Jak wybrać wymiennik PTFE do chłodzenia wodą-o wysokiej czystości w skraplaczach elektrowni?

Kondensat powracający do wysokociśnieniowego kotła parowego- musi pozostać prawie tak czysty jak woda destylowana, a jego przewodność jest często mierzona w ułamkach mikrosiemensa na cm. Nawet niewielka ilość rozpuszczonych zanieczyszczeń metalicznych wprowadzonych podczas chłodzenia może ograniczyć wydajność turbiny, zwiększyć korozję i zniszczyć ważny sprzęt-cyklu parowego. W tych systemach od wymiennika ciepła oczekuje się nie tylko wydajnego przekazywania ciepła, ale także utrzymywania całkowitej czystości wody we wszystkich sytuacjach roboczych.

Z tego powodu specjalistyczne wymienniki ciepła PTFE są coraz częściej wykorzystywane do chłodzenia kondensatu w zakładach produkcyjnych, gdzie tolerancja na zanieczyszczenia jest bliska zeru.

Dlaczego kondensat o wysokiej-czystości ma znaczenie
Wydajność cyklu-parowego i trwałość sprzętu w dużym stopniu zależą od jakości kondensatu.

W wysokociśnieniowych systemach elektrowni-przewodność kondensatu jest często utrzymywana poniżej:

Przewodność<0.1 μS/cm\text{Conductivity} < 0.1\,\mu S/cmConductivity<0.1μS/cm

Nawet śladowe ilości rozpuszczonych jonów metali stają się niebezpieczne przy tych poziomach czystości.

Potencjalne źródła zanieczyszczeń obejmują:

Korozja metalowych powierzchni wymienników ciepła

Wyciek z rury na arkusz rury

Przedostanie się wody chłodzącej

Rozpuszczone jony żelaza lub miedzi

Produkty korozji galwanicznej

Wszelkie zanieczyszczenia dostające się do pętli kondensatu mogą ostatecznie przejść przez:

Rury do kotłów

Turbiny wykorzystujące parę

Przegrzewacze

Systemy wody zasilającej

Polerki do kondensatu

Kamień, zmęczenie korozyjne, osadzanie się osadów na turbinie i zmniejszona sprawność cieplna to tylko niektóre z możliwych skutków.

Rola PTFE w chłodzeniu wodą-o wysokiej czystości
Zastosowanie skraplacza elektrowni chłodzonego wodą z wymiennikiem PTFE o wysokiej czystości korzysta z doskonałej obojętności chemicznej PTFE i nie-metalowych zwilżonych powierzchni.

W typowych warunkach pracy PTFE nie uwalnia jonów do strumieni- ultraczystej wody, w przeciwieństwie do tradycyjnych wymienników metalicznych.

Całkowicie obojętne powierzchnie zwilżane
Podczas stosowania kondensatu o wysokiej czystości wymiennik musi utrzymywać trasę przepływu całkowicie obojętną.

Często stosuje się kilka strategii projektowania:

Całkowicie niemetalowe arkusze rurowe

Powierzchnie ścianek rur-wyłożone PTFE

Rurki PTFE na całej długości ścieżki były mokre

Uszczelnione złącza-fluoropolimerowe

Takie rozwiązania zapobiegają bezpośredniemu kontaktowi kondensatu z powierzchniami metalowymi, co mogłoby spowodować zanieczyszczenie jonowe.

Rezultatem jest stała kontrola przewodności i zmniejszone obciążenie systemu polerskiego.

Znaczenie projektów podwójnych arkuszy rurowych
Jak unikać-zanieczyszczeń krzyżowych
Przypadkowy wyciek pomiędzy obwodami wody użytkowej a obwodami-kondensatu o wysokiej czystości jest często największym zagrożeniem zanieczyszczenia w systemach chłodzenia kondensatu, a nie powolnym wymywaniem jonów.

Pojedyncze nieszczelne połączenie rury-z-płytą rurową w tradycyjnym wymienniku może spowodować niezauważone przedostanie się zanieczyszczeń z wody chłodzącej do strumienia kondensatu.

Aby uniknąć tej sytuacji, w systemach krytycznych często stosuje się konstrukcję z podwójnym arkuszem rurowym.

Działanie podwójnych arkuszy rurowych
Każda rura w wymienniku z dwoma arkuszami rur przechodzi przez dwa różne arkusze rur, które są oddzielone małą, wentylowaną przestrzenią.

Zamiast trafiać prosto do przeciwległego obwodu płynu, płyn ucieka do wentylowanej komory, jeśli w jednym miejscu uszczelnienia wystąpi wyciek.

Wyciekająca ciecz jest bezpiecznie usuwana lub zauważana na zewnątrz.

Podwójna ściana ochronna zapewnia, że ​​woda pozostaje tak czysta, jak się urodziła.

Metoda ta skutecznie ustanawia monitorowaną barierę pomiędzy wodą chłodzącą a ultraczystym kondensatem.

Systemy z podwójnymi arkuszami rurowymi są powszechnie stosowane w:

Elektrownie jądrowe

Instalacje parowe-wysokociśnieniowe

Farmaceutyczne systemy użytkowe

Pętle wody ultraczystej do półprzewodników

Warunki chłodzenia kondensatu i kompatybilność z PTFE
W typowym zakresie temperatur stosowanym w zastosowaniach związanych z chłodzeniem kondensatu PTFE wykazuje niezwykłą wydajność.

