Трубный пучок является теплообменным ядром кожухотрубного теплообменника: сборка труб, трубных решеток, перегородок, стяжных штанг и распорок внутри кожуха. Изготовленный в соответствии с правилами конструкции TEMA — класса R, C или B — пучок определяет тепловую производительность и остается той частью, которая изнашивается, загрязняется и в конечном итоге заменяется.
Пучки поставляются как компоненты для новых теплообменников, изготовленных по API 660, так и в качестве сменных блоков для существующих кожухов. Для ремонтных работ пучок должен соответствовать внутреннему диаметру исходного кожуха, длине торца пучка и положению патрубков; компоновка труб, шаг и материал соответствуют условиям эксплуатации установленного агрегата.
TEMA и API 660 охватывают разные уровни. TEMA фиксирует детали конструкции — минимальную толщину трубной решетки, требования к перегородкам и стяжным штангам, допуски — в то время как API 660 добавляет требования к проектированию, инспекции и документации поверх этого. Сменный пучок, оцененный «по TEMA», должен явно указывать класс (R, C или B), поскольку класс определяет толщину стенки и охват проверки.
Четыре конфигурации охватывают большинство задач, идентифицируемых по букве задней крышки TEMA:
Для проектов замены существующий тип задней крышки определяет конструкцию пучка. Пучок с разрезным кольцом не может быть просто заменен на конструкцию с проходным элементом без модификации крышки кожуха и геометрии прокладки.
Трубы.Бесшовные из углеродистой стали по SA179, SA192 или SA210 Gr.A1; сварные и бесшовные из нержавеющей стали по SA249 / SA213; дуплексные и титановые для коррозионных сред. Внешние диаметры 19,05 мм (¾ дюйма) и 25,4 мм (1 дюйм) охватывают большинство компоновок.
Трубные решетки.Кованые плиты по SA266 Gr.2 или SA182, или плиты из углеродистой стали с коррозионностойким наплавленным покрытием (316L, Alloy 625), где этого требует технологический процесс. Толщина принимается как большая из результатов расчета по TEMA и ASME.
Перегородки и опорные плиты.Сегментные перегородки с типичным вырезом 20–25% и расстоянием, рассчитанным по скорости и перепаду давления со стороны кожуха. Двойные сегментные, дисково-кольцевые и стержневые компоновки используются там, где преобладают вибрация или отложения. В конденсаторах опорные плиты заменяют перегородки там, где ограничением является перепад давления.
Стяжные штанги и распорки.Количество и диаметр соответствуют таблицам TEMA для данного диаметра кожуха; они удерживают положение перегородок и сохраняют жесткость пучка при транспортировке.
Защита от эрозии.Эрозионная плита или расположение заглушек труб предусмотрены там, где условия на входе со стороны кожуха превышают пределы TEMA, или где среда эрозионная или двухфазная.
Компоновка и шаг труб.Треугольная компоновка под углом 30° упаковывает больше площади в заданный кожух; квадратная компоновка под углом 90° обеспечивает зазоры для очистки не менее 6 мм для механической очистки со стороны кожуха. Выбор определяется склонностью среды в кожухе к отложениям.
Соединение — это место отказа пучков, и TEMA/API 660 рассматривают его соответствующим образом. Существуют три уровня соединения, часто комбинируемые:
Гидравлическая развальцовка предпочтительна для тонкостенных и цветных труб: она позволяет избежать наклепа и остаточных напряжений, которые вносит механическая прокатка, что важно в хлоридных средах и влажном H2средах. Процедуры сварки квалифицированы по разделу IX ASME.
| Компонент | Распространенные материалы |
|---|---|
| Трубы | SA179 / SA192 / SA210 Gr.A1 · SA213 TP304/TP316L · SA249 · дуплексная S31803 · титан SB338 Gr.2 |
| Трубные решетки | SA266 Gr.2 · SA182 F304L / F316L · углеродистая сталь с покрытием 316L или Alloy 625 |
| Перегородки / опорные плиты | SA285 Gr.C · SA516 Gr.70 · SA240 304/316L |
| Стяжные штанги / распорки | Соответствуют материалу перегородок по TEMA |
| Эрозионные плиты | Соответствуют совместимости со средой в кожухе |
Выбор материала следует технологическому процессу: концентрация хлоридов определяет выбор дуплексной стали или титана, влажный H2среды требует соответствия NACE MR0175 / ISO 15156, а среды с каустиком или морской водой влияют на выбор покрытия. Пучок — это компонент, наиболее подверженный воздействию среды — здесь экономия на материалах проявляется в виде утечек труб в течение первого цикла между ремонтами.
| Параметр | Диапазон |
|---|---|
| Диаметр пучка (внутренний диаметр кожуха) | DN150 – DN2000 |
| Наружный диаметр трубы | Ø19,05 мм, Ø25,4 мм стандартные; другие по запросу |
| Длина трубы | 1500 – 12000 мм |
| Шаг труб | 30° треугольный · 90° квадратный · 45° / 60° по запросу |
| Площадь теплопередачи, на пучок | 1 – 2000 м² |
| Класс TEMA | R · C · B |
Таблица описывает нормальные возможности изготовления, а не спецификацию какого-либо отдельного пучка. Геометрия сменного пучка определяется кожухом, в который он должен входить — окончательные размеры берутся из исходного чертежа компоновки труб или полевых измерений, а не из таблицы диапазона.
Когда кожух остается исправным, но пучок загрязнен, корродирован или имеет недостаточную тепловую производительность, сменный пучок восстанавливает агрегат без замены границы давления. Существуют два пути поставки:
Для пучков с перемоткой труб с повторным использованием существующих трубных решеток состояние отверстий для труб и тип соединения должны быть проверены перед раскаткой или сваркой новых труб в них.
Расчеты стоимости пучков только по геометрии могут быть выполнены на основе пунктов 1–5. Там, где покупатель ожидает, что замена устранит тепловой дефицит, требуется пункт 6 — пучок, соответствующий старому по размерам, также будет соответствовать его предельным показателям производительности.
Съемные пучки (U-образные, S и T типов) позволяют механически очищать сторону кожуха; квадратные компоновки сохраняют зазоры для очистки. Пучки с неподвижными трубными решетками ограничивают очистку химическими методами со стороны кожуха. После каждого извлечения соединения труба-трубная решетка должны проверяться на герметичность перед повторной загрузкой — соединение, прошедшее гидростатическое испытание на стенде, может ослабнуть в процессе эксплуатации при термических циклах кожуха и пучка.
