Kako se PTFE izmenjevalci uporabljajo pri hlajenju vročih hlapov iz peči za nitrokarburiranje v solni kopeli?

Nitroogljičenje v solni kopeli je postopek, ki na jeklenih predmetih tvori trdo,-odporno površino, tako da jih postavite v staljeno kopel cianatnih in karbonatnih soli. Ta peč proizvaja vroče izpušne pline, ki so jedki in strupeni ter so močno nabiti z delci kondenzirane soli. Ta tok strupenega plina je mogoče varno ohladiti z uporabo toplotnega izmenjevalnika PTFE, ki povrne pomembno toploto brez korozije ali blokade.

Vprašanje čiščenja kemično zahtevnih izpušnih plinov iz peči in zagotavljanje zanesljivega, dolgoročnega-delovanja je edina skrb razprave o hlajenju z nitroogljičenjem PTFE izmenjevalne solne kopeli v obratih za toplotno-obdelavo kovin. Tu pridejo na vrsto toplotni izmenjevalniki PTFE. Ponujajo kombinacijo dobre kemične inertnosti in gladke površine, ki se ne-oprijema, zaradi česar so manj nagnjeni k umazaniji zaradi kondenziranih soli.

Izpuh za nitrokarburiranje s solno kopeljo – razloženo
Nitrokarburiranje v solni kopeli je postopek za difuzijo dušika in ogljika na površino jekla z uporabo staljenih raztopin cianata in karbonatnih soli. Med delovanjem peč oddaja vroče izpušne pline, ki vsebujejo:

Hlapi cianata

Karbonatne pare

Alkalne kondenzacije

Solni aerosol

Drobni delci

Ko se plini ohlajajo, se del toka hlapov kondenzira v zelo jedke kapljice tekočine in kristalne trdne snovi. Kondenzat hitro napade kovinske površine in nakopičene soli ovirajo gibanje plina, zaradi česar je to okolje zahtevno za tradicionalne kovinske toplotne izmenjevalnike.

Tok izpušnih plinov je torej dvojni izziv, saj hkrati povzročajo obraščanje in korozijo.

Zakaj tukaj uporabljamo PTFE
PTFE ima vrsto funkcij, ki so zelo primerne za hlajenje jedkih izpušnih plinov.

Popolna odpornost na agresivno kemijo
Kondenzirani hlapi, ki nastanejo med nitrokarburiranjem, so lahko izjemno bazični in kemično reaktivni. Na PTFE na splošno ne vpliva:

cianati.

Karbonatni kondenzati

Alkalne raztopine za pranje

Čistilna sredstva – kisla

Solni aerosol z vlago

Odpornost ščiti izmenjevalne cevi pred hitro degradacijo, ki jo doživljajo številne kovinske zlitine.

Ne{0}}površinska zmogljivost
Najpomembnejša lastnost PTFE pri hlajenju izpušnih plinov je njegova izjemno nizka površinska lepljivost.

Ravna površina fluoropolimera preprečuje kopičenje:

Nahajališča kristalne soli

Koncentrirani kondenzati

Poltrdne plasti obraščanja

Ta lastnost omogoča veliko manjše tveganje zamašitve kot običajni kovinski izmenjevalniki.

Hladilnik PTFE v tovarni za toplotno -obdelavo je močna, proti koroziji-odporna pljuča za enega najzahtevnejših plinskih tokov v termični obdelavi.

Kako deluje PTFE izmenjevalnik toplote
V večini sistemov korozivni izpušni plin teče skozi ohišje izmenjevalnika, hladilni medij pa teče v PTFE ceveh.

Plinsko hlajenje na strani školjke
Tok -polnega plina se najprej ohladi in nato vstopi v ohišje izmenjevalnika. Ko plin naleti na hladnejše površine PTFE cevi:

Zaznavna toplota se razprši

Hlapi, ki kondenzirajo, se ohladijo

Delci soli začnejo izpadati

Ustvari korozivni kondenzat

PTFE je kemično inerten, kar omogoča izmenjevalniku, da deluje tako s plinsko kot s tekočo fazo procesnega toka.

Hladilna tekočina na strani cevi
Hladilna stran bi lahko uporabila:

Reciklirana voda

Hladilna voda za obrat

Sistemi zunanjega zraka

Hladilna sredstva-na osnovi etilenglikola

Rekuperirana toplotna energija se lahko nato usmeri v druge dele naprave.

Prednosti rekuperacije toplote
Hladilni sistem s solno kopeljo izmenjevalnika PTFE z nitrokarburiranjem je zelo uporaben za rekuperacijo odpadne toplote.

Regenerirana energija se lahko uporabi za:

Predgretje zgorevalnega zraka

Ogrevanje napajalne vode kotla

Podporni sistemi za toplo vodo

Izboljšanje splošne učinkovitosti peči

Zmanjšanje porabe goriva

Ker peči za nitrokarburiranje na splošno delujejo neprekinjeno, lahko celo rahlo povečanje rekuperacije toplote povzroči veliko zmanjšanje povpraševanja po energiji v obratu.

Izogibanje obraščanju in mašenju
Nadzorovanje umazanije je ključnega pomena za izpušne sisteme, ki so obremenjeni-s soljo.

