Egy lengyelországi rézkohó számára speciális, csőköteges hőcserélőt terveztünk és gyártottunk, amelyet nikkel(II)-szulfát előállítására szolgáló technológiai rendszerben alkalmaznak. A berendezés kénsavat és fémvegyületeket tartalmazó technológiai közeget melegít, fűtőközegként vízgőzt használva. A hőcserélőt a korábban üzemeltetett grafitberendezés kiváltására fejlesztettük ki.
Új megoldás egy nagy igénybevételű vegyipari folyamathoz
A kohászati és vegyipari létesítmények gyakran kémiailag agresszív közegekkel, magas hőmérsékleten és változó technológiai körülmények között működnek. Ilyen alkalmazásokban a hőcserélőnek nemcsak az előírt hőteljesítményt kell biztosítania, hanem a folyamat stabilitását, a szerkezet megfelelő tömítettségét és a biztonságos üzemeltetést is.
A bemutatott rendszerben a berendezés feladata egy kénsavat és fémvegyületeket tartalmazó technológiai közeg felmelegítése. A hőenergiát vízgőz biztosítja.
A projekt a teljes megvalósítási folyamatot magában foglalta: a műszaki koncepció kidolgozásától és az anyagválasztástól kezdve a számításokon és a gyártáson át egészen a vizsgálatokig, a szállításig, valamint a berendezés teljesítményének valós üzemi körülmények közötti igazolásáig.
Technológiai kihívás
A hőcserélőt egy meglévő, nikkel(II)-szulfát gyártására szolgáló technológiai rendszerbe kellett beépíteni. A berendezést egyaránt hozzá kellett igazítani az előírt hőtechnikai paraméterekhez, a rendelkezésre álló beépítési helyhez és a meglévő csatlakozási elrendezéshez.
A projekt legfontosabb követelményei a következők voltak:
- működés fémvegyületeket tartalmazó savas technológiai közeggel,
- a technológiai közeg stabil melegítése vízgőzzel,
- az előírt technológiai hőmérséklet fenntartása,
- teljes vákuumban történő üzemeltetés lehetősége a köpenyoldalon,
- a hőcserélő hozzáigazítása a meglévő infrastruktúrához,
- a megfelelő tömítettség és az üzembiztonság biztosítása,
- a berendezés olyan határidőn belüli leszállítása, amely lehetővé tette a beépítést az üzem tervezett karbantartási leállása alatt.
A projekt fontos részét képezte továbbá a hőcserélő tényleges hőteljesítményének igazolása az üzembe helyezést követően.
Egyedileg tervezett köpenycsöves hőcserélő
A Hexonic egy függőleges kialakítású köpenycsöves hőcserélőt tervezett, amelynek csőoldali és köpenyoldali elemei egyaránt 1.4571 minőségű rozsdamentes acélból készültek. Az anyagot az adott technológiai rendszer paramétereihez és üzemi körülményeihez igazodva választották ki.
A berendezés kialakítását az alábbi követelményekhez igazították:
- a technológiai közeg tulajdonságai,
- az előírt hőteljesítmény,
- a rendelkezésre álló beépítési hely,
- a meglévő technológiai csatlakozások,
- köpenyoldali vákuumüzem,
- szállítási és szerelési követelmények.
A Hexonic szállítási terjedelme magában foglalta a műszaki tervezést, a hőtechnikai és hidraulikai számításokat, a szilárdsági számításokat, az anyagválasztást, a gyártási dokumentáció elkészítését, a gyártást, a minőség-ellenőrzést, az előírt vizsgálatokat, valamint a komplett berendezés leszállítását.
A hőcserélő műszaki paraméterei
Berendezés típusa: Függőleges köpenycsöves hőcserélő
Hőátadó felület: 76,5 m²
Csövek anyaga: 1.4571
Köpeny anyaga: 1.4571
Legnagyobb megengedett hőmérséklet: 180 °C
Legnagyobb megengedett nyomás: 10 bar
Köpenyoldali vákuumfeltételek: Teljes vákuum –1 bar(g)-ig
Technológiai közeg: Kénsavat és fémvegyületeket tartalmazó közeg
Fűtőközeg: Vízgőz
Üres tömeg: 5 360 kg
Feltöltött állapotban mért üzemi tömeg: 9 078 kg
Megvalósítás éve: 2026
A rendszer ellenőrzött üzembe helyezése
Az üzembe helyezés a rendszer technológiai közeggel történő feltöltésével és a berendezések fokozatos felmelegítésével kezdődött. Ezt követően vízgőzt vezettek a hőcserélőbe.
