API 660 Design Air Cooler Tube Bundle con elevata efficienza di trasferimento di calore e configurazione a passaggi multipli

Tubo di raffreddamento dell'aria. Forzata/indotta corrente. A-Framma/V-Framma/orizzontale.0 MPa per API 661 / ISO 13706

VISTA INTEGRATA

Un gruppo di tubi di raffreddamento dell'aria è l'assemblaggio centrale di trasferimento di calore di uno scambiatore di calore raffreddato ad aria (ACHE).con caselle di intestazione (collettori di ingresso e di uscita) collegate per distribuire il fluido di processo attraverso i tubiIl fascio è installato all'interno di un vano strutturale, con ventilatori assiali o centrifughi che forzano o attirano l'aria ambiente attraverso la superficie esterna del tubo.

Questo prodotto è progettato e fabbricato secondo le norme API 661 (Air-Cooled Heat Exchangers for General Refinery Service), ISO 13706 e, se del caso, TEMA Class R o B.È fornito come pacchetto di ricambio, pacchetto di ricambio, o come nuovo pacchetto per un nuovo bacino ACHE.

Tipi ACHE Configurazione del ventilatore e orientamento del fascio

I seguenti tipi di raffreddatori d'aria definiscono la configurazione di installazione del fascio e la disposizione del ventilatore.e la direzione del flusso d'aria variano.

Rappresentazione forzata ACHE

• I ventilatori si trovano sotto il fascio del tubo, spingendo l'aria verso l'alto attraverso il fascio

• Distribuzione dell'aria: flusso d'aria uniforme sulla superficie del fascio a causa del plenum del ventilatore

• Manutenzione: componenti del ventilatore e dell'azionamento accessibili a livello di terra o di piattaforma

• Orientazione del fascio: orizzontale (tubi orizzontali, flussi d'aria verticalmente verso l'alto)

• Applicazione tipica: raffreddamento generale dei processi di raffinazione, intercooler per compressori

• Vantaggi: costi di installazione più bassi, manutenzione dei ventilatori più facili

• Limitazione: rischio di ricircolazione dell'aria calda se non sono installate pareti del vento; il calore del ventilatore aumenta la temperatura dell'aria di entrata

Progetto di ACHE

• I ventilatori sono posizionati sopra il fascio del tubo, tirando l'aria verso l'alto attraverso il fascio

• Distribuzione dell'aria: la camera plenum sopra il fascio assicura un'aspirazione uniforme

• Manutenzione: componenti del ventilatore e dell'azionamento su piattaforme elevate richiede una piattaforma di accesso

• Orientazione del fascio: orizzontale (tubi orizzontali, flussi d'aria verticalmente verso l'alto)

• Applicazione tipica: condensatori a vapore (ACC), servizi ad alta temperatura, grandi unità di raffinazione

• Vantaggi: migliore distribuzione dell'aria; minore ricircolazione; protegge il fascio dalle precipitazioni

• Limitazione: costi di installazione più elevati; accesso del ventilatore in quota; altezza della pila di ventilatori più elevata

A-Frame ACHE

• Il fascio è costituito da due fasci di tubi piatti disposti in forma di V invertita (vertice in alto)

• I ventilatori sono situati sotto l'apice, soffiando aria verso l'alto attraverso entrambi i fasci inclinati

• Orientazione del fascio: inclinato (in genere da 30° a 60° dall'orizzontale)

• Applicazione tipica: condensatori a vapore raffreddati ad aria (ACC) in centrali elettriche, grandi unità petrolchimiche

• Vantaggio: riduce l'impatto sulle grandi zone di baia; consente il drenaggio del condensato per gravità (tubi inclinati)

• Limitazione: struttura di supporto più complessa; volume del plenum più grande richiesto

V-Frame ACHE

• Il fascio è costituito da due fasci di tubi piatti disposti in forma di V (vertice in basso)

• I ventilatori sono posizionati sopra l'apice, tirando l'aria verso l'alto attraverso entrambi i fasci inclinati

• Orientazione del fascio: inclinato (in genere da 30° a 60° dall'orizzontale)

