ЗАСТОСУВАННЯ ЗВАРНИХ ТЕПЛООБМІННИКІВ У РІЗНИХ СФЕРАХ: НАФТОГАЗОВА, ХАРЧОВА, ХІМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ПРОМИСЛОВІСТЬ

Зварні пластинчасті теплообмінники: огляд концепції та конструкції

Зварні пластинчасті теплообмінники є різновидом компактних теплообмінних апаратів, призначених для високоефективного теплообміну між двома або більше технологічними потоками.

Принцип роботи заснований на тому, що кожен теплоносій протікає в окремому каналі, утвореному парами гофрованих пластин, що зварюються між собою. Тепло передається через тонкі металеві пластини від одного теплоносія до іншого завдяки високої інтенсивності теплопередачі.

Теплопередаючі пластини мають складну гофровану форму, що сприяє турбулізації потоків та збільшує коефіцієнти тепловіддачі. Канали для гарячого та холодного теплоносіїв чергуються, забезпечуючи протитік середовищ та максимальний температурний напір.

Опис конструкції та основних елементів:

  1. Пакет гофрованих металевих пластин, що чергуються із прокладками для створення каналів. Пластини зварюються між собою по периметру спеціальним імпульсним або лазерним швом.
  2. Корпус – складається зі зварених між собою листів з ребра, для надання додаткової міцності. У корпус вварюється пакет і утворюються дві порожнини – корпусна та пакетна.
  3. Стяжні шпильки – система шпильок та гайок для створення зусилля стиснення пакета пластин.
  4. Вхідні/вихідні патрубки для підведення та відведення теплоносіїв.
  5. Рама чи опорна плита для кріплення складання.

Матеріали пластин (нержавіюча сталь, нікелеві сплави, титан) вибираються з урахуванням агресивності середовищ та температур.

Вони мають дуже високу ефективність теплопередачі в компактних габаритах. Це робить їх привабливими для використання в нафтохімічній промисловості, енергетиці, холодильній техніці та інших галузях.

Застосування зварних теплообмінників у нафтогазовій промисловості

Зварні теплообмінники знаходять широке застосування в багатьох процесах нафтогазової галузі через їх високу ефективність, надійність і компактність. Вони відіграють важливу роль на різних етапах – від видобутку вуглеводнів до їхнього транспортування та переробки.

  1. Видобування нафти та газу:
    1. Обігрів нафтопромислових трубопроводів для запобігання утворенню гідратів та парафінових відкладень.
    2. Підігрів попутного нафтового газу для осушення та підготовки до транспортування.
    3. Охолодження компресорів на установках для підготовки газу.
  2. Транспортування нафти та газу:
    1. Підігрів нафти та нафтопродуктів на проміжних станціях, що перекачують, для зниження в’язкості.
    2. Підігрів природного газу перед дроселюванням на газорозподільних станціях.
    3. Охолодження газу на компресорних станціях магістральних газопроводів
  3. Переробка нафти:
    1. Рекуперація тепла на установках атмосферної та вакуумної перегонки нафти.
    2. Підігрів сировинних потоків на установках каталітичного крекінгу, риформінгу.
    3. Утилізація тепла газів, що відходять, технологічних печей і нагрівачів.
  4. Переробка газу:
    1. Підігрів сировинного газу перед низькотемпературною конденсацією/абсорбцією.
    2. Охолодження газу після компримування на установках зрідження газу.
    3. Рекуперація тепла у циклах низькотемпературного фракціонування.

Зварні теплообмінники мають низку переваг – високу механічну міцність, широкий діапазон допустимих температур і тисків, стійкість до агресивних середовищ. Це робить їх незамінними у технологічних процесах із жорсткими умовами експлуатації, характерними для нафтогазової галузі.

Застосування зварних теплообмінників у харчовій промисловості

Зварні теплообмінники також знаходять широке застосування у харчовій промисловості завдяки своїй гігієнічності, надійності та можливості роботи з різними харчовими середовищами. Ось основні сфери їх використання:

  1. У молочній промисловості зварні теплообмінники застосовуються для нагрівання та охолодження молока, згущення молочних продуктів, а також рекуперації тепла на різних стадіях процесів.
  2. Під час виробництва соків, вин, пива та інших напоїв зварні теплообмінники задіяні для пастеризації, охолодження напоїв після гарячого розливу, підігріву сусла у пивоварінні.
  3. Переробка рослинних олій. Вони знаходять застосування для нагрівання/охолодження олій на етапах рафінації, дезодорації, гідрогенізації, а також рекуперації тепла.
  4. Випарні та зварні пластинчасті теплообмінники використовуються для упарювання та згущення соків, екстрактів, сиропів та інших в’язких харчових середовищ.

Застосування зварних теплообмінників у хімічній промисловості

Зварні теплообмінники широко застосовуються в хімічній промисловості завдяки своїй надійності, стійкості до агресивних середовищ та здатності працювати у жорстких умовах. Ось основні сфери їх використання:

  1. Зварні теплообмінники використовуються для підведення або відведення тепла до реакційних апаратів, де протікають екзо або ендотермічні хімічні реакції. Вони забезпечують високоінтенсивний теплообмін.
  2. У колонах ректифікації зварні теплообмінники застосовуються для конденсації парової фази в дефлегматорах, а також для підігріву живлення в ребойлерах. В абсорбційних процесах вони використовуються для охолодження/нагріву потоків.
  3. У реакторах із сорочками зварні теплообмінники виконують функцію підігріву або охолодження реакційної суміші, дозволяючи регулювати температуру протікання хімічної реакції.
  4. Зварні теплообмінники широко задіяні у системах рекуперації тепла для вилучення та повторного використання вторинних енергоресурсів, що підвищує енергоефективність хімічних виробництв.
  5. Вони застосовуються для нагрівання або охолодження різних рідких та газоподібних середовищ у хімічних процесах – сировини, продуктів, теплоносіїв та ін.

Перевагами зварних теплообмінників у хімічній галузі є:

  • Висока механічна міцність та жорсткість конструкції
  • Стійкість до агресивних середовищ та високих температур/тисків
  • Відсутність роз’ємних з’єднань та протікань
  • Компактність та висока ефективність теплопередачі
  • Можливість роботи у вибухонебезпечних умовах

Завдяки цим якостям зварні теплообмінники забезпечують надійну та безпечну роботу в екстремальних умовах сучасних хімічних виробництв.

Застосування зварних теплообмінників у енергетичній промисловості

Зварні теплообмінники знаходять широке застосування в енергетичній промисловості, де вони відіграють важливу роль у підвищенні ефективності та безпеки процесів вироблення та передачі теплової та електричної енергії. Ось основні сфери їх застосування:

  1. Теплові електростанції
    1. У парових котлах зварні теплообмінники використовуються для підігріву поживної води за рахунок тепла димових газів і відпрацьованої пари.
    2. На ТЕЦ вони використовуються в контурах теплофікації для нагрівання мережної води.
    3. Застосовуються для рекуперації тепла відпрацьованої пари циклу Ренкина.
  2. Атомні електростанції
    1. У парогенераторах АЕС зварні теплообмінники передають тепло від радіоактивного теплоносія першого контуру до живильної води другого, що безпосередньо виробляє пару.
      1. Використовуються у системах аварійного охолодження активної зони реактора.
  3. Зварні теплообмінники встановлюються на ТЕЦ та проміжних пунктах для передачі тепла від гріючого теплоносія (пара або гарячої води) до систем опалення та ГВП.
  4. Теплообмінники потрібні для передачі теплової енергії від геотермальних джерел або сонячних циклів до робочого середовища для вироблення електроенергії.
  5. Застосовуються для підігріву газонафтопроводів, а також для регазифікації зріджених газів на сховищах та терміналах.

Переваги зварних теплообмінників – висока міцність, надійність, можливість роботи при високих температурах та тисках, компактність. Правильний вибір матеріалів забезпечує стійкість до корозії та тривалий термін експлуатації у жорстких умовах енергетичних об’єктів.

Рекомендуємо прочитати