工業用熱交換器の選定は、まずプロセス用途、つまり加熱または冷却対象、搬送流体、機器のメンテナンス方法などを考慮することから始まります。このアプリケーション概要では、SHPHE社のプレート式熱交換器シリーズを、プロセス、ユーティリティ、船舶、熱回収といった様々な用途に関連付けつつ、それぞれの違いを明確に示しています。
| 主要な制約 | 評価対象となる製品ファミリー | 適合性を判断する情報 |
|---|---|---|
| アクセス可能なカバー付きの溶接されたプロセスチャンネル | HTブロック溶接プレート式熱交換器 | 流体組成、汚染、およびメンテナンスアクセス |
| 固体、繊維、または粘性のあるスラリー | 広間隔溶接プレート式熱交換器 | 粒子分布、レオロジー、沈降および侵食 |
| 溶接板金シェル構造のプロセス機器 | TP溶接プレート式熱交換器 | 熱負荷、圧力エンベロープ、筐体配置 |
| コンパクトな高圧洗浄液用 | プリント回路式熱交換器（PCHE） | 流路の清浄度、圧力差、および熱サイクル |
| 液体対応、取り外し可能なプレート付き | ガスケット付きプレート式熱交換器 | プレートとガスケットの適合性、流量、洗浄の必要性 |
| 排ガスまたはプロセスガスの熱回収 | プレート式空気予熱器 | ガス組成、粉塵、露点、ファンマージン |
これらはあくまでも初期設定の目安であり、互換性のある機器定格ではありません。実際の動作限界は、提案された機器のデータシート、材質、および構成によって決まります。
コンパクトな溶接プレート式装置は、液体熱回収、冷却器、および特定の凝縮または再沸騰用途に適しています。改修の際には、回収可能な熱源、受熱流体、熱的アプローチ、および洗浄アクセスについて検討する必要があります。
ガス処理システムにおいて、希薄液／濃液熱交換器は、再生された希薄液と負荷された濃液の間でエネルギーを回収します。材料選定においては、溶液の化学組成と汚染状況を完全に考慮する必要があります。回収可能な熱負荷と両側の圧力損失は、同一のプロセス条件下で比較する必要があります。
ガス冷却器は、圧縮後または精製プロセス内で作動する場合があります。圧力保持、流体組成、凝縮液の生成、および上流での分離は、重要な選定要素となります。両方の製品がプレートを使用しているという理由だけで、液体サービス構成にガス冷却器の用途を割り当てるべきではありません。
原油の組成、ワックスやアスファルテンの挙動、水質、混入固形物によって、汚損や腐食の評価が左右されます。設置レイアウトによっては必要なサービススペースが確保できない場合でも、アクセス可能なカバーによって点検や清掃を行うことができます。
高温塩水からの熱回収には、合金の適合性、濃度、スケール生成、運転壁面温度を総合的に検討する必要があります。耐腐食性合金は、対象となる媒体に合わせて選定されますが、どの合金も、あらゆる塩水や混合酸環境に対して普遍的な保証を提供するものではありません。
広間隔溶接プレート式熱交換器は、固体や繊維によって通常の狭い通路が不向きな場合に評価されます。流路の間隔、入口の配置、向き、洗浄方法などは、総合的に選択する必要があります。間隔を大きくするだけでは、実際の懸濁液の移動に必要な最小流速を確保することはできません。
沈殿スラリー冷却では、アルカリ溶液、種結晶、および沈殿物の形成を処理しながら、必要な温度プロファイルを維持する必要があります。垂直および水平配置は、現場レイアウト、配管、および計画された洗浄ルートと照らし合わせて検討されます。
これらの処理は、種晶析とは固体組成や化学条件が異なる場合があります。すべてのアルミナ熱交換器を同一のスラリー処理として扱うのではなく、実際の処理場所における流れの濃度、温度範囲、洗浄要件などを指定してください。
シロップの粘度は、濃度の上昇または温度の低下に伴って上昇します。したがって、熱設計には、関連する最低温度条件と、製粉工場の許容ポンプ需要を考慮する必要があります。通路の形状と洗浄アクセスも、上流からの繊維の持ち越しによって影響を受けます。
マッシュには、懸濁物質、生物繊維、および処理中に変化する粘度が含まれる場合があります。装置の選定にあたっては、必要な処理温度を維持しつつ、選択した洗浄方法が容易に実施でき、かつプレートの材質と適合している必要があります。