• Applicazione tipica: condensatori di vapore in cui è preferito il getto indotto per la protezione dal congelamento

• Vantaggio: riduzione dell'impronta simile a quella del telaio A; scarico del condensato al collettore di fondo

• Limitazione: ventola e azionamento in quota; tubature di testa più complesse

ACHE orizzontale (singolo pacchetto per baia)

• Fabbricazione a partire da prodotti della voce 8528

• Ventilatori inferiori (sfogo forzato) o superiori (sfogo indotto)

• Orientazione del fascio: orizzontale (inclinazione di 0°)

• Applicazione tipica: raffreddamento di processo generale, raffreddamento a gas, condensazione di idrocarburi

• Vantaggi: costruzione più semplice; facile sostituzione del fascio e accesso alla manutenzione

• Limitazione: richiede una superficie più ampia per grandi carichi (necessitano più baie)

Costruzione del fascio ¢ Componenti principali

Fabbricazione a partire da:

• Tipo di tubo: tubo nudo (gas a bassa contaminazione, a bassa temperatura) o tubo a pinne (per HTC a bassa temperatura)

• OD del tubo (nuda / base): 15,88 mm 50,8 mm (5/8" a 2")

• Spessore della parete del tubo: 1,2 mm ∼ 5,0 mm (senza cucitura o saldata)

• Lunghezza del tubo (tra i fogli di tubo): 2,0 m ∙ 12,0 m secondo la norma API 661

• Passaggio del tubo (centro-centro):

  • Trasversale (trasversale del flusso d'aria): 1,5× 2,5× tubo OD

  • Lungo longitudinale (lungo il flusso d'aria): 1,5× 2.5× tubo OD

• Disposizione dei tubi: intagliato (triangolare) o in linea (quadrato) ?? intagliato fornisce un HTC più alto sul lato aereo; in linea consente una pulizia più facile.

Fogli di tubi

• Localizzazione: estremità anteriori (inlet) e posteriori (uscita) del fascio

• Spessore: 15 mm 80 mm (scelto in base alla pressione sul lato del tubo e al carico della giunzione tubo-piastra)

• Tolleranza di diametro del foro: H11 per ISO 286 (ad esempio, Ø25.2mm +0.13/0)

• Finitura del foro: Ra ≤ 1,6 μm per le giunzioni di espansione; Ra ≤ 3,2 μm per le giunzioni solo saldate

• Materiale: acciaio al carbonio, placcato in acciaio inossidabile o in acciaio inossidabile solido

• Ritenzione dei tubi: i tubi vengono espanduti (idraulici o a rulli), saldati (saldatura a sigillo) o combinati (saldatura + espansione) in fogli di tubi

Caselle di intestazione (manifold di ingresso / uscita)

• Selezione del tipo (secondo API 661):

  • Testa della spina ️ spine a filo o a bullone rimovibili per l'accesso al tubo; adatte a servizi puliti e a bassa pressione

  • Intestazione della piastra di copertura ️ piastra di copertura avvitata per l'accesso completo del tubo; raccomandata per il servizio di inquinamento in cui è necessaria la pulizia del tubo

  • Capo del collettore di tubi connessioni di tubi saldate; utilizzate per alte pressioni o dove non è necessario l'accesso ai tubi

• Costruzione della casella di intestazione:

  • Sezione trasversale rettangolare

  • Connessioni con flange di cui alle norme ASME B16.5 o B16.47 (collo di saldatura o scivolo)

  • Partizioni di passaggio (baffle interni) per configurare il percorso di flusso laterale del tubo (passaggio singolo, due o quattro)

• Indice di pressione di progettazione: corrispondente alla pressione di progettazione sul lato del tubo (0,1 MPa)

• Connessioni di scarico e di ventilazione: connessioni NPT a filo o connessioni di saldatura a presa a punti bassi/alti

Cornici laterali e supporti

• struttura strutturale: canale in acciaio o struttura a trazione I per sostenere il peso del fascio durante il sollevamento e il funzionamento

• Scalature di sollevamento: saldate a cornici laterali o a fogli di tubi, con peso nominale del fascio x fattore di sicurezza 2,0

• Punti di supporto: posizionati per ridurre al minimo l'abbassamento del tubo e mantenere la planarità del fascio entro ±3 mm sulla lunghezza del fascio

Tipologie di pinne per i fasci di tubi di raffreddamento dell'aria

I seguenti tipi di attaccamento delle pinne sono disponibili per i fasci di tubi di raffreddamento dell'aria.

