ปัญหาการเข้าถึงหม้อนึ่งความดัน
เครื่องนึ่งความดันโลหะวิทยาทำงานที่ 180 องศา และความดัน 12 บาร์เพื่อแปรรูปแร่นิเกิลลูกรัง เรือลำนี้เป็นทรงกระบอก มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 เมตร และมีทางเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 500 มม. ซึ่งเข้าถึงได้เพียงด้านในเท่านั้น จะต้องเปลี่ยนคอยล์ทำความร้อนไทเทเนียมที่มีอยู่ซึ่งสึกกร่อนหลังจากใช้งานนาน 18 เดือนในสารละลายชะล้างกรดซัลฟิวริกอุณหภูมิสูง- ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ได้รับการระบุเพื่อป้องกันการกัดกร่อน แต่ข้อจำกัดในการเข้าถึงทำให้เกิดความท้าทายในการออกแบบ: ตัวแลกเปลี่ยนจะต้องผ่านแมนเวย์ขนาด 500 มม. และประกอบภายในภาชนะทรงโค้ง ซึ่งสอดคล้องกับรูปทรงทรงกระบอกในขณะที่เพิ่มพื้นที่ผิวการถ่ายเทความร้อนให้สูงสุด
การออกแบบตาราง PTFE สี่เหลี่ยมมาตรฐานจะไม่พอดี จำเป็นต้องมีแนวทางแบบโมดูลาร์แบบกำหนดเอง ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับรูปทรงของภาชนะทรงกระบอกและการเข้าถึงที่จำกัด
แนวทางการออกแบบลานแบบโมดูลาร์
ภาชนะทรงกระบอกชอบการกำหนดค่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบขดลวดหรือแบบวงแหวนที่เป็นไปตามความโค้งของภาชนะ การออกแบบที่พัฒนาขึ้นสำหรับหม้อนึ่งความดันนี้ประกอบด้วยโมดูลท่อ PTFE ที่เชื่อมต่อถึงกันซึ่งจัดเรียงอยู่ในวงแหวนเกลียวที่มีศูนย์กลาง แต่ละโมดูลเป็นส่วนที่ประกอบไว้ล่วงหน้า{2}}ของท่อ PTFE ซึ่งสร้างเป็นส่วนโค้งบางส่วนด้วยมุม 120-180 องศา ซึ่งมีขนาดให้ผ่านแนวทแยงมุมผ่านทางเชื่อมขนาด 500 มม.
โมดูลเชื่อมต่อภายในหม้อนึ่งความดันผ่านอุปกรณ์อัดที่จุดเชื่อมต่อที่กำหนด การเชื่อมต่ออยู่ในตำแหน่งที่สามารถเข้าถึงได้จากช่องเปิด ทำให้ผู้ติดตั้งสามารถเข้าถึงผ่านแมนเวย์และทำการเชื่อมต่อกับเครื่องมือมาตรฐาน
การประกอบที่เสร็จสมบูรณ์จะสร้างขดลวดขดศูนย์กลางสองตัวที่ห้อยลงมาจากฉากรองรับที่เชื่อมกับผนังถังในระหว่างการปิดเครื่องครั้งก่อน คอยล์ด้านนอกจะยึดผนังภาชนะให้ห่างจากเปลือกประมาณ 200 มม. คอยล์ด้านในอยู่ห่างจากคอยล์ด้านนอก 400 มม. การกำหนดค่าคอยล์คู่-นี้ช่วยเพิ่มพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนภายในปริมาตรทรงกระบอกให้สูงสุด ขณะเดียวกันก็รักษาระยะห่างสำหรับการไหลของของเหลวระหว่างคอยล์
ตารางที่ 1: พารามิเตอร์การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ทรงกระบอกแบบกำหนดเอง (หม้อนึ่งความดันเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 ม., แมนเวย์ 500 มม.)
