自動チューブ洗浄の利点: エネルギーを節約し、ダウンタイムを短縮します

自動チューブ洗浄によりエネルギーが節約され、コストが削減され、熱交換器の寿命が延びる方法

あらゆる種類のシェルおよびチューブ施設は、定期的に陰湿な敵に直面しています: ファウリング 鉱物の蓄積、生物学的発達およびスケーリングは、熱交換器内で静かに蓄積し、熱伝達を制限し、毎月エネルギーコストを上昇させます 米国 エネルギー省 国内産業におけるファウリング関連の損失は毎年数十億ドルと推定されている。.

自動チューブ洗浄システムは、発生源の問題を攻撃します - クリーンなチューブへのスケジュールされたシャットダウンを待つのではなく、発生する前に堆積物の蓄積を防止します しかし、クリーンなチューブは方程式の一部にすぎません 低消費電力、予測されていないシャットダウンの削減、および機器の寿命の延長は、これらの設計の最終的に測定可能な結果です 次の段落では、業界からのデータとBOSHIYAグループの世紀と10 年の産業システムの経験からの直接の経験を使用して、これらの効率がどのように達成されるかを詳しく説明します。.

熱交換器における管の汚れの原因は何ですか?

チューブファウリングは、熱交換器のチューブ表面に不要な材料堆積物がゆっくりと蓄積し、熱伝達性能を低下させる絶縁ブランケットを作成します。 0.3mm 程度という最も微細な堆積物でも、チラー効率 COP が 10% 低下します。 0.6mm では、数値は 2 倍の 20% になります。.

チューブを攻撃する 4 種類の汚れ

熱交換器や凝縮器における汚れは、4 つのカテゴリに分類でき、それぞれ根本的な原因と洗浄の要件が異なります:

• ミネラルスケーリング = 炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、ケイ酸塩化合物は、温度が上昇すると冷却水から結晶化します。これらの結晶堆積物は除去に非常に強く、化学処理で移動するのが困難です。.
• 生物付着は生物学的物質から生じます - そして特に藻類、菌類、細菌は - チューブの表面に定着します これらの培養物は絶縁体として機能するバイオフィルムを生成します 高温と食物豊富な冷却水はそのような成長を早めます。.
• 微粒子汚れは、冷却水で支えられた錆汚れ、シルト、砂などの粒子がチューブの表面に沈降するときに発生します。チューブのシェル領域の乱れと低い流速が、この原因となる条件です。.
• 腐食性汚れは、チューブ材料とプロセスストリーム間の化学反応により酸化物と腐食生成物が堆積し、熱伝達と一般的なチューブの強度が大幅に低下するときに発生します。.

自動チューブ洗浄システムの仕組み

自動チューブ洗浄システムは、洗浄サイクルを継続的に実行することで動作中の汚れを防ぎます。 - シャットダウン不要、出力の損失なし。これらのシステムは 24 時間稼働するため、負荷に関係なくチューブの表面が清潔に保たれます。.

クリーニングサイクル: ステップバイステップ

1. ナイロンブラシまたはスポンジゴムボール (それぞれのサイズはチューブの内径よりわずかに大きい) は、水流ループによって供給される収集バスケットに装填されます。.
2. バルブまたは専用ポンプによる方向反転を使用して、各ボールまたはブラシを個々のチューブを通して推進します。各洗浄要素の動作により、内部表面が通過するときに洗浄されます。.
3. 出口の端で、洗浄媒体を保持するこし器バスケット。水流の逆転により、再循環のために入口バスケットに送られます。.
4. プログラマブル ロジック コントローラーは、事前に決定された間隔 (ほとんどの設置では通常 15 ～ 30 分) でクリーニング サイクルを開始します。各サイクルの消費時間はチューブあたりわずか数秒です。.

ブラシ タイプの自動チューブ洗浄システムは、チューブエンド ケージでサポートされたナイロン ブラシを採用しています。水の流れが再び逆になると、各ブラシはチューブの一方の端からもう一方の端に移動し、チューブ表面から堆積物を物理的にこすり落とします。ボール タイプ システムでは、チューブの穴よりわずかに大きいスポンジ ボールが各パス中にそれに応じて変形し、表面から破片を拭き取ります。.

“「当社のメンテナンス&装置部門は、1 世紀以上にわたり製油所、発電所、化学処理施設でチューブバンドルを維持してきました。反応型手動洗浄から予防型自動洗浄への移行は、これまで見てきた熱交換器のメンテナンス効率の単一最大の向上でした。」”

――BOSHIYA グループ、メンテナンス 機器部門

中間チューブバンドル洗浄用 {ターンアラウンドメンテナンス中に交換機が引っ張られるとき {BOSH India が製造 自動チューブサイドバンドル洗浄装置 1,500 本のバーが可能な 5 ランス システム。これらは手動ランス操作よりも 35% 少ない所要時間ダウンタイムを回復し、オペレーターを遠隔キャビンに配置して清掃作業を安全に管理します。.

エネルギーの節約と熱伝達効率

エネルギー節約は自動化された管のクリーニングの商業提案を推進します。 fouling沈殿物はそれらが従う置く金属管より100 から1,000 倍低い範囲の熱伝導率を持っています 米国 エネルギー省 アルゴンヌ 国立 研究所 報告。この絶縁によりコンプレッサーとポンプの動作が長くなり、比例した電力ペナルティが発生します。.

チューブの表面には汚れが蓄積しないため、熱伝達効率は設計値に近いままです。冷却システムは、熱伝導率の低下に代わる余分な水流を追加したり、コンプレッサーの負荷を増加させたりする必要がありません。業界データによると、自動チューブ洗浄システムを使用する施設は、定期的な手動洗浄に依存する施設と比較して、光熱費が 10 ～ 25% 削減されることが一貫して示されています。.

文書化された例の 1 つは、自動チューブ洗浄システムをチラー コンデンサーに展開し、年間エネルギー消費量の 700 万 kWh 削減を実現した大規模な地域冷却設備です。 ~年間 $48 万を超えるコスト削減。 3,500 時間以上の運転により、13%+ のエネルギー効率の利点が持続し、汚れたベースライン ~ 冷却 ベスト プラクティス マガジン 引用.

ダウンタイムの削減とメンテナンスコストの削減

手動チューブ洗浄には、機器の取り外しと交換が含まれます。通常、1 回の運転で 8 ～ 24 時間かかります。連続プロセスで運転中のチラーまたはコンデンサーを使用すると、停止時間ごとに生産が失われ、エネルギーコストと人件費が再起動されます。オンライン洗浄システムは、運転中にチューブを洗浄することでこのニーズを回避します。.

メンテナンス停止時間の費用は、清掃労働をはるかに上回ります。病院、データセンター、または製造工場でチラーが停止すると、その影響は施設全体に感じられます。冷却負荷は二次システムに転送され(存在する場合)、製品の品質に影響があり、安全システムさえも作動します。オンラインチューブ洗浄システムは、チューブ内で洗浄が自動的に行われる間、機器を稼働状態に維持することでこれらのコストを削減します。.

当社の産業プラントと製油所の設備経験に基づくと、計画外の主要な停止コスト パターンは、継続的で時間ベースの清掃スケジュールが欠如している施設に現れています。凝縮器が予測よりも早く汚れると、水質の季節変化やプロセスの混乱により、メンテナンス期間の間にギャップが生じ、専用の自動化によってのみ対処できます。.

機器の寿命が延長され、交換品が少なくなります

汚れは熱効率を低下させるだけでなく、チューブ表面の物理的劣化も早めます。腐食性の堆積物はチューブの壁に沿って蓄積します。生物学的汚れは堆積物下の腐食を助長します。.

スケーリングにより、熱疲労やチューブの完全性の劣化の原因となる局所的なホットスポットが得られます。故障の各モードにより、熱交換器や凝縮器の耐用年数が短縮され、資本交換コストの増加につながります。.

予防チューブ洗浄は、表面損傷のポイントに常に到達することから汚れを維持します; 連続的にチューブの清浄度を維持することは、湿式乾燥サイクルと堆積物の濃度が腐食を悪化させることを防止する自動洗浄システムを使用して、さまざまな工業プロセスからのフィールドデータを継続的に実証します 自動洗浄によりチューブバンドルが長期的にどのように保護されるか ー手動で維持される単位と比較される装置の寿命を15-25%延長して下さい.

• ✔
  継続的な堆積防止により、チューブ表面の磨耗が減少します
• ✔
  腐食の失敗からの緊急チューブの交換は急激に低下します
• ✔
  資本支出は、10 ～ 20 年の設備ライフサイクル全体にわたって低いままです
• ✔
  チューブの壁の厚さは維持されますが、アンダーデポジット攻撃による局所的な薄化は発生しません

交換コストが追加されると、回収計算ははるかに興味深いものになります。製油所でのシェルアンドチューブ熱交換器の交換 1 回だけで、冶金とサイズに応じて $200,000-$500,000 のコストがかかります。交換の間隔を 1 ～ 2 年延長するだけで、自動洗浄システムの資本コストが償却されるよりも節約効果が高くなります。.

自動化されたチューブ洗浄方法と化学チューブ洗浄方法

熱交換器のチューブ洗浄施設は、化学洗浄と機械洗浄の選択肢の中から選択する必要があります。有効性、環境への配慮、迷惑要因の点で、それぞれに長所と短所があります。.

化学洗浄は依然として最も困難で完全に確立された汚れを除去する最も効果的な手段である - 特に機械的に除去することができない厳しい鉱物スケーリングの極度。 化学洗浄には環境および安全性の問題があります - 使用済み流体にはEPAおよび地域の要件に従って中和、封じ込め、および廃棄が必要です。 繰り返しになりますが、化学混合物の濃度または接触時間が厳密に維持されない場合、化学物質は腐食を引き起こす可能性があります ベヒト エンジニアリング と指摘した.

成功したメンテナンス プログラムでは、機器のライフサイクルのさまざまなステップで 3 つの洗浄タイプすべてを採用しています。自動洗浄は毎日の汚れ防止をカバーします。化学洗浄は、予定されたターンアラウンドで重い樹脂の蓄積を解決します。機械洗浄により、交換機が検査のために取り外されるときにチューブが元の状態に近い状態に戻ります。.

業界アプリケーション: HVAC、発電所、製油所

チューブ洗浄の自動化は、シェルアンドチューブ熱交換器、コンデンサー、チラーに依存する大規模な産業分野のすべてで稼働しています。汚れの問題は用途によって異なりますが、原則は変わりません。継続的に行うコストは、定期的に修正するよりも低いです。.

HVAC および商用冷却

チラーチューブ洗浄は、自動システムの最も広範な使用を構成します。冷却シーズン中、商業ビル、病院、データセンターのチラーコンデンサーは絶え間なく稼働し、冷却塔の水を通して生物学的汚れやミネラルのスケーリングを誘発します。自動チューブ洗浄を備えた HVAC システムは、コンデンサーアプローチの温度を設計仕様の 1 F 以内に保ち、コンプレッサーの負荷を最小限に抑え、エネルギー料金に一貫性を持たせます。.

産業上の混乱の大半 (~55%) はチューブの詰まりが原因であるため、HVACシステムにおけるコンデンサーチューブ洗浄自動化のビジネスケースは非常に有利です。 市場データは傾向を裏付けています。HVAC自動チューブ洗浄システムの世界市場は2012年に$3億2,000万と評価され、2007年から2012年にかけて5.2%のCAGRで成長しました。 - プログレッシブエネルギー市場の規制と電力価格の高騰に裏付けられたビジネス浸透の増加を示しています。.

発電

発電所では、コンデンサーの汚れはタービン背圧性能に直接悪影響を及ぼし、電気出力に1Fのコンデンサー温度の上昇は1-2%の電力損失をもたらし、実用規模では重要なコストとなります。 発電所のコンデンサーの自動ブラシシステムは、冷却水回路の汚れやスケーリングを防ぎ、真空圧力を設計レベルに保ち、MW出力を一定に保ちます。.

石油精製と石油化学処理

製油所は、原油の堆積、アスファルテンの蓄積、および高温度スケーリングなど、最も悪質な汚れ環境のいくつかを経験しているため、数億BTU/hrを管理する熱交換器が標準になっています オンライン自動洗浄中、冷却水側は管理および制御されます BOSHIYAのメンテナンスおよび機器部門は、高圧を提供します 自動チューブバンドル洗浄システム ターンアラウンド作業では、洗浄時間を短縮し、高圧水の危険からオペレーターを保護します。.

訪問した各業界でも、一般的な傾向は同様です。自動チューブ洗浄を使用している施設は、エネルギーコストの削減、メンテナンス費用の削減、稼働初年度内の計画外の停止の回避を享受しています。.

よくある質問frequently Asked Questions