Ống cuộn lò nung với nhiệt độ thiết kế lên tới 590°C và áp suất thiết kế lên tới 35 MPa ở các cấu hình dạng xoắn ốc, dạng xoắn ốc đơn, dạng xoắn ốc đa

Cuộn ống như bề mặt chuyển nhiệt chính

Một cuộn ống sưởi nóng là bộ phận ống liên tục mà qua đó chất lỏng quy trình chảy khi nó được làm nóng bởi khí đốt đốt trong một máy sưởi nóng.Vòng cuộn ống là bề mặt chuyển nhiệt chính của máy sưởi đốt, hấp thụ năng lượng nhiệt từ bức xạ ngọn lửa (phân khúc bức xạ) và đối lưu khí khói nóng (phân khúc đối lưu).

Máy sưởi nóng là một thiết bị sưởi nóng trực tiếp trong đó chất lỏng quy trình chảy bên trong ống trong khi đốt nhiên liệu xảy ra bên ngoài ống.Vòng cuộn ống là thành phần chứa áp suất quan trọng của máy sưởi nóng và được thiết kế và sản xuất theo API 560 (Các máy sưởi nóng cho dịch vụ lọc chung), ASME B31.3 (Dòng ống xử lý) và GB / T 16507 (Động cơ nồi hơi ống nước) cho các ứng dụng trong nước.

Các phần máy sưởi nóng ️ Cấu hình cuộn dây theo vị trí

Vòng quay phần tỏa

Phần tỏa sáng (hộp lửa) là nơi mà chất lỏng quá trình nhận phần lớn công suất nhiệt của nó thông qua bức xạ lửa trực tiếp.Các ống trong phần bức xạ được tiếp xúc với lưu lượng nhiệt cao nhất và nhiệt độ kim loại ống.

• Định dạng ống: Dọc (đường xoắn ốc hoặc xoắn ốc) hoặc ngang (một hoặc nhiều hàng)

• Hỗ trợ ống: Các ống tỏa sáng được hỗ trợ bởi treo ống, hỗ trợ hướng dẫn hoặc neo lửa

• Luồng nhiệt: Chuyển nhiệt bức xạ chiếm ưu thế; nhiệt độ kim loại ống thường cao hơn 50 °C-100 °C so với nhiệt độ thoát nước

• Các cấu hình phổ biến:

  • Vòng xoắn ốc: Các ống xoắn ốc xung quanh chu vi hộp lửa; phổ biến trong máy sưởi hình trụ

  • Cuộn dây serpentine: Các ống được sắp xếp trong nhiều đường đi ngang hoặc dọc với các đường cong quay nối các ống liền kề

  • Vòng cuộn một đường: Mỗi ống chạy từ lối vào đến lối ra mà không có đường cong giữa

  • Vòng cuộn nhiều đường: Dầu quy trình làm cho nhiều đường đi qua phần tỏa sáng thông qua các đường cong trở lại

Vòng xoắn phân đoạn đối lưu

Phần đối lưu nằm phía trên phần bức xạ, nơi chuyển nhiệt chủ yếu xảy ra bằng cách đối lưu buộc từ khí khói nóng.Các ống trong phần đối lưu hoạt động ở lưu lượng nhiệt thấp hơn và nhiệt độ kim loại ống.

• Phân bố ống: Dãy ngang hoặc dọc với đường ống bị trượt hoặc đường ống

• Bề mặt mở rộng: Các ống đối lưu thường được trang bị vây hoặc đinh để tăng diện tích truyền nhiệt

• Các ống chắn: 2 ∼ 3 hàng đầu tiên của các ống đối lưu tiếp xúc với nhiệt bức xạ từ hộp lửa thường trần (không có vây) để ngăn ngừa tổn thương vây do tiếp xúc với nhiệt độ cao

• Các loại ống phổ biến: ống trần, ống có vây, ống đệm (đường ống chân)

Chuyển đổi / Crossover Piping

Các đường ống chéo kết nối lối ra của phần đối lưu với lối vào của phần bức xạ (hoặc ngược lại), thường nằm bên ngoài vỏ máy sưởi.Các đường ống chéo phải chứa sự mở rộng nhiệt giữa các phần.

