Trocadores de calor a placa soldados
Trocadores de calor a placa soldados
Os trocadores de calor de placas soldadas são um tipo de trocador de calor usado em aplicações de processos industriais, geralmente para meios viscosos ou semi-incrustantes ou quando a temperatura ou a pressão é maior do que a tecnicamente possível para os tipos de placas com gaxeta. Na maioria das vezes, são usadas placas corrugadas que são soldadas entre si, criando uma passagem multicanal para a mídia. A mídia, separada pelas placas, normalmente flui em fluxo cruzado/contra-corrente (quando mais de uma passagem é usada).
Veja abaixo a descrição dos seguintes tipos de trocadores de calor de placas soldadas que podemos fornecer:
- Trocadores de calor de placas soldadas com placas corrugadas montadas em uma estrutura com painéis laterais aparafusados formando um bloco GreanBoxTM - Modelo S
- Trocadores de calor de placas totalmente soldadas com placas corrugadas montadas em uma estrutura totalmente soldada com painéis laterais semi-casca formando um bloco cilíndrico GreanBoxTM - Modelo W
- Trocadores de calor de placas soldadas com placas cravejadas montadas em uma estrutura com painéis laterais aparafusados formando um bloco GreanBoxTM - Modelo SP
- Trocadores de calor de placas soldadas com placas corrugadas montadas em uma estrutura e inseridas em um invólucro com um painel lateral aparafusado em um lado, formando um formato cilíndrico Trocador de calor de placas e cascas
GreenBoxTM - Modelo S
GreenBoxTM - modelo S, é um trocador de calor soldado, feito de placas quadradas corrugadas soldadas entre si, formando o coração do trocador de calor. Não há gaxeta entre as placas; a vedação é feita por soldagem. Somente os painéis laterais removíveis têm gaxetas para vedação externa.
O coração, a área da superfície da placa do trocador de calor, pode ser acessado para inspeção ou limpeza simplesmente removendo os quatro painéis laterais.
O design patenteado de cantos macios do conjunto coração/painéis do GreenBox torna esse trocador de calor o mais robusto e confiável de sua categoria. Devido à sua confiabilidade mecânica, é a solução ideal para operação em processos difíceis com altas pressões e temperaturas.
Os trocadores de calor de placas soldadas Nexson são um concentrado de eficiência térmica para aplicações de trocadores de calor de recuperação, condensadores, reboilers ou evaporadores e podem ser usados em tarefas semi-fouling.
O alto fluxo turbulento induzido pelas placas corrugadas do GreenBox o torna cerca de 5 vezes mais eficiente termicamente do que um trocador de calor tradicional de casco e tubo. Ela também permite uma aproximação de temperatura de aproximadamente 2°C. Um coeficiente de transferência de calor melhor significa também um tamanho compacto do Greenbox, o que também pode reduzir significativamente os custos de instalação, operação e manutenção.
O GreenBox opera em configuração de passagem única ou múltipla e, se necessário, o acesso às placas para inspeções e limpeza é feito simplesmente removendo os painéis laterais.
Vantagens:
Robusto e patenteado
A robustez e a confiabilidade do trocador de calor de placas soldadas é uma característica fundamental. A Nexson patenteou seu próprio trocador de calor de placas soldadas, denominado GreenBox ™. Com testes comprovados de ciclos de pressão e temperatura, esse tipo de trocador de calor está um passo à frente da concorrência em termos de robustez.
2 mídias semi-incrustantes
Esse trocador de calor de placas soldadas foi projetado para lidar com um ou dois meios semi-incrustantes ao mesmo tempo. O manuseio de incrustações é feito graças às placas corrugadas que oferecem altos valores de tensão de cisalhamento na superfície da parede.
Fácil de limpar
Graças aos painéis desmontáveis, o trocador de calor soldado é fácil de limpar com um jato de água de alta pressão.
"Coração" intercambiável / Área de transferência térmica
Devido a sua construção modular, é possível retirar a área de transferência de calor dos painéis e substituí-la, mantendo os painéis existentes.
No caso de mudança de requisitos de matéria-prima devido à evolução do processo, é possível uma abordagem de operação de longo prazo para essa tecnologia de trocador de calor. É possível até mesmo substituir uma solução inicialmente projetada para placas corrugadas por um coração com placas cravejadas Nexson, para meios com mais incrustações.