Configurazione dell'intestazione Impatto sulla sostituzione del fascio

Quando si ordina un pacchetto di ricambio, la configurazione dell'intestazione deve corrispondere ai requisiti esistenti per la tubazione e l'accesso ai tubi.

Configurazione del passaggio laterale del tubo

Il numero di passaggi laterali è determinato dalla caduta di pressione ammissibile sul lato del tubo e dal coefficiente di trasferimento di calore richiesto:

• Passaggio singolo ΔP sul lato inferiore del tubo; adatto a servizi a basso flusso e a bassa pressione

• Due passaggi con ΔP moderato; fornisce una maggiore velocità sul lato del tubo per una migliore HTC

• Quattro passaggi highest ΔP; utilizzato quando HTC sul lato del tubo limita le prestazioni complessive e è disponibile una caduta di pressione

Le partizioni di passaggio all'interno delle caselle di intestazione dirigono il flusso dall'ingresso all'uscita.

• Per il passaggio singolo: file di tubi = totale di tubi ÷ numero di tubi per fila (distribuzione paritaria)

• Per passaggi multipli: le partizioni di passaggio dividono il fascio del tubo in gruppi uguali

Selezione del materiale

Opzioni di materiale per tubi (secondo API 661)

Opzioni di materiale per fogli di tubi e intestazioni

• Acciaio al carbonio SA-516 Gr.70

• Rivestimento in acciaio inossidabile (316L o 304L su CS) ‡ servizio corrosivo ad alta pressione; spessore del rivestimento ≥ 3 mm per ASME VIII-1 UW-13

• Servizio completamente corrosivo, senza supporto in acciaio al carbonio

• Solid duplex / titanio

Il materiale della casella dell'intestazione è in genere abbinato al materiale della lamiera del tubo per evitare la corrosione galvanica alle giunzioni avvitate o saldate.è applicato un rivestimento interno (epossidico o fenolico) secondo API 661.

Parametri di fabbricazione

Perforazione di lamiere di tubi

• Dimensioni del trapano: controllate alla tolleranza H11 secondo ISO 286

• Finitura dei fori: Ra ≤ 1,6 μm per giunture estese; Ra ≤ 3,2 μm per giunture saldate

• Deviamento del legamento (rete tra i fori): ≤ ± 0,2 mm dal disegno

• Pulizia dei fori: rimozione dei detriti e ispezione dei fori per la presenza di frantumi prima dell'inserimento del tubo

Espansione del tubo (idraulica)

• Pressione di espansione: 160 MPa (idraulica) o espansione del rullo (meccanica) con rullo calibrato

• Profondezza di espansione: almeno 1,5 × OD del tubo o 2 × spessore della parete del tubo nella lastra del tubo

• Tempo di tenuta dell'espansione: 5 8 secondi (idraulica)

• Controllo del calibro dopo l'espansione: il 100% dei tubi accetta una sfera di calibro inferiore di 0,5 mm a quella del tubo ID

• Verifica della resistenza di estrazione: prova di estrazione del primo articolo per fascio ′ obiettivo ≥ 20 MPa (CS) / ≥ 25 MPa (SS)

Saldatura tubo-piastra (se specificata)

• Processo di saldatura: GTAW (TIG) ️ automatico o manuale

• Tipo di saldatura: saldatura a filettatura (sigillo) o saldatura a penetrazione completa (per il servizio tossico/alta pressione)

• Altezza della zampa del filetto: 1,5 mm ∼ 2,0 mm per saldatura a tenuta

• Penetrazione totale: penetrazione della radice della saldatura ≥ 0,5 mm nella parete del tubo

