Материалы, применяемые для изготовления теплообменников

1.4                         Материалы, применяемые для изготовления теплообменников

При выборе и создании теплообменной аппаратуры необходимо учитывать такие важные факторы, как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса, физико-механические параметры рабочих сред, условия теплообмена, характер гидравлических соединений, вид материала и его коррозийную стойкость, простота устройства и компактность, расположение аппарата, взаимное направление движения рабочих сред, возможность очистки поверхности теплообмена от загрязнений, расход металла на единицу переданной теплоты и другие технико-экономические показатели.

Экономическое использование качественных материалов, высокий уровень технологии изготовления и полное использование всех достижений теплопередачи дают возможность выбора и создания рациональных теплообменных аппаратов, удовлетворяющих всех перечисленным требованиям.

Химические продукты в той или иной мере всегда вызывают коррозию материала аппарата, поэтому для изготовления их применяются различные металлы (железо, чугун, алюминий) и их сплавы. Наибольшее применение находят стали. Благодаря способности изменять свои свойства в зависимости от состава, возможности термической и механической обработки стали с низким содержанием углерода хорошо штампуются, но плохо обрабатывают резанием.

Добавки других металлов – легирующих элементов – улучшают

качество сталей и придают им особые свойства, например, хром улучшает механические свойства, износостойкость и коррозионную стойкость; никель повышает прочность, пластичность; кремний увеличивает жаростойкость.

Легирующие элементы обозначаются буквами: Х - хром,

Н - никель, М - молибден, Г - марганец, С - кремний, Т - титан, Д - медь, Ю - алюминий и т.д.

Стали обыкновенного качества применяют для изготовления аппаратов, работающих под избыточным давлением до 6 Па при температурах -30° С до + 425° С. Для более жестких условий применяют углеродистые стали улучшенного качества – марок 15К и 20К.

Для повышения термостойкости и прочности применяют низколегированные стали 10Г2С1, 16ГС, 30Х, 40Х, что позволяет использовать аппараты при температурах от -70°С до +550° С.

Для повышения кислотостойкости и жаропрочности аппаратов их изготавливают из хромоникелевых сталей марок О18Н10Т, Х18Н9Т.

Для очень агрессивных сред применяются высоколегированные стали, например ОХ23Н28МЗД3Т.

Кожухотрубные теплообменники применяются в качестве жидкостных и газовых подогревателей, конденсаторов и испарителей.

Они работают при условном давлении до 6,4 МПа и температурах от -30 до +450.

Кожухотрубные теплообменные аппараты общего назначения изготавливают из углеродистой или нержавеющей стали с площадью поверхности теплообмена от 1 до 2000 м. Кожухотрубные теплообменники с наружным диаметром кожуха 159 – 426 мм изготавливают из стандартных труб. Кожухи теплообменников диаметром свыше 400 мм изготавливают сварными из листового проката углеродистой или нержавеющей стали. Кожухотрубные теплообменники с U - образными трубами применяют при температурах от -30°С до +450° С и давлением в пределах 1,6-6,4 МПа.

Стандартные теплообменники изготавливают с диаметром кожуха от 325 до 400 мм. Кожух и распределительная камера могут быть изготовлены из стали ВМСт3Сн или 16ГС, теплообменные трубы – из стали 20, в конденсаторах – из сплава AMr2M.

При температурах теплоносителя выше 400° С применяют легированные марки стали. Трубы для теплообменников выбирают, исходя из агрессивности теплоносителей. Для стандартных теплообменников применяют трубы из углеродистой стали 10 и 20, коррозинностойкой стали ОХ18Н10Т и латуни ЛОМ 70-1-0,06 для конденсаторов применяют трубы из латуни ЛАМш 77-2-0,06.

При использовании агрессивных теплоносителей принимают трубы из стали Х5М, а трубные решетки изготавливают из стали 16ГС или двухслойной стали 16ГС + Х18Н10Т.

1.5           Техника безопасности и охрана окружающей среды

Выпарные установки.

Требования правил распространяются на выпарные установки периодического и непрерывного действия, работающие под давлением или разрежением.

Для подогрева раствора, поступающего в первый корпус, до температуры, близкой к температуре кипения, необходимо устанавливать перед корпусом подогреватели, обогреваемые конденсатом или соковым паром.

Коммуникации подогревателей должны иметь запорные устройства для отключения и обводные линии, а также линии для возврата подогретого раствора в промежуточный бак (для циркуляции раствора через подогреватели) в периоды, когда первый корпус не может непрерывно принимать подогретый раствор.

