La sfida della crescita della capacità
Un impianto di trattamento chimico prevede un aumento della capacità produttiva del 40% entro tre anni. Gli scambiatori di calore nei serbatoi di processo sono dimensionati per la produzione attuale. Se dimensionati oggi per la capacità futura, funzionerebbero a carico parziale per tre anni-sprecando capitale e causando potenzialmente problemi di controllo al momento della disattivazione. Se dimensionati per la produzione attuale, devono essere sostituiti entro tre anni-sprecando il valore residuo dell'installazione iniziale.
Uno scambiatore di calore in PTFE progettato per la modifica sul campo risolve questo dilemma. L'installazione iniziale soddisfa l'attuale fabbisogno di riscaldamento. Il progetto prevede la fornitura di-connessioni collettori di riserva, capacità del telaio di supporto, capacità del collettore di vapore e condensa-che consentono l'aggiunta di moduli tubi aggiuntivi sul-sito quando si verifica un aumento della produzione. L'aumento di capacità si ottiene senza rimuovere o sostituire lo scambiatore esistente.
Il campo-design espandibile
Lo scambiatore di calore è progettato come un telaio con una capacità fissa che può essere aumentata. Il telaio comprende un fascio tubiero primario dimensionato per il servizio attuale più posizioni di riserva per tubi aggiuntivi. I collettori del vapore e della condensa sono fabbricati con collegamenti di derivazione tappati nei punti in cui verranno aggiunti i futuri tubi.
Quando è richiesto un aumento di capacità, vengono installati tubi in PTFE aggiuntivi nelle posizioni di riserva. La spina viene rimossa dalla connessione del ramo della testata. Il tubo è collegato al collettore utilizzando il raccordo a compressione standard. Il tubo viene fatto passare attraverso le piastre di supporto esistenti, che al momento della produzione originale erano dotate di fori di riserva. Il tubo è fissato all'estremità opposta al collettore opposto nello stesso modo.
L'installazione di tubi aggiuntivi viene completata con lo scambiatore in posizione-con il serbatoio scaricato per l'accesso oppure con lo scambiatore rimosso, modificato sulla parte superiore del serbatoio e reinstallato. Non è richiesta alcuna saldatura. Non è necessario il reso in fabbrica. La modifica viene eseguita dal team di manutenzione della struttura o da un fornitore di servizi locale utilizzando strumenti standard di assemblaggio di tubi in PTFE.
| Parametro di modifica del campo | Specifica |
|---|---|
| Capacità iniziale (produzione attuale) | 60 kW (esempio) |
| Progettare la capacità massima | 85 kW (+40%) |
| Numero di posizioni del tubo di riserva | 30% del conteggio iniziale delle provette |
| Connessioni di intestazione di riserva | Rami tappati; spina rimovibile senza smontaggio della testata |
| Fori piastra di supporto di ricambio | Pre-forato; temporaneamente collegato |
| Tempo di modifica (serbatoio scarico) | 4-8 ore |
| Strumenti di modifica richiesti | Tagliatubi, chiave dinamometrica, strumento per l'inserimento della ghiera in PTFE |
| Capacità collettore vapore/condensa | Dimensionato per il flusso massimo dall'installazione iniziale |
| Capacità del telaio di supporto | Dimensionato per il peso finale del tubo dall'installazione iniziale |
Il preinvestimento-di intestazione e frame
Le testate e il telaio di supporto sono dimensionati per la capacità massima al momento dell'installazione iniziale. Questo pre-investimento rappresenta un modesto costo incrementale-tipicamente il 15-20% del costo iniziale dello scambiatore, ma evita il costo molto più elevato derivante dalla sostituzione dell'intero scambiatore al momento dell'aumento di capacità.
Anche le tubazioni di alimentazione del vapore e di ritorno della condensa dall'ingresso del serbatoio ai collettori dello scambiatore sono dimensionate per la capacità massima. La tubazione viene installata una volta; non viene modificato durante l'aumento di capacità. La valvola di controllo è dimensionata per la capacità massima, con il funzionamento iniziale a corsa parziale della valvola.
Il pre-investimento in collettori, telaio e tubazioni è il compromesso-finanziario. Ciò è giustificato quando la probabilità e i tempi dell’aumento di capacità sono ragionevolmente certi. Se l'aumento di capacità non si concretizza, il pre-investimento è un costo sommerso-ma un costo sommerso inferiore rispetto alla sostituzione dell'intero scambiatore.
Le prestazioni termiche dopo l'espansione
Il fascio tubiero espanso ha un numero maggiore di tubi e una superficie totale maggiore. La portata del vapore aumenta per adattarsi al maggiore carico termico. I collettori di vapore e condensa, dimensionati per il flusso massimo, sopportano l'aumento senza un'eccessiva caduta di pressione o un accumulo di condensa.
Potrebbe essere necessario ricalibrare il sistema di controllo della temperatura dopo l'espansione. L'area superficiale maggiore modifica la costante di tempo del processo e la dinamica del circuito di controllo. I parametri PID vengono regolati in base alla nuova risposta del sistema, determinata da uno step test al termine dell'espansione.
Riepilogo
Gli scambiatori di calore in PTFE-modificabili sul campo consentono l'aumento della capacità-in loco attraverso l'aggiunta di moduli di tubi supplementari a un sistema di telaio e intestazione pre-investito. Le posizioni dei tubi di ricambio, i collegamenti dei collettori tappati e le piastre di supporto pre-forate consentono l'espansione della capacità senza restituzione in fabbrica o sostituzione dello scambiatore. Il design elimina i costi irrecuperabili derivanti dalla sostituzione di uno scambiatore sottodimensionato e l'-inefficienza del carico parziale di uno scambiatore sovradimensionato prematuramente. L'approccio è ideale per le strutture con una crescita di capacità incrementale pianificata.
Il supporto tecnico per la progettazione-di scambiatori di calore in PTFE espandibili sul campo è disponibile previa presentazione delle funzioni di riscaldamento attuali e previste, della tempistica prevista per l'aumento della capacità, delle dimensioni del serbatoio e della pressione del vapore disponibile.