• Ispezione: penetrante liquido (PT) al 100% per ASME VIII-1 UW-51

• Procedura di saldatura: qualificato secondo la sezione IX ASME con PQR e WPS

Fabbricazione di scatole di intestazione

• Casella di intestazione (input/output) ️ costruzione in acciaio saldato con collegamenti a flange ASME B16.5

• Dimensioni della casella dell'intestazione corrispondenti al modello del foglio del tubo (conteggio e disposizione del tubo)

• Pareti divisorie di passaggio (baffle interni) saldate all'interno della casella dell'intestazione (materiale e procedura di saldatura abbinati al materiale dell'intestazione)

• Connessioni di scarico e di ventilazione: accessori NPT a filettatura o saldatura a presa

Assemblaggio e sollevamento del fascio

• Tubi inseriti da un'estremità e espanduti/saldati in fogli di tubi

• Fabbricazione di apparecchi per il controllo delle emissioni

• Fabbricazione a partire da materiali di cui all'allegato 1 del presente regolamento

• Prova di sollevamento del fascio (se richiesto): sollevare il fascio a 1,1 volte il peso del fascio, verificato dal costruttore prima della spedizione

Parametri di funzionamento

Test di perdita e test idrostatici

Gruppo di tubi (prima dell'installazione dell'intestazione)

• Articulazioni tubo-foglio: prova idrostatica a 1,3 × pressione di progettazione sul lato del tubo (per ASME VIII-1 UG-99)

• Dopo prova: lato del tubo drenato e asciugato; fori del tubo ispezionati per la depurazione

Casella di intestazione (assemblata in un pacchetto)

• Prova idrostatica finale (completo gruppo comprese le intestazioni): pressione di prova per UG-99 (solo il lato del tubo è atmosferico)

• Medio di prova: acqua pulita (bevibile o demineralizzata) con inibitore della corrosione per acciaio al carbonio

• Durata della prova: almeno 30 minuti

• Accettabilità: nullo calo di pressione; nessuna perdita visibile da giunzioni di tubi, saldature di testa, connessioni a flange o tappi

Prova di perdita pneumatica (se specificata)

• Utilizzato per il servizio di idrogeno, fluidi tossici o dove i residui d'acqua sono inaccettabili

• Pressione di prova: aria o azoto di 0,6 MPa

• Detezione delle perdite: applicazione di bolle di sapone su tutti i giunti e saldature

• Accettazione: tasso di fuga ≤ 1×10−5 Pa·m3/s per metodo di orificio equivalente dell'appendice VI ASME

Documentazione per spedizione ¢ pacchetto sostitutivo

• Certificati di prova dei materiali (EN 10204 3.1 o 3.2) ¢ tubi, fogli di tubi, cavi, flange e acciaio strutturale

• Fogli di dati API 661 compilati (o foglio di dati ISO 13706)

• Rapporto sui dati ASME U-stamp (se applicabile)

• Scheda dati TEMA (classe R o B se applicabile)

• Rapporto di ispezione dimensionale (lunghezza del fascio, disposizione del foro del foglio del tubo, DO del tubo, altezza/altezza della pinna se con pinna)

• Rapporto di prova idrostatica (con registrazione del grafico di pressione)

• Rapporto di prova di perdita pneumatica (se eseguito)

• Rapporti sulle NDE (PT / UT / VT come eseguito)

• Specifica della procedura di saldatura (WPS) e record di qualificazione della procedura (PQR) for tube-to-tube sheet welds and header welds

• Disegno del fascio di tubi come costruito con numero di tubi, disposizione del passaggio dei tubi, dimensioni dell'intestazione

• Specifica della verniciatura/rivestimento (se applicabile) ️ spessore del rivestimento epossido/fenolico e certificato di prova per lotto

Lista di controllo di selezione

Quando si ordina un pacchetto di ricambio, fornire quanto segue per garantire la corretta vestibilità e prestazioni:

1. Numero originale del disegno del pacchetto (se disponibile)

2. API 661 Numero di sgabello e posizione del fascio (alto, medio, basso se a più sgabello)

3. Numero di tubi, OD del tubo, spessore della parete e lunghezza (tra i fogli di tubo)

4. Il passo del tubo (trasversale e longitudinale) e la disposizione del tubo (in scala o in linea)

5. Tipo di pinne (se dispongono di pinne) L-piede / KL / LL / estruso / saldato ad HF / tubo nudo

6. Specificità delle pinne (altezza, passo/pinne per pollice, materiale)

7. Tipo di intestazione

8. Dimensione e classificazione della connessione della testata (ASME classe 150 / 300 / 600) o della connessione di saldatura

9. Configurazione del passaggio laterale del tubo: passaggio singolo / due / quattro passaggi (con disegno della partizione del passaggio, se disponibile)

10. Materiale e spessore del foglio di tubo (se richiesto corrispondenza esatta)

11. Pressione di progetto e temperatura di progetto (lato del tubo)

12. Composizione del fluido ️ per verificare la compatibilità del materiale

13. Limitazione di corrosione richiesta (parete del tubo e superficie del foglio del tubo)

14. Specifica di verniciatura/rivestimento se è richiesta la protezione contro la corrosione atmosferica

15. Capacità di sollevamento e posizione (per corrispondere alle attrezzature di sollevamento esistenti)

Punti di ispezione per la ricezione (da parte dell'acquirente)

Al momento della consegna di un pacchetto di ricambio, verificare prima dell'installazione quanto segue:

• Lunghezza complessiva del fascio (tra i fogli di tubo)

• Modello dei fori del foglio del tubo conteggio dei tubi e configurazione della partizione di passaggio (corrispondenza della casella di intestazione esistente)

• OD del tubo, altezza/inclinazione delle pinne (se con pinne) ¢ entro le tolleranze per disegno

• Orientazione della flangia della casella di testa e allineamento del foro del bullone (corrispondenza degli ugelli esistenti)

• Controllo visivo della giunzione tubo-foglio ️ assenza di segni di crepa o difetti di saldatura

• Registrazione delle prove idrostatiche ️ verifica della pressione e del tempo di tenuta

• Lotti di sollevamento  controllo visivo della corretta dimensione e dell'integrità della saldatura

• Verniciatura/rivestimento: verificare lo spessore (spessore della pellicola secca per specifica), nessun punto nudo o buco di spillo

• Imballaggi

Linee guida per lo stoccaggio e la conservazione

Se il pacchetto non è installato immediatamente dopo la ricezione:

• Conservare all'interno o sotto un coperchio impermeabile

• Conservare in posizione orizzontale su supporti in punti di sollevamento specificati dal fabbricante per evitare la caduta del tubo

• Per i fasci di acciaio al carbonio: applicare un rivestimento temporaneo inibitore della corrosione (carta VCI, pellicola oleosa o essiccante) per raccomandazione del costruttore

• Fine del tubo e apertura della testata: sigillati con tappi di plastica o coperture a flange per impedire l'ingresso di detriti

• Ispezione prima dell'installazione: rimuovere i tappi, ispezionare le estremità del tubo e l'interno della testata per individuare umidità o detriti

Dichiarazione relativa alle limitazioni di progettazione ¢ gruppo di tubi per raffreddatori d'aria

Il gruppo di tubi di raffreddamento dell'aria come prodotto autonomo è soggetto alle seguenti limitazioni:

• Deve essere installato in un vano con geometria corrispondente (modello di foro del foglio del tubo, configurazione della casella dell'intestazione e dimensioni dell'involucro del fascio)

• Non è indicato per la pressione interna del lato della conchiglia (il lato dell'aria è atmosferico non ha contenimento della pressione interna)

• Non è adatto per contenuti di solidi sul lato del tubo > 2% in peso (rischio di erosione e diradamento delle pareti del tubo)

• Non può essere utilizzato con fluidi incompatibili con il materiale del tubo (validare con la tabella di selezione del materiale)

• Per una pressione molto elevata sul lato del tubo (> 10,0 MPa), consultare la progettazione della testata su misura (collettore del tubo con saldature a penetrazione completa e fogli di tubo a parete pesante)