Benefícios automatizados da limpeza do tubo: salvar a energia, tempo ocioso da máquina do corte

Como a limpeza automatizada de tubos economiza energia, reduz custos e prolonga a vida útil do trocador de calor

Todos os tipos de instalações de conchas e tubos enfrentam regularmente um adversário insidioso: incrustações Acumulações minerais, desenvolvimento biológico e escala acumulam-se silenciosamente dentro dos trocadores de calor, restringindo a transferência de calor e aumentando os custos de energia mês após mês Departamento de Energia dos EUA estimar as perdas relacionadas com incrustações na indústria nacional em vários milhares de milhões de dólares por ano.

Limpeza automatizada de tubos atacar o problema na fonte sistemas de prevenção de depósitos acumulações antes que eles podem ocorrer, em vez de esperar por um desligamento programado para limpar tubos Mas tubos mais limpos são apenas parte da equação O consumo de energia reduzida, paralisações não previstas reduzidas e maior vida útil do equipamento são os resultados, em última análise mensuráveis, desses projetos Nos parágrafos que se seguem detalhamos como essas eficiências são alcançadas, usando dados da indústria e experiência direta do século do Grupo BOSHIYA e uma década de experiência em sistemas industriais.

O que causa a incrustação do tubo nos trocadores de calor?

A incrustação do tubo é o acúmulo lento de depósitos de materiais indesejados nas superfícies dos tubos do trocador de calor, criando uma manta isolante que reduz o desempenho de transferência de calor Mesmo o depósito mais minucioso 0.3 como 0.3 produzirá uma redução de 10.3 T na eficiência do resfriador COP. Em 0.6 mm a figura é duplicada para 20%.

Quatro tipos de incrustações que atacam seus tubos

A incrustação em trocadores de calor e condensadores pode ser classificada em quatro categorias, cada uma com diferentes causas subjacentes e diferentes requisitos para limpeza:

• Escalonamento mineral (Recalamento mineral) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio e compostos de silicato cristalizam da água de resfriamento com aumentos de temperatura Esses depósitos cristalinos são muito resistentes e difíceis de deslocar com tratamento químico.
• Bio-f-f resultados de materiais biológicos (algas de liberação) e algas em particular, fungos e bactérias se estabelecem em superfícies tubulares. Essas culturas atuam como isolantes. Altas temperaturas e água de resfriamento de alimentos aceleram esse crescimento.
• A incrustação particulada ocorre quando partículas suportadas por água de resfriamento, como sujeira de ferrugem, lodo e areia, se depositam nas superfícies do tubo. A perturbação das áreas do invólucro do tubo e as baixas velocidades de fluxo são condições propícias para isso.
• A incrustação corrosiva ocorre quando as reações químicas entre o material do tubo e o fluxo do processo criam depósitos de óxido e produtos de corrosão, diminuindo bastante a transferência de calor e a resistência geral do tubo.

Como funcionam os sistemas automatizados de limpeza de tubos

Um sistema automático de limpeza de tubos evita incrustações durante os ciclos de limpeza em funcionamento continuamente. Não é necessário desligamento, não há saída. Esses sistemas operam 24 horas por dia para que as superfícies dos tubos sejam mantidas limpas, independentemente da carga.

O Ciclo de Limpeza: Passo a Passo

1. Bolas de borracha de esponja de nylon (cada tubo interno é dimensionado ligeiramente maior que o diâmetro interno (1,2) são carregadas em uma cesta de coleta alimentada por um circuito de fluxo de água.
2. Usando a inversão de direção por uma válvula ou por uma bomba dedicada, cada bola ou escova é impulsionada através de tubos individuais Cada ação do elemento de limpeza limpa a superfície interior à medida que passa.
3. Na extremidade de saída, uma cesta de filtro para reter o meio de limpeza A inversão do fluxo de água os envia para a cesta de entrada para recirculação.
4. Um controlador lógico programável inicia ciclos de limpeza em intervalos pré-determinados normalmente 15 e 30 minutos na maioria das instalações ciclo consome apenas segundos por tubo.

Os sistemas automáticos de limpeza de tubos do tipo escova empregam escovas de nylon apoiadas em gaiolas de extremidade de tubo Quando o fluxo de água é novamente invertido cada escova se move de uma extremidade do tubo para a outra, fisicamente esfregando depósitos fora da superfície do tubo Em sistemas do tipo bola bolas de esponja ligeiramente maiores do que o furo do tubo deformam-se de acordo durante cada passagem para limpar a superfície livre de detritos.

