Bộ ống giải nhiệt gió | Đối lưu cưỡng bức / Đối lưu hút | Khung A / Khung V / Ngang | Đầu ống cắm / Đầu ống bọc / Đầu ống nối

Tổng quan – Gói ống làm mát không khí làm lõi truyền nhiệt

Bó ống làm mát không khí là cụm lõi truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí (ACHE). Nó bao gồm các dãy ống trần hoặc có vây, được cố định ở mỗi đầu bằng các tấm ống và được kết nối với các hộp tiêu đề đầu vào và đầu ra. Bó được lắp đặt trong khoang cấu trúc, nơi quạt hướng trục hoặc ly tâm ép hoặc hút không khí xung quanh qua bề mặt ống bên ngoài để làm mát chất lỏng xử lý chảy bên trong ống.

Sản phẩm này được thiết kế và sản xuất theo API 661 (Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí cho dịch vụ lọc dầu tổng hợp), ISO 13706 và TEMA Loại R hoặc B nếu có. Nó được cung cấp dưới dạng gói thay thế, gói dự phòng hoặc bộ lắp ráp hoàn chỉnh cho khoang ACHE mới.

Các loại máy làm mát không khí – Định hướng bó và cấu hình quạt

Bó ống là cụm lõi giống nhau trên các loại ACHE; hướng, cấu trúc hỗ trợ và hướng luồng không khí thay đổi tùy theo cấu hình.

Dự thảo cưỡng bức

• Quạt nằm phía dưới bó, đẩy không khí lên trên qua các hàng ống

• Phân phối không khí đồng đều nhờ có quạt bên dưới

• Các bộ phận của quạt và bộ truyền động có thể tiếp cận được ở mặt đất hoặc mặt sàn

• Hướng bó: Ngang

• Ứng dụng điển hình: Làm mát quy trình lọc chung, làm mát khí nạp cho máy nén

Dự thảo cảm ứng

• Quạt nằm phía trên bó, kéo không khí lên trên qua các hàng ống

• Buồng thông gió phía trên bó đảm bảo lực hút đồng đều

• Các thành phần quạt và ổ đĩa yêu cầu nền tảng truy cập nâng cao

• Hướng bó: Ngang

• Ứng dụng điển hình: Bình ngưng hơi nước, dịch vụ nhiệt độ cao, nhà máy lọc dầu lớn

• Ưu điểm: Phân phối không khí tốt hơn, ít tuần hoàn hơn, bó được bảo vệ khỏi lượng mưa

Khung chữ A

• Hai bó ống dẹt xếp thành hình chữ V ngược (đỉnh ở trên cùng)

• Quạt đặt phía dưới đỉnh, thổi không khí lên trên qua cả hai bó nghiêng

• Hướng bó: Dốc, thường là 30° đến 60° so với phương ngang

• Ứng dụng điển hình: Bình ngưng hơi làm mát bằng không khí (ACC) trong nhà máy điện

• Ưu điểm: Giảm diện tích lô đất đối với vùng vịnh lớn; thoát nước ngưng bằng trọng lực dọc theo ống nghiêng

Khung chữ V

• Hai bó ống dẹt xếp thành hình chữ V (đỉnh ở phía dưới)

• Quạt đặt phía trên đỉnh, kéo không khí lên trên qua cả hai bó nghiêng

• Hướng bó: Dốc, thường là 30° đến 60° so với phương ngang

• Ứng dụng điển hình: Bình ngưng hơi nước nơi có gió cảm ứng được ưu tiên để bảo vệ chống đóng băng

• Ưu điểm: Giảm dấu chân tương tự khung chữ A; nước ngưng chảy xuống bộ thu đáy

Gói đơn ngang

• Bó ống phẳng đơn được lắp đặt theo chiều ngang

• Quạt phía dưới (thông gió cưỡng bức) hoặc phía trên (thông gió cảm ứng)

• Hướng bó: Ngang, nghiêng 0°

• Ứng dụng điển hình: Làm mát quy trình chung, làm mát khí, ngưng tụ hydrocarbon

• Ưu điểm: Thi công đơn giản nhất; truy cập bảo trì và thay thế gói dễ dàng nhất

Xây dựng gói – Thành phần cốt lõi

Ống

Tấm ống

Hộp tiêu đề (Đa tạp đầu vào / đầu ra)