Для контроля за качеством конденсата на конденсатопроводах должны быть смонтированы пробоотборники.

В зависимости от качества конденсата (по химическому составу и наличию примесей) он должен собираться от всех выпарных аппаратов вместе или раздельно.

Для обеспечения наблюдений за уровнем раствора в выпарных аппаратах должны предусматриваться смотровые стекла.

Выпарные установки должны быть оснащены следующими контрольно-измерительными и регулирующими приборами:

-  автоматическими регуляторами давления пара, поступающего в первый корпус; регистрирующим манометром на линии подачи пара в цех;

-  манометрами на греющей камере и в паровом пространстве первого корпуса; манометрами, вакуумметрами на греющих камерах и в паровом пространстве последующих корпусов;

-  автоматическими регуляторами уровня раствора; указывающими и сигнализирующими вакуумметрами на трубопроводах, идущих от барометрических или поверхностных конденсаторов;

-  приборами для измерения температуры на всех выпарных аппаратах, подогревателях и барометрическом или поверхностном конденсаторе; расходомерами для учета расхода воды, поступающей в цех; расходомером для учета раствора, поступающего на выпарку; концентратомерами после каждого выпарного аппарата.

Для обеспечения нормального режима работы выпарной установки необходимо:

-  следить за подачей греющего пара в первый корпус и не допускать падения или повышения давления его в значительных пределах (допустимы колебания в пределах 0,01 МПа (0,1 кгс/см2);

-  поддерживать предусмотренное режимной картой распределение температур и давлений по корпусам выпарной установки;

-  следить за непрерывностью отвода конденсата из греющих камер выпарных аппаратов, а также систематически проверять качество конденсата;

-  обеспечивать систематическое питание выпарных аппаратов раствором, подогретым до температуры, близкой к температуре кипения;

-  следить за перепуском раствора из корпуса в корпус систематически выводить из последнего корпуса готовый продукт,

поддерживая установленный уровень раствора в аппаратах и не допуская оголения греющих камер;

-  обеспечивать минимальные потери раствора, концентратов и теплоносителей;

-  поддерживать разрежение в выпарных аппаратах, работающих под разрежением, на уровне, предусмотренном режимной картой, в случаях падения вакуума немедленно выявлять причины и устранять их строго соблюдать предусмотренный график и порядок промывки выпарных аппаратов, а при необходимости производить внеочередные промывки выпарных аппаратов и их очистку;

-  обеспечивать непрерывную и исправную работу автоматических, теплоизмерительных и регулирующих приборов, арматуры, а также вспомогательного оборудования выпарной установки.

Схема трубопроводов выпарной установки должна исключать возможность смешения потоков греющего первичного и вторичного пара, а также потоков их конденсата.

Едкий натр

Технический едкий натр пожаро- и взрывобезопасен, по степени воздействия на организм относится к веществам 2-го класса опасности

Едкий натр представляет собой едкое вещество. При попадании на кожу вызывает химические ожоги, а при длительном воздействии может вызывать язвы и экземы. Сильно действует на слизистые оболочки.

Предельно допустимая концентрация аэрозоля едкого натра в воздухе рабочей зоны производственных помещений (ПДК) - 0,5 мг/м³.

Производственный персонал должен быть обеспечен специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты (костюм из хлопчатобумажной ткани, резиновые сапоги, резиновые перчатки, защитные очки, фильтрующий промышленный противогаз).

При розливе раствора продукта его обезвреживают, поливая место розлива обильным количеством воды.

При рассыпании твердого продукта его следует собрать совком, а место рассыпания обмыть обильным количеством воды.

Технический едкий натр транспортируют железнодорожным, автомобильным, водным транспортом в крытых транспортных средствах в упаковке и наливом в железнодорожных и автомобильных цистернах. Железнодорожным транспортом продукт перевозят в бочках, барабанах, ящиках повагонно.

Жидкий продукт хранят в закрытых щелочестойких емкостях, твердый продукт хранят в упакованном виде в закрытых складских неотапливаемых помещениях.

Для контроля качества технического едкого натра пробы отбирают от каждой железнодорожной или автомобильной цистерны; при поставках продукта в специализированных контейнерах, бочках и барабанах отбирают 10 % упаковочных единиц, но не менее трех упаковочных единиц.

Допускается у изготовителя проводить отбор проб: жидкого продукта - из емкости для хранения товарного продукта; твердого плавленого продукта - при розливе в барабаны; твердого чешуированного продукта - при наборе в барабаны или банки.