“Nossa divisão de Manutenção & Equipamentos mantém feixes de tubos em refinarias, usinas de energia e instalações de processamento químico há mais de um século, Passando da limpeza manual reativa para a limpeza automatizada preventiva tem sido o maior ganho de eficiência de manutenção do trocador de calor que vimos.”

& Divisão de Equipamentos BOSHIYA, Manutenção

Para feixes de tubos provisórios, quando os trocadores são puxados durante a manutenção do retorno, a limpeza do BOSH India é fabricada equipamento automatizado de limpeza de feixes do lado do tubo com sistemas de 5 lanças capazes de 1.500 bars Estes recuperam mais de 351TP3 T menos tempo de inatividade de retorno do que as operações manuais de lança, e colocam os operadores em uma cabine remota para gerenciar com segurança as operações de limpeza.

Economia de energia e eficiência de transferência de calor

A economia de energia impulsiona a proposta comercial para a limpeza automatizada de tubos Os depósitos de incrustação têm condutividades térmicas que variam de 100 a 1.000 vezes menores do que os tubos metálicos sobre os quais repousam de acordo com Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA relatórios. Este isolamento faz com que compressores e bombas operem por mais tempo, incorrendo em uma penalidade proporcional de energia elétrica.

Como as superfícies dos tubos permanecem livres de acúmulo de incrustações, a eficiência da transferência de calor permanece próxima do valor do projeto Seu sistema de resfriamento não terá que adicionar fluxo de água extra ou aumentar a carga do compressor para substituir a queda na condutividade térmica Os dados da indústria mostram consistentemente que as instalações que usam sistemas automáticos de limpeza de tubos atingem redução de 10 a 251TP3 T nas contas de energia em relação às instalações dependentes da limpeza manual periódica.

Um exemplo documentado envolve instalação de resfriamento distrital considerável implantada um sistema automatizado de limpeza de tubos para condensadores de resfriador e 7 milhões de k k de redução anual de consumo de energia (economia de custo superior a $480,000 anualmente. Mais de 3.500 horas de operação resultaram em uma vantagem sustentada de eficiência energética de 13%+ versus a linha de base suja. Revista de Melhores Práticas de Resfriamento cita.

Tempo de inatividade reduzido e custos de manutenção mais baixos

A limpeza manual do tubo e a substituição do equipamento geralmente envolvem a remoção de 8 a 2 horas por operação Um resfriador ou condensador em operação em um processo contínuo significa que cada hora de desligamento resulta em perda de produção, custos de energia de reinício e despesas de mão de obra Os sistemas de limpeza on-line removem essa necessidade de ciclo limpando os tubos durante a operação.

As despesas de tempo de inatividade de manutenção superam em muito o trabalho de limpeza Quando um resfriador é desativado em um hospital, data center ou fábrica, o impacto é sentido em toda a instalação: as cargas de resfriamento são transferidas para sistemas secundários (se existirem), a qualidade do produto impactada, até mesmo os sistemas de limpeza de tubos on-line eliminam esses custos mantendo o equipamento em serviço enquanto a limpeza ocorre automaticamente dentro dos tubos.

Com base em nossas plantas industriais e experiência em equipamentos de refinarias de petróleo, o principal padrão de custo de desligamento não planejado se apresenta em instalações que não possuem um cronograma de limpeza contínuo e baseado no tempo Quando um condensador suja mais rápido do que o previsto, devido a mudanças sazonais na qualidade da água ou processos perturbadores, surge uma lacuna entre os períodos de manutenção que só pode ser abordada com automação dedicada.

Extended Equipment Lifpan e Menos Substituições

A incrustação não diminui a eficiência térmica (apenas a deterioração biológica das superfícies dos tubos).Os depósitos corrosivos acumulam-se ao longo da parede do tubo. A incrustação biológica incide sobre a corrosão sob depósito.

A escala produz pontos quentes localizados responsáveis pela fadiga térmica e deterioração da integridade do tubo Cada modo de falha encurta a vida útil dos trocadores de calor e condensadores, levando ao aumento dos custos de substituição de capital.

A limpeza preventiva do tubo mantém a incrustação de nunca alcançar o ponto de dano de superfície; manter a limpeza do tubo em uma base contínua impede que o ciclismo molhado-seco e a concentração do depósito agravem a corrosão Os dados de campo de vários processos industriais usando sistemas de limpeza automatizados demonstram continuamente como a limpeza automatizada protege os feixes de tubos a longo prazo 25% da vida útil do equipamento em comparação com unidades mantidas manualmente.

