Bahagian Perolakan dalam Pemanas Berapi: Reka Bentuk, Kecekapan dan Penyelenggaraan

Selepas tiga tahun menggunakan unit coking yang tertunda, suhu alur keluar gas serombong pemanas yang dinyalakan telah hanyut dari 180 °C kepada 246 °C. Penunu telah ditala dan kelihatan kelihatan kukuh, namun penggunaan gas bahan api telah meningkat hampir empat peratus. Masalahnya ditemui di mana pengendali sering melihat terakhir: bahagian perolakan. Tiub bersirip ditutup dengan lapisan keras garam dan abu, dan pelapik yang rosak di belakang berkas itu membiarkan gas serombong panas memintas tiub sepenuhnya.

Bahagian perolakan biasanya menghantar 25 hingga 35 peratus daripada jumlah duti proses pemanas yang dipecat. Apabila prestasinya merosot, kecekapan menurun, bahan api meningkat, dan pemulihan seterusnya menjadi lebih mendesak. Artikel ini menerangkan perkara yang dilakukan oleh bahagian perolakan, cara ia direka bentuk, sebab ia mengawal kecekapan pemanas dan perkara yang perlu diperiksa sebelum membeli berkas baharu.

Apa yang dilakukan oleh Bahagian Perolakan dalam Pemanas Berapi

Dalam pemanas silinder menegak, bahagian perolakan terletak betul-betul di atas bahagian berseri. Dalam pemanas jenis kabin, ia terletak pada satu hujung kotak berseri. Kedua-dua susun atur menghantar gas serombong panas merentasi tebing tiub mendatar, dan cecair proses di dalam tiub tersebut menyerap haba melalui dinding tiub. Oleh kerana gas serombong yang memasuki bahagian perolakan sudah jauh di bawah suhu nyalaan, mod pemindahan haba yang dominan berubah daripada sinaran kepada perolak paksa.

Permukaan yang dilanjutkan biasanya digunakan untuk mengimbangi pekali pemindahan haba sisi gas yang lebih rendah. Jadual di bawah membandingkan keadaan kerja dalam dua bahagian pemanas penapisan biasa.

Perbandingan keadaan operasi biasa dalam bahagian sinaran dan perolahan pemanas penapisan api.
Parameter	Bahagian berseri	Bahagian perolakan
Suhu gas serombong	950–1100 °C pada zon nyalaan	650–800 °C masuk; Salur keluar 150–250 °C
Mod pemindahan haba dominan	Sinaran terma	Perolakan dengan beberapa sinaran
Permukaan tiub biasa	Tiub kosong dan licin	Bersirip, bertatah, atau telanjang
Bahagian daripada jumlah duti	60–70 peratus	25–35 peratus
Risiko operasi utama	Terlalu panas dan merayap	Pengotoran dan kakisan hujung sejuk

Bagaimana Bahagian Perolakan Memulihkan Haba

Pekali pemindahan haba sisi gas untuk tiub kosong dalam bahagian perolak adalah rendah, kira-kira 15 hingga 30 W/(m²·K), manakala pekali sisi proses biasanya beberapa kali lebih tinggi, terutamanya apabila bendalir sedang mendidih. Oleh itu, rintangan mengehadkan hampir selalu pada bahagian gas serombong tiub.

Tiub bersirip dan bertatah menyelesaikan masalah ini dengan mendarabkan kawasan luar. Sirip bergerigi pada ketumpatan 4 hingga 5 sirip setiap inci, atau kira-kira 157 hingga 197 sirip setiap meter, meningkatkan permukaan luar sebanyak lima hingga sepuluh kali ganda berbanding dengan tiub kosong dengan diameter yang sama. Carta di bawah menunjukkan profil suhu gas serombong biasa melalui bahagian perolakan tiga laluan.

Rajah 1. Pengurangan suhu gas serombong biasa merentasi bahagian perolakan tiga laluan.

Pas paling panas, paling hampir dengan bahagian berseri, mengendalikan aliran proses yang memerlukan suhu tertinggi. Pas sejuk memulihkan haba untuk perkhidmatan suhu rendah seperti penjanaan wap, pemanasan lampau wap pencairan dan pemanasan awal suapan. Susunan arus berlawanan ini mengekalkan perbezaan suhu yang berguna dalam setiap laluan.

Reka Bentuk Bahagian Perolakan: Penurunan Tekanan, Halaju dan Bahan

API 560 menyediakan rangka kerja reka bentuk yang digunakan untuk kebanyakan pemanas terbakar dalam perkhidmatan penapisan dan petrokimia. Bahagian perolakan tidak boleh bersaiz secara berasingan: kedalaman berkas, geometri sirip, dan draf yang mesti diselesaikan bersama, kerana setiap satu mempengaruhi yang lain.

Pemeriksaan kritikal ialah penurunan tekanan gas serombong, gas halaju, suhu logam tiub, dan bahan sirip. Pemanas biasa menurunkan penurunan tekanan bahagian perolak antara 3 dan 10 mbar, atau 30 hingga 100 mm H₂O. Ikatan yang lebih dalam memulihkan lebih banyak haba tetapi memerlukan lebih banyak tindanan atau kapasiti kipas draf teraruh. Halaju gas pada kadar tembakan yang paling rendah hendaklah kekal di atas kira-kira 4.5 m/s untuk mengelakkan mendap abu, dan di bawah 15 hingga 20 m/s untuk mengelakkan hakisan dan getaran yang disebabkan oleh aliran. Suhu tiub pada hujung sejuk mesti kekal di atas takat embun asid sulfurik apabila sulfur hadir; jika tidak, barisan bawah dan selongsong akan terasa dengan cepat. Bahan sirip mengikut suhu gas tempatan: sirip aloi pada hujung panas, sirip keluli karbon pada hujung sejuk, dan kadangkala tiub kosong di mana akses penghakisan atau pembersihan adalah kritikal.

Senarai semak kejuruteraan praktikal kelihatan seperti ini:

Sahkan aliran jisim gas serombong, komposisi dan kandungan sulfur.
Pilih susun atur dan padang tiub untuk halaju sasaran dan penurunan tekanan.
Kira kecekapan sirip dan pilih jenis sirip, ketumpatan, dan bahan pass by pass.
Periksa suhu logam tiub terhadap takat embun asid dan mempunyai pengoksidaan.
Sediakan lorong akses, pelabuhan jelaga, dan panel pemeriksaan boleh tanggal.

Mengapa Bahagian Perolakan Mengawal Kecekapan Pemanas

Peraturan praktikal dalam reka bentuk pemanas api ialah pengurangan 22 °C dalam suhu alur keluar gas serombong menambah kira-kira satu titik peratusan kecekapan. Oleh itu, menurunkan alur keluar daripada 250 °C kepada 170 °C bernilai kira-kira 3.5 peratus. Pada pemanas 100 MW, iaitu 3.5 MW bahan api, penjimatan bermakna selama setahun operasi berterusan.

Permukaan yang dilanjutkan menjadikan suhu alur keluar yang begitu rendah mungkin tanpa kepungan yang besar, seperti yang ditunjukkan oleh carta bar di bawah.

Rajah 2. Kawasan luar biasa bagi tiub OD 114 mm dengan permukaan bersirip kosong, bertatah dan bergerigi.

Tiub bersirip menambah luas permukaan tetapi juga memanjangkan laluan gas dan meningkatkan penurunan tekanan. Memilih antara tiub kosong, bertatah dan bersirip dalam setiap pas ialah pertukaran ekonomi antara kawasan permukaan, draf, akses pembersihan dan elaun kakisan.

Pengotoran, Pembersihan dan Kakisan Hujung Sejuk

Fouling adalah masalah operasi bahagian perolakan yang paling berterusan. Endapan bertindak sebagai lapisan penebat, jadi suhu keluar gas serombong meningkat dan proses menerima haba yang kurang. Pada masa yang sama, lapisan deposit mengurangkan kawasan aliran terbuka dan meningkatkan kehilangan draf. Dalam kes yang teruk, pemanas tidak dapat mencapai kadar pembakaran reka bentuknya.

