Kako se PTFE izmenjevalniki uporabljajo pri predgretju zgorevalnega zraka s kislim dimnim plinom?
Pustite sporočilo
Izpušni plini iz kotla ali peči so mešanica vročih, z vodno paro-nasičenih plinov s kislimi kemikalijami, ki jih proizvajajo žveplo, klor in produkti zgorevanja. Če se ta plin samo sprosti v dimnik, se njegova zaznavna toplota in latentna energija v vodni pari izgubita. To korozivno nizko stopnjo toplote je mogoče varno obnoviti in prenesti v dovodni tok zgorevalnega zraka s pomočjo PTFE toplotnega izmenjevalnika, nameščenega na hladnem koncu dimovodnega sistema. Toplotni izmenjevalnik izboljša toplotno učinkovitost in se upira škodljivemu kondenzatu, ki pokvari običajno kovinsko opremo.
Trenutni sistem PTFE izmenjevalnika za predgretje zgorevalnega zraka in dimnih plinov deluje v enih najbolj agresivnih pogojev v industrijski termični obdelavi. Izmenjevalec je nameščen na najbolj agresivnem delu dimnika, kjer pada kisli dež.
Zakaj kisli dimni plini ubijajo običajne izmenjevalnike
Ko se zgorevalni plini ohlajajo, vodna para kondenzira iz izpuha.
Ustvarjanje kislega rosišča
Dimni plin običajno vsebuje:
Žveplov dioksid (SO2)
Žveplov trioksid SO3
Vodikov klorid HCl
Vodna para
Ko temperatura pade pod kislo rosišče, se te kemikalije pomešajo s kondenzirano vlago, da nastanejo zelo jedke tekočine, kot so:
Žveplova kislina;
* Klorovodikova kislina
Natančno kislo rosišče določa:
Žveplo za gorivo
Onesnaženje s klorom
Koncentracija vlage
Presežek zraka za zgorevanje
Sestava dimnih plinov
V mnogih sistemih ta cona kondenzata hitro razgradi toplotne izmenjevalnike iz ogljikovega jekla in celo iz nerjavečega jekla.
Problem korozije na hladnem- koncu
Kisli kondenzat napade površino cevi v običajnih kovinskih ekonomajzerjih in povzroči "korozijo-hladnega konca."
Tipični načini napak so:
Jamčasta korozija
Splošno tanjšanje sten
Razpoke zaradi napetostne korozije (SCC)
Sulfatni napad in usedline
Ko se začne kondenzacija, se stopnja korozije hitro poveča.
Ravnanje s kislo kondenzacijo s PTFE izmenjevalnikom
PTFE ponuja bistveno drugačen odgovor, ker je kemično inerten na kisli kondenzat.
Struktura PTFE cevi
Za tipično zasnovo:
Pretok vročih dimnih plinov čez stran lupine
Hladen zrak za zgorevanje izpira PTFE cevi.
Ko se dimni plin ohladi pod kislo rosišče, bo kisla vlaga kondenzirala na zunanji strani PTFE cevi.
To ne velja za kovinske površine, kjer je PTFE popolnoma nespremenjen.
Odpornost na klorovodikovo in žveplovo kislino
PTFE je zelo odporen proti:
Kondenzat žveplove kisline
Kapljice klorovodikove kisline
Vlaga-polna kloridov
Kisle sulfatne usedline
Kemična odpornost izmenjevalnika zagotavlja njegovo neprekinjeno delovanje v območju kondenzacije, kjer se kovinski izmenjevalci hitro razgradijo.
Rekuperacija latentne toplote dimnih plinov
Ne le občutna rekuperacija toplote, temveč tudi kondenzacija latentne toplote daje največje izboljšanje učinkovitosti.
Kondenzacija kot vir energije
Pri kondenzaciji vodne pare:
Sproščanje velike količine latentne toplote
Ta toplota se prenese preko stene PTFE cevi v dovodni tok zgorevalnega zraka.
Toplotna prevodnost PTFE je precej nizka v primerjavi s kovinami, vendar izmenjevalec kompenzira:
Velika površina za prenos toplote
tankostenske cevi
Mehanizmi kondenzacijskega prenosa toplote
Predgretje zgorevalnega zraka
Zgorevalni zrak se nato predhodno segreje in vstopa v sistem gorilnika pri višji temperaturi.
To zmanjša porabo goriva, ki je potrebna za doseganje:
Ciljna temperatura plamena
Temperatura peči
Proizvodnja pare v kotlu
Prihranki pri gorivu so lahko takšni, da povečajo celotno toplotno učinkovitost za nekaj odstotnih točk.
Prednosti hidrofobnih površin
Druga pomembna operativna prednost PTFE je ta.
Odvajanje kondenzata
Gladka, ne{0}}oprijemljiva PTFE površina spodbuja kislo vlago za:
Kapljice
Dobro odcedite.
Izogibajte se kopičenju filma
To zmanjšuje proizvodnjo velikih plasti izolacijske tekočine, ki bi sicer zmanjšala učinkovitost prenosa toplote.
In rezultat:
Izboljšana toplotna zmogljivost
Manj umazanije.
Manj pogosto vzdrževanje
Temperaturne omejitve in načrtovanje sistema
Vendar je treba toplotne meje PTFE še vedno ustrezno vzdrževati.
Najvišja temperatura neprekinjeno
Omejitve PTFE so običajno okoli:
Stalna delovna temperatura 110 stopinj
Tako mora biti položaj izmenjevalnika na točki, kjer je temperatura dimnih plinov že pod to mejo ali pa je bila znižana pod to točko.
Strategije za pred-hlajenje
Nekateri običajni načini so:
Mešanje zraka za redčenje
Hlajenje plina navzgor
Faze rekuperacije toplote v-postopku
Obvodni nadzor izpušnih plinov
Dober toplotni nadzor ščiti PTFE cevi pred pregrevanjem in mehanskimi poškodbami.
Upravljanje kondenzata
Obdelava kislega kondenzata je pomemben vidik zasnove sistema.
Načrtovanje drenažnega sistema
Menjalnik je sestavljen iz:
Zbirne cone na pobočju
Odtoki, odporni proti koroziji
Neprekinjeno odstranjevanje kondenzata
Zbiranje kondenzata lahko ovira prenos toplote in spodbuja obraščanje.
Zahteve za nevtralizacijo
Zbrana kisla tekočina je običajno:
Nevtralizirano pred odlaganjem
Sistemi odpadne vode so bili očiščeni
Spremljanje skladnosti pH
Kondenzat lahko vsebuje koncentrirane sestavine žveplove in klorovodikove kisline in ga na splošno ni mogoče sprostiti brez obdelave.
Sistem opomb
Zahteve za čiščenje na-strani lupine
Sčasoma lahko pride do kopičenja-delcev saj, pepela ali ostankov izgorevanja na ohišju izmenjevalnika.
Za ohranjanje zmogljivosti sistemi običajno vsebujejo naslednje:
Pihalniki saj
Sistemi za pršenje vode
Občasno kemično pranje
Dostopne revizijske odprtine
Ker je PTFE kemično inerten, je mogoče uporabiti stroge postopke čiščