Az autokláv hozzáférési probléma
A hidrometallurgiai autokláv 180 fokos és 12 bar nyomású nikkel-laterit ércet dolgoz fel. A hajó hengeres, 3,5 méter átmérőjű, egyetlen 500 mm átmérőjű járattal, amely az egyetlen hozzáférést biztosítja a belsejébe. Ki kell cserélni a meglévő titán fűtőspirált, amely 18 hónapos, magas hőmérsékletű kénsavas kilúgozó oldatban való használat után korrodált. A PTFE hőcserélőt a korrózióállóság miatt határozták meg, de a hozzáférési korlátok tervezési kihívást jelentenek: a hőcserélőnek át kell haladnia az 500 mm-es csővezetéken, és az íves edényben kell összeszerelni, a hengeres geometriának megfelelően, miközben maximalizálja a hőátadási felületet.
A szabványos téglalap alakú PTFE rácsok nem illeszkednek. Egyedi moduláris megközelítésre van szükség, amelyet kifejezetten a hengeres edénygeometriához és korlátozott hozzáféréshez terveztek.
A moduláris spirális tervezési megközelítés
A hengeres edények előnyben részesítik a spirális vagy gyűrű alakú hőcserélő konfigurációkat, amelyek követik az edény görbületét. Az ehhez az autoklávhoz kifejlesztett kialakítás koncentrikus spirális gyűrűkben elhelyezett, egymással összekapcsolt PTFE csőmodulokból áll. Mindegyik modul egy PTFE cső előre összeszerelt szegmense, amely 120-180 fokos szögű részleges ívben van kialakítva, és úgy van méretezve, hogy átlósan áthaladjon az 500 mm-es csővezetéken.
A modulok az autokláv belsejében csatlakoznak kompressziós szerelvényeken keresztül a kijelölt csomópontokon. A csatlakozások úgy vannak elhelyezve, hogy hozzáférhetők legyenek a mandzsetta nyílásából, lehetővé téve a szerelő számára, hogy átnyúljon a csatornán, és szabványos szerszámokkal végezze el a csatlakozásokat.
Az elkészült összeállítás két koncentrikus spirális tekercset alkot, amelyek egy korábbi leállás során az edény falára hegesztett tartókonzolokra vannak felfüggesztve. A külső tekercs a héjtól körülbelül 200 mm-re átöleli az érfalat. A belső tekercs 400 mm-re helyezkedik el a külső tekercstől. Ez a kettős{5}}tekercs-konfiguráció maximalizálja a hőátadó felületet a hengeres térfogatban, miközben megtartja a hézagot a hígtrágya áramlása számára a tekercsek között.
1. táblázat: Egyedi hengeres PTFE hőcserélő tervezési paraméterei (3,5 m átmérőjű autokláv, 500 mm-es manway)
| Tervezési paraméter | Specifikáció | Mérnöki indoklás |
|---|---|---|
| Modul ívszöge | 150 fok | Maximális szög, amely lehetővé teszi az átlós áthaladást az 500 mm-es manwayen |
| Modul szélessége | 380 mm | Hézag a járdaúthoz forgással |
| Modul súlya (száraz) | 8-10 kg | Kézi kezelés egyetlen telepítő által a Manway-n keresztül |
| Modulok száma spirális gyűrűnként | 3 (3 × 150 fok=450 fok átfedéssel) | Az átfedés folyamatos fűtést biztosít a kerület körül |
| Koncentrikus gyűrűk száma | 2 | Külső gyűrű az érfal közelében; belső gyűrű a középső -sugárban |
| Cső OD × fal | 10 mm × 1,2 mm | Módosított PTFE a 180 fokos kúszási ellenállás érdekében |
| A modulok közötti-kapcsolat típusa | Kiszélesített PTFE kompressziós unió | Kézzel{0}}szerelve a vezetőpályán keresztül |
| Csatlakozás szivárgási tesztje | Pneumatikus 1,5 bar nyomáson (alacsony nyomás, biztonsági -korlátozott zárt térben) | Az összeszerelés során modulonként hajtják végre |
| Összeszerelt összsúly | 55 kg | Meglévő hajótartók támogatják |
| Teljes hőátadó felület | 8.5 m² | 45 kW fűtési teljesítményre méretezett gőznyomáson |
Az edényben{0}}összeszerelési sorrend
Az összeszerelés szigorú sorrendet követ, amelyet a leállás előtt dolgoztak ki és próbáltak ki. Minden modult, szerszámot és tesztberendezést a műhelyben helyeznek el. A hajó szellőztetett, gáz-tesztelt, és zárt térbe való belépési engedély aktív, egy készenléti emberrel a manőútnál.
Először a külső spirális gyűrűt szerelik össze. Három ívmodult vezetnek át a tartónyíláson, helyezik el a tartókonzolokon, és csatlakoztatják őket. A gyűrű nyomást-tesztelt. A belső spirális gyűrű ugyanazt a sorrendet követi egy második tartókonzol segítségével. Az elkészült tekercsek a gőzellátó és a kondenzátum-visszavezető ágakhoz csatlakoznak, amelyek a meglévő fúvókákon keresztül hatolnak be az edénybe.
A teljes összeszerelést egyetlen 10-órás karbantartó műszak alatt végzi el egy kétfős csapat. Nincs szükség meleg munkára. A korábban telepített tartókonzolokon kívül nincs szükség a tartály módosítására.
Hőteljesítmény a hengeres geometriában
A spirális konfiguráció kiváló hőteljesítményt biztosít az autokláv környezetben. A koncentrikus tekercselrendezés természetes keringési mintákat hoz létre az iszapban: a felmelegített folyadék a tekercsek mentén felemelkedik, az edény közepébe kering, és az érfalak mentén lefelé tér vissza. Ez a keringés fokozza a hőátadást és megakadályozza a hígtrágya helyi túlmelegedését a csövek felületén.
A kettős{0}}tekercs kialakítása működési redundanciát is biztosít. Ha az egyik tekercs szivárog, leválasztható, míg a második hőcserélő csökkentett kapacitással tovább fűt. Az autokláv részleges áteresztőképességgel működik mindaddig, amíg az ütemezett karbantartási időszak lehetővé teszi a javítást.
Összegzés
A hengeres autoklávhoz való hozzáférésre tervezett egyedi PTFE hőcserélők moduláris spirális ívszegmensekként épülnek fel, amelyek áthaladnak a szabványos csatornákon, és az edény belsejében helyezkednek el. A koncentrikus kettős{1}}tekercs-konfiguráció maximalizálja a hőátadó felületet az ívelt geometrián belül, javítja a természetes keringést, és működési redundanciát kínál.
A moduláris megközelítés lehetővé teszi a PTFE beszerelését olyan edényekbe, ahol a hagyományos négyszögletes rácsok nem férnek el, így a PTFE technológia alkalmazási köre kibővül a nagynyomású autokláv{0}}szolgáltatásra, ahol a korrózióállóság és a kiszámítható hosszú távú teljesítmény kritikus fontosságú.
Mérnöki támogatás az egyedi hengeres tartályos PTFE hőcserélő tervezéshez az edényrajzok, a csatorna méretei, a folyamat körülményei, a fűtési feladatok és a rendelkezésre álló fúvókacsatlakozások benyújtásával érhető el.