Punca utama kekotoran bahagian perolakan ditunjukkan di bawah. Kualiti bahan api, prestasi penunu dan pemindahan proses semuanya menyumbang, dan pengagihan berbeza dari unit ke unit.

Mendapan garam/abu (35%)
Mendapan kok/karbon (30%)
Produk kakisan (25%)
Deposit lain (10%)

Rajah 3. Taburan biasa punca kekotoran dalam bahagian perolakan.

Kawalan kekotoran bermula dengan penalaan pembakaran dan pengurusan bahan api, tetapi pembersihan tetap masih diperlukan. Jadual di bawah meringkaskan kaedah yang paling biasa digunakan dalam operasi loji.

Kaedah pembersihan bahagian perolakan biasa dan penggunaannya.
Kaedah pembersihan	Paling sesuai untuk	Kekerapan biasa
Tiupan jelaga wap dalam talian	Mendapan abu atau garam ringan	Mingguan ke bulanan
Tiupan jelaga udara tekanan tinggi	Jelaga daripada bahan api cecair atau pepejal	Kitaran harian atau berterusan
Hidroblasting luar talian	Mendapan keras dan tebal	Setiap pusingan
Pembersihan kimia	Deposit khusus seperti garam atau kok	Seperti yang diperlukan

Bahagian Perolakan dalam Aplikasi Penapisan dan Petrokimia

Setiap pemanas yang dinyalakan di tapak penapisan atau petrokimia mempunyai bahagian perolakan, tetapi setiap perkhidmatan menawarkan reka bentuk yang berbeza. Dalam pemanas penyulingan mentah dan vakum, bahagian perolakan memanaskan minyak mentah dan kadangkala menimbulkan wap. Dalam relau retak etilena, ia biasanya mengandungi gegelung prapanas suapan hidrokarbon, gegelung pemanasan lampau wap pencairan dan bank wap tekanan tinggi. Dalam pembaharu hidrogen dan DRI, bahagian menentukan penggunaan tenaga keseluruhan unit dengan memulihkan haba untuk pemanasan awal wap dan suapan.

Untuk perkhidmatan unit mentah, pilihan jenis sirip dan keputusan untuk memasukkan gegelung stim mendominasi perbincangan kejuruteraan. Pembekal yang berpengalaman dalam pertukaran ini boleh mengurangkan risiko projek dan meningkatkan hasil operasi.

Fired Heater for Atmospheric and Vacuum Distillation

Pemanas Berapi untuk Penyulingan Atmosfera dan Vakum Pemanas ini menangani pertukaran jenis sirip dan gegelung stim dalam perkhidmatan mentah, menawarkan pelbagai zon seragam dan kecekapan yang tinggi untuk menyokong ADU/VDU yang stabil sambil mengurangkan risiko operasi. Lihat Produk →

Pemanas petrokimia menambah satu lagi lapisan kerumitan kerana beberapa gegelung mesti berkongsi laluan gas serombong yang sama. Prinsip di sebalik pemilihan pemanas terbakar dan aplikasi kejuruteraan dalam industri petrokimia terangkan cara pengendali mengimbangi suhu gegelung, permintaan wap dan ekonomi relau dalam perkhidmatan ini.

Relau retak etilena adalah contoh yang paling mencabar. Bahagian perolakan mereka mengendalikan gas retak, wap pencairan, dan gegelung penjanaan stim dalam satu susunan padat, dan pemilihan aloi didorong oleh suhu operasi yang teruk.

Relau Retak Etilena untuk Pirolisis Memandangkan permintaan aloi yang teruk dalam bahagian perolakan etilena, kawalan suhu tepat relau ini dan reka bentuk sinaran/perolakan yang dioptimumkan membantu mengekalkan konsistensi rekahan dan hasil di bawah operasi suhu tinggi yang berterusan. Lihat Produk →

Perkara yang Perlu Disahkan Apabila Membeli Bahagian Perolakan

Sama ada anda menggantikan fail yang rosak atau menambah kapasiti penjanaan wap, pemeriksaan yang sama dikenakan.