Các thông số thiết kế cuộn dây theo API 560 / ASME B31.3

Việc lựa chọn vật liệu Các vật liệu cuộn ống (theo API 560 Bảng 5)

Thép carbon

Thép hợp kim crôm-molybden

Thép không gỉ austenit

Các hợp kim niken

Cấu hình cuộn dây

Theo API 560, các hỗ trợ ống là cần thiết để duy trì sự liên kết của ống và ngăn ngừa trượt hoặc rung động:

• Phần tỏa sáng: Cây treo ống (đối với ống dọc), hỗ trợ hướng dẫn (đối với ống ngang) hoặc neo lửa

• Phần đối lưu: Bảng hỗ trợ hoặc tấm ống với lỗ khoan để tiếp nhận ống

• Khoảng cách hỗ trợ: Được xác định bởi kích thước ống, vật liệu và nhiệt độ hoạt động

• Hướng dẫn ống: Cho phép mở rộng nhiệt trục trong khi hạn chế chuyển động bên

Quản lý mở rộng nhiệt

• Các cuộn dây sưởi nóng có trải qua sự mở rộng nhiệt đáng kể do sự khác biệt nhiệt độ giữa các điều kiện khởi động và hoạt động

• Sự mở rộng được thực hiện thông qua:

  • Quay trở lại: Phụ kiện hình U hấp thụ sự mở rộng khác biệt giữa các ống liền kề

  • Chuỗi mở rộng: cấu hình đường ống hấp thụ sự mở rộng trục

  • Hỗ trợ hướng dẫn: Cho phép ống trượt theo trục trong khi duy trì sự sắp xếp

  • Phân phối nổi: Các tiêu đề di chuyển với cuộn dây để hấp thụ sự mở rộng

Bề mặt được mở rộng ️ Vòng và đinh (Phần đối lưu)

Để tăng chuyển nhiệt trong phần đối lưu, ống thường được cung cấp bề mặt mở rộng:

Các thông số thông thường về vây/chân:

• Chiều cao vây: 12mm 25mm

• Độ cao của vây: 4 12 vây mỗi inch (FPI)

• Vật liệu vây: thép carbon, thép không gỉ hoặc thép hợp kim

• Vật liệu đệm: Thông thường giống như vật liệu ống hoặc hợp kim tương thích

Quay trở lại kết nối cuộn

Các đường cong trở lại kết nối các ống liền kề trong cuộn nhiều đường, đảo ngược hướng dòng chảy 180 °:

• Vị trí: Bên trong hộp lửa (phần chiếu sáng) hoặc bên trong hộp đầu (phòng cách ly bên ngoài hộp lửa)

• Áp suất thiết kế và nhiệt độ: Cấp độ uốn cong trở lại bên trong hộp lửa ̇ giống như ống kết nối; bên trong hộp tiêu đề ̇ áp suất thiết kế tương tự, nhiệt độ chất lỏng +30 °C

• Độ dày: Ít nhất bằng độ dày của các ống kết nối

• Phụ kiện: Không được sử dụng phụ kiện hàn theo chiều dọc

• Tiêu chuẩn: SH/T 3065 (Petrokemical Tubular Heater Return Bends), ASME B16.9

Khả năng quay chiều vuông từ trung tâm đến trung tâm (theo API 560 Bảng 4):

Các tiêu đề và nhiều phần

Các đầu (những bộ thu hút và bộ thu hút) phân phối chất lỏng quá trình vào và ra khỏi cuộn ống:

• Đầu cắm: Cắm có thể tháo rời để tiếp cận ống; được sử dụng cho dịch vụ sạch

• Các đầu tấm nắp: Nắp đinh để tiếp cận toàn bộ ống; được sử dụng cho dịch vụ bẩn

