Si vous avez déjà dû remplacerun faisceau de tubes dans un échangeur à plaques tubulaires fixeen avance, vous connaissez ce sentiment. Il s'agit presque toujours d'une incompatibilité de spécifications. Les tubes avaient l'air bien sur le papier, mais sur le terrain, ils ne pouvaient pas supporter les variations de température, les vibrations ou cette matière première corrosive dont personne ne vous avait prévenu.
Dans un échangeur à plaques tubulaires fixes, les deux plaques tubulaires sont fixées directement sur la calandre. Pas de tête flottante, pas de joint de dilatation. Le faisceau de tubes est l'ensemble de tubes entier, maintenu par les plaques tubulaires, plus les chicanes internes. La conception est simple et rentable-efficace-mais vous ne pouvez pas tirer le paquet pour le nettoyage. Une fois dedans, c'est dedans. C'est pourquoi les spécifications du faisceau de tubes sont bien plus importantes ici que dans d'autres conceptions.
Trois questions que nous posons toujours en premier
Avant même d’examiner la disposition d’un tube, nous posons trois questions :
- Quelle est la pire différence de température entre la coque et les tubes ? Si elle dépasse 60 degrés, la plaque tubulaire fixe devient risquée. Sans joint de dilatation, la dilatation différentielle peut cisailler les tubes ou déchirer les joints des plaques tubulaires. Nous avons vu un ensemble échouer en 14 mois parce que personne n'avait calculé la contrainte thermique de démarrage-seulement l'état stable.
- À quelle fréquence ferez-vous des arrêts pour nettoyer ? Si c'est tous les 3 mois ou moins, reconsidérez entièrement la plaque tubulaire fixe. Le nettoyage chimique fonctionne mais coûte cher. Le nettoyage mécanique n’est pas une option sans tirer le paquet. Une usine à gaz a économisé 18 000 $ au départ, puis a dépensé 9 000 $/an en nettoyage chimique pendant sept ans.
- Votre fluide côté coque-est-il très visqueux ou encrassé ? Si oui, vous avez besoin d'un espacement des tubes plus large, d'une coupe de déflecteur plus basse et probablement d'une marge de corrosion sacrificielle.
Sélection des matériaux : là où se produisent la plupart des erreurs
Nous avons déjà spécifié 304 L pour le service d'eau de refroidissement parce que les données de corrosion indiquaient que c'était bien. Tout s'est bien passé pendant 18 mois. Puis les piqûres ont commencé et au 26ème mois, nous avions trois fuites dans les tubes. Le problème ? Les chlorures sont passés de 50 ppm à 180 ppm après que l'usine a changé sa source d'eau. La fiche technique datait de deux ans.
Maintenant, nous ajoutons de la marge :
État du fluide Matériau recommandé
Eau propre, faible en chlorures 304L ou 316L
Eau de tour de refroidissement (50-200 ppm Cl⁻) 316L ou duplex 2205
Eau de mer ou chlorures élevés Titane Grade 2 ou 6Mo
Produits organiques corrosifs / acides Hastelloy ou Inconel
Les tubes en titane peuvent coûter 3 à 4x 304L. Mais une fuite de tube dans un échangeur à feuilles fixes signifie une vidange, une purge et un bouchage de tube complets côté coque. Ce temps d’arrêt dépasse généralement la prime matérielle.
Disposition des tubes : un compromis-que vous ne pouvez pas ignorer
Le pas triangulaire emballe les tubes étroitement-bon pour le transfert de chaleur, mauvais pour l'encrassement. Le pas carré permet de nettoyer les voies à travers le paquet. Notre ligne directrice : triangulaire pour les fluides propres à faible facteur d'encrassement (<0.0002); square for any service with solids or fouling. In one retrofit, swapping from triangular to square dropped tube count by 14% but extended cleaning interval from 6 to 14 months. Net annual savings: ~$22,000.
Conception des déflecteurs : la variable négligée
Les déflecteurs soutiennent les tubes, dirigent le flux côté coque-et créent des turbulences. Plus de-déflecteurs et pics de chute de pression ; sous-déflecteur et vous obtenez une faute. Notre pratique : espacement de 0,2 à 0,5x le diamètre de la coque ; déflecteur réduit de 25 à 35 % ; épaisseur minimale 4,5 mm pour les coques inférieures à 600 mm, 6 mm pour les plus grandes. Vérifiez le déflecteur-pour-le jeu de la coque-trop serré provoque un contournement, trop lâche provoque des vibrations.
Un vrai projet qui a changé notre fiche technique
Une usine chimique de la côte du Golfe disposait d'un échangeur à plaques tubulaires fixe pour le service d'hydrocarbures lourds. Offre groupée d'origine : 316 L, pas triangulaire, tubes de 3/4". La valeur U-était 30 % inférieure à la conception après 8 mois. Nous avons repensé : pas carré, tubes revêtus, espacement des déflecteurs plus serré, buse latérale plus grande-. Résultats : valeur U-en hausse de 32 %, intervalle de nettoyage de 8 à 18 mois, coût de maintenance annuel réduit de moitié. Le nouveau pack coûte 11 000 $ de plus, mais annuel les économies étaient d'environ 21 000 $. Retour sur investissement : 6,3 mois.
Tube-Joints d'extrémité : roulage ou soudage
Nous en débattons encore. Le laminage est moins cher, mais nous avons constaté des fuites de joints roulés après un cycle thermique. Le soudage est plus fiable mais rend le remplacement des tubes plus difficile. Notre pratique actuelle : soudage par roulage + scellage-pour la plupart des services. Ajoute 8 à 10 % au coût du paquet, mais réduit l'incidence des fuites de 1 sur 20 à 1 sur 60 paquets.
Inspection : ne laissez pas cela glisser
Les échangeurs à plaques tubulaires fixes sont des récipients sous pression-ASME Section VIII s'applique. Nous exigeons désormais : des MTC complets avec des numéros de chaleur ; hydrotest à 1,3x la pression de conception ; ressuage sur toutes les soudures de tubes-à-plaques tubulaires ; témoin d'inspection tiers-. Une fois, nous avons ignoré les témoins tiers-pour économiser 1 200 $. Le contrôle qualité du fabricant a manqué de porosité dans 12 soudures. Des fuites sont apparues au démarrage -8 000 $ de temps d'arrêt imprévu. Jamais plus.
Notre liste de contrôle finale
Avant de commander, parcourez ceci :
Thermique : valeur U-dans des conditions propres et encrassées ?
Mécanique : contrainte de dilatation de la coque dans les limites de votre ΔT ?
Matériel : Analyse de fluide actuelle vérifiée, pas celle de l'année dernière ?
Disposition : Pouvez-vous le nettoyer ? Si pas triangulaire, pourquoi ?
Chicanes : chute de pression vérifiée par rapport à la courbe de la pompe ?
Joints : roulage, soudage ou les deux -la maintenance est-elle au courant ?
Inspection : Qui est témoin de l'inspection des essais hydroélectriques et des soudures ?
Pièces de rechange : Joints de plaque tubulaire supplémentaires et joints de-partition de passage commandés ?