından bina yapılarına titreşim ileten, kazan desteklerinin altındaki titreşim izolasyon yastıklarının göz ardı edilmesi.
2. Devre montajı ve kaynak işleri.İç duvarların sızdırmazlığını ve düzgünlüğünü sağlamak için tüm bağlantılar argon arkı kaynağı ile yapılmıştır. Dikişler görsel incelemeye ve 0,4 MPa'nın üzerindeki basınçlarda radyografik incelemeye tabi tutulur. Boruların içinde kireç, cüruf veya paçavra kalmamalıdır. Son pişirmeden önce basınçlı hava ile üfleme yapılır.Dikkat:Kaynak sıçramalarının kazan gövdesiyle temas etmesine izin vermeyin; bu, gelecekte korozyona neden olabilecek boşluklar oluşturur.
3. Hidrolik testler (basınç testi).Sistem suyla doldurulur ve çalışma basıncını 1,25-1,5 kat aşan basınca maruz kalır (GOST veya tesis içi düzenlemelere göre). Basınca maruz kalma süresi en az 10 dakikadır. Tüm dikişler, flanşlar ve salmastra contaları incelenir. Mikroskobik sızıntı bile kabul edilemez. Bu aşamada gizli kurulum kusurları tespit edilir.
4. Kimyasal yıkama ve doldurma.İlk çalıştırmadan önce sistem artık yağ, pas ve montaj kalıntılarından temizlenmelidir. Korozyon önleyicilerin ilave edildiği proses suyu kullanılır. Hava ceplerinin oluşmasını önlemek için doldurma aşağıdan yukarıya doğru yapılır. Su görünene kadar tüm havalandırma delikleri açık olmalıdır.
5. Otomasyon kurulumu ve test çalıştırması.Sıcaklık ve basınç sensörlerinin çalışma mantığı kontrol edilir. Pompalar dönüş yönünü kontrol etmek için manuel olarak çalıştırılır. Daha sonra sistem otomatik moda geçer. İlk ısıtma, metaldeki termal gerilimi azaltmak için saatte 30°C'yi aşmayan bir hızda düzgün bir şekilde gerçekleştirilir. Emniyet grubu ve genleşme tankının çalışması izlenir.

72 saatlik test süresinin başarıyla tamamlanmasının ardından devreye alma sertifikası imzalanıyor. Ancak bundan sonra sistemin endüstriyel çalışmaya hazır olduğu kabul edilir.

Maliyet etkinliği ve yatırım getirisi

Doğru çemberleme şemasının uygulanması projenin yatırım getirisini doğrudan etkiler. Rakamlara bakalım. 1 MW'lık sıcak su atık ısı kazanı kurulumu, yılda yaklaşık 80-90 bin metreküp doğalgaz tasarrufu sağlar (8.000 çalışma saati ile). Rusya Federasyonu ve BDT'deki mevcut enerji fiyatlarıyla bu önemli bir miktardır.

Ancak borulama şeması etkisizse ve sirkülasyon veya ısı kaybı nedeniyle sistemin verimliliği %10 düşerse geri ödeme süresi 1,5-2 yıl artar. Ayrıca, uygunsuz boru tesisatı nedeniyle meydana gelen bir kazadan sonra kazanın onarılması, yeni ekipman fiyatının% 30'una kadar mal olabilir. Bu nedenle, yetkin bir projeye ve yüksek kaliteli malzemelere yapılan yatırımlar, kesintisiz çalışma nedeniyle birçok kez karşılığını verir.

Sistemi bir çimento fabrikasında denetledik; burada hidrolik ayırıcılı ve yüksek kaliteli ısı yalıtımlı bir devrenin eklenmesi, ısı enerjisi kullanım faktörünü 0,65'ten 0,82'ye çıkarmamıza olanak sağladı. Bu, yalnızca egzoz gazlarından daha fazla ısının uzaklaştırılması nedeniyle yılda 12 milyon ruble ek ekonomik etki sağladı.

Standartlara ve Düzenleyici Gereksinimlere Uyum

Rusya ve EAEU ülkelerinde ısı geri kazanım sistemlerinin tasarımı ve kurulumu katı standartlarla düzenlenmektedir. Güvenilecek ana belgeler:

• FNP "Aşırı basınç altında çalışan ekipmanların kullanıldığı tehlikeli üretim tesisleri için endüstriyel güvenlik kuralları."Bu belge, kazan kaydı, personel nitelikleri ve denetimlerin sıklığına ilişkin gereklilikleri tanımlar.
• GOST R 57376-2017 "Su ısıtma kazanları. Genel teknik koşullar".Güvenilirliği, güvenlik parametrelerini ve test yöntemlerini ayarlar.
• SP 89.13330.2016 “Kazan tesisatları”.Kazan dairelerinin yerleştirilmesi, borulanması ve otomasyonuna ilişkin gereklilikleri içerir.