Cấu trúc hộp tiêu đề:

• Mặt cắt hình chữ nhật hoặc tròn

• Kết nối mặt bích theo ASME B16.5 hoặc B16.47

• Vượt qua các phân vùng cho các đường đi đơn, hai hoặc bốn bên ống

• Kết nối thoát nước và thông hơi ở điểm thấp và cao

Khung bên và vấu nâng

• Khung kết cấu: Kênh thép hoặc dầm chữ I

• Các vấu nâng: Được hàn vào khung bên hoặc tấm ống, được định mức ở trọng lượng bó 2×

• Các điểm đỡ được bố trí để giảm thiểu độ võng của ống và duy trì độ phẳng trong phạm vi ±3 mm trên chiều dài bó

Các loại vây – Lựa chọn theo nhiệt độ và môi trường

Hình học vây (Điển hình)

Kháng liên kết vây

Đối với các loại vây quấn căng (chân L, chân KL, chân LL), liên kết cơ học giữa vây và ống tạo ra điện trở tiếp xúc nhiệt:

• Đối với nhiệt độ bên ống trên 120°C, giá trị độ dẫn liên kết là 2.000 – 5.000 W/m2·K thường được áp dụng cho các bó mới.

• Các bó đang sử dụng có thể bị giảm độ dẫn liên kết do chu trình nhiệt. Diện tích bề mặt bổ sung từ 3% – 30% thường được đưa vào thiết kế tùy thuộc vào nhiệt độ vận hành và loại liên kết.

• Cánh tản nhiệt được hàn ở tần số cao và ép đùn không có khả năng chống liên kết vì cánh tản nhiệt được liên kết tách rời hoặc liên kết bằng kim loại.

Các thông số nhiệt và thủy lực phía không khí

Lựa chọn vật liệu - Ống, Tấm ống và Tiêu đề

Vật liệu ống

Vật liệu tấm ống và tiêu đề

• Thép carbon SA-516 Gr.70 dành cho dịch vụ bên ống không bị ăn mòn

• Lớp phủ không gỉ trên thép cacbon dùng cho dịch vụ ăn mòn với áp suất cao; độ dày lớp phủ tối thiểu 3 mm mỗi ASME VIII-1 UW-13

• Thép không gỉ rắn 304L / 316L cho dịch vụ ăn mòn hoàn toàn

• Duplex rắn hoặc titan cho dịch vụ clorua nặng hoặc nhiệm vụ ngoài khơi

Vật liệu hộp tiêu đề thường được kết hợp với vật liệu tấm ống để tránh ăn mòn điện tại các mối nối bắt vít hoặc hàn. Đối với các đầu phun bằng thép cacbon dùng trong dịch vụ ăn mòn, lớp phủ bên trong (epoxy hoặc phenolic) được áp dụng theo API 661.

Quy trình chế tạo - Điều khiển chính

Khoan tấm ống

• Kích thước mũi khoan được kiểm soát theo dung sai H11 theo ISO 286

• Hoàn thiện lỗ: Ra ≤ 1,6 μm đối với khe co giãn; Ra ≤ 3,2 μm đối với mối hàn

• Độ lệch dây chằng ≤ ± 0,2 mm so với bản vẽ

• Tất cả các lỗ được làm sạch và làm sạch trước khi lắp ống

Mở rộng ống

• Áp suất giãn nở thủy lực: 160 – 220 MPa; thời gian giữ 5 – 8 giây

• Độ sâu giãn nở: Độ dày thành ống tối thiểu 1,5 × OD hoặc 2 × thành ống thành tấm ống

• Kiểm tra thước đo sau giãn nở: 100% ống chấp nhận bi đo nhỏ hơn 0,5 mm so với ID ống

• Xác minh độ bền kéo ra: Thử nghiệm bài viết đầu tiên trên mỗi bó, mục tiêu ≥ 20 MPa đối với thép cacbon và ≥ 25 MPa đối với thép không gỉ

