لوله بازکن مبدل حرارتی

یکی از پرکاربردترین تجهیزات مورد استفاده در صنایع مختلف از نیروگاه‌های برق، پالایشگاه‌ها و صنایع نفت،گاز و پتروشیمی مبدل حرارتی می‌باشد. یکی از مشکلات اساسی صنایع بخصوص صنعت پالایش نفت، مسأله رسوب گرفتگی مبدل‌های حرارتی است که سالانه هزینه های بسیاری را به خود اختصاص می دهد. یکی از روش‌های متداول و کارآمد برای رسوب زدایی مبدل‌های حرارتی، استفاده از واترجت صنعتی می‌باشد. واترجت ابزاری کارآمد برای حذف رسوبات دستگاه مبدل حرارتی است و روشی سازگار با محیط زیست می باشد. این مقاله اهمیت تمیز کردن منظم مبدل حرارتی و کاربرد واترجت به این منظور را تشریح می‌نماید.

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیالی دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این دستگاه دو سیال با دمای متفاوت وجود دارند و مبدل وظیفه دارد بین این دو سیال شرایط تبادل گرمایی را فراهم آورد. مبدل‌های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دما پایین تر و یا هر دو مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دستگاه مبدل حرارتی دارای انواع مختلف می‌باشد. یکی از رایج ترین نوع مبدل های حرارتی مورد استفاده در صنایع بخصوص صنعت نفت،گاز و پتروشیمی، مبدل حرارتی از نوع پوسته و لوله (shell & tube) مباشد. این مبدل متشکل از تعداد لوله واسط است که در داخل یک استوانه قرار می‌گیرند و دو سیال با دمای متفاوت، یکی درون لوله ها و دیگری در اطراف لوله ها یعنی درون پوسته جریان خواهد داشت و بدین ترتیب دو سیال بدون اینکه بطور مستقیم با یکدیگر در تماس باشند از طریق دیواره لوله ها با یکدیگر تبادل حرارت خواهند کرد.

تشکیل رسوب در دستگاه مبدل حرارتی

دستگاه مبدل حرارتی همواره در معرض جریان سیال می‌باشد و در نتیجه تشکیل رسوب بعلت بر دیواره لوله ها و پوسته اجتناب ناپذیر می‌باشد. تبلور، واکنش های شیمیایی، پلیمرازیسیون، پخت، ته نشینی، انجماد، خوردگی، رشد مواد آلی و جرم گرفتکی بیولوژیکی مکانیسم های تشکیل رسوب در مبدل‌های حرارتی می‌باشند.

اهمیت تمیز کردن مبدل‌های حرارتی

وجود رسوب در مبدل‌های حرارتی دارای اثرات منفی متعدد است که برخی از آنها عبارتند از:

- ایجاد اختلال در فرآیند تولید و کاهش بازده تولید
- کاهش نرخ انتقال حرارت و همچنین افزایش افت فشار
- افزایش مصرف مواد اولیه و سوخت
- کاهش و تغییر ضریب انتقال حرارت
- افت کیفیت محصول
- افزایش زمان و تعداد اورهال مجموعه
- کاهش عمر مفید تجهیزات و افزایش هزینه ها

برای مشخص شدن تاثیر رسوب در عملکرد دستگاه مبدل حرارتی و اهمیت تمیز کردن متناوب دستگاه به نمودار مقابل توجه کنید. این نمودار ارتباط بین میزان مازاد مصرف سوخت و ضخامت رسوب بر دیواره دستگاه مبدل حرارتی را نشان می‌دهد.

این نمودار نشان می‌دهد که وجود لایه رسوب به ضخامت 0.1 تا 0.2 میلیمتر می‌تواند، مصرف سوخت را 1.5 تا 3 % افزایش دهد و اگر ضخامت لایه رسوب به 1 میلیمتر افزایش یابد، میزان مصرف سوخت تا 7% افزایش پیدا می کند.
بطور کلی هر چه ضخامت لایه رسوب کرده بیشتر شود، تاثیر منفی آن بیشتر بوده و از سوی دیگر عملیات رسوب زدایی مبدل حرارتی زمان برتر و پرهزینه تر خواهد شد. بنابراین تمیز کاری مبدل های حرارتی در فواصل زمانیرمعین، برای کاهش هزینه ها و جلوگیری از مشکلات فرایندی توصیه می گردد.
با انجام عملیات تمیز کردن مبدل حرارتی و حذف رسوبات, سطح داخلی تیوب به حالت اولیه خود (سطح فلز) برمی‌گردد و طول عمر تیوب افزایش می‌یابد. همچنین لایه نازکی از اکسید در سطح تیوب ایجاد شده که خود بعنوان محافظ در برابر خوردگی عمل می‌نماید.

استفاده از واترجت برای تمیز کردن مبدل حرارتی

با کاربرد واترجت برای تمیز کردن مبدل حرارتی در حقیقت از نیروی آب پرفشار برای کندن جرم و رسوبات استفاده می شود. انتخاب نوع نازل برای انجام عملیات تمیزکاری با در نظر گرفتن قطر تیوب و ضخامت و ماهیت رسوب ته نشین شده، صورت می‌گیرد و از نازل هایی استفاده می شود که آب را در جهت معکوس پاشش می‌کنند . پاشش آب در خلاف جهت، باعث حرکت نازل به سمت جلو می‌شود. ممکن است نازل علاوه بر پاشش آب در جهت معکوس دارای پاشش جلویی یا دو پاشش متقاطع نیز باشد. در این حالت در صورت برخورد نازل با مانع سخت در مسیر حرکت، ماده مسدود کننده تخریب می‌شود. در نازل هایی که قدرت پاشش جلویی بیشتر است، نازلی با سری های سخت باید مورد استفاده قرار گیرد.
تجربه نشان می‌دهد که فشار بهینه واترجت برای تمیز کردن دستگاه‌های مبدل حرارتی و بویلرها 500 تا 1500 بار می‌باشد. در موارد خاص و در مورد رسوبات بسیار سخت، ممکن است فشار بسیار بالا تا 2500 بار مورد نیاز باشد. در هر دو مورد کاربرد واتر جت باعث می‌شود که مشخصات تبدیل حرارتی دستگاه و ظرفیت انتقال ماده تیوب ها حفظ گردد.

مزایای استفاده از واترجت برای تمیز کردن مبدل حرارتی

کاربرد واترجت برای تمیز کردن دستگاه مبدل حرارتی در مقایسه با روش‌های دیگر دارای مزایای زیر می‌باشد:
- این روش با محیط زیست سازگارتر است زیرا تنها از فشار آب استفاده می‌شود و اسیدها، بازها و مواد شیمیایی دیگری که مشکلات زیست محیطی ایجاد می‌کنند، مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.
- واترجت دارای قابلیت تمیز کردن هرگونه رسوب و جرم صرف نظر از ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های فیزیکی آنها می‌باشد.
- برای تیوب‌هایی با قطر مختلف قابل کاربرد است
- بازده استفاده از واتر جت بالاست و در نتیجه باعث کاهش زمان اورهال می شود. کاهش این زمان به معنای صرفه جویی در هزینه های مستقیم و غیر مستقیم تولید خواهد بود.
- امکان باز کردن تیوب‌های کاملا بسته شده با جرم و رسوب نیز با استفاده از واترجت وجود دارد.