Abordagem de temperatura próxima
Graças às placas corrugadas, combinadas com um alto valor K, é possível alcançar uma aproximação de temperatura muito próxima e até mesmo obter temperaturas cruzadas.
Fluxo de alto volume com pequenas quedas de pressão
O trocador de calor de placas soldadas Green Box é um trocador de calor de seção transversal múltipla que permite diferentes arranjos de defletores de acordo com a limitação de carga e queda de pressão necessária.
Inspeção completa da área de transferência de calor
Ao remover os 4 painéis, é possível acessar toda a área de transferência de calor para inspeção durante o desligamento periódico da planta.
Seleção de materiais e limites do projeto
Os trocadores de calor soldados GreenBox, modelos S e W, podem ser fabricados em qualquer material que possa ser moldado, até chapas corrugadas e soldadas, como, por exemplo, o aço:
- 304 / 304L, 316 / 316L, 904L,
- 254 SMO, C276, Níquel 200/201, Liga 59
- Titânio Gr1, Titânio Gr11
- Outros, mediante solicitação
O Nexson GreenBox é usado para pressões de projeto:
- de vácuo total a 50 barg,
e temperaturas de projeto:
- de -50°C de temperatura de projeto a 450°C.
GreenBoxTM - Modelo W
O GreenBoxTM - modelo W é uma variação do GreenBoxTM - modelo S, mas, nesse caso, temos um trocador de calor totalmente soldado. Como antes, o trocador de calor é feito de placas quadradas corrugadas soldadas entre si, formando o coração do trocador de calor. Não há gaxeta entre as placas; a vedação é feita por soldagem. Para esse modelo, em vez dos painéis laterais removíveis com gaxetas para vedação externa, temos 4 semi-cascas soldadas ao conjunto de placas, fechando-o completamente em um formato cilíndrico. Como agora temos uma construção totalmente soldada e não abrível, esse modelo é perfeito para mídias limpas em altas temperaturas e/ou pressões. Como a GreenBoxTM - modelo W é totalmente soldada, não são necessárias gaxetas nem parafusos para fechar os painéis com torques específicos. Isso, combinado com a construção de canto robusta e patenteada da Nexson, garante que os problemas de vazamento sejam praticamente inexistentes, mesmo para aplicações com operação periódica.
Além disso, as aplicações (abaixo), as vantagens, a seleção de materiais e os limites de projeto (acima) para a GreenBoxTM - modelo W são semelhantes aos da GreenBoxTM - modelo S.
GreenBoxTM - Modelo SP
O GreenBoxTM - modelo SP é outra variação do GreenBoxTM - modelo S. Em algumas aplicações, o pequeno espaçamento entre canais dos trocadores de calor de placas soldadas com placas corrugadas é uma limitação, especialmente para meios incrustantes. Para resolver esse problema, a Nexson está apresentando outra solução patenteada com placas planas cravejadas, semelhantes às usadas nos trocadores de calor em espiral, soldadas em um conjunto de placas (coração) semelhante às soluções de placas corrugadas mencionadas acima.
Com essa solução engenhosa, o comprimento do pino e, portanto, o espaçamento do canal podem ser definidos individualmente para ambos os lados da mídia, permitindo mais flexibilidade no projeto quando há uma diferença considerável nas taxas de fluxo entre a mídia do lado quente e do lado frio. O grande espaçamento entre os canais também permite aplicações com mídia incrustante.
Quanto ao GreenBoxTM - modelo S, o conjunto de placas é instalado em uma estrutura com quatro painéis laterais. Com a remoção desses painéis laterais, é possível inspecionar a área do trocador de calor e realizar a limpeza mecânica por hidrojato.
Uma limitação dos modelos anteriores de trocadores de calor é que as placas precisam ser moldadas, corrugadas, o que não permite o uso de determinados materiais. Com o GreenBoxTM - modelo SP usando placas planas, a espessura da placa normalmente será maior, portanto mais robusta e permitindo a aplicação com meios erosivos. As placas planas também oferecem a possibilidade de usar materiais menos moldáveis, como Duplex e Super Duplex, com resistência superior à corrosão.
