Описание проблемы.
Для улучшения коррозионной стойкости стальных труб их покрывают эпоксидным праймером. Температура поверхности труб достигает 235 °C. Трубу охлаждают водой в специальном тоннеле до температуры 60 °C. При этом идет интенсивное паро и туманообразование. До последнего времени тоннели охлаждения изготавливались из оцинкованной стали.
Из-за воздействия коррозионно-активной среды (водяного испарения) за время эксплуатации существующей вентиляционной системы пароудаления происходит повышенная коррозия воздуховодов, что может привести к их обрушению. Отсутствие установки очистки паров, удаляемых из камеры охлаждения, от конденсата и хим. составляющих приводит к разбалансировке рабочих колес вытяжных вентиляторов и выходу их из строя. Также отсутствие фильтрации продуктов испарения приводит к осаждению их на воздуховоды и протеканию в помещение цеха (на безопасные проходы).
Существующая вентиляционная система из-за конструкционных недоработок не обеспечивает полного удаления пара из камеры охлаждения, что приводит к выходу пара в рабочее пространство участка.
Расчетная часть.
Расчёт производительности (пропускной способности) линии ведется по нагреву труб диаметром 1420 мм с толщиной стенки 23,8 мм. При дальнейшем увеличении толщины стенки производительность прямо пропорционально снижается относительно пропускной способности установок нагрева труб.
Наружное покрытие наносится на трубы со следующими характеристиками:
Диаметр труб - от 508 до 1420 мм.
Длина труб - от 9,0 до 12,4 м.
Толщина стенки труб - от 7,0 до 50 мм.
Температура трубы при нанесении изоляционного покрытия составляет 200-215 °С, температура изоляционного материала составляет 235°С, температура трубы на выходе из камеры охлаждения не более 60°С охлаждение трубы осуществляется водой в тоннеле охлаждения (одновременное охлаждение в 4 труб).
Охлаждение трубы происходит в два этапа.
На начальном этапе при снижении температуры трубы с 235 °С до 100 °С за счет испарения воды. Этот этап проходит достаточно быстро и наиболее эффективно. Удельная теплота парообразования воды при 240°С – 1941 кдж*кг при 100°С – 2256 кДж*кг. Средняя -2100 кДж*кг. Удельная теплоемкость стали – 460 Дж/кг/К
К сожалению, нет данных по толщине, весу и удельной теплоемкости покрытия, но в первом приближении ими можно пренебречь. Максимальная часовая производительность – 100,94 тонны. Т.е чтобы охладить 100 тонн трубы с 235 °С до 100°С нужно 460*100000*135/1000 = 6 211 000 кДж энергии. Для этого необходимо испарить 6 211 000/2100 = 2 957 кг воды.
На втором этапе охлаждение трубы со 100 °С до 50 °С идет за счет теплообмена с поступающей водой. Необходимое количество энергии – 460*50*100000/1000=2 300 000 кДж.
Теплоемкость воды – 4,2 кДж/кг/к. Средняя температура воды – 25°С, т.е. чтобы охладить трубу до 50 °С нужно 2300000/4,2/25= 21 905 кг воды.
Предположим, что на втором этапе парообразование минимально. Максимальное содержание водяного пара в воздухе при 50°С– 0,08 кг на куб. метр. Т.е. чтобы отвести 2 957 кг водяного пара необходимо вывести 2957/0,08=36 962,5 куб. метров воздуха.
Кроме того, для гарантии непроникновения продуктов испарения в цех необходимо обеспечить «подпор», т.е. встречные потоки воздуха, входящие в начале и конце камеры охлаждения. Скорость должна быть не менее 1,5 м/с.
Площадь сечения камеры около 10 кв.м.
Тогда производительность вентиляции должна быть 10*2*1,5*3600 = 108 000 куб. метров воздуха в час.
Проект камеры охлаждения.
ООО «ВИЦ» предлагает создать систему вентиляции, работающую на принципе «разрежения». Т.е. в тоннеле охлаждения давление всегда будет ниже, чем в основном цехе, и окружающий воздух будет создавать «подпор», препятствующий выходу водяного пара из пространства камеры.
Для создания данной системы предлагается следующее:
1. Изготовить герметичные стены и потолок камеры из полимерных композиционных материалов на основе стекловолокна и полиэфирного химически-стойкого связующего. Данный материал широко используется для работы в агрессивных средах (гидрометаллургия, гальванические покрытия и т.д.)
В стенах необходимо предусмотреть двери, герметично-закрывающиеся.
2. Систему вентиляции укомплектовать тремя вентиляторами ВОС-14,0, среднего давления производительностью 36000 куб. метров воздуха в час каждый. Кроме того, данное мероприятие позволит создать встречные воздушные потоки на входе и выходе камеры со скоростью около 1.5 м/с. В результате водяной пар не будет выходить из камеры.
3. Снабдить систему вентиляции камерой фильтром-каплеуловителем для удаления продуктов испарения и части водяного пара. Фильтр должны включать в себя автоматическую систему очистки и слива конденсата.
4. Укомплектовать камеру системой управления на базе промышленного контроллера. Данная система в ручном и автоматическом режимах позволит управлять задвижками на воздуховодах, вентиляторами. Система автоматики позволит эффективно управлять процессом охлаждения трубы с минимальным расходом воды и воздуха. Кроме того, необходимо реализовать визуализацию процесса.
Если у Вас возникли вопросы по изготовлению коррозиооностойкого оборудования для систем водяного охлаждения из полимерных композиционных материалов – свяжитесь с нами.