Замърсяване на топлообменници е постепенното натрупване на нежелани отлагания, котлен камък, биологичен филм или корозионни продукти върху повърхността за топлопредаване и е един от най-тихите „крадци“ на енергия на производственото място, защото топлообменникът продължава да работи, докато бавно губи своята мощност.
Решението не е мистерия (почистване според график, базиран на данни, а не според календара), но повечето заводи научават, че топлообменникът е замърсен едва след като сметките за енергия се покачат или последващ процес започне да работи при повишена температура.
Слой отлагания се намира между процесния флуид и стената на тръбата или плочата и действа като допълнително топлинно съпротивление в серия със стената, коефициентите на филм и всякакъв наличен котлен камък.
Инженерите количествено оценяват това с термин за съпротивление на замърсяване, Rf, дефиниран като Rf = 1/Ud минус 1/Uc, където Ud е „мръсният“ (в експлоатация) общ коефициент на топлопредаване, а Uc е коефициентът за чиста повърхност, измерен или предвиден за нов, незамърсен повърхност.
С натрупването на отлагания Ud намалява, Rf се увеличава и топлообменникът се нуждае от по-голяма температурна подтикваща сила (LMTD) или по-голяма площ, за да извърши същата работа.
Тъй като инсталираната площ е фиксирана, практическият резултат е повишаваща се изходна температура на потока, който се опитвате да охладите, или понижаваща се изходна температура на потока, който се опитвате да загреете.
Изследователите на замърсявания (класификацията проследява корените си до работата на Епстийн по категории на замърсяване) обикновено групират отлаганията в пет механизма, които често се проявяват едновременно в едно и също устройство:
Температурният подход (разликата между изхода на процесния флуид и входа на утилитния флуид, или обратното) е един от най-преките индикатори за замърсяване. Чист топлообменник работи при своя проектен подход; с нарастването на слоя замърсявания подходът се увеличава, защото топлината вече не преминава през стената толкова ефективно.
За охлаждаща задача това означава, че охладеният поток излиза по-топъл от проектния при същите условия на поток и утилита.
За да се поддържа процесната уставка, операторите обикновено компенсират чрез увеличаване на дебита на хладилния агент, понижаване на уставката на студената вода или отваряне на байпас, всички те водят до разход на енергия за помпи, чилъри или и двете.
Проектната практика вече включва допустимост за замърсяване (референтните стойности за съпротивление на замърсяване, цитирани от TEMA, за типични услуги, като третирана вода от охлаждаща кула или леки въглеводороди, обикновено са от реда на няколко десетхилядни до няколко хилядни час·ft²·°F/Btu) плюс приблизително 15 до 25 процента излишна повърхност
именно за да може уредът да абсорбира известно количество замърсяване преди производителността да падне под спецификацията. След като замърсяването надхвърли тази проектна допустимост, допълнителният енергиен разход е пряк, текущ разход, а не еднократно събитие.
Най-надеждният начин да се хване замърсяването рано е да се проследява общият коефициент на топлопредаване, а не само изходната температура, защото U отчита промяната в дебита и LMTD, които могат да скрият истинска тенденция на замърсяване, ако наблюдавате само едно единично delta-T. Практичен подход за мониторинг:
Този вид тенденциране е същата дисциплина, използвана при мониторинг на вибрации и термично състояние другаде на производствената линия. Ако вече следите здравето на двигатели и лагери с термография или анализ на вибрациите, разширяването на същия рутинен навик за записване на данни към delta-T на топлообменници струва малко и хваща замърсявания месеци преди енергиен одит да ги открие.