Além disso, os Aplicativos (abaixo) e as Vantagens (abaixo) da GreenBoxTM - modelo SP são semelhantes aos da GreenBoxTM - modelo S.
Seleção de materiais e limites do projeto
Os Trocadores de Calor Soldados GreenBox, Modelos SP, podem ser fabricados em qualquer material que possa ser soldado, até placas cravejadas, como:
- 304 / 304L, 316 / 316L, 904L,
- 254 SMO, C276, Níquel 200/201, Liga 59
- Titânio Gr1, Titânio Gr11
- Aço Duplex, Aço Superduplex
- Aço carbono SA 516 Gr 60/70
- Outros, mediante solicitação
O Nexson GreenBox é usado para pressões de projeto:
- de vácuo total a 50 barg,
e temperaturas de projeto:
- de -50°C de temperatura de projeto a 450°C.
Trocadores de calor de placas e cascos
O Nexson Group também pode fornecer trocadores de calor de placas e cascos, nos quais as placas soldadas corrugadas Nexson são inseridas em cascos cilíndricos com um painel que pode ser aberto em um dos lados. O conjunto de placas pode ser soldado no lugar ou inserido com gaxetas para vedação entre os lados quente e frio. Na última solução, o conjunto de placas é removível para limpeza mecânica ou até mesmo para substituição.
Aplicações para trocadores de calor de placas soldadas
Aplicações de líquido para líquido
Os trocadores de calor de placas soldadas para aplicações líquido-líquido são usados na maioria dos setores: - Papel e celulose, refinarias; - Petroquímica; - Petróleo e gás; - Indústrias alimentícias; - Mineração; - Fabricação de aço e metal, etc. em aplicações para:
- Recuperação de calor
- Aquecimento
- Refrigeração
Aplicações Bifásicas
Condensação com sub-resfriamento
Após a fase de condensação, com disposição dos defletores, pode ser dedicada uma superfície de área de calor onde você pode querer obter o sub-resfriamento do condensado antes de sair da unidade.
Evaporação / Reboque
O trocador de calor de placas soldadas com caixa verde pode ser aplicado como um trocador de calor termossifão, como um reinicializador/evaporador. A reinicialização/evaporação está sempre em uma configuração de passagem única.
Usos tradicionais
Os trocadores de calor de placas soldadas para aplicações bifásicas são usados na maioria dos setores: - Papel e celulose, refinarias; - Petroquímica; - Petróleo e gás; - Indústrias alimentícias; - Mineração; - Fabricação de aço e metal, etc.
Trocadores de calor de placas soldadas na indústria
Os trocadores de calor de placas soldadas são usados em muitas aplicações industriais diferentes devido à sua capacidade eficiente e confiável de transferência de calor. Sua flexibilidade e capacidade de lidar com diferentes líquidos, meios semi-incrustantes ou de alta viscosidade, bem como gases ou meios bifásicos, os tornam úteis em muitos campos e aplicações. Os trocadores de calor de placas soldadas são frequentemente usados como economizadores, aquecedores/resfriadores ou em aplicações bifásicas, como operações de condensação ou evaporação, aquecedores de vapor, caldeiras de reaquecimento etc.
Abaixo estão alguns setores e aplicações em que os trocadores de calor de placas soldadas podem ser aplicados com grande sucesso:
No setor de petróleo e gás, onshore e offshore, várias posições de trocadores de calor podem ser tratadas com eficiência por trocadores de calor de placas soldadas. Muitas vezes, os trocadores de calor de placas soldadas podem substituir posições em que tradicionalmente são usados trocadores de calor de tubos e conchas ou de placas com gaxetas.
Nas refinarias de petróleo, o petróleo é transformado e refinado em produtos úteis, como gasolina, diesel, óleos combustíveis, óleo para aquecimento, querosene, gás liquefeito de petróleo e nafta de petróleo.
O refino de petróleo, por ser de origem fóssil, tem oportunidades de mistura com combustíveis livres de fósseis, biocombustíveis, e de pesquisa de novas rotas de processo para matérias-primas livres de fósseis, como novos alimentos para bio-óleo.
O refino de petróleo requer várias etapas de processo, como: - Dessalinização; - Destilação atmosférica e a vácuo; - Craqueamento catalítico; - Reforma; - Mistura, etc. Essas etapas precisam de trocadores de calor para o uso eficiente da energia.
Uma enorme quantidade de produtos químicos de vários tipos está sendo produzida a partir de derivados de petróleo para uso industrial e bens de consumo que exigem uma ampla gama de operações unitárias diferentes. Alguns dos produtos petroquímicos mais comuns fabricados em todo o mundo são PVC e Vinilcloreto, Polietileno, Poliamidas, Etilenoglicol e Poliésteres, Poliestireno, Ácido Térmico e PET, TDI (Toulene Diisocyante), MDI (Metileno Difenil Diisocianato), etc.
Com as mudanças energéticas em andamento, da energia e do combustível tradicionais baseados em fósseis para a eletrificação de processos e veículos, o setor de mineração será afetado, pois mais minerais serão necessários para baterias etc. O aquecimento global e novos processos de mineração e beneficiamento de minerais mais sustentáveis estão sendo desenvolvidos para reduzir a pegada de carbono. Além disso, para o setor siderúrgico, novos processos estão sendo pesquisados para eliminar o gás de coqueria com uso intensivo de carbono e reduzir o ferro pelo Processo de Redução Direta com gás H2 como agente de redução.
O processo de produção tradicional, com gás de forno de coque, provavelmente será usado por muitos anos na maior parte do mundo. Essas instalações precisam de atualizações para melhorar a eficiência energética, reduzir as emissões e ter grandes oportunidades de captura de carbono e utilização de captura de carbono.
Uma enorme quantidade de produtos químicos de vários tipos está sendo produzida para uso industrial e bens de consumo que exigem uma ampla gama de diferentes operações unitárias e transferência de calor. Alguns dos produtos químicos mais comuns fabricados no mundo são o ácido sulfúrico, o ácido fosfórico, o hidróxido de sódio, o cloro, o ácido clorídrico, a amônia, o peróxido, o formol e o ácido fórmico, as tintas e os pigmentos, como o dióxido de titânio, etc.
Muitos desses produtos químicos são produzidos por caminhos que se beneficiam do uso de trocadores de calor de placas soldadas.
Como em muitos outros setores, o tradicional setor de papel e celulose também está buscando melhorias e como fazer melhor uso de produtos secundários potencialmente valiosos, como: - Biocombustíveis a partir do Tall Oil; - Produção de metanol; - Separação da lignina do licor negro; - Terebintina; - Ácido sulfúrico a partir do gás residual; - BioGás e BioPellets; - Novos Bioquímicos; etc. Muitas fábricas de celulose, usando o processo Kraft (sulfato), também são autossuficientes em energia, exportam eletricidade para a rede e fornecem aquecimento urbano para cidades próximas. As modernas fábricas de celulose também têm potencial para uma pegada de carbono negativa com o uso de captura e armazenamento ou utilização de carbono. Novos conceitos são criados, e essas novas fábricas são frequentemente chamadas de Fábricas de Bioprodutos.
Os trocadores de calor de placas soldadas também são amplamente utilizados em diferentes aplicações do setor de papel e celulose.
As populações em crescimento aumentam os desafios do fornecimento de matérias-primas, do processamento e do transporte de alimentos para os consumidores. A Erivac pode fornecer equipamentos de processo para uma grande variedade de indústrias alimentícias, tais como: - Produtos lácteos, leite e proteínas do leite; - Cervejarias; - Sucos de frutas; - Amido e proteínas vegetais; - Indústrias de açúcar e álcool; - Óleos e gorduras comestíveis; - Sopas e molhos etc. Em muitos casos, as águas residuais das indústrias alimentícias também têm altas cargas orgânicas, o que as torna ideais para a geração de biogás.
Os trocadores de calor de placas soldadas oferecem uma estrutura compacta e permitem uma transferência de calor eficiente, tornando-os ideais para soluções de aquecimento/resfriamento de alta eficiência. Sua capacidade de lidar com altas pressões e temperaturas, bem como com diferentes viscosidades, meios semi-incrustantes ou mesmo incrustantes e erosivos para o modelo de placa cravejada, e meios corrosivos, faz deles uma parte importante de muitos processos industriais em que a transferência de calor e o controle de temperatura são cruciais.