• Các đầu máy đa dạng ống: Xúc; sử dụng cho dịch vụ áp suất cao

• Áp suất thiết kế: Tương tự như ống kết nối

• Nhiệt độ thiết kế: Nhiệt độ chất lỏng tại vị trí đó +30°C để lắp đặt hộp tiêu đề

Quá trình sản xuất √ Lắp ráp cuộn ống

1. Chuẩn bị ống: Các ống được cắt theo chiều dài; đầu bị trục theo ASME B16.25 để hàn đệm

2. Khớp nối quay quay: quay quay hàn vào đầu ống (gây GTAW + sơn SMAW) theo phần IX của ASME

3. Xúc vây/vây: vây hoặc vây hàn vào ống đối lưu (xúc tần số cao hoặc xúc kháng)

4. Lắp ráp cuộn dây: Các ống được lắp ráp thành hàng và được gắn vào các hỗ trợ

5. Ứng dụng đầu máy: Đầu máy hàn vào ổ cắm / ổ cắm cuộn dây

6. PWHT: Yêu cầu cho hợp kim Cr-Mo và các phần thép cacbon tường dày (theo ASME B31.3 / API 560)

7. Kiểm tra thủy tĩnh: 1,5 × áp suất thiết kế (theo API 560 / ASME B31.3)

8. Ứng dụng lửa / cách nhiệt: Ứng dụng cho vỏ và hỗ trợ ống (được lắp đặt trên thực địa)

Kiểm tra và thử nghiệm (theo API 560 / ASME B31.3)

Kiểm tra không phá hủy (NDE)

Xét nghiệm thủy tĩnh

• Áp suất thử nghiệm: 1,5 × áp suất thiết kế (theo API 560 / ASME B31.3)

• Phương tiện thử nghiệm: Nước sạch với chất ức chế ăn mòn

• Thời gian giữ: ≥ 30 phút

• Chấp nhận: Không giảm áp suất; không có rò rỉ có thể nhìn thấy ở bất kỳ hàn hoặc thiết bị nào

Kiểm tra rò rỉ khí nén (nếu được chỉ định)

• Áp suất thử nghiệm: 0,6 MPa không khí hoặc nitơ

• Phát hiện rò rỉ: quang phổ khối lượng bong bóng xà phòng hoặc helium

• Chấp nhận: Không có bong bóng; tỷ lệ rò rỉ ≤ 1 × 10−5 Pa·m3/s

Hồ sơ ứng dụng ️ Cấu hình cuộn theo loại máy sưởi

Máy sưởi hình trụ (dọc)

• Loại cuộn dây: cuộn dây phóng xạ xoắn ốc (vòng xoắn ốc) + cuộn dây đối lưu ngang

• Phân bố ống: ống dọc trong vòng tròn đồng tâm; cong trở lại ở phía trên và dưới

• Ứng dụng: Máy sưởi nhà máy lọc dầu nhỏ đến trung bình; máy sưởi lại; máy sưởi quy trình

Máy sưởi hộp (Horizontal)

• Loại cuộn dây: cuộn dây tỏa sáng serpentine (đi ngang hoặc dọc) + cuộn dây đối lưu ngang

• Phân bố ống: ống trong nhiều hàng; quay cong trong hộp tiêu đề bên ngoài hộp lửa

• Ứng dụng: Máy sưởi nhà máy lọc dầu lớn; Máy sưởi dầu thô; Máy sưởi chân không

Máy sưởi hai năng lượng / nhiều tế bào

• Loại cuộn dây: hai phần chiếu sáng chia sẻ một phần đối lưu chung

• Phân bố ống: Các ống được bắn từ cả hai bên

• Ứng dụng: Máy sưởi nhà máy lọc dầu công suất cao; lò cải tạo

Máy sưởi đặc biệt

• lò cải tạo: ống chứa chất xúc tác (chẳng) với U-bends; vật liệu hợp kim nhiệt độ cao

