Ungeplante Ausfallzeiten sind eine der größten Herausforderungen und Ausgaben für Verarbeiter. Zu den Hauptursachen für ungeplante Ausfallzeiten zählen unerwartete Gerätewartungen und Ausfälle. In der chemischen und anderen Prozessindustrie werden die durchschnittlichen jährlichen Kosten ungeplanter Stillstände auf 20 Milliarden US-Dollar geschätzt, was fast 5 % der Produktion ausmacht. In der petrochemischen Industrie verursachen ungeplante Stillstände 2 bis 5 % Produktionsausfälle.

In einer so kritischen Prozessindustrie sind Platten- und Rahmenwärmetauscher aus einigen Gründen vorteilhafter als Rohrbündelwärmetauscher. Erstens haben Plattenwärmetauscher normalerweise einen größeren Wärmeübergangskoeffizienten, weil sie eine stärkere Flüssigkeitsbewegung (mehr Turbulenz) aufweisen. Dadurch können sie auf steigende oder sinkende Nachfrage reagieren und gleichzeitig den Energieverbrauch senken und die Wärmerückgewinnung im Prozess maximieren. Zweitens weist der Plattenwärmetauscher weniger Fouling auf als die Rohrbündelkonstruktion, was auf die größeren Turbulenzen in den Kanälen des Plattenwärmetauschers zurückzuführen ist.

Es gibt verschiedene Arten von Plattenwärmetauschern. Traditionell wurden Dichtungen in Plattenwärmetauschern verwendet, und der Industriestandard sind hochfeste geformte Gummidichtungen. Die Dichtung kann jedoch einige Probleme verursachen. Die häufigsten sind Leckagen und Korrosion.

Zu den Bedingungen, die zu einer Leckage der Dichtung führen können, gehören:

·Unsachgemäßes Anziehen.

• Die Platine ist nicht richtig installiert.

· Druckschwankungen von der Pumpe oder anderen Komponenten des Systems.

• Es wird das falsche Dichtungsmaterial verwendet.

·Langfristiger Einsatz in Hochdruck- oder Hochtemperaturanwendungen.

Externe Lecks können zu Produktverschwendung und ungeplanten Ausfallzeiten führen. Es kann auch zu umweltschädlichen Lecks führen, was ein Sicherheitsrisiko für die Mitarbeiter der Einrichtung und umliegende Gemeinden darstellt.

Die Wartungskosten von geschweißten Plattenwärmetauschern sind äußerst gering, da keine Dichtungen repariert oder ausgetauscht werden müssen.

Bei Gummidichtungen kann es auch zu Spannungskorrosionsversagen kommen. Alle Gummidichtungen haben die höchste Temperatur, und der Betrieb bei der höchsten Temperatur sollte vermieden werden, um die Dichtungsleistung aufrechtzuerhalten. Wird die Temperatur des Arbeitsmediums längere Zeit nahe oder über der Maximaltemperatur betrieben, schmilzt die Dichtung oder wird spröde. Dieser Zustand kann auch dazu führen, dass Dichtungen flach werden, was zu Undichtigkeiten führt, was zu unerwarteten Wartungskosten und ungeplanten Ausfallzeiten führen kann.

Zuverlässigkeitsexperten schätzen, dass die Kosten für ungeplante Ausfallzeiten das Zehnfache der Kosten für geplante Ausfallzeiten in der Prozessindustrie betragen. Ungeplante Ausfallzeiten verringern zwar die Produktivität und Rentabilität, haben aber noch größere Auswirkungen auf Sicherheit und Umwelteffizienz. Bei einer außerplanmäßigen Stilllegung über mehrere Stunden können monatelang Emissionen in die Atmosphäre freigesetzt werden.

Der vollverschweißte Plattenwärmetauscher behält das effiziente Plattendesign und die optimierte Durchflussmenge des Plattenwärmetauschers mit Dichtungen.

Geschweißte Tauscher haben Vorteile

Der geschweißte Plattenwärmetauscher hält Chemikalien besser stand, die Dichtungen und extreme Temperaturen beschädigen können. Der geschweißte Plattenwärmetauscher ist mit WIG-Schweißnähten abgedichtet und hat kein Zusatzmetall. Der Vorteil des WIG-geschweißten Wärmetauschers ist fast keine Leckage. Sie bieten auch eine gute Festigkeit, die die Quetschgrenze der Dichtung um ein Vielfaches überschreitet.

Im Allgemeinen wird das WIG-Schweißen in Hightech-Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie verwendet, da es starke, hochwertige Schweißnähte auf dünnen Materialien herstellen kann. Neben der Herstellung hochwertiger Schweißnähte weist das WIG-Schweißen selten Fehler auf. WIG kann viele Baumaterialien wie Edelstahl, säurebeständige Stähle, Titan und Nickellegierungen schweißen.

Gleichzeitig behält der vollverschweißte Plattenwärmetauscher die Vorteile des gedichteten Plattenwärmetauschers, effizientes Plattendesign und optimierte Strömung. Das Gerät ist für Gegenstrom ausgelegt, sodass sich die Flüssigkeiten im Wärmetauscher antiparallel zueinander bewegen. Dies ist von Natur aus effektiver als Kreuzstromwärmetauscher. Durch die Gegenstromanordnung wird eine gleichmäßigere Temperaturdifferenz zwischen den Fluiden über die gesamte Länge des Fluidweges erzeugt, wodurch der beste Wärmeübergang erreicht wird.

