W jaki sposób wymienniki PTFE wykorzystuje się do chłodzenia gorących oparów z pieca do azotonawęglania w kąpieli solnej?

Azonawęglanie w kąpieli solnej to proces, który tworzy twardą,-odporną na zużycie powierzchnię na przedmiotach stalowych poprzez umieszczenie ich w stopionej kąpieli soli cyjanianowych i węglanowych. Piec wytwarza gorące gazy spalinowe, które są żrące i trujące oraz zawierają duże ilości cząstek skraplających się soli. Ten toksyczny strumień gazu można bezpiecznie schłodzić za pomocą wymiennika ciepła z PTFE, który odzyskuje ważne ciepło bez korozji i blokowania.

Kwestia oczyszczania gazów spalinowych z pieca wymagających chemicznie i zapewnienia niezawodnej,-terminowej pracy jest jedynym przedmiotem debaty dotyczącej zastosowań związanych z chłodzeniem w kąpieli solnej z wymiennikiem PTFE i azotonawęglaniem w zakładach-obróbki cieplnej metali. Tutaj z pomocą przychodzą wymienniki ciepła PTFE. Oferują połączenie dobrej obojętności chemicznej i gładkiej,-nieprzywierającej powierzchni, co czyni je mniej podatnymi na zanieczyszczenie skondensowanymi solami.

Wylot azotonawęglania w kąpieli solnej – objaśnienie
Azonawęglanie w kąpieli solnej to proces dyfuzji azotu i węgla do powierzchni stali za pomocą stopionych roztworów soli cyjanianowej i węglanowej. Podczas pracy piec emituje gorące spaliny zawierające:

Pary cyjanianu

Opary węglanów

Kondensacje alkaliczne

Aerozol solny

Drobne cząstki stałe

Gdy gazy ostygną, część strumienia par skrapla się, tworząc wysoce korozyjne kropelki cieczy i krystaliczne ciała stałe. Kondensat szybko atakuje powierzchnie metalowe, a nagromadzone sole utrudniają ruch gazu, co sprawia, że ​​środowisko to stanowi wyzwanie dla tradycyjnych metalowych wymienników ciepła.

Strumień spalin stanowi zatem podwójne wyzwanie w postaci jednoczesnego zanieczyszczenia i korozji.

Dlaczego używamy tutaj PTFE
PTFE posiada szereg właściwości, które dobrze nadają się do chłodzenia korozyjnych gazów spalinowych.

Całkowita odporność na agresywną chemię
Skondensowane opary powstałe podczas azotonawęglania mogą być wyjątkowo zasadowe i reaktywne chemicznie. Na PTFE zasadniczo nie mają wpływu:

Cyjaniany.

Kondensaty węglanowe

Alkaliczne roztwory myjące

Środki czyszczące – kwaśne

Aerozol solny z wilgocią

Rezystancja chroni rury wymiennika przed szybką degradacją, której doświadcza wiele stopów metali.

Wydajność powierzchni nieprzywierającej-
Najważniejszą właściwością PTFE w chłodzeniu spalin jest jego wyjątkowo niska lepkość powierzchniowa.

Płaska powierzchnia fluoropolimeru zapobiega gromadzeniu się:

Krystaliczne złoża soli

Skoncentrowane kondensaty

Półstałe warstwy zanieczyszczeń

Ta właściwość pozwala na znacznie mniejsze ryzyko zatkania niż w przypadku konwencjonalnych wymienników metali.

Chłodnica PTFE w fabryce-obróbki cieplnej to mocne,-odporne na korozję płuco dla jednego z najtrudniejszych strumieni gazu w obróbce cieplnej.

Jak działa wymiennik ciepła PTFE
W większości układów korozyjne spaliny przepływają przez płaszcz wymiennika, a czynnik chłodzący w rurkach PTFE.

Chłodzenie gazu po stronie powłoki
Strumień gazu-zanieczyszczony oparami jest początkowo schładzany, a następnie wpływa do płaszcza wymiennika. Gdy gaz napotka zimniejszą powierzchnię rurki PTFE:

Ciepło jawne jest rozpraszane

Skraplające się opary powodują ochłodzenie

Cząsteczki soli zaczynają wypadać

Tworzy żrący kondensat

PTFE jest chemicznie obojętny, dzięki czemu wymiennik może obsługiwać zarówno fazę gazową, jak i ciekłą strumienia procesowego.

Płyn chłodzący od strony rury
Strona chłodząca może wykorzystywać:

Woda z recyklingu

Woda chłodząca dla rośliny

Systemy powietrza atmosferycznego

Chłodziwa na bazie glikolu etylenowego-

Odzyskaną energię cieplną można następnie skierować do innych części instalacji.

Korzyści z odzysku ciepła
Układ chłodzenia poprzez azotonawęglanie w kąpieli solnej z wymiennikiem PTFE jest bardzo przydatny do odzyskiwania ciepła odpadowego.

Odzyskaną energię można wykorzystać do:

Podgrzewanie powietrza do spalania

Ogrzewanie wody zasilającej kocioł

Wspomaganie instalacji ciepłej wody użytkowej

Poprawa ogólnej wydajności pieca

Zmniejszenie zużycia paliwa

Ponieważ piece do azotonawęglania pracują na ogół w sposób ciągły, nawet niewielki wzrost odzysku ciepła może prowadzić do znacznego zmniejszenia zapotrzebowania zakładu na energię.

Unikanie zabrudzeń i zatykania
Kontrolowanie zanieczyszczania ma kluczowe znaczenie w przypadku układów wydechowych-zasolonych.

Zaleta gładkiej powierzchni PTFE
Wymienniki metaliczne mają tendencję do wytwarzania twardych warstw krystalicznych mocno przylegających do wewnętrznych powierzchni. Obniżają efektywność wymiany ciepła i zwiększają spadek ciśnienia.

Nieprzywierające-właściwości PTFE zmniejszają siłę wiązania osadów, a tym samym ułatwiają usuwanie nagromadzonych pozostałości podczas cykli konserwacyjnych.

Zintegrowane systemy spłukiwania
Listwy natryskowe instalowane są w części płaszcza w kilku instalacjach. Systemy te okresowo przepłukują stronę gazową wodą lub chemicznymi zabiegami czyszczącymi.

Odporność PTFE na agresywne chemikalia czyszczące pozwala operatorom na stosowanie silniejszych roztworów myjących bez uszkadzania rurek wymiennika.

Typowe płyny czyszczące obejmują:

Detergenty alkaliczne

Roztwory odkamieniające są kwaśne

Systemy spłukiwania wody.

Przemysłowe detergenty specjalistyczne

Rurki fluoropolimerowe pozostają stabilne chemicznie podczas wszystkich czynności konserwacyjnych.

Uwaga dotycząca procesu
Wymagania dotyczące powietrza rozcieńczającego przed wymiennikiem PTFE
Temperatury gazów spalinowych podczas azotonawęglania surowego mieszczą się zwykle w zakresie:

200 stopni i 400 stopni.

Temperatury te przekraczają zalecany limit ciągłej pracy PTFE (~110 stopni).

Z tego powodu strumień gazu musi zostać schłodzony przed wejściem do wymiennika ciepła PTFE. Często dokonuje się tego poprzez wtryskiwanie regulowanej ilości powietrza rozcieńczającego przed wlotem wymiennika.

Układ przepustnicy powietrza rozcieńczającego jest często używany do:

Temperatura gazu na wlocie

Zapobiegaj lokalnemu przegrzaniu

Stabilna praca wymiennika

Chroń zespół rurki PTFE.

Pomiar temperatury na wlocie do wymiennika jest uważany za kluczowy dla bezpiecznej-pracy długoterminowej.

Dlaczego wymienniki metali często zawodzą w tej usłudze
W procesie azotonawęglania układy wydechowe stwarzają różne problemy w porównaniu z konwencjonalnymi wymiennikami metalowymi.

Korozja kondensatu
Wiele stali nierdzewnych i metali powlekanych jest atakowanych przez skondensowane sole i roztwory alkaliczne.

Przyczepność do depozytu
Sole krystaliczne mają silne powinowactwo do powierzchni metali, co przyspiesza osadzanie się zanieczyszczeń i zatykanie.

Ograniczenia czyszczenia
Agresywne roztwory czyszczące mogą uszkodzić metalowy materiał rury lub powłokę ochronną.

Termiczny stres cykliczny
W elementach metalowych narażonych na działanie chemicznie aktywnych kondensatów kilka cykli termicznych poprawia połączenie korozji i zmęczenia.

PTFE rozwiązuje kilka z tych problemów, nie tylko pod względem odporności na korozję, ale ze względu na swoją obojętność chemiczną.

Chłodnice wyciągowe PTFE: rozważania projektowe
Kilka aspektów inżynieryjnych ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu wymienników PTFE do obsługi gazów wylotowych z pieca.

Kontrola temperatury
Rurki fluoropolimerowe należy chronić poprzez ścisłą kontrolę temperatury na wlocie.

Sterowanie prędkością gazu
Przepływ gazu powinien być wystarczający, aby zapobiec nadmiernemu osiadaniu cząstek, ale nie na tyle duży, aby spowodować nadmierny spadek ciśnienia.

Projekt drenażu
Systemy odprowadzania kondensatu należy tak zaprojektować, aby zapobiec gromadzeniu się cieczy w płaszczu wymiennika.

Dostęp w celu konserwacji
Otwory dostępowe i systemy spłukiwania pozwalają na łatwe czyszczenie wszelkich osadów soli.

Podpory konstrukcyjne
Wytrzymałość mechaniczna PTFE jest mniejsza niż metali, dlatego niezbędny jest odpowiedni odstęp między wspornikami rur, aby uniknąć wibracji i ugięcia.

Streszczenie
Wymienniki ciepła PTFE to wytrzymałe, niewymagające-obsługi rozwiązania do odzyskiwania ciepła-odpadowego z jednego z najbardziej nieprzyjaznych chemicznie strumieni spalin w branży-obróbki cieplnej metali. Dzięki gładkiej, nieprzywierającej- powierzchni PTFE jest odporny na korozyjne kondensaty, chemikalia cyjanianowe i węglanowe oraz minimalizuje osadzanie się soli, umożliwiając niezawodne chłodzenie w sytuacjach, gdy zawiedzie wiele metalowych wymienników.

Odzyskaną energię cieplną można wykorzystać do poprawy wydajności instalacji poprzez wstępne podgrzewanie powietrza do spalania, podgrzewanie wody zasilającej kocioł i szerszą integrację odzyskiwania energii. Dzięki odpowiedniej kontroli temperatury na wlocie i zarządzaniu powietrzem rozcieńczającym, wymienniki PTFE sprawdzają się dobrze nawet w trudnych warunkach pracy w piecu do azotonawęglania.

Dzięki odpowiedniemu systemowi materiałów fluoropolimerowych dzisiejsze zakłady obróbki termicznej mogą nawet przekształcać szkodliwe i żrące gazy spalinowe w lukratywne źródło energii.