Ogólnie rzecz biorąc, typowe temperatury robocze pozostają poniżej:

T<100∘CT < 100^\circ CT<100∘C

W tym zakresie PTFE oferuje:

Doskonała stabilność chemiczna

Bardzo małe uwalnianie jonów

Solidna ochrona przed starzeniem termicznym

Nadaje się do wody ultraczystej

Odporność na zanieczyszczenia w wodzie chłodzącej

Ponadto materiał jest odporny na wiele mechanizmów korozji, które wpływają na systemy wymienników metalowych narażonych na działanie substancji chemicznych zmieszanej wody.

Wybór właściwej konstrukcji arkusza rurowego. Całkowicie niemetalowe arkusze rurowe
W najbardziej wymagających zastosowaniach związanych z ultraczystością mogą być wymagane całkowicie niemetalowe systemy rurowe.

Korzyści obejmują:

Usuwanie odsłoniętych powierzchni metalowych

Zmniejszone ryzyko korozji

Maksymalna ochrona przewodności

Poprawiona obojętność chemiczna

Jednakże w przypadku większych systemów wymienników należy dokładnie sprawdzić kwestie wsparcia konstrukcyjnego.

Arkusze rurowe z metalowym pokryciem PTFE-
W systemach o wyższym-ciśnieniu lub większych systemach można nadal stosować stalowe arkusze rur konstrukcyjnych w celu zwiększenia wytrzymałości, podczas gdy zwilżane powierzchnie są chronione wykładzinami z PTFE.

Ta hybrydowa konstrukcja łączy w sobie:

Sztywność mechaniki

Odporność na ciśnienie

Separacja cieczy o wysokiej-czystości

Właściwa integralność wykładziny staje się bardzo istotna w tych kombinacjach.

Uwagi dotyczące wody chłodzącej
Strona chłodzenia mediów wymiennika może zawierać:

Wieża chłodnicza wody

Uzdatniona woda rzeczna

Woda morska

Systemy glikolowe z zamkniętą-pętlą

Woda dla obiektów przemysłowych

Płyny te często zawierają zawieszone cząstki, zanieczyszczenia biologiczne, rozpuszczone minerały i chlorki.

Konstrukcja z podwójnym arkuszem rur gwarantuje, że nawet w przypadku wycieku lub korozji po jednej stronie zanieczyszczenia nie przedostaną się niezauważone bezpośrednio do układu kondensatu.

Wskazówka projektowa: Monitoruj odstęp między podwójnymi arkuszami rurowymi
Zainstaluj sprzęt do wykrywania nieszczelności.
Ważne jest, aby zwracać uwagę na wentylowany obszar pomiędzy arkuszami rur.

Zalecane metody monitorowania obejmują:

Wzierniki

Sondy przewodności

Czujniki wilgoci

Systemy monitorowania drenażu

Wskaźniki ciśnienia

Zanim możliwe będzie-zanieczyszczenie krzyżowe, sonda przewodności umieszczona w przestrzeni między rurami może wcześnie ostrzec o nieszczelności-złącza rurowego.

Szybkie wykrywanie nieszczelności znacznie poprawia bezpieczeństwo pracy i planowanie konserwacji.

Hydrauliczne i termiczne czynniki konstrukcyjne
Oprócz kwestii czystości, przy wymiarowaniu wymiennika nadal należy brać pod uwagę tradycyjne wymagania termiczne i hydrauliczne.

Kluczowe parametry projektowe obejmują:

Wymagania dotyczące obciążenia chłodniczego

Dopuszczalny spadek ciśnienia

Ograniczenia prędkości przepływu

Dodatki za zanieczyszczanie

Zakwaterowanie związane z rozszerzalnością cieplną

Dostępność wiązki rur

Słabszą przewodność cieplną PTFE w porównaniu z metalami często rozwiązuje się poprzez większą powierzchnię i lepszy kształt wiązki rurek.

Długoterminowa-niezawodność w krytycznych zastosowaniach zasilania
W przypadku systemów wytwarzania energii wymagana jest wyjątkowo wysoka niezawodność działania.

Nieoczekiwane przypadki zanieczyszczenia systemów kondensatu mogą spowodować:

Wyłączenia turbin

Chemiczne czyszczenie kotłów

Interwencje dotyczące polerowania kondensatu

Zmniejszona moc wytwórcza

Długotrwałe przestoje

Z tego powodu niezawodność wymiennika jest ogólnie oceniana w równym stopniu pod kątem zapobiegania zanieczyszczeniom, jak i wydajności cieplnej.

Integralność mechaniczna rury-z-połączeniem rury staje się podstawowym celem projektowym.

Podsumowując
Systemy chłodzenia kondensatu o krytycznej-czystości wymagają czegoś więcej niż tylko zgodności chemicznej. Utrzymanie bardzo-niskiej przewodności wymaganej we współczesnych obiegach parowych w elektrowniach wymaga całkowitej ochrony przed zanieczyszczeniem jonowym i-wyciekiem krzyżowym płynu.

Prawidłowo zbudowany system skraplacza elektrowni chłodzonej wodą o wysokiej czystości z wymiennikiem PTFE łączy chemicznie obojętne zwilżane powierzchnie z trwałą konstrukcją z dwoma arkuszami rur, aby zachować czystość kondensatu nawet w warunkach usterek. Izolując kondensat zarówno od zanieczyszczeń metalicznych, jak i wycieków wody użytkowej, wymienniki te zapewniają-szczelność mechaniczną, niezbędną w systemach wytwarzania pary pod wysokim-ciśnieniem.

W energetyce wartość pary ostatecznie odzwierciedla czystość wody, z której została wytworzona.