| พารามิเตอร์การออกแบบ | ข้อมูลจำเพาะ | เหตุผลทางวิศวกรรม |
|---|---|---|
| มุมส่วนโค้งของโมดูล | 150 องศา | มุมสูงสุดที่ช่วยให้สามารถทะลุผ่านแมนเวย์ขนาด 500 มม. ในแนวทแยงได้ |
| ความกว้างของโมดูล | 380มม | การกวาดล้างสำหรับทางแมนเวย์พร้อมการหมุน |
| น้ำหนักโมดูล (แห้ง) | 8-10 กก | การจัดการด้วยตนเองโดยผู้ติดตั้งรายเดียวผ่าน manway |
| จำนวนโมดูลต่อวงแหวนเกลียว | 3 (3 × 150 องศา=450 องศาที่มีการทับซ้อนกัน) | การทับซ้อนกันช่วยให้มั่นใจได้ถึงความร้อนอย่างต่อเนื่องรอบเส้นรอบวง |
| จำนวนวงแหวนศูนย์กลาง | 2 | วงแหวนรอบนอกใกล้ผนังภาชนะ วงแหวนด้านในที่รัศมีกลาง- |
| ท่อ OD × ผนัง | 10 มม. × 1.2 มม | ดัดแปลง PTFE เพื่อต้านทานการคืบคลานที่ 180 องศา |
| ประเภทการเชื่อมต่อระหว่างโมดูล- | สหภาพการบีบอัด PTFE แบบแฟลร์ | มือ-ประกอบผ่านแมนเวย์ |
| การทดสอบการรั่วไหลของการเชื่อมต่อ | นิวแมติกที่ 1.5 บาร์ (แรงดันต่ำ ความปลอดภัย-จำกัดในพื้นที่จำกัด) | ดำเนินการทีละโมดูลระหว่างการประกอบ |
| น้ำหนักรวมที่ประกอบ | 55 กก | ได้รับการสนับสนุนโดยวงเล็บเรือที่มีอยู่ |
| พื้นผิวการถ่ายเทความร้อนทั้งหมด | 8.5 m² | ขนาดสำหรับงานทำความร้อน 45 kW ที่แรงดันไอน้ำออกแบบ |
ลำดับการประกอบเรือใน-
การประกอบเป็นไปตามลำดับที่เข้มงวดซึ่งพัฒนาและฝึกซ้อมก่อนการปิดระบบ โมดูล เครื่องมือ และอุปกรณ์ทดสอบทั้งหมดจะถูกจัดแสดงที่แมนเวย์ เรือมีการระบายอากาศ ทดสอบก๊าซ- และอนุญาตให้เข้าพื้นที่อับอากาศได้โดยมีผู้สแตนด์บายอยู่ที่แมนเวย์
ประกอบวงแหวนเกลียวด้านนอกก่อน โมดูลส่วนโค้งสามโมดูลถูกส่งผ่านแมนเวย์ ซึ่งวางอยู่บนฉากรองรับ และเชื่อมต่อกัน วงแหวนได้รับการทดสอบแรงกด- วงแหวนด้านในทำตามลำดับเดียวกันโดยใช้ขายึดชุดที่สอง คอยล์ที่เสร็จสมบูรณ์จะเชื่อมต่อกับระบบจ่ายไอน้ำและส่วนหัวส่งกลับคอนเดนเสท ซึ่งจะเจาะถังผ่านหัวฉีดที่มีอยู่
การประกอบทั้งหมดจะเสร็จสิ้นภายในกะการบำรุงรักษา 10- ชั่วโมงเดียวโดยทีมงานสองคน ไม่จำเป็นต้องทำงานร้อน ไม่จำเป็นต้องดัดแปลงตัวถังใดๆ นอกเหนือจากขายึดที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้
สมรรถนะทางความร้อนในเรขาคณิตทรงกระบอก
โครงสร้างแบบขดลวดให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมแบบหม้อนึ่งความดัน การจัดเรียงคอยล์แบบศูนย์กลางจะสร้างรูปแบบการไหลเวียนตามธรรมชาติในสารละลาย: ของไหลที่ให้ความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามคอยล์ ไหลเวียนไปยังศูนย์กลางของถัง และไหลกลับลงไปตามผนังของถัง การไหลเวียนนี้ช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนและป้องกันความร้อนสูงเกินไปของสารละลายที่พื้นผิวท่อ
การออกแบบคอยล์คู่-ยังเพิ่มความซ้ำซ้อนในการปฏิบัติงานอีกด้วย หากคอยล์ตัวหนึ่งเกิดการรั่ว ก็สามารถแยกออกได้ในขณะที่คอยล์ตัวที่สองยังคงให้ความร้อนต่อไปด้วยความจุที่ลดลง เครื่องนึ่งฆ่าเชื้อยังคงทำงานที่ปริมาณงานบางส่วนจนกว่าช่วงเวลาการบำรุงรักษาตามกำหนดการจะอนุญาตให้ซ่อมแซมได้
สรุป
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE แบบกำหนดเองที่ออกแบบมาสำหรับการเข้าถึงหม้อนึ่งความดันทรงกระบอกถูกสร้างขึ้นเป็นส่วนโค้งแบบขดลวดแบบโมดูลาร์ที่ผ่าน manways มาตรฐานและประกอบภายในภาชนะ โครงสร้างคอยล์คู่-แบบศูนย์กลางช่วยเพิ่มพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนภายในรูปทรงโค้ง เพิ่มประสิทธิภาพการไหลเวียนตามธรรมชาติ และมีระบบสำรองในการปฏิบัติงาน
วิธีการแบบแยกส่วนทำให้สามารถติดตั้ง PTFE ในภาชนะที่ตะแกรงสี่เหลี่ยมทั่วไปไม่สามารถรองรับได้ จึงเป็นการขยายขอบเขตการใช้งานของเทคโนโลยี PTFE ไปสู่บริการหม้อนึ่งความดันสูง- ซึ่งการป้องกันการกัดกร่อนและประสิทธิภาพในระยะยาว-ที่คาดการณ์ได้ถือเป็นสิ่งสำคัญ
การสนับสนุนด้านวิศวกรรมสำหรับการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ของถังทรงกระบอกแบบกำหนดเองนั้นมีให้เมื่อส่งแบบร่างของภาชนะ ขนาดแมนเวย์ สภาวะของกระบวนการ หน้าที่ให้ความร้อน และการเชื่อมต่อหัวฉีดที่มีอยู่
