1. Định vị ứng dụng: Một bộ phận truyền nhiệt chống bám bẩn

Trong các lò đốt ống của các đơn vị CDU/VDU lọc dầu, đơn vị cốc hóa và đơn vị tái chế, lò được chia thành hai phần: phần bức xạ và phần đối lưu. Phần bức xạ truyền nhiệt chủ yếu bằng bức xạ, các dãy ống của nó hướng về ngọn lửa, trong khi phần đối lưu nằm phía trên và thu hồi nhiệt từ khí thải nhiệt độ cao rời khỏi buồng bức xạ (thường là 1500–1700 °F, khoảng 815–925 °C). Các ống có đinh tán ASME A106 Gr.B là bộ phận truyền nhiệt cốt lõi của phần đối lưu.

Ống có đinh tán là ống thép carbon trần có các đinh tán kim loại dày đặc hàn trên bề mặt ngoài, mở rộng diện tích bên ngoài lên gấp 2–3 lần ống trần. Mục tiêu của nó không phải là hiệu quả cực cao, mà là một giải pháp đáng tin cậy, chịu được việc làm sạch đối với khí thải bụi bẩn, dễ bám bẩn cần thổi muội cơ học.

2. Tại sao phần đối lưu cần ống có đinh tán, không phải ống cánh thông thường

Khí thải đến từ quá trình đốt nhiên liệu; với quá trình đốt cháy không hoàn toàn hoặc nhiên liệu nặng, nó mang theo các hạt carbon chưa cháy, tro và sulfide lắng đọng trên bề mặt ống.

Ống cánh thông thường (cánh nhôm hoặc thép) có khoảng cách hẹp, do đó cặn bám lại và cứng lại ở gốc cánh và cuối cùng làm tắc nghẽn các kênh giữa các cánh. Diện tích dòng chảy sau đó thu hẹp lại, điện trở tăng lên và hiệu quả truyền nhiệt giảm mạnh. Khi cặn bám bên ngoài vượt quá khoảng 7 mm, điện trở nhiệt của cặn bám có thể tăng gấp hơn năm lần giá trị thiết kế.

Ống có đinh tán giải quyết vấn đề này: các đinh tán rời rạc với khoảng trống giữa chúng, do đó các hạt hiếm khi tạo thành cầu nối liên tục. Cặn bám chủ yếu dính vào bề mặt và gốc đinh tán và dễ dàng loại bỏ bằng hơi nước hoặc thổi muội bằng âm thanh, hoặc làm sạch bằng nước / đá khô — lợi thế cấu trúc làm cho ống có đinh tán không thể thay thế trong các lò đốt có nhiệm vụ bẩn.

3. Logic lựa chọn vật liệu: Vai trò của ASME A106 Gr.B

ASME A106 Gr.B là loại thép tiêu chuẩn cho ống thép carbon liền mạch phục vụ ở nhiệt độ cao. Dựa trên carbon, mangan và silicon mà không có crom hoặc niken, nó có giới hạn chảy ở nhiệt độ phòng ít nhất là 240 MPa và khả năng giữ độ bền tốt dưới 425 °C.

A106 Gr.B phù hợp với vùng khí thải nhiệt độ trung bình và thấp. Khi khí thải nguội dần từ khoảng 815–925 °C ở hàng ống đầu tiên của phần bức xạ, nhiệt độ hoạt động của dãy ống đối lưu giảm từ trên xuống dưới. Ống có đinh tán bằng thép carbon được đặt ở vùng nhiệt độ thấp hơn (khoảng dưới 400–500 °C), nơi quá trình oxy hóa có thể kiểm soát được và nhiệt độ phía quy trình ở mức vừa phải. Đối với các hàng trên cùng nhiệt độ cao, nơi khí thải có thể vượt quá giới hạn an toàn dài hạn của thép carbon, thép hợp kim thấp 5Cr-1Mo hoặc 9Cr-1Mo — hoặc thép không gỉ trong các nhiệm vụ khắc nghiệt — được sử dụng. Do đó, ống có đinh tán A106 Gr.B được định vị cho các dãy ống đối lưu có nhiệt độ khí thải vừa phải, độ ăn mòn thấp, độ tin cậy cơ học và tính kinh tế.

4. Giá trị cốt lõi: Cân bằng tiết kiệm năng lượng và độ tin cậy cấu trúc

Tiết kiệm không gian. Với diện tích bên ngoài gấp 2–3 lần ống trần, ống có đinh tán cắt giảm số hàng ống và thể tích bó ống cho cùng một nhiệt lượng, làm cho phần đối lưu nhỏ gọn hơn và giảm chiều cao lò và lượng thép sử dụng. Trong một đơn vị chân không khí quyển có công suất 45 triệu kcal/h, việc chuyển sang ống có đinh tán cùng với các biện pháp khác đã nâng hiệu suất nhiệt từ 75% lên 86%, tiết kiệm khoảng 4 triệu kcal/h.

Chịu được điều kiện khắc nghiệt. Ống có đinh tán bằng thép carbon A106 Gr.B có giới hạn nhiệt độ khoảng 425 °C — cao hơn giới hạn 280–300 °C của ống cánh nhôm — và độ bền cơ học cao hơn nhiều. Các đinh tán được hàn bằng phương pháp hàn điện trở hoặc hàn tự động với kiểm soát độ ngấu toàn phần hoặc sâu, do đó chúng chịu được tác động chu kỳ của bộ thổi muội bằng hơi nước và việc làm sạch. Ngược lại, ống cánh nhôm ép đùn có xu hướng bị cong hoặc lỏng ra khỏi ống cơ sở dưới tác động nhiệt và lực cơ học lặp đi lặp lại của việc thổi muội bằng hơi nước.

5. Các thông số lựa chọn điển hình

Các thông số cụ thể phụ thuộc vào loại nhiên liệu, hàm lượng bụi trong khí thải, môi chất phía quy trình và phương pháp làm sạch.

6. Các yếu tố bảo trì thiết yếu

Việc loại bỏ muội thường xuyên là rất quan trọng. Các lò đốt nhiên liệu lỏng thường có bộ thổi muội bằng hơi nước phải hoạt động theo lịch trình. Nếu cặn bám đã cứng lại, nước áp suất cao có thể làm hỏng mối hàn đinh tán, do đó nên sử dụng phương pháp làm sạch bằng áp suất thấp với sự hỗ trợ cơ học hoặc làm sạch bằng đá khô không tiếp xúc.

Tính toàn vẹn của mối hàn đinh tán là một chỉ số quan trọng cho biết liệu dãy ống có cần thay thế hay không: mối hàn bị nứt hoặc đinh tán bị rơi làm giảm diện tích truyền nhiệt cục bộ và làm lộ ống cơ sở khỏi sự ăn mòn cục bộ tăng tốc. Kiểm tra mối hàn đinh tán tại chỗ trong mỗi lần kiểm tra.