• lò nứt ethylene: ống hợp kim cao với hình học cuộn đặc biệt

• Nồi sản xuất hydro: ống cải tạo với chất xúc tác; dịch vụ hydro áp suất cao

Tài liệu cho mỗi lô hàng

• Giấy chứng nhận thử nghiệm vật liệu (EN 10204 3.1 hoặc 3.2)

• API 560 / ASME B31.3

• Báo cáo kiểm tra kích thước (OD ống, độ dày tường, độ cao, bán kính uốn cong, trung tâm đến trung tâm)

• Báo cáo NDE: PT/MT/RT/UT/PMI

• Báo cáo thử nghiệm thủy tĩnh (với hồ sơ áp suất và thời gian)

• Báo cáo thử nghiệm rò rỉ khí nén (nếu được thực hiện)

• Thông số kỹ thuật quy trình hàn (WPS) và hồ sơ trình độ quy trình (PQR)

• Biểu đồ PWHT (hình ghi thời gian-nhiệt độ) nếu được thực hiện

• Cuộn dây như được xây dựng bản vẽ với số lượng ống, cấu hình thông qua, kích thước đầu

• Phương pháp hàn vây/vây và hồ sơ thử nghiệm kéo (nếu có vây/vây)

Danh sách kiểm tra lựa chọn

1. Loại máy sưởi ️ Lục / Hộp / Hai lò sưởi / Cải cách / Nứt

2. Phần cuộn dây Khán xạ / Phương pháp đối lưu / Cả hai

3. OD và độ dày tường của ống theo API 560 / ASME B31.3

4. Thể loại vật liệu của ống ¢ CS / Cr-Mo / SS / hợp kim ¢ theo API 560 Bảng 5

5. Áp suất và nhiệt độ thiết kế Per API 560 / ASME B31.3

6. Cấu hình cuộn dây Serpentine / Helical / Single-pass / Multi-pass

7. Số lần vượt qua Định lượng và bố trí đường cong quay trở lại

8. Nhu cầu bề mặt mở rộng Bare / Fenned / Studded chỉ định các thông số vây / stud

9. Loại uốn cong trở lại ️ bán kính ngắn (2 × ống OD) / bán kính dài (3 × ống OD)

10. Loại tiêu đề Plug / Cover-plate / Pipe manifold

11. Giảm độ ăn mòn theo API 560 7.1.2

12. Yêu cầu về PWHT dựa trên vật liệu và độ dày

13. Yêu cầu về NDE theo API 560 hoặc thông số kỹ thuật dự án

14. Phương pháp làm sạch ️ Khử khử hơi nước-không khí / Chất lôi cơ học ️ ảnh hưởng đến thiết kế cuộn dây

Tuyên bố về giới hạn thiết kế

Vòng cuộn ống sưởi nóng có các giới hạn sau đây:

• Nó chỉ được đánh giá cho áp suất thiết kế và nhiệt độ được chỉ định trên trang dữ liệu; hoạt động ngoài các giới hạn này làm vô hiệu hóa thiết kế

• Nhiệt độ kim loại ống không được vượt quá nhiệt độ hoạt động tối đa cho phép của vật liệu ở áp suất thiết kế được chỉ định

• Các phụ kiện hàn theo chiều dọc (những đường cong quay trở lại) không được sử dụng theo API 560 8.3.4

• Vòng cuộn phải được thiết kế để mở rộng nhiệt; chỗ ở mở rộng không đầy đủ dẫn đến biến dạng ống, hư hỏng hỗ trợ hoặc thất bại hàn

• Không phù hợp với chất lỏng có hàm lượng chất rắn cao (> 2% trọng lượng) mà không chọn vật liệu chống xói hoặc tăng độ dày tường

• Các ống có vây / đệm trong các phần đối lưu đòi hỏi phải thổi bụi hoặc làm sạch để duy trì hiệu suất; bẩn làm tăng giảm áp suất và giảm chuyển nhiệt

• Thay thế cuộn dây đòi hỏi sự phù hợp cẩn thận với hình học máy sưởi hiện có (đường ống, cấu hình đường đi, kích thước đầu đề)