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  A prevenção contínua de depósitos diminui o desgaste nas superfícies dos tubos
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  As substituições de tubos de emergência devido a falhas por corrosão caem drasticamente
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  As despesas de capital continuam a ser mais baixas ao longo de todo o ciclo de vida do equipamento de 100 anos
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  A espessura da parede do tubo é mantida sem desbaste localizado devido ao ataque sob depósito

Cálculos de retorno tornam-se muito mais interessantes quando os custos de substituição são adicionados Uma única substituição do trocador de calor de casco e tubo em uma refinaria sozinha pode custar $200,000-$500,000 dependendo da metalurgia e do tamanho Apenas estender o intervalo entre as substituições por um ano ou dois gera economia mais do que amortiza o custo de capital de um sistema de limpeza automática.

Métodos automatizados versus métodos químicos de limpeza de tubos

As instalações de limpeza de tubos do trocador de calor devem selecionar entre opções de limpeza química e mecânica. Existem prós e contras para cada um em termos de eficácia, respeito ao meio ambiente e fator de incômodo.

Limpezas químicas são ainda o meio mais eficaz de remover o mais difícil, totalmente estabelecido f & nt; particularmente o extremo resistente mineral scaling que não pode ser mecanicamente removido Limpezas químicas têm segurança ambiental e fluidos resistentes requerem neutralização, contenção e descarte seguindo EPA e requisitos locais Novamente, os produtos químicos têm o potencial de causar corrosão se a duração do contato concentração mistura química não é estritamente mantida, como Becht Engenharia apontou.

Programas de manutenção bem-sucedidos empregam todos os três tipos de limpeza em várias etapas do ciclo de vida do equipamento A limpeza automatizada cobre a prevenção diária de incrustações; a limpeza química resolve o acúmulo pesado de resina em voltas programadas; e a limpeza mecânica coloca os tubos de volta à condição original quando os trocadores são removidos para inspeção.

Aplicações da indústria: HVAC, usinas de energia e refinarias

A automação de limpeza de tubos opera em todos os setores maiores da indústria que dependem de trocadores de calor, condensadores e resfriadores de casco e tubo. Os problemas de incrustação variam de acordo com a aplicação, mas o princípio permanece inalterado: o custo de fazê-lo continuamente é menor do que corrigi-lo periodicamente.

HVAC e resfriamento comercial

A limpeza do tubo do resfriador constitui o uso mais difundido para sistemas automatizados Durante a estação de resfriamento, os condensadores do resfriador em edifícios comerciais, hospitais e data centers funcionam incessantemente, puxando incrustações biológicas e incrustações minerais através da água da torre de resfriamento Os sistemas HVAC com limpeza automatizada de tubos mantêm as temperaturas de aproximação do condensador dentro de 1 F da especificação de projeto, resultando em cargas mínimas do compressor e cargas de energia consistentes.

Como a maioria (~551TP3 T) das perturbações industriais são devidas a bloqueios de tubos, o caso de negócio para a automação de limpeza de tubos de condensador em sistemas HVAC é extremamente vantajoso Os dados de mercado corroboram a tendência: o mercado global de sistema de limpeza automática de tubos HVAC foi avaliado em $320 milhões em 2012, crescendo a um CAGR de 5.21TP3 T de 2007 a 2012 (indicando o aumento da penetração dos negócios apoiada por regulamentações do Mercado Progressivo de Energia e aumento dos preços da eletricidade.

Geração de energia

Em usinas de energia, a incrustação do condensador tem um impacto negativo direto no desempenho da contrapressão da turbina e na produção elétrica. Um aumento de 1 F na temperatura do condensador resulta na perda de energia de 1-2%, um custo importante na escala da concessionária. Sistemas automatizados de escovas em condensadores de usinas evitam incrustações e incrustações em circuitos de água de resfriamento, mantêm a pressão de vácuo nos níveis de projeto e a saída de MW constante.

Refino de Petróleo e Processamento Petroquímico

As refinarias experimentam alguns dos ambientes de incrustação mais cruéis: depósitos de petróleo bruto, acúmulo de asfalteno e escala de alta temperatura fazem dos trocadores de calor que gerenciam centenas de milhões de BTUs/h a norma Durante a limpeza automatizada on-line, o lado da água de resfriamento é gerenciado e controlado. A divisão de Manutenção e Equipamentos da BOSHIYA fornece alta pressão sistemas automatizados de limpeza de feixes de tubos para operações de retorno, reduzindo o tempo de limpeza e protegendo os operadores dos perigos da água de alta pressão.

Em cada uma das indústrias visitadas, a tendência geral é semelhante: as instalações que utilizam a limpeza automatizada de tubos desfrutam de redução de custos de energia, redução de despesas de manutenção e evitam desligamentos não planejados no primeiro ano de operação.

Perguntas frequentes