Sahkan bahawa berkas baharu sepadan dengan aliran jisim gas serombong bahagian berseri sedia ada dan draf yang tersedia.
Semak asas kod reka bentuk: API 560 untuk pemanas, ASME B31.3 untuk paip sisi tiub, dan spesifikasi tapak pelanggan.
Nilaikan pelan kualiti kimpalan di sekeliling sambungan sirip-ke-tiub dan sambungan tiub-ke-kepala, kerana ini adalah lokasi kegagalan yang paling biasa.
Periksa sistem penebat dan pelapik untuk mengetahui suhu masuk gas yang dijangkakan, termasuk perlindungan hakisan di mana gas memasuki berkas.
Sahkan keupayaan pengilang: kelayakan prosedur, ujian hidrostatik, kawalan dimensi dan pemeriksaan pihak ketiga.

Kebanyakan bahagian perolakan dihantar sebagai modul buatan kedai, termasuk tiub, pengepala, penebat dan selongsong. Pendekatan ini memendekkan masa pendirian tapak dan meningkatkan kualiti kimpalan, kerana kerja pemasangan berat dilakukan dalam keadaan terkawal. Apabila modul diangkat ke tempatnya, sambungan ke bahagian berseri dan timbunan pemanas sedia ada mesti menampung pengembangan haba dan kekal kedap gas.

Shop-Fabricated Convection Section Module

Modul Bahagian Perolak Buatan Kedai Bahagian perolakan modular ini dibina untuk fabrikasi kedai terkawal dan angkat tapak yang mudah, dengan aloi tahan lama dan reka bentuk yang boleh disesuaikan untuk menampung pengembangan haba dan mengekalkan sambungan ketat gas semasa pemasangan. Lihat Produk →

Logistik sama pentingnya. Modul bahagian perolakan yang besar ialah kargo yang lebih lebar dan berat, jadi laluan pengangkutan, kaedah pengangkatan dan pelan pengendalian tapak patut diteliti sama seperti reka bentuk terma. Pengilang yang boleh menguruskan fabrikasi dan pengangkutan mengurangkan risiko kelewatan jadual. Untuk penilaian atau sebut harga khusus projek, anda boleh hubungi pasukan kejuruteraan Tuopu dengan helaian data pemanas anda.

Soalan Lazim tentang Bahagian Perolakan

Mengapa tiub keratan perolakan mempunyai sirip?

Sirip mendarabkan kawasan pemindahan haba luaran sebanyak lima hingga sepuluh kali, yang mengimbangi pekali pemindahan haba rendah pada bahagian gas serombong. Tanpa sirip, bahagian tetapi perlu beberapa kali lebih besar untuk memulihkan jumlah haba yang sama.

Adakah suhu gas serombong biasa di saluran keluar keratan perolakan?

Untuk pemanas yang cekap dan diselenggara dengan baik, suhu alur keluar biasanya 150 hingga 200 °C. Apabila bahan api mengandungi sulfur yang tinggi, alur keluar disimpan di atas takat embun asid, selalunya sekitar 250 hingga 300 °C, atau hujung sejuk diperbuat daripada bahan tahan kakisan.

berapa kecekapan yang hilang apabila bahagian tetapi dilanggar?

Fouling meningkatkan suhu keluar gas serombong. Oleh kerana setiap 22 °C kenaikan suhu berharga kira-kira satu peratusan titik kecekapan, kenaikan 50 °C mengurangkan kecekapan sebanyak kira-kira 23 peratus, yang muncul secara langsung sebagai penggunaan bahan api tambahan.

Bolehkah keratan perolakan diganti tanpa menyentuh bahagian bercahaya?

ya. Pemanas api sedia ada sering menerima modul bahagian perolakan baharu sambil mengekalkan kotak berseri, penunu dan timbunan. Ini ialah laluan pengubahsuaian biasa, dengan syarat struktur dan asas mempunyai baki hayat yang mencukupi dan menurunkan tekanan fail baharu sesuai dengan draf yang tersedia.