тоннель водяного охлаждения

Для улучшения коррозионной стойкости стальных труб их покрывают эпоксидным праймером. Температура поверхности труб достигает 235 °C. Трубу охлаждают водой в специальном тоннеле до температуры 60 °C. При этом идет интенсивное паро и туманообразование. До последнего времени тоннели охлаждения изготавливались из оцинкованной стали.
Из-за воздействия коррозионно-активной среды (водяного испарения) за время эксплуатации существующей вентиляционной системы пароудаления происходит повышенная коррозия воздуховодов, что может привести к их обрушению. Отсутствие установки очистки паров, удаляемых из камеры охлаждения, от конденсата и хим. составляющих приводит к разбалансировке рабочих колес вытяжных вентиляторов и выходу их из строя. Также отсутствие фильтрации продуктов испарения приводит к осаждению их на воздуховоды и протеканию в помещение цеха (на безопасные проходы).
Существующая вентиляционная система из-за конструкционных недоработок не обеспечивает полного удаления пара из камеры охлаждения, что приводит к выходу пара в рабочее пространство участка.

Расчёт производительности (пропускной способности) линии ведется по нагреву труб диаметром 1420 мм с толщиной стенки 23,8 мм. При дальнейшем увеличении толщины стенки производительность прямо пропорционально снижается относительно пропускной способности установок нагрева труб.
Наружное покрытие наносится на трубы со следующими характеристиками:
Диаметр труб -  от 508 до 1420 мм.
Длина труб  -  от 9,0 до 12,4 м.
Толщина стенки труб  -  от 7,0 до 50 мм.
Температура трубы при нанесении изоляционного покрытия составляет 200-215 °С, температура изоляционного материала составляет 235°С, температура трубы на выходе из камеры охлаждения не более 60°С охлаждение трубы осуществляется водой в тоннеле охлаждения (одновременное охлаждение в 4 труб).
Охлаждение трубы происходит в два этапа.
На начальном этапе при снижении температуры трубы с 235 °С до 100 °С за счет испарения воды. Этот этап проходит достаточно быстро и наиболее эффективно. Удельная теплота парообразования воды при 240°С – 1941 кдж*кг при 100°С – 2256 кДж*кг. Средняя -2100 кДж*кг. Удельная теплоемкость стали – 460 Дж/кг/К 
К сожалению, нет данных по толщине, весу и удельной теплоемкости покрытия, но в первом приближении ими можно пренебречь. Максимальная часовая производительность – 100,94 тонны. Т.е чтобы охладить 100 тонн трубы с 235 °С до 100°С нужно 460*100000*135/1000 = 6 211 000 кДж энергии. Для этого необходимо испарить 6 211 000/2100 = 2 957 кг воды. 
На втором этапе охлаждение трубы со 100 °С до 50 °С идет за счет теплообмена с поступающей водой. Необходимое количество энергии – 460*50*100000/1000=2 300 000 кДж.
Теплоемкость воды – 4,2 кДж/кг/к. Средняя температура воды – 25°С, т.е. чтобы охладить трубу до 50 °С нужно 2300000/4,2/25= 21 905 кг воды. 
Предположим, что на втором этапе парообразование минимально. Максимальное содержание водяного пара в воздухе при 50°С– 0,08 кг на куб. метр. Т.е. чтобы отвести 2 957 кг водяного пара необходимо вывести 2957/0,08=36 962,5 куб. метров воздуха.

Кроме того, для гарантии непроникновения продуктов испарения в цех необходимо обеспечить «подпор», т.е. встречные потоки воздуха, входящие в начале и конце камеры охлаждения. Скорость должна быть не менее 1,5 м/с.
Площадь сечения камеры около 10 кв.м. 
Тогда производительность вентиляции должна быть 10*2*1,5*3600 = 108 000 куб. метров воздуха в час. 

ООО «ВИЦ» предлагает создать систему вентиляции, работающую на принципе «разрежения». Т.е. в тоннеле охлаждения давление всегда будет ниже, чем в основном цехе, и окружающий воздух будет создавать «подпор», препятствующий выходу водяного пара из пространства камеры.
Для создания данной системы предлагается следующее:
1. Изготовить герметичные стены и потолок камеры из полимерных композиционных материалов на основе стекловолокна и полиэфирного химически-стойкого связующего. Данный материал широко используется для работы в агрессивных средах (гидрометаллургия, гальванические покрытия и т.д.)
В стенах необходимо предусмотреть двери, герметично-закрывающиеся.
2. Систему вентиляции укомплектовать тремя вентиляторами ВОС-14,0, среднего давления производительностью 36000 куб. метров воздуха в час каждый. Кроме того, данное мероприятие позволит создать встречные воздушные потоки на входе и выходе камеры со скоростью около 1.5 м/с. В результате водяной пар не будет выходить из камеры.
3. Снабдить систему вентиляции камерой фильтром-каплеуловителем для удаления продуктов испарения и части водяного пара. Фильтр должны включать в себя автоматическую систему очистки и слива конденсата.
4. Укомплектовать камеру системой управления на базе промышленного контроллера. Данная система в ручном и автоматическом режимах позволит управлять задвижками на воздуховодах, вентиляторами. Система автоматики позволит эффективно управлять процессом охлаждения трубы с минимальным расходом воды и воздуха. Кроме того, необходимо реализовать визуализацию процесса. 

Камера охлаждения состоит из каркаса и боковых панелей и крыши, и изготавливается из композиционного материала на основе стекловолокна и полиэфирной смолы. Боковые панели имеют окна для наблюдения за процессом охлаждения и являются легкосъемными для обеспечения доступа внутрь камеры. Крышные панели также являются легкосъемными. Между крышей камеры и зоной охлаждения трубы устанавливается фальшпотолок. Проходя через пространство между фальшпотолком и крышей паро-воздушная смесь расширяется, теряет скорость, и часть влаги, а также остатки покрытия, оседают на стенках камеры. После этого смесь пара и воздуха проходит через фильтровальный элемент.

Фильтр-каплеуловитель состоит из корпуса, фильтрующих элементов, системы промывки и системы сбора и отведения конденсата. Воздух, насыщенный водяным паром, входя в камеру фильтра расширяется, теряет скорость, и, проходя сквозь специальным образом изогнутые пластины, освобождается от избытка влаги и других вредных включений. При загрязнении фильтрующих элементов автоматически включается система промывки. При заполнении емкости для сбора конденсата либо выдается соответствующий сигнал, либо включается система отведения. Корпус фильтра, фильтрующи элесменты, система промывки изготавливаются из стеклопластика. 

Применение стеклопластика позволило реализовать интересное дизайнерское решение. Камеры изготовлены в виде «скоростного поезда». Вообще стеклопластик позволяет реализовать самые смелые дизайнерские идеи и создавать оборудование в соответствии с требованиями промышленного дизайна.

Тоннель водяного охлаждения труб.

Установка состоит из следующих частей: