La realtà dell'accumulo di fanghi
Il trattamento delle acque reflue, i fanghi minerari e alcuni processi di precipitazione chimica generano fanghi pesanti che si accumulano su tutte le superfici immerse. Persino il PTFE, con la sua bassa energia superficiale, non può resistere completamente all'accumulo di fanghi quando il carico di solidi è elevato e il processo funziona ininterrottamente per mesi. Alla fine, lo strato di fango isola la superficie di scambio termico e lo scambiatore deve essere pulito.
In uno scambiatore di calore in PTFE standard, la pulizia richiede lo svuotamento del serbatoio, lo scollegamento di tutte le tubazioni, il sollevamento dell'intero scambiatore e il lavaggio a pressione-o la sostituzione delle sezioni dei tubi. Questa è un'operazione di più-giorni. Per i processi in cui si verifica un accumulo di fanghi ogni 4-6 settimane, i tempi di inattività sono inaccettabili.
Il design della sezione staccabile-consente la pulizia interna-del serbatoio: le singole sezioni del tubo vengono scollegate, sollevate attraverso l'apertura del serbatoio per la pulizia e reinstallate-il tutto mentre il resto dello scambiatore rimane al suo posto e il serbatoio rimane in gran parte pieno, riducendo al minimo le interruzioni della produzione.
Il design della sezione modulare
Lo scambiatore di calore è suddiviso in sezioni rimovibili indipendenti. Ogni sezione è costituita da un sottoinsieme di tubi (tipicamente 8-12 tubi) collegati a un sottointestazione comune-a ciascuna estremità. I collettori secondari-si collegano ai collettori principali del vapore e della condensa tramite giunti flangiati a sgancio rapido o raccordi a compressione che possono essere azionati da sopra il serbatoio.
Quando è necessaria la pulizia, l'alimentazione del vapore alla sezione è isolata e depressurizzata. I raccordi-a sgancio rapido sono allentati. Il sollevamento della sezione dalla vasca avviene tramite un leggero paranco o manualmente, a seconda delle dimensioni. La sezione viene portata in un'area di pulizia, lavata a pressione-o pulita meccanicamente, ispezionata e reimmessa nel serbatoio. La riconnessione è il contrario della disconnessione. La sezione viene sottoposta a test di pressione-con aria compressa per verificare l'integrità del giunto prima che venga ripristinato il vapore.
L'intero ciclo di pulizia-e-sostituzione di una sezione viene completato entro 2-3 ore. È possibile pulire più sezioni in sequenza durante un turno di manutenzione programmata. Il serbatoio rimane in servizio mentre le restanti sezioni continuano a riscaldarsi.
Tabella 1: Sezione rimovibile-Parametri di progettazione dello scambiatore di calore in PTFE (servizio totale 50 kW, servizio con fanghi pesanti)
| Parametro di progettazione | Progettazione standard | Design della sezione-staccabile | Vantaggio operativo |
|---|---|---|---|
| Numero di sezioni indipendenti | 1 (intero pacchetto) | 4-6 | Pulizia parziale senza spegnimento completo |
| Tubi per sezione | 60-80 | 10-15 | Peso gestibile per il sollevamento manuale |
| Peso a secco della sezione (kg) | 45-60 | 8-12 | Sollevamento per una-persona |
| Tipo di connessione dell'intestazione | Raccordi a compressione permanente | Raccordi flangiati-a innesto rapido | Disconnessione-strumento gratuita o singolo-strumento |
| Valvole di isolamento per sezione | Nessuno (circuito singolo) | Ingresso vapore e uscita condensa | Isolamento indipendente per la pulizia |
| Tempo di rimozione della sezione (minuti) | N/D (solo rimozione del pacchetto completo) | 15-20 | Tempi di pulizia rapidi |
| Tempo di pulizia della sezione (minuti) | N/A | 30-45 (lavaggio a pressione) | Completato entro la finestra di manutenzione |
| Reinstallazione della sezione e tempo di test (minuti) | N/A | 30-40 | Ciclo totale inferiore a 2 ore |
| È necessario lo scarico del serbatoio | Sì (rimozione dell'intero pacchetto) | No (sezioni rimosse dall'alto) | Mantiene il livello e la chimica del serbatoio |
La progettazione del giunto a disconnessione rapida-
Il giunto a disconnessione rapida-tra il collettore secondario-della sezione e il collettore principale deve sigillare in modo affidabile contro la pressione del vapore ed essere facilmente azionabile da un tecnico che accede al serbatoio dall'alto. Un giunto flangiato con guarnizione imperdibile in PTFE e bulloni girevoli fornisce questa funzionalità.
Le metà della flangia sono allineate tramite un diametro pilota, garantendo la corretta compressione della guarnizione senza un posizionamento preciso da parte dell'operatore. I bulloni oscillanti vengono catturati sul lato della testata principale; quando una sezione viene presentata all'intestazione principale, i bulloni entrano nelle fessure sulla flangia della sezione e vengono-serrati manualmente. Nella progettazione standard non sono richiesti strumenti; per il serraggio finale viene utilizzata una chiave dinamometrica-per garantire una compressione costante della guarnizione.
Il giunto è progettato per centinaia di cicli di chiusura-interruzione senza deterioramento. La guarnizione in PTFE è sostituibile e viene ispezionata ad ogni intervallo di pulizia. Le superfici di tenuta della flangia sono protette da danni meccanici grazie a un design incassato che impedisce lo spostamento della guarnizione durante la movimentazione della sezione.
Il protocollo di isolamento ed eliminazione
Prima di scollegare una sezione, è necessario isolarla dal vapore e depressurizzare. Ogni sezione è dotata di valvole di isolamento dedicate sugli attacchi di ingresso vapore e uscita condensa. Si tratta di piccole valvole a sfera in PTFE o PVDF, azionate manualmente dal bordo del serbatoio tramite steli prolungati.
Dopo l'isolamento, la sezione viene scaricata nell'atmosfera attraverso una valvola di sfiato per confermare la depressurizzazione. Lo sfiato funge anche da punto di collegamento per il test dell'aria compressa dopo la reinstallazione. Le valvole di isolamento e di sfiato sono integrate nell'intestazione della sezione sotto-, pertanto vengono rimosse insieme alla sezione per l'ispezione e la manutenzione.
Riepilogo
Il design dello scambiatore di calore in PTFE a sezione-removibile divide il fascio tubiero in moduli rimovibili indipendenti collegati ai collettori principali tramite giunti flangiati-a sgancio rapido. Le sezioni possono essere isolate, rimosse per la pulizia e reinstallate entro 2-3 ore senza svuotare il serbatoio o rimuovere l'intero scambiatore.
Il design consente una pulizia meccanica frequente nei processi-intensivi di fanghi senza i tempi di inattività di più-giorni dovuti alla rimozione dello scambiatore convenzionale. Le valvole di isolamento e le connessioni di sfiato su ciascuna sezione garantiscono una depressurizzazione sicura prima della disconnessione.
Il supporto tecnico per la progettazione dello scambiatore di calore in PTFE con sezione-removibile è disponibile previa presentazione delle dimensioni del serbatoio, delle caratteristiche dei fanghi e del tasso di accumulo, dei requisiti di frequenza di pulizia e dell'accesso di sollevamento disponibile sopra il serbatoio.