Hàn ống với tấm ống (Nếu được chỉ định)

• Quá trình GTAW (TIG), tự động hoặc thủ công

• Chiều cao chân phi lê 1,5 – 2,0 mm cho mối hàn kín

• Thâm nhập hoàn toàn mối hàn xuyên sâu ≥ 0,5 mm vào thành ống

• Thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng 100% trên mỗi ASME VIII-1 UW-51

• Quy trình hàn được chứng nhận theo ASME Phần IX

Chế tạo hộp tiêu đề

• Kết cấu thép hàn với kết nối mặt bích ASME B16.5 hoặc B16.47

• Kích thước tiêu đề phù hợp với mẫu lỗ của tấm ống

• Vượt qua các vách ngăn được hàn vào bên trong phần đầu, vật liệu và quy trình hàn phù hợp với vật liệu phần đầu

• Kết nối thoát nước và thông hơi: Phụ kiện ren NPT hoặc ổ cắm hàn

Lắp ráp và nâng bó

• Ống được chèn và mở rộng hoặc hàn thành tấm ống

• Các vách ngăn hoặc giá đỡ ống được lắp đặt ở khoảng cách quy định

• Khung bên và vấu nâng kèm theo

• Thử nghiệm nâng được thực hiện ở trọng lượng bó 1,1 × nếu được chỉ định

Kiểm tra và thử nghiệm trên mỗi gói

Kiểm tra kích thước

Kiểm tra không phá hủy

Kiểm tra thủy tĩnh (Phía ống)

• Áp suất thử nghiệm: 1,3 × áp suất thiết kế trên mỗi ASME VIII-1 UG-99

• Môi trường thử nghiệm: Nước sạch có chất ức chế ăn mòn; clorua 50 ppm đối với thép không gỉ

• Thời gian giữ: ≥ 30 phút

• Chấp nhận: Giảm áp suất bằng không; không nhìn thấy rò rỉ từ các khớp nối ống, đầu nối hoặc phích cắm

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

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

• Phát hiện rò rỉ: Phun bọt xà phòng lên tất cả các mối nối và mối hàn

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

Hồ sơ ứng dụng – Theo loại dịch vụ

Bộ làm mát Intercooler và bộ làm mát sau máy nén

• Chất lỏng bên ống: Khí nén hoặc khí tự nhiên

• Nhiệt độ phía ống: Đầu vào 120°C – 180°C, đầu ra 40°C – 60°C

• Áp suất phía ống: 0,5 – 10,0 MPa

• Vật liệu ống: Thép cacbon dẫn khí; 304L cho khí tự nhiên chứa CO₂ hoặc nước

• Loại cánh tản nhiệt: Chân chữ L nếu nhiệt độ bên ống ≤ 150°C; KL-foot nếu 150°C – 180°C

• Hình dạng vây: Tường OD 25,4 mm × 2,0 mm; chiều cao vây 12,5 mm; 10 FPI

• Hàng bó: 4 – 6

• Vận tốc không khí mặt: 2,5 – 3,5 m/s

• Giảm áp suất phía không khí: 200 Pa

Bình ngưng trên cao nhà máy lọc dầu

• Chất lỏng bên ống: Hơi hydrocacbon với hơi nước

• Nhiệt độ phía ống: Ngưng tụ ở đầu vào 100°C – 150°C, đầu ra 40°C – 60°C

• Áp suất phía ống: 0,1 – 0,5 MPa

• Vật liệu ống: Thép carbon dùng cho dịch vụ không ăn mòn; 316L cho dịch vụ chua

• Loại vây: Chân chữ L hoặc chân KL cho dịch vụ tiêu chuẩn; ép đùn bằng ống 316L cho dịch vụ H₂S