Щом тенденцията покаже, че Ud е влошил до неприемливо прагово ниво, или температурният подход е преминал точката, при която процесът може да го понася, почистването е стандартният отговор. Трите широки категории:
| Метод | Подходящ за | Бележки |
|---|---|---|
| Механично почистване (набиране с пръчки, четкане, турбинни чистачи за тръби) | Свободни частици, меки отлагания, утайки вътре в тръбите | Обикновено изисква разглобяване на топлообменника; ефективно, но трудоемко |
| Хидробластинг (високо налягане воден струй) | Твърд котлен камък, общи отлагания както от тръбната, така и от корпусната страна | Без химикали; може да се извърши при спиране за поддръжка без разглобяване на всеки пакет |
| Химическо почистване (кисело или алкално циркулиране) | Минерален котлен камък, корозионни продукти, част от биофилма | Може да се прави онлайн или офлайн; изисква съвместима металургия и правилно неутрализиране/изхвърляне |
Правилният избор зависи от механизма на замърсяване, идентифициран чрез тенденции и инспекция, затова диагностицирането на механизма (скалиране срещу биологично срещу частично) преди избора на метод за почистване пести както разходи, така и време на престой. Почистването твърде рано похабява спиране за поддръжка; почистването твърде късно означава, че заводът вече е платил за месеци допълнителна енергия и, в най-лошия случай, рискува пълна загуба на контрол върху изпълнението на задачата.
Замърсяването не се случва изолирано. Лошата водна обработка, която позволява образуване на котлен камък, често е същият проблем с водната химия, който предизвиква повреди от кавиатация в помпите, подхранващи топлообменника, и и двата проблема се появяват заедно като необяснимо покачване на енергийните разходи.
Намаляването на предотвратимите загуби като замърсяване, заедно с неефективността на двигатели и помпи, е част от същата дисциплина, разгледана в по-широки стратегии за намаляване на разходите за енергия в производството , и естествено се съчетава с превантивен, а не реактивен подход към поддръжката както на въртящо се, така и на статично оборудване.
Fabrico чете състоянието на машините и OEE директно от линията, така че дрейфираща температурна разлика или появяваща се загуба на ефективност на стъпало с топлообменник може автоматично да маршрутизира наряд за работа преди да се превърне в изненада в сметката за енергия.
Компютърното зрение улавя това, което сензорите пропускат, платформата е разработена в ЕС с резидентност на данните в ЕС и работи по ISO 27001, ISO 20000-1 и ISO 9001. Запазете демонстрация на Fabrico , за да я видите спрямо вашите линии.
Факторът на замърсяване (съпротивление на замърсяване, Rf) е допълнителното топлинно съпротивление, причинено от отлагания върху повърхността за топлопредаване, изчислявано като Rf = 1/Ud минус 1/Uc, където Ud е действителният експлоатационен общ коефициент на топлопредаване, а Uc е коефициентът за чиста повърхност. Таблиците за проектиране (цитирани от TEMA) присвояват типични стойности на Rf в зависимост от типа флуид, за да могат инженерите да включат допустимост за очаквано замърсяване.
С нарастването на слоя замърсявания общият коефициент на топлопредаване спада, така че топлообменникът се нуждае от по-голяма температурна разлика или по-голям дебит, за да достави същата мощност. Това обикновено означава повече хладилен агент, повече енергия за чилър или котел, или по-топъл изходен процес от проектния, всичко това се отразява като по-висока консумация на утилити за същия презход.
Няма универсален интервал; правилният тригер са данните, а не календарът. Тенденцирайте общия коефициент на топлопредаване или температурния подход с течение на времето и почиствайте, когато той пресече предварително зададен праг под проектния фактор на чистота, вместо да фиксирате дата за почистване предварително независимо от реалното състояние.
Не напълно, но може значително да се забави с правилна водна обработка (за ограничаване на скалирането и биофоулинга), адекватна скорост на флуида за намаляване на утаяването на частици и избор на материали или покрития, подходящи за риска от корозия в конкретната услуга. Проектните допустимости за замърсяване и периодичните графици за почистване съществуват именно защото известно замърсяване се очаква дори при добри практики.
Вход
Блог
