Échangeur de chaleur à gazoduc de récupération de gaz

Avec le caloduc comme élément de transfert de chaleur de base, le transfert de chaleur efficace est réalisé par le changement de phase des matériaux internes tels que l'eau distillée, l'ammoniac, le méthanol, etc. Sa structure contient une Section d'évaporation (Section de chauffage), une Section d'isolation thermique et une section de condensation (Section de refroidissement), les deux extrémités étant scellées par un bouchon d'extrémité formant un système de circulation indépendant. Lorsque le fluide chaud circule à travers la Section d'évaporation, le matériau est vaporisé endothermiquement en vapeur, qui descend vers la Section de condensation sous l'effet de la différence de pression micro, la condensation est exothermique après refroidissement et la chaleur est transmise au fluide froid par la paroi du tube. Le condensat est refoulé vers la Section d'évaporation en fonction de la gravité ou de la force capillaire, complétant le cycle. Ce processus conduit la chaleur à une vitesse proche de la vitesse du son, l'efficacité du transfert de chaleur est plusieurs fois supérieure à celle des matériaux métalliques traditionnels et a une bonne isothermie, assurant un processus d'échange de chaleur stable et efficace.

Point de rupture technologique:

Conception du faisceau de tubes enroulés en spirale: l'utilisation d'un angle d'hélice de 30 ° - 45 ° Pour enrouler le faisceau de tubes en sens inverse, formant un canal turbulent tridimensionnel, améliorant la force centrifuge du fluide et la circulation secondaire, le coefficient de transfert de chaleur jusqu'à 14 000 - 18 000 W / (m² · ℃), 40% à 60% plus élevé que les tubes droits traditionnels. Dans les conditions de condensation de vapeur à haute pression, les canaux hélicoïdaux réduisent l'épaisseur du film liquide, augmentent l'efficacité du transfert de chaleur latente de 25% et réduisent le taux d'incrustation de 70%.

Système d'étanchéité de la plaque à double tube: grâce à la structure de la plaque à trois tubes (plaque de tube d'entrée, plaque de tube intermédiaire, plaque de tube de sortie) associée à la technologie d'étanchéité ou de gonflement, la capacité de résistance à la pression est supérieure à 30 MPa, répond aux normes de sécurité internationales telles que ASME, PED et autres, empêchant efficacement les fuites de fluides à haute pression.

Optimisation de la récupération de chaleur à contre - courant: conception de flux à contre - courant pur pour fluides chauds et froids, différence de température de surface de seulement 3 à 5 ° C, efficacité de récupération de chaleur supérieure à 95%, efficacité de liquéfaction du co₂ de 98% sous une pression de 30 MPa dans le système de production d'énergie de co₂ supercritique, réduction annuelle des émissions de co₂ de plus de 10 000 tonnes.

II. Application industrielle: couverture Multi - scène, économie d'énergie

Industrie chimique: récupération de chaleur résiduelle pour réduire les coûts

Procédé d'ammoniac synthétique: récupération de la chaleur résiduelle du gaz à haute température après la réaction de préchauffage du gaz brut, la consommation d'énergie est réduite de 10 à 15%. Une usine d'engrais utilise un échangeur de chaleur à caloduc revêtu pour récupérer la chaleur résiduelle de condensation de gaz ammoniac, la Section d'évaporation est en contact direct avec le gaz ammoniacal (concentration de 50 ppm), fonctionne pendant 2 ans sans rouille, tandis que l'échangeur de chaleur en acier au carbone traditionnel n'a subi que 6 mois de fuite de corrosion.

Unité de craquage de l'éthylène: la technologie de faisceau de tubes enroulés en spirale augmente la charge de condensation d'huile de refroidissement d'urgence de 15%, réduit le volume de l'équipement de 30%, économise plus de dix mille tonnes de carburant par an et améliore l'efficacité de récupération de chaleur de 30%, tout En répondant aux exigences de résistance à la corrosion des conditions de travail à haute pression.

Industrie de l'électricité: récupération de chaleur résiduelle des gaz d'échappement pour la production de gaz

La température des gaz d'échappement de la génération de gaz est jusqu'à plus de 500 ℃, la chaleur résiduelle est récupérée par l'échangeur de chaleur à caloduc, qui peut chauffer l'eau pour produire de la vapeur pour alimenter le chauffage résidentiel ou une source de chaleur industrielle. Après l'installation d'un groupe électrogène de 500 kW, il peut produire près de 4 tonnes d'eau chaude à plus de 90 ℃ par heure, résoudre le problème du chauffage de la zone de construction de plus de 4000 m², avec un gain de carbone annuel de 2,48 millions de yuans (calculé sur le prix de négociation du carbone de 80 yuans / tonne).

Industrie sidérurgique: récupération de la chaleur résiduelle du gaz des hauts fourneaux

Le gaz de haut fourneau est envoyé dans le Haut fourneau après avoir été préchauffé par un échangeur de chaleur à caloduc, ce qui réduit le rapport carburant de 5 à 10% et permet d'économiser des dizaines de millions de yuans par an. Après l'application d'une certaine usine d'acier, la production de haut fourneau a augmenté, la qualité du fer et de l'eau s'est considérablement améliorée.