Prednost gladke površine PTFE
Kovinski izmenjevalci ponavadi proizvajajo trde kristalne plasti, trdno pritrjene na notranje površine. Znižujejo učinkovitost prenosa toplote in povečujejo padec tlaka.

Lastnosti PTFE proti sprijemanju zmanjšujejo trdnost pritrditve usedlin in tako olajšajo odstranjevanje nabranih ostankov med cikli vzdrževanja.

Integrirani sistemi pranja
Razpršilne palice so nameščene znotraj ohišja v več instalacijah. Ti sistemi občasno splaknejo plinsko stran z vodo ali kemičnimi čistilnimi postopki.

Odpornost PTFE na močno čistilno kemijo omogoča operaterjem uporabo močnejših raztopin za pranje, ne da bi pri tem poškodovali izmenjevalne cevi.

Tipične čistilne tekočine vključujejo:

Alkalni detergenti

Raztopine za odstranjevanje vodnega kamna so kisle

Sistemi za izpiranje vode.

Industrijski specializirani detergenti

Fluoropolimerne cevi med vsemi temi vzdrževalnimi postopki ostanejo kemično stabilne.

Opomba o postopku
Zahteva po zraku za redčenje pred izmenjevalnikom PTFE
Temperature izpušnih plinov za surovo nitrokarburiranje so običajno med:

200 stopinj in 400 stopinj.

Te temperature presegajo priporočeno mejo neprekinjenega delovanja PTFE (~110 stopinj).

Zato je treba plinski tok pred vstopom v PTFE toplotni izmenjevalnik ohladiti. To se pogosto naredi z vbrizgavanjem reguliranih količin zraka za redčenje pred vstopom v izmenjevalnik.

Sistem lopute zraka za redčenje se pogosto uporablja za:

Temperatura plina na vstopu

Preprečite lokalno pregrevanje

Uravnotežite delovanje izmenjevalnika

Zaščitite sklop PTFE cevi.

Merjenje temperature na vstopu v izmenjevalnik je bistveno za varno dolgoročno-delovanje.

Zakaj kovinski izmenjevalci pri tej storitvi pogosto odpovejo
V procesu nitrokarburiranja izpušni sistemi predstavljajo različne težave običajnim kovinskim izmenjevalnikom.

Korozija kondenzata
Številna nerjavna jekla in prevlečene kovine napadajo kondenzirane soli in alkalne raztopine.

Oprijem na depozit
Kristalne soli imajo močno afiniteto do kovinskih površin, kar pospešuje obraščanje in zamašitev.

Omejitve čiščenja
Agresivne čistilne raztopine lahko poškodujejo kovinski material cevi ali zaščitni premaz.

Toplotni ciklični stres
V kovinskih komponentah, ki so izpostavljene kemično aktivnim kondenzatom, več toplotnih ciklov poveča povezovanje korozije in utrujenosti.

PTFE premaga več teh pomislekov, ne le v smislu odpornosti proti koroziji, ampak tudi zaradi svoje kemične inertnosti.

Hladilniki izpušnih plinov iz PTFE: premisleki pri načrtovanju
Več inženirskih vidikov je kritičnih pri načrtovanju PTFE izmenjevalnikov za izpušne storitve peči.

Nadzor temperature
Fluoropolimerne cevi je treba zaščititi s strogim nadzorom vstopne temperature.

Nadzor hitrosti plina
Pretok plina mora biti zadosten, da prepreči čezmerno usedanje delcev, vendar ne tako visok, da bi povzročil čezmerno znižanje tlaka.

Zasnova drenaže
Sistemi za odvajanje kondenzata morajo biti zasnovani tako, da preprečujejo kopičenje tekočine v ohišju izmenjevalnika.

Dostop za vzdrževanje
Dostopne odprtine in sistemi za izpiranje omogočajo enostavno čiščenje kakršnih koli nakopičenih soli.

Strukturne podpore
Mehanska trdnost PTFE je manjša kot pri kovinah, zato je zadosten razmik med cevmi bistvenega pomena, da preprečimo vibracije ali povešanje.

Povzetek
PTFE toplotni izmenjevalniki so robustne rešitve, ki zahtevajo malo-vzdrževanja za rekuperacijo-odpadne toplote iz enega najbolj kemično sovražnih izpušnih tokov v industriji toplotne-obdelave kovin. S svojo gladko površino, ki se ne sprijema, je PTFE odporen proti jedkim kondenzatom, cianatni in karbonatni kemiji ter zmanjša obraščanje s soljo, kar omogoča zanesljivo hlajenje v situacijah, ko veliko kovinskih izmenjevalcev odpove.

Rekuperirana toplotna energija se lahko uporabi za izboljšanje učinkovitosti obrata s predgretjem zgorevalnega zraka, ogrevanjem napajalne vode kotla in širšo integracijo rekuperacije energije. Z ustreznim nadzorom vstopne temperature in upravljanjem zraka za redčenje se PTFE izmenjevalniki dobro obnesejo tudi v težkih razmerah v pečeh za nitrokarburiranje.

S pravim sistemom fluoropolimernih materialov lahko današnji obrati za toplotno obdelavo pretvorijo škodljive in jedke izpušne pline celo v donosen vir energije.