徐々にパフォーマンスが低下する
かつては 60% の蒸気バルブ開度でバス温度を維持していた PTFE 熱交換器は、同じ負荷に対して 85% の開度を必要とします。蒸気圧は変化しません。プロセス側の温度と流量は正常です。-凝縮水は問題なく排出されます。性能の低下は、蒸気側の流れ抵抗が徐々に増加していることを示唆しています。
チューブの部分的な閉塞が原因である可能性があります。蒸気配管からの破片-パイプスケール、ボイラーの残留固形物、劣化したガスケットの破片-が熱交換器ヘッダーに入り、個々のチューブ入口に滞留します。詰まった各チューブは、総伝熱面の一部を取り除きます。残りのチューブは全熱負荷を処理する必要があり、チューブあたりのより高い蒸気流量とバンドル全体でのより高い蒸気圧力降下が必要になります。
詰まりは外からは見えません。チューブは流れていても詰まっていても同一に見えます。蒸気入口と凝縮水出口間の差圧測定により、詰まりを検出および定量化するための非侵襲的な方法が提供されます。-
差圧の原理
管束の中を流れる蒸気は圧力降下を経験します。圧力降下は流量の二乗 (乱流の場合) に比例し、並列チューブの数に反比例します。チューブが詰まると、残りのチューブあたりの流量が増加し、同じ総蒸気流量でも束全体の総圧力降下が増加します。
ベースライン差圧は、熱交換器が新しいとき、または洗浄後に確立されます。ベースライン測定は、既知の蒸気流量と圧力で記録されます。後続の測定は、同じ動作条件下でこのベースラインと比較されます。
他のすべての条件が等しい場合に、差圧がベースラインより 15 ～ 20% を超えて増加した場合は、チューブの重大な閉塞を示します。 50% を超える増加は、チューブの 20 ～ 30% が詰まっている可能性があることを示唆しています。
表 1: PTFE 熱交換器チューブバンドルの差圧の解釈
| ベースラインからの差圧変化 | 推定詰まりチューブ数 (%) | パフォーマンスへの影響 | 推奨されるアクション |
|---|---|---|---|
| < 10% | < 5% | 無視できる | モニタリングを継続する |
| 10-20% | 5-10% | マイナー;需要が高いときに目立つ | 次回のメンテナンス時に検査をスケジュールする |
| 20-40% | 10-20% | 適度;蒸気消費量の増加 | 次の機会に点検と清掃をしてください |
| 40-70% | 20-30% | 重要な;ピーク勤務を満たさない可能性がある | 点検と清掃を優先する |
| > 70% | > 30% | 厳しい;設計義務を果たせない | 即時検査と清掃 |
解釈では、一定の蒸気供給圧力とプロセス側の条件を前提としています。{0}}これらのパラメータの変更は、テーブルを適用する前に補正する必要があります。
差圧測定を行う
差圧は、蒸気入口ヘッダーの圧力タップと凝縮水出口ヘッダーの圧力タップの間で測定されます。タップは最初の製造時に取り付ける必要があります。タップのない既存の設備の場合は、既存のゲージポートまたはベント接続での一時的な接続を使用できます。
測定には、予想される圧力降下に適した範囲の差圧計またはトランスミッタが必要です。{0}}通常、ほとんどの PTFE 熱交換器バンドルでは 0{3}}1 bar です。ゲージは校正され、定常状態の動作条件で測定値が記録される必要があります。
測定は、一定の蒸気流量で実行すると最も診断的になります。流量は、凝縮水の流量から推測することも、熱負荷から計算することもできます。バルブの特性がわかっている場合、制御バルブの位置は大まかな代用として機能します。
詰まりの場所を特定する
束全体の差圧測定により、詰まりが存在することが確認されますが、どのチューブが詰まっているのかは特定されません。ローカリゼーションには追加の診断手順が必要です。
アクセス可能な場合はチューブ束の赤外線サーモグラフィーを使用すると、蒸気の流れを受けていない冷たいチューブが特定されます。これは完全な閉塞の特徴です。{0}}部分的に詰まったチューブは、完全に開いたチューブに比べて温度が低下する場合があります。
ヘッダーの設計が個々のチューブ入口へのアクセスを許可している場合は、個々のチューブの流量テストにより、最終的な識別が得られます。各チューブは隔離され、制御された圧力の圧縮空気または水を使用して流量がテストされます。圧力損失がバンドルの平均よりも大幅に高いチューブは部分的に詰まります。
デブリ発生源の調査
再発するチューブ閉塞は、全身のデブリの発生源であることを示しており、特定して除去する必要があります。熱交換器の上流の蒸気ストレーナーを検査する必要があります。ストレーナーがないか破損している場合、蒸気配管からの破片がチューブの入口に到達する可能性があります。
ボイラーのキャリーオーバー-溶解固体を運ぶ蒸気に含まれる水滴-は、水が蒸発するときに管内に固体が堆積する可能性があります。ボイラーでの蒸気分離が改善されると、この発生源が減少します。
上流の蒸気配管、特にステンレス鋼ではない部分からの腐食破片は剥がれ落ち、蒸気とともに移動します。腐食した配管を交換するか、適切なサイズのストレーナを設置することで、この原因に対処できます。
まとめ
PTFE 熱交換器の部分的なチューブの詰まりは、バンドル全体の蒸気側の差圧をクリーンなベースラインと比較することで診断されます。{0}} 15 ～ 20% を超える増加は、重大な閉塞を示します。詰まったチューブの位置を特定するには、赤外線サーモグラフィーまたは個々のチューブの流れテストを使用します。
詰まりが再発する場合は、蒸気システムを調査して、デブリの発生源がないか、ストレーナーが不十分であるか、ボイラーのキャリーオーバーがないか、上流の配管が腐食していないかを調査する必要があります。{0}瓦礫の発生源を取り除くことが長期的な解決策です。-
バンドル構成、蒸気条件、ベースライン圧力データ、および観察されたパフォーマンス傾向を提出すると、差圧測定セットアップと詰まり診断のエンジニアリング サポートが利用可能になります。