Bu standartları göz ardı etmek yalnızca yasa dışı değil aynı zamanda tehlikelidir. Sigorta şirketleri, projenin standartlara uygun olmadığı tespit edilirse sigortalı bir olayın meydana gelmesi durumunda ödeme yapmayı reddedebilir. Ayrıca ekipmanın TR CU 032/2013 “Aşırı basınç altında çalışan ekipmanın güvenliği hakkında” uygunluk belgesine sahip olması gerekir. Kazanın ve ana boru bileşenlerinin üzerinde EAC işaretinin bulunması, yasal işletim için zorunludur.

Sıkça Sorulan Sorular

Korozyonu önlemek için minimum dönüş suyu sıcaklığı nedir?

Çoğu endüstriyel yakıt türü için (fuel oil, kömür, kükürt içeren gaz) minimum metal duvar sıcaklığı 130–140°C olmalıdır. Bunu sağlamak için atık ısı kazanına giren dönüş suyunun sıcaklığı, eşanjörün tasarımına bağlı olarak 70–80°C'nin altına düşmemelidir. Isıtma sisteminiz daha düşük bir sıcaklığa ihtiyaç duyuyorsa (örn. yerden ısıtma 40°C), doğrudan dönüş devresinin kullanılması kesinlikle yasaktır. Devreleri ayırmak ve ısı eşanjörünü düşük sıcaklık saldırganlığından korumak için bir karıştırma ünitesi veya bir ara ısı eşanjörü kullanmak gereklidir.

Antifrizi soğutucu olarak kullanmak mümkün mü?

Teknik olarak bu mümkündür ancak güçlü endüstriyel geri dönüşümcüler için ekonomik ve operasyonel açıdan pratik değildir. Antifrizlerin ısı kapasitesi daha düşüktür (sudan %15-20 daha düşük), bu da pompa akış hızlarının ve boru çaplarının arttırılmasını gerektirir. Yüksek sıcaklıklarda eskimeye ve özellik kaybına eğilimlidirler (100–110°C'nin üzerinde birçok glikol ayrışmaya başlar). Ayrıca antifrizin viskozitesi daha yüksek olduğundan hidrolik direnci artar. Korozyon önleyici katkı maddeleri içeren bir paket su kullanmanızı öneririz. Acil durumlarda donma riski varsa, tüm sistemi kimyasallarla doldurmak yerine acil durum drenaj sistemi veya bileşenlerin elektrikli ısıtılması daha iyidir.

Atık ısı kazanı eşanjörü ne sıklıkla temizlenmelidir?

Temizleme sıklığı, baca gazlarının toz içeriğine ve yapışkan parçacıkların varlığına bağlıdır. Temiz gazlar için (örn. gaz türbinlerinden gelen) yıllık görsel muayene ve 2-3 yılda bir temizlik yapılması yeterlidir. Toz ve yoğuşmanın olduğu fırınlarda 3-6 ayda bir temizlik yapılması gerekmektedir. Temizleme ihtiyacının ana göstergesi, sabit yükte baca gazlarının sıcaklığındaki artıştır. Sıcaklık deltası tasarım değerinin 10–15°C üzerine çıkmışsa yüzey kirlenmiş demektir. Temizliğin göz ardı edilmesi yol direncinin artmasına ve tesisatın veriminin düşmesine neden olur.

Sonuç ve eylem önerileri

içeren bir sistemin geliştirilmesiısı geri kazanım kazanı: boru şemalarıbelirleyici bir rol oynar ve profesyonel bir yaklaşım ve birçok değişkenin dikkate alınmasını gerektirir. Bir çözümü başka bir nesneden kolayca kopyalayamazsınız; her ısı kaynağı benzersizdir. Tasarımdaki hatalar pahalıdır ve üretim durdurulmadan çalışma sırasında bunların düzeltilmesi çoğu zaman imkansızdır.

Kazan dairenizi modernize etmeyi veya yeni ısı geri kazanım ekipmanları kurmayı planlıyorsanız standart çözümlere güvenerek risk almayın. Hidrolik hesaplamaları ve ekipman seçimini, endüstriyel atık imha üniteleriyle çalışma konusunda gerçek deneyime sahip uzmanlara emanet edin. Düzgün tasarlanmış bir sistem, işletmenize onlarca yıl boyunca güvenilir, düşük maliyetli bir enerji kaynağı sağlayacaktır.

Tüm teknolojik nüansları dikkate alarak mevcut sisteminizi denetlemeye veya bireysel bir boru hattı projesi geliştirmeye hazırız.Bugün bizimle iletişime geçintavsiyeler ve potansiyel tasarrufların hesaplanması için. Ayrıca hakkındaki materyalimizi okumanızı da öneririz.endüstriyel kazan seçimiEnerji verimliliği konusunun kapsamlı bir şekilde anlaşılması için.