Китай Промышленный воздухоподогреватель с тепловыми трубами для нефтехимической промышленности заводы

Когда слышишь про тепловые трубы в контексте нефтехимии, первое, что приходит на ум — это якобы панацея для рекуперации тепла. Но на практике в 2018 году на установке пиролиза в Цзилине мы столкнулись с тем, что алюминиевые оребрённые трубы буквально рассыпались за полгода из-за сероводородной коррозии. Вот тогда и пришлось пересмотреть подход — перешли на биметаллические трубы с наружным покрытием, но и это не всегда срабатывало при температурах выше 350°C.

Конструкционные особенности, о которых редко пишут в спецификациях

Вот что не найдешь в техпаспортах: коэффициент температурного расширения медных тепловых труб и стального корпуса различается почти в два раза. На установке в Фушуне при первом же тепловом ударе получили деформацию трубных решеток. Пришлось разрабатывать компенсаторы — сначала сильфонные, но они не выдерживали вибраций от дымососов. В итоге остановились на U-образных изгибах с дополнительным креплением.

Еще момент — ориентация тепловых труб. В вертикальном положении КПД на 15-20% выше, но на реконструированных производствах часто нет возможности разместить оборудование как надо. При горизонтальном монтаже фреон распределяется неравномерно, образуются 'мертвые зоны'. На НПЗ в Дацине решили эту проблему установкой капиллярных структур внутри труб, но стоимость выросла почти на 40%.

Сейчас многие производители переходят на гибридные решения — например, в ООО Паньцзинь Хуаньбан Энергосберегающее Оборудование для установок денитрификации комбинируют тепловые трубы с пластинчатыми рекуператорами. На их сайте pjhbjn.ru есть кейс по заводу в Шаньси, где такой гибрид дал экономию 23% по газу против расчетных 17%.

Реальные проблемы монтажа и эксплуатации

При пуске на Ляоянском нефтехимическом комбинате зимой 2021 года замерзли дренажные линии — конструкторы не учли, что конденсат из дымовых газов образуется даже при -25°C. Пришлось экстренно монтировать паровые спутники, а это дополнительные теплопотери 5-7%.

Вибрация — отдельная головная боль. Стандартные виброопоры часто не справляются с низкочастотными колебаниями от турбокомпрессоров. Наш техотдел в итоге разработал крестовые растяжки с пружинными демпферами, но их установка требует остановки производства на 72 часа минимум.

По опыту, самый критичный параметр — перепад давлений между газовым и воздушным трактами. Если при проектировании заложили 250 Па, а по факту получается 400 — производительность падает катастрофически. Причем манометры часто врут из-за забивания импульсных линий пылью. Регулярно приходится проверять статическим методом.

Кейсы и неудачи

На установке каталитического крекинга в Дацине в 2019-м поставили экспериментальный воздухоподогреватель с наноструктурированным покрытием тепловых труб. Производитель обещал срок службы 10 лет, но через 14 месяцев началось отслоение покрытия. Анализ показал — не учли циклические температурные нагрузки при регенерации катализатора.

Удачный пример — модернизация на Шаньдунском НПЗ в 2022. Использовали тепловые трубы с принудительной циркуляцией от ООО Паньцзинь Хуаньбан. Ключевым стало применение их запатентованных теплообменников воздух-воздух, которые действительно вошли в госреестр энергосберегающих технологий. Но пришлось дорабатывать систему очистки — штатные вибрационные очистители не справлялись с коксованием.

Провальный проект в Цзянсу: пытались использовать тепловые трубы для утилизации тепла от факельной системы. Не учли пульсации давления — через 3 месяца 60% труб вышли из строя. Вывод: для нестабильных сред нужны совсем другие расчетные модели.

Нюансы подбора оборудования

Многие ошибочно выбирают тепловые трубы только по площади теплообмена. На деле важнее температурный напор — при малых перепадах (менее 50°C) эффективность падает в геометрической прогрессии. Особенно для дымовых газов после котлов-утилизаторов.

Материал трубок — отдельная тема. Медь хороша до 250°C, выше нужны нержавеющие стали. Но с нержавейкой вдвое хуже теплопередача. В ООО Паньцзинь Хуаньбан предлагают компромисс — биметаллические трубы с медным сердечником и стальной оболочкой. По их данным, на pjhbjn.ru есть сравнение сроков службы для разных сред.

Часто забывают про ремонтопригодность. На установке в Фусине пришлось вырезать секцию корпуса для замены одной трубы — проект не предусматривал люков. Теперь всегда требуем разъемные соединения на каждые 2-3 трубы.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас тестируем системы с переменным тепловым сопротивлением — они позволяют хоть как-то адаптироваться к изменяющимся нагрузкам. Но стоимость пока неподъемная для массового внедрения.

Основное ограничение — температура. Выше 650°C тепловые трубы работать не могут принципиально. Для печей пиролиза приходится комбинировать с радиационными подогревателями.

Интересное направление — использование в комбинации с установками денитрификации. Как раз ООО Паньцзинь Хуаньбан в своем каталоге энергосберегающих технологий предлагает такие решения. Но там есть нюанс — нужно очень точно поддерживать температуру на входе в катализатор, плюс-минус 5°C.

В целом технология тепловых труб для нефтехимии еще не исчерпала потенциал, но требует глубокой адаптации к конкретным условиям. Универсальных решений тут нет и быть не может.