Geschweißte Plattenwärmetauscher verwenden keine elastischen Dichtungen, um jede Platte abzudichten. Stattdessen wird die Heizplatte durch WIG-Schweißen abgedichtet.

Leistungsfaktor

Neben der Maximierung der Wärmeleistung durch Gegenstrom bieten vollverschweißte Platten- und Rahmengeräte aus verschiedenen Gründen auch eine gute Leistung in schwierigen Umgebungen und Bedingungen.

Erstens hält der vollverschweißte Plattenwärmetauscher extremen Temperaturen stand und hat die Fähigkeit, Temperaturschocks zu widerstehen. Jede dieser Bedingungen kann den abgedichteten Wärmetauscher beschädigen und zu ungeplanten Ausfallzeiten führen.

Zweitens ist die Wartung des Plattenwärmetauschers minimal, da keine Dichtungen repariert oder ausgetauscht werden müssen. Das Plattenlayout des geschweißten Plattenwärmetauschers kann für diesen Prozess optimiert werden. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um eine Single-Pass-Anordnung mit allen Einlass- und Auslassdüsen auf einer Seite handelt, oder um eine Multi-Pass-Anordnung mit einer kleinen Temperatur nahe zwischen dem heißen Fluid und dem kalten Fluid. In jedem Fall sollten Rohrverbindungen minimiert werden, um die Wartung zu vereinfachen.

Drittens hat der geschweißte Plattenwärmetauscher enge Strömungskanäle und reduzierte Flüssigkeitsvolumenanforderungen. Aufgrund ihrer Effizienz verbrauchen sie weniger Kühlmittel, was die Betriebskosten senken kann.

Schließlich ist der geschweißte Wärmetauscher klein und kompakt. Im Vergleich zur Rohrbündelbauweise beanspruchen sie die kleinste Stellfläche und sind leichter. Dies kann bei Bedarf eine Anlagenerweiterung vereinfachen.

Fall: Geschweißter Wärmetauscher in einer Ölraffinerie

Geschweißte Plattenwärmetauscher haben sich in Ölraffinerien und anderen kritischen Prozessen als zuverlässig und effizient erwiesen. Zwei kurze Fallstudien zeigen ihre Rolle bei der Ölraffination.

Gasreinigung.

Vor mehr als zehn Jahren installierte ein Öl- und Gasunternehmen zwei geschweißte Wärmetauscher in einem europäischen Werk. Bei Reihenschaltung befindet sich einer der Schalter im Betriebsmodus, der andere im Standby.

Die Anlage verwendet das Alkazid-Verfahren zur Gasreinigung. Dieses Verfahren wird hauptsächlich verwendet, um schwefelreiches Gas zu behandeln und dann andere Schritte für eine vollständigere Reinigung durchzuführen. Der maximale Schwefelwasserstoffgehalt in dem nach diesem Verfahren verarbeiteten Gas beträgt 10 %, und die Entfernungsmenge an Schwefelwasserstoff liegt zwischen 0.07 % und 0.10 %.

Der Gegenstrom des Wärmetauschers reduziert die Temperaturverteilung zwischen den Flüssigkeiten auf 1 Kelvin und das Gerät hält der hohen Druckdifferenz effektiv stand. Der schmale Temperaturverlauf kann auf der Heizungsseite des Regenerators und im Kühlwasserkreislauf Energie sparen.

Manager schätzen die Zuverlässigkeit des Wärmetauschers und die Tatsache, dass die Möglichkeit zur Reinigung und Wartung der Geräte äußerst gering ist. Sie mögen auch die kompakte Bauweise des geschweißten Wärmetauschers, die ihrer Meinung nach für zukünftige Upgrades und die Offshore-Plattform des Unternehmens von Vorteil ist.

Schwefelrückgewinnung. 

In einer anderen europäischen Raffinerie werden drei geschweißte Plattenwärmetauscher in einer Schwefelrückgewinnungsanlage installiert. Zwei der drei Wärmetauscher laufen, während der dritte noch im Standby-Modus ist.

Vor der Aktivierung müssen diese Geräte eine Reihe von Spezifikationen erfüllen, darunter die der American Society of Corrosion Engineers (NACE), der American Society of Mechanical Engineers (ASME), der European Pressure Equipment Directive (PED) und des American Petroleum Institute (API). Darüber hinaus muss das WIG-Schweißen ohne Zusatzwerkstoffe die Schweißspezifikationen für Sonderartikel im nassen H2S-Dienst erfüllen, um das höchste Sicherheitsniveau der Raffinerie zu erreichen.

Die Geschäftsleitung ist mit der Leistung und Effizienz des geschweißten Plattentauschers zufrieden. Sein Fischgrätdesign ist besonders effektiv für verdünnte/reiche Aminaustauscher, und das vertikale Plattendesign mit Kanten sorgt für eine hervorragende Wärmerückgewinnung.

Alles in allem vertrauen europäische Werke seit vielen Jahren der Produktion von geschweißten Plattenwärmetauschern. Amerikanische Unternehmen waren jedoch langsamer, um Leistung und Gewinne zu verstehen.

Prozessanlagen, insbesondere solche mit kritischen Prozessen, wie Chemie, Pharmazie sowie Öl und Erdgas, sollten den Einsatz von geschweißten Plattenwärmetauschern in Betracht ziehen. Aufgrund ihrer Heizleistung und des minimalen Energieverbrauchs sind sie zuverlässige und langlebige Wärmeübertragungsverfahren für industrielle Anwendungen.

Link zu diesem Artikel: Geschweißte Plattenwärmetauscher helfen, ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden und Kosten zu senken 

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