مبدلهای حرارتی غیر مستقیم(indirect Bath heater) به طور عمده در صنعت نفت و گاز برای گرمایش سیال فرایندی، سوخت مایع و گاز طبیعی مورد استفاده قرار می گیرند.
مبدل حرارتی غیر مستقیم برای گرمایش غیر مستقیم در صنعت نفت و گاز کاربرد دارد. در این مبدل ها گرما از طریق لوله های حاوی آتش از محفظه احتراق به سیال واسطه منتقل می گردد. حضور سیال واسطه سبب یکنواختی توزیع حرارت شده و از به وجود آمدن نقاط با تمرکز حرارتی و دمای بالا جلوگیری کرده و نسبت به مبدل های دیگر از ایمنی ذاتی و خطر بسیار کمتری برخوردار است. شرکت فران با همکاری سازندگان معتبر این مبدلهای حرارتی، طراحی و ساخت این مبدل ها را مطابق با استانداردهای مورد تأیید شرکت ملی گاز ایران انجام می دهد.
مبدلهای گرمایشی غیر مستقیم به دلیل غیر مستقیم بودن فرایند انتقال حرارت ریسک و خطر بسیار پایین تر از انواع مبدل های حرارتی مستقیم را دارا هستند و برای استفاده در انواع محیط های خطرآفرین با احتمال انفجار به عنوان یک گزینه مناسب مطرح می باشند..
نقاط با تمرکز حرارتی بالا عمدتاً در مبدل های حرارتی مستقیم(لوله – آتش) رخ می دهد که دلیل اصلی آن تمرکز کربن روی دیواره داخلی لوله حاوی شعله می باشد. در صورت عدم توجه و رسیدگی به موقع به وجود نقاط با تمرکز حرارتی، این مشکل گسترش پیدا کرده و سبب افت grade سیال فرایندی می شود. در مواردی حتی منجر به ایجاد شکاف در دیواره لوله یا مخزن و بروز نشتی و حریق خواهد گردید.
به طور معمول آب صنعتی با خلوص بالا به عنوان سیال واسط انتخاب می شود که توسط دستگاه های تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس یا تبادل یونی تولید می شود. البته بسته به آب و هوا و اقلیم و نیازمندیهای گرمایشی-فرایندی ممکن است از روغن (برای حرارت دادن تا دماهای بالاتر) و یا از مخلوط آب – گلیکول (در صورت وجود کاهش دما تا زیر نقطه انجماد) استفاده شود.
شرکت دانش بنیان مهندسی فران با همکاری با شرکتهای اروپایی همکار صاحب فناوری، توانایی طراحی و ساخت مبدلهای گرمایی غیر مستقیم را مطابق با استانداردها و کدهای مرجع با کاربردهای متنوع در صنایع نفت و گاز متناسب با شرایط عملیاتی مشتریان دارا می باشد.
کابرد مبدل حرارتی غیر مستقیم
مبدل های گرمایشی غیر مستقیم در مقایسه با مبدل های مستقیم از بازده حرارتی کمتری در حدود ۵۵%-۵۰% برخوردار است. پایین بودن بازدهی این نوع از مبدل ها در مقایسه با انواع مبدل های لوله – آتش از نوع مستقیم به دلیل تعداد مراحل بیشتر طی شده برای انتقال حرارت از منبع حرارتی به سیال فرایندی می باشد.
توجه به این نکته ضروری است که مبدل های حرارتی غیر مستقیم سرعت انتقال حرارت و نرخ آن کند بوده و دلیل آن بیشتر به ظرفیت حرارتی بالای سیال واسطه بر می گردد. معمولا مبدل های گرمایشی غیر مستقیم در مواردی که نیاز به ایمنی بالا، نگهداری پایین و بهره برداری بدون حضور اپراتور می باشد کاربرد بیشتری دارند.
مبدل های گرمایشی غیر مستقیم کابردهای متتوعی از قبیل موارد ذیل دارند:
- افزایش دمای نقطه شبنم گاز: جهت پرهیز از میعان گاز در اثر پدیده ژول – تامپسون در بالادست ایستگاه های تنظیم و یکنواخت سازی فشار در خطوط لوله با فشار بالا نسبت به گرمایش گاز اقدام می گردد.
- افزایش دمای گاز فشار بالا در بالادست ایستگاه تنظیم و یکنواخت سازی فشار برای جلوگیری از یخ زدگی دیواره بیرونی لوله.
- فوق گرم کردن سوخت های گازی در بالادست توربین گاز.
- گرم کردن گاز در پایین دست مخازن ذخیره دما پایین.
- جلوگیری از هیدراته شدن گاز.
- کاهش لزجت(ویسکوزیته) از زریق گرمایش نفت خام به منظور جدا کردن گازها و آب از آن.
اجزای اصلی مبدل های حرارتی غیر مستقیم ساخت شرکت فران عبارتند از:
- مخزن و پوسته اصلی
- کویل ها
- لوله ورودی سوخت
- تانک انبساط
- لوله های آتش
- دودکش
- سیستم رابط کاربری کنترل محفظه احتراق
- شاسی نصب مبدل و پلتفرم سرویس
- عایق
پوسته مخزن مبدل حرارتی در برگیرنده لوله های حاوی شعله است که اجازه انتقال حرارت با سرعت بالا (هم از نوع تشعشعی و هم از نوع جابجایی) از شعله به سیال واسط را می دهد. حرارت از سیال واسط به کویل / تیوب ها منتقل شده و بسیار امن به سیال فرایندی انتقال می یابد. تانک انبساط نیز تاثیرات افزایش حجم سیال واسط به دلیل افزایش دما را پوشش می دهد.
شرکت مهندسی فران مبدل های گرمایشی غیر مستقیم را در دو نوع مکش طبیعی گازهای حاصل از احتراق و مکش اجباری از طریق فن طراحی و تولید می نماید.
مکش طبیعی گازهای حاصل از احتراق با استفاده از یک دودکش چند متری که با ایجاد فشار نسبی منفی در قسمت ورودی محفظه احتراق، سبب تامین هوای مورد نیاز شعله می گردد اجرا می شود. این نوع از محفظه های احتراق برای مکان های دور افتاده یا مکان های با دسترسی کم یا بدون دسترسی به برق مناسب می باشند. مبدل های حرارتی با جریان اجباری هوا و دود به عنوان گزینه ایده آل مکان هایی با الزام رعایت استاندارد آلایندگی هستند و با کمک لوله های حاوی شعله با قطر کم به همراه یک فن دمنده یا مکنده طراحی و ساخته می شوند. سرعت زیاد در قطر کوچک لوله های حاوی سیال فرایندی باعث کاهش نواحی راکد در فیلم سیال داغ کنار دیواره لوله های حاوی شعله شده که این خود در نهایت باعث بالاتر رفتن نرخ انتقال حرارت و بازدهی مبدل حرارتی می گردد. واضح است که این جهش در عملکرد و بازدهی خود را در کاهش ابعاد، وزن و هزینه ساخت مبدل نمایان کرده و رقابت پذیری محصول تولید شذه توسط شرکت مهندسی فران را از بعد تکنیکی، بازرگانی و الزامات محافظت از محیط زیست بالاتر می برد.