Az első szakaszban a gőz tömegáramát megközelítőleg 3 Mg/h értékre növelték. A stabil üzemi feltételek elérését követően a tömegáramot fokozatosan körülbelül 6 Mg/h értékre emelték. Ez idő alatt a technológiai közeg hőmérséklete megközelítőleg 90 °C-ról 120 °C-ra emelkedett.
Az eredmények igazolták, hogy a hőcserélő megfelelően reagált a növekvő hőterhelésre, és képes volt elérni az előírt technológiai hőmérsékletet.
A garantált teljesítményparaméterek vizsgálata
A garantált teljesítményparaméterek tényleges vizsgálatát 24 órán keresztül, folyamatos üzemben végezték. A vizsgálat során a gőz tömegáramát körülbelül 6 Mg/h értéken tartották.
A technológiai közeg hőcserélő utáni hőmérséklete stabil maradt, és 118 °C és 119,8 °C között alakult. Az előírt technológiai hőmérséklet-tartomány 116 °C és 124 °C között volt.
Vizsgálati eredmények
Folyamatos üzem időtartama: 24 óra
Gőz tömegárama: körülbelül 6 Mg/h
A technológiai közeg kilépési hőmérséklete: 118–119,8 °C
Előírt hőmérséklet-tartomány: 116–124 °C
Vizsgálat eredménye: pozitív
A projekt eredménye
A vizsgálat igazolta, hogy a hőcserélő:
- teljesíti az előírt hőteljesítményt,
- stabil technológiai hőmérsékletet biztosít,
- folyamatosan üzemeltethető az előírt gőz-tömegáram mellett,
- megfelelő hőteljesítmény-tartalékkal rendelkezik,
- megfelelően együttműködik a meglévő technológiai rendszerrel,
- teljesíti a megrendelő által meghatározott technológiai paramétereket.
A pozitív vizsgálati eredmény igazolta, hogy az egyedileg tervezett köpenycsöves hőcserélő hatékonyan kiválthatja az ebben a rendszerben korábban alkalmazott megoldást.
Hőcserélők agresszív technológiai közegekhez
Kénsavat tartalmazó közeghez alkalmazott hőcserélő kiválasztása minden esetben megköveteli a kémiai összetétel, a koncentráció, a hőmérséklet, a nyomás, az áramlási mennyiség, valamint a további vegyületek vagy lebegő szilárd részecskék jelenlétének egyedi elemzését.
A Hexonic az adott rendszer egyedi üzemi körülményeihez igazított ipari hőcserélőket tervez. A megvalósítási folyamat magában foglalhatja az alkalmazás elemzését, a hőtechnikai és szilárdsági számításokat, az anyagválasztást, a műszaki dokumentáció elkészítését, a gyártást, a vizsgálatokat, valamint a teljesítményparaméterek üzembe helyezés során történő igazolását
Milyen típusú hőcserélő alkalmazható kénsavat tartalmazó közeghez?
A hőcserélő típusát és szerkezeti anyagát a sav koncentrációja, a hőmérséklet, a nyomás, a térfogatáram, valamint az egyéb vegyi anyagok jelenléte alapján kell kiválasztani. A bemutatott rendszerben egy egyedi tervezésű, 1.4571 minőségű rozsdamentes acélból készült köpenycsöves hőcserélőt alkalmaztunk.
Milyen fűtőközeget használtak a hőcserélőben?
Fűtőközegként vízgőzt alkalmaztak. A garantált teljesítményparaméterek vizsgálata során a gőz tömegárama megközelítőleg 6 Mg/h volt.
Működhet a hőcserélő vákuum alatt?
Igen. A hőcserélő köpenyoldalát teljes vákuumban, legfeljebb –1 bar(g) nyomásig történő üzemelésre tervezték.
Hogyan igazolták a berendezés hőteljesítményét?
A hőteljesítményt valós üzemi körülmények között végzett, folyamatos, 24 órás teszt során igazolták. A technológiai közeg hőcserélő utáni hőmérséklete a teljes vizsgálat alatt az előírt üzemi tartományon belül maradt.
Kiváltható egy grafit hőcserélő köpenycsöves hőcserélővel?
A bemutatott alkalmazásban a köpenycsöves hőcserélőt a korábban használt grafit hőcserélő kiváltására tervezték. Minden ilyen korszerűsítéshez azonban a technológiai feltételek és az anyagok kompatibilitásának egyedi elemzése szükséges.
Hőcserélőre van szüksége egy nagy igénybevételű technológiai folyamathoz?
Küldje el nekünk a közegre, a hőmérsékletekre, a térfogatáramokra, a nyomásra és a beépítési feltételekre vonatkozó információkat. Ezek alapján a technológiai követelményekhez és a meglévő rendszerhez igazított megoldást dolgozunk ki.