Lämmönvaihtimen kehitystyö

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena oli parantaa Yaran sulfaattitehtaan savukaasulämmönvaihtimien hyöty-suhdetta sekä löytää laitteille kestävämpiä materiaalivaihtoehtoja. Toimeksiantajalle on aiemmin tehty tutkimusta nykyisten lämmönvaihtimien toiminnasta. Tutkimuksien yhteydessä on ehdotettu myös lämmönsiirtopinta-alan kaksinkertaistamista. Tehtaalla tapahtuva polttoaineen muutos on tehnyt lämmönvaihtimien tuubiputkien kestävyydestä riittämätöntä, joten putkimateriaalien kartoittaminen oli ajankohtaista.

Muutosten suunnittelussa käytin apuna Solidworks-ohjelmistoa lämmönvaihtimen ja sen osien mallintamiseen sekä virtaussimulointiin. Virtaussimuloinnin avulla pystyin päättelemään yksittäisten muutosten hyötyä kokonaisuuteen sekä sain paljon dataa lämmönvaihtimen suorituskyvystä.

Opinnäytetyön aikana katselmoitiin myös, minkälaisia muutoksia lämmönvaihtimien muutokset toisivat tehtaalle, sekä sivuttiin esimerkiksi eristämisen tärkeyttä.

Lopputuloksena saatiin hyvä yleiskuva siitä, minkälainen seuraava pilottilämmönvaihdin voisi olla. Lisäksi selviteltiin sen kustannuksia, joita putkimateriaalin muutos toisi. Tavoitteena ollutta energiatehokkuuden parantamista emme vielä tässä vaiheessa voi kuitenkaan täysin arvioida.

The topic of this thesis was to improve the efficiency of the flue gas heat exchangers at Yara's sulphate plant and to find more durable material alternatives for the equipment. The client has previously conducted research into the operation of the current heat exchangers and in connection with it, there has been proposal double the heat transfer surface area. The change in fuel at the plant has made the durability of the heat exchanger tubes insufficient, so mapping the tube materials was timely.

In planning the changes, the Solidworks software was used to help model the heat exchanger including its parts and flow simulation. With the help of flow simulation, the benefits of individual changes to the whole were derived and a considerable amount of data was obtained on the performance of the heat exchanger.

During the thesis, it was reviewed what kind of changes the changes to the heat exchangers would bring to the plant and the importance of insulation, for example, was discussed.

The result was a good overview of what the next pilot heat exchanger could be like. In addition, the costs that a change in pipe material would entail were investigated. However, the target of improving the energy efficiency cannot yet fully be assessed at this stage.