• Hình dạng vây: OD 25,4 mm × 2,0 mm; chiều cao vây 12,5 mm; 10 FPI

• Hàng bó: 4

• Tính năng đặc biệt: Bó nghiêng 1:50 về phía đầu ra để thoát chất lỏng

Làm mát khí tự nhiên sau khi mất nước hoặc nén

• Chất lỏng bên ống: Khí tự nhiên đã qua xử lý

• Nhiệt độ phía ống: Đầu vào 60°C – 100°C, đầu ra 30°C – 45°C

• Áp suất phía ống: 4,0 – 10,0 MPa

• Vật liệu ống: 316L hoặc Duplex 2205 nếu có clorua

• Loại vây: Được ép đùn bằng nhôm 1100 bên ngoài để bảo vệ chống ăn mòn ngoài khơi và ven biển

• Hình dạng vây: OD 19,05 mm × 2,0 mm; chiều cao vây 12,5 mm; 10 FPI

• Hàng bó: 2 – 3

• Vận tốc không khí mặt: 2,0 – 2,5 m/s

• Giảm áp suất phía không khí: 150 Pa

Bình ngưng hơi làm mát bằng không khí (ACC) cho nhà máy điện

• Chất lỏng bên ống: Hơi ngưng tụ thành nước trong chân không

• Nhiệt độ phía ống: Đầu vào 60°C – 100°C, đầu ra 35°C – 45°C

• Áp suất phía ống: Chân không, tuyệt đối 10 – 50 kPa

• Vật liệu ống: Thép carbon mạ kẽm hoặc tráng; thép không gỉ nếu hơi nước có chứa amoniac hoặc clorua

• Loại vây: Hàn tần số cao với liên kết luyện kim; vây thép carbon mạ kẽm nhúng nóng

• Hình dạng ống: Ống hình elip hoặc hình bầu dục phẳng có vây dạng tấm hoặc vây được hàn xoắn ốc

• Hướng bó: Khung chữ A hoặc khung chữ V, nghiêng 60° so với phương ngang

• Luồng khí: Luồng gió cảm ứng

• Tính năng đặc biệt: Các bó có độ dốc 1:80 về phía đầu thu gom nước ngưng; bảo vệ chống đóng băng thông qua theo dõi hơi nước hoặc sưởi ấm bằng điện khi vận hành vào mùa đông dưới 0°C

Vệ sinh và bảo trì

Sự tắc nghẽn phía không khí do bụi, phấn hoa hoặc cặn hóa chất làm tăng độ giảm áp suất và giảm truyền nhiệt. Nên vệ sinh khi:

• Giảm áp suất phía không khí vượt quá mức giảm áp suất thiết kế 30%

• Mức tăng giảm áp suất phía không khí đạt 50 Pa so với lúc bắt đầu chạy, tùy điều kiện nào xảy ra trước

Phương pháp làm sạch:

• Rửa bằng nước: Phun áp suất thấp ≤ 1,0 MPa đối với cặn tan trong nước

• Thổi khí: Khí nén ≤ 0,6 MPa đối với bụi khô

• Làm sạch bằng hóa chất: Chất tẩy rửa gốc kiềm hoặc axit được phê duyệt cho vây nhôm; tránh các dung dịch có tính kiềm cao

Việc làm sạch phía ống không khả thi về mặt cơ học trong một bó cố định. Cần phải làm sạch bằng hóa chất hoặc làm sạch trực tuyến.

Tài liệu cho mỗi lô hàng

• Giấy chứng nhận kiểm tra vật liệu theo EN 10204 3.1 hoặc 3.2 đối với ống, vây, tấm ống, đầu và thép kết cấu

• Bảng dữ liệu hoàn chỉnh API 661 hoặc bảng dữ liệu ISO 13706

• Bảng dữ liệu TEMA nếu có

• Báo cáo dữ liệu tem chữ U ASME nếu có

• Báo cáo kiểm tra kích thước bao gồm chiều dài bó, bố cục lỗ của tấm ống, hình dạng vây và đường kính ngoài của ống

• Các thông số quá trình gắn vây bao gồm lực căng cuộn dây, áp suất đùn và dòng hàn

• Báo cáo thử nghiệm thủy tĩnh với ghi biểu đồ áp suất

• Báo cáo kiểm tra rò rỉ khí nén nếu được thực hiện

• Báo cáo NDE cho PT, UT và RT như đã thực hiện

• Hồ sơ xác định quy trình hàn và hồ sơ chấp nhận quy trình đối với các mối hàn ống với tấm ống và các mối hàn đầu

• Bản vẽ hoàn công bó ống với số lượng ống, cấu hình đường chuyền, kích thước tiêu đề và vị trí vấu nâng

• Thông số kỹ thuật sơn và phủ với báo cáo xác minh độ dày

Danh sách kiểm tra lựa chọn – Gói ống làm mát không khí

1. Loại ACHE: Bản nháp cưỡng bức, bản nháp cảm ứng, khung chữ A, khung chữ V hoặc ngang

2. Hướng bó: Nằm ngang hoặc nghiêng với một góc

3. Vật liệu và kích thước ống (OD và độ dày thành ống)

4. Loại vây: Chân chữ L, KL, LL, ép đùn, hàn tần số cao hoặc trần

5. Vật liệu và hình dạng vây (chiều cao, cao độ hoặc FPI, độ dày)

6. Áp suất và nhiệt độ thiết kế phía ống

7. Thành phần chất lỏng bên ống bao gồm tính ăn mòn, clorua và H₂S

8. Giảm áp suất cho phép phía ống

9. Nhiệt độ khí vào cho thiết kế mùa hè

10. Vận tốc mặt không khí hoặc tổng lưu lượng không khí

11. Giảm áp suất cho phép phía không khí, thường là 100 - 300 Pa

12. Loại tiêu đề: Phích cắm, tấm che hoặc ống góp

13. Số lượng đường dẫn bên ống: Đơn, hai hoặc bốn

14. Số lượng ống và cách bố trí trên mỗi khoang hiện có hoặc mới

15. Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn bao gồm lớp phủ, mạ kẽm hoặc vật liệu ống và vây đặc biệt

16. Bảo vệ chống đóng băng cho dịch vụ ACC bao gồm theo dõi hơi nước, sưởi ấm bằng điện hoặc tuần hoàn

17. Hạn chế nâng và vận chuyển bao gồm trọng lượng và kích thước tối đa

18. Tiêu chuẩn áp dụng: API 661, ISO 13706, TEMA hoặc thông số kỹ thuật của khách hàng

Tuyên bố giới hạn thiết kế – Gói ống làm mát không khí

Bộ ống làm mát không khí có những hạn chế sau:

• Nó chỉ được thiết kế cho áp suất và nhiệt độ phía ống được chỉ định. Hoạt động bên ngoài những giới hạn này sẽ làm mất hiệu lực của thiết kế.

• Hiệu suất của phía không khí phụ thuộc vào nhiệt độ không khí xung quanh và độ bám bẩn. Khả năng làm mát giảm khi nhiệt độ môi trường tăng.

• Việc làm sạch phía ống không khả thi về mặt cơ học trong một bó cố định. Cần phải làm sạch bằng hóa chất hoặc xử lý chất thải trực tuyến đối với các dịch vụ xử lý cặn bẩn.

• Sự tắc nghẽn phía không khí làm tăng sự sụt giảm áp suất và giảm sự truyền nhiệt. Phải duy trì lịch trình vệ sinh thường xuyên.

• Đối với dịch vụ ngưng tụ trong điều kiện đóng băng, phải cung cấp bảo vệ chống đóng băng thông qua độ dốc, thoát nước và sưởi ấm.

• Nhiệt độ tối đa của đầu vây không được vượt quá giới hạn dành riêng cho vật liệu: Chân chữ L ≤ 150°C, ép đùn ≤ 230°C, hàn tần số cao ≤ 450°C.

• Đối với dịch vụ đạp xe nhiệt trên 500 chu kỳ mỗi năm, không nên sử dụng các loại vây quấn căng như chân L, chân KL và chân LL. Sử dụng vây hàn ép đùn hoặc tần số cao.

• Gói phải được cài đặt trên cấu trúc hỗ trợ cấp độ. Độ lệch quá mức gây biến dạng tấm ống và rò rỉ khớp.

• Đối với áp suất bên ống trên 10,0 MPa hoặc chân không cực cao, hãy tham khảo ý kiến ​​về thiết kế đầu ống và tấm ống tùy chỉnh.