Industrie des matériaux de construction: utilisation de la chaleur résiduelle pour la production de ciment

La récupération de la chaleur résiduelle des fumées du four préchauffe l'air comburant, ce qui augmente l'efficacité thermique de 5 à 10%, tout en réduisant les émissions d'oxydes d'azote. Une usine de ciment réduit ses émissions de CO2 de plus de mille tonnes par an.

Iii. Innovation matérielle: double percée dans la résistance à la corrosion et la résistance à haute température

Pour les milieux corrosifs tels que le sulfure d'hydrogène (h₂s), le dioxyde de carbone (co₂), la vapeur d'eau, etc., souvent contenus dans les gaz gazeux, les matériaux de l'équipement permettent une innovation à plusieurs niveaux:

Caloduc en carbure de silicium (sic): haute température (> 1000 ℃), résistance à la corrosion, conductivité thermique jusqu'à 120 - 200w / (M · K), convient aux environnements fortement corrosifs, durée de vie de plus de 10 ans.

Caloduc en alliage de titane: comme Ti - 6Al - 4V, résistant à la corrosion par les ions chlorure, sulfure, adapté aux gaz gazeux contenant des ions chlorure, longue durée de vie et faible coût de maintenance.

Optimisation structurelle: contrôle de la température de la paroi du tube en évitant les zones corrosives en ajustant les zones de transfert de chaleur des sections d'évaporation et de condensation; Prolongez la surface chauffée ou utilisez des techniques de traitement de surface spéciales pour réduire l'usure et le colmatage des cendres.

Technologie de revêtement: le revêtement de Graphène permet de réduire l'énergie de surface du faisceau de tubes à 0,02 Mn / M, de réduire l'incrustation de 70% et d'étendre le cycle de nettoyage à 1 fois par trimestre.

Analyse économique: optimisation des coûts tout au long du cycle de vie

Bien que l'investissement initial soit de 15 à 20% supérieur à celui des échangeurs à plaques, l'optimisation du coût du cycle de vie complet (LCC) permet d'économiser plus d'un million de yuans sur les coûts d'exploitation annuels:

Économie d'énergie et réduction de la consommation: après l'application d'une entreprise, un seul appareil économise 12 000 tonnes de vapeur par an, ce qui correspond à une réduction des émissions de CO2 de 31 000 tonnes, calculée sur le prix du commerce du carbone de 80 yuans / tonne, le gain de carbone annuel atteint 2,48 millions de yuans.

Faible coût d'entretien: la fonction d'auto - nettoyage réduit le dépôt de saleté, le cycle de lavage est étendu à 24 mois - 5 ans et les coûts d'entretien sont réduits de 60 à 80%.

Dividende politique: le plan d'amélioration de l'efficacité énergétique industrielle de la Chine a explicitement promu de nouveaux types d'équipements d'échange de chaleur résistants à la corrosion, superposés aux subventions de la politique de « double carbone», les économies totales de coûts d'une entreprise chimique pendant le cycle de vie de 10 ans ont dépassé les millions de yuans.

V. Tendances futures: mise à niveau intelligente et verte

Innovation matérielle: recherche et développement de matériaux composites de carbure de silicium et de graphène, avec une conductivité thermique dépassant les 300 W / (M · K), une résistance à la température élevée jusqu'à 1500 ℃, une adaptation aux conditions de travail telles que la production d'énergie de co₂ supercritique.

Percée dans le processus de fabrication: la conception du canal d'impression 3D augmente la surface spécifique à 500㎡ / m³ et le coefficient de transfert de chaleur dépasse 12 000 W / (m² · ℃); Le processus de recyclage en boucle fermée permet une utilisation du titane jusqu'à 95% et une réduction de 30% des émissions de carbone d'un seul appareil.

Mise à niveau intelligente: le système de jumeau numérique surveille 16 paramètres clés tels que le gradient de température de la paroi du tube, le débit de fluide, etc. en temps réel, avec une précision de prédiction de la durée de vie restante > 98%; La technologie de régulation adaptative optimise automatiquement la distribution des fluides en fonction du gradient de la différence de température et augmente l'efficacité énergétique globale de 12%.

Voie de la technologie verte: développement de la technologie de traitement des fluides supercritiques pour atteindre une efficacité de liquéfaction de 98% du co₂ à une pression de 30 MPa dans un système de génération supercritique de co₂, avec une réduction annuelle des émissions de co₂ de plus de 10 millions de tonnes; étendu au domaine du stockage et du transport de l'énergie de l'hydrogène, le faisceau de tubes en alliage de titane résistant à la fragilisation de l'hydrogène garantit la sécurité de la purification de l'hydrogène.

Échangeur de chaleur à gazoduc de récupération de gaz

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