LFP前処理スラリー、パルプ関連水、その他の粒子状物質の流れには、それぞれ独自の粒度およびレオロジーデータが必要です。これらは、装置構成において高温排ガス回収処理とは分離する必要があります。広い流路であっても、上流でのスクリーニングと局所的な摩耗を抑えるための分配設計は依然として重要です。
PCHEとTPの機器は、コア構造とメンテナンス方法が異なります。PCHEは、特定の清浄流体用途向けに拡散接合チャネルを使用しています。一方、TPは、選択された筐体内に溶接されたプレートパック構造を採用しています。両者は、圧力や洗浄性といった単一の基準で比較するのではなく、プロセス要件に基づいて比較する必要があります。
小型ガス冷却器の場合、構成、設計圧力、圧力サイクル、最低温度、および流路の清浄度を検討する必要があります。水素適合性および疲労評価は、特定の材料および機器の設計に該当します。
アクリル酸を使用するプロセスでは、腐食、重合傾向、滞留時間分布、およびプロセスライセンス供与者の運転制限に注意を払う必要があります。単一の公称出口温度よりも、入口条件全体と凝縮プロファイルの方が、設計においてより有用な情報となります。
精製冷却器は、プロセス化学と連続運転要件に適合させる必要があります。内部プレートヒーターはカラム内の利用可能なスペースを活用できますが、設置、支持、検査、および取り外しに関する取り決めは、カラム設計と併せて解決する必要があります。
取り外し可能なプレートパックは、点検や清掃が容易で、プレートとガスケットの材質が流体に適している場合に有効です。化学プラント、POEプロセスサポート、バッテリー材料冷却回路には、それぞれ固有の温度、圧力、適合性に関するデータシートが必要です。
密閉型冷却水システムは、水質を制御するために、通常は外部冷却源から隔離されています。設計基準には、季節ごとの冷却水温度、最小流量、冗長性、およびメンテナンスアクセスを含める必要があります。
熱交換器は、一次加熱ネットワークと二次加熱ネットワークの圧力境界を分離しながら熱を伝達することができます。ポンプ、バルブ、制御装置、保護装置は、ステーションの一部として見直されなければならず、各回路に必要な熱負荷と油圧制限が明記されている必要があります。
船舶の中央冷却システム、ジャケット水システム、潤滑システム、脱硫システムといった支援システムは、限られたスペースと厳しい水質条件、そしてアクセス条件が組み合わさって構成されています。海水を使用する場合は、チタンまたはプロジェクトで承認された他の材料が必要となる場合があり、その選択は使用する媒体全体と設計条件によって異なります。
分類要件、振動、コーティング、運転重量、および保守クリアランスは、使用条件と併せて明記する必要があります。小型熱交換器は、配管、支持構造、および隔離装置から切り離して評価することはできません。
ガス熱回収においては、粉塵、ガス組成、局所的な壁面温度、および利用可能なファン圧力を考慮する必要があります。正味のエネルギー効果には、回収された熱と追加の電力需要が含まれます。低温端の腐食制御は、実際の露点条件に基づいて選択されます。
プレートペア構成とモジュール構成は、プラントの輸送、設置、交換戦略に合わせて選択できます。ダクトのレイアウトを最終決定する前に、清掃のためのアクセスと蓄積した粉塵の除去について検討する必要があります。
スキッドは、合意されたパッケージ境界に従って、熱交換器を配管、バルブ、計器、ポンプ、制御装置と統合することができます。工場での組み立てにより、検査やインターフェース作業を制約のある現場から離れた場所で行うことができますが、パッケージには計画的な接続、試運転、および検収が必要です。
LNGの冷熱回収では、低温中間ループと極低温プロセス回路を区別する必要があります。燃料電池の熱回収では、有効温度での受熱需要が必要です。いずれの用途も、温度レベル、運転時間、制御状況を確認せずに、自動的に利用可能なエネルギー源として扱うべきではありません。
まず熱交換器のスケジュールを作成し、各流体ペアを特定して、通常条件、最小条件、最大条件を提示します。次に、固形物、化学組成、許容圧力損失、機械的要件、およびアクセス制約を追加します。これにより、SHPHEは関連する製品群を評価し、熱交換器供給に含まれるものと、より広範なプラントパッケージに含まれるものを定義できます。
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