Опреснение в Катаре: теплообменники Accessen на электростанции и опреснительной установке Ras Girtas

Проблема старого оборудования: высокое энергопотребление и трудное обслуживание

В опреснении, химической промышленности и системах ОВКВ многие руководители предприятий и инженеры сталкиваются с одной и той же проблемой: старые теплообменники неэффективны и дороги в обслуживании.

В обычных кожухотрубных теплообменниках и неудачно спроектированных пластинчатых аппаратах скорости потока часто подобраны плохо, из-за чего накапливаются отложения. Как только образуется накипь, теплопередача резко падает, и для поддержания температуры процесса приходится подводить больше тепла, поэтому растёт энергопотребление. Старые аппараты к тому же трудно чистить, а замена уплотнений требует много времени и труда. Это повышает затраты на обслуживание и приводит к незапланированным остановам, которые задерживают производство.

Проект: Ras Girtas Power Company, Катар

Ras Girtas Power Company эксплуатирует электростанцию с опреснительной установкой в Рас-Лаффане на побережье Катара и входит в число ключевых поставщиков электроэнергии и воды в стране. Мощность станции — 2730 МВт, что, по оценке Accessen, составляет около 30 % генерирующих мощностей Катара, а производительность опреснения — 63 млн имперских галлонов в сутки, или около 286 000 м³ питьевой воды в сутки.

Для проекта такого масштаба ключевые вопросы были ясны: как утилизировать как можно больше энергии на крупной комбинированной станции, производящей электроэнергию и воду, и как обеспечить надёжную работу оборудования в течение многих лет.

На станции применяется технология многокорпусной дистилляции (MED) французской компании Sidem. Установки MED проще в эксплуатации, чем мембранное опреснение, но предъявляют высокие требования к теплообменному оборудованию. В каждом корпусе тепло снова и снова передаётся и преобразуется, и только эффективные теплообменники, утилизирующие это тепло, позволяют снизить энергопотребление и стоимость каждого кубометра воды.

Что поставила Accessen и почему

В 2009 году проект выбрал разборные пластинчатые теплообменники Accessen серии AN15, а в 2016 году — цельносварные теплообменники серии AWD80. Три особенности объясняют, почему среди множества международных марок для проекта выбрали Accessen:

1. Прокладки на клипсах для простого обслуживания. Замена прокладок — одна из самых утомительных работ для ремонтного персонала. Accessen применяет прокладки на клипсах, которым не нужен клей, что значительно упрощает разборку и сборку. Вместе с конструкцией, предотвращающей протечки, это продлевает срок службы прокладок и заметно облегчает плановую чистку, сокращая затраты на труд и время простоя.
2. Профили пластин, которые превращают гидравлическое сопротивление в производительность. Многие теплообменники жертвуют теплопередачей ради снижения сопротивления. При одном и том же диаметре проходных отверстий Accessen предлагает пластины с разными углами гофр, глубиной каналов и соотношением длины и ширины, чтобы полностью использовать располагаемый перепад давления. Улучшенная распределительная зона равномерно распределяет поток по пластине и устраняет застойные зоны, где накапливаются отложения. Гофры создают сильную турбулентность и позволяют получить минимальный температурный напор всего 0,5–1 °C, так что утилизируется почти каждый градус полезного тепла.
3. Безопасность и надёжность в тяжёлых условиях. Для коррозионных опреснительных применений с высоким давлением пластины выпускаются из AISI 304, 316 и 316L, титана и 254 SMO. Самофиксирующиеся элементы в четырёх углах каждой пластины сохраняют центровку пакета пластин при многократных циклах нагрева и охлаждения. Аппараты рассчитаны на температуру до 200 °C и давление до 25 бар, а отдельные аппараты на Ras Girtas работают с тепловой нагрузкой до 7341 кВт.

Диапазон подбора

Для инженерных и закупочных служб основные пределы промышленных разборных пластинчатых теплообменников Accessen таковы:

• Расход до 5000 м³/ч
• Расчётное давление до 25 бар
• Тепловая мощность до 80 МВт
• Рабочая температура до 200 °C при минимальном температурном напоре всего 0,5–1 °C
• Материалы пластин: AISI 304, 316 и 316L, титан, 254 SMO и другие
• Типовые серии: AU, AN, AS, AP и AC

Как утилизируется тепло в установке MED

В установке MED греющий пар конденсируется в каждом корпусе и отдаёт скрытую теплоту, которая испаряет часть морской воды по другую сторону теплопередающей поверхности. Образовавшийся пар становится греющим паром для следующего корпуса, а сконденсированный пар — получаемой дистиллированной водой. Пар из последнего корпуса конденсируется в концевом конденсаторе.

Поскольку пластины создают сильную турбулентность, пластинчатый теплообменник сохраняет высокий коэффициент теплопередачи даже при низкой скорости. В связке с электростанцией процесс MED использует пар от турбин. Accessen считает такое совместное производство электроэнергии и воды одним из самых энергоэффективных способов опреснения при относительно низкой капиталоёмкости.

До и после

• До: в обычном оборудовании каналы легко забивались, а для чистки требовались химические реагенты или долгая работа с водоструйной очисткой под высоким давлением. Уплотнения старели и текли, возникал риск смешения двух сред.
• После: в разборных пластинчатых теплообменниках Accessen исчезли застойные зоны, где накапливаются отложения, скорости потока подобраны правильно, а остановы на обслуживание стали короче. Бесклеевые прокладки уплотняют надёжнее, а улучшенная распределительная зона равномерно распределяет поток.

От Ras Girtas в Катаре до второй очереди Shougang в Цаофэйдяне и завода Baosteel в Чжаньцзяне теплообменники Accessen доказали свою надёжность в опреснении и тяжёлой промышленности. Они применяются в судовых опреснительных установках, на электростанциях, в том числе атомных, в нефтехимии и в системах ОВКВ. Всю линейку см. на странице разборных пластинчатых теплообменников Accessen серий AU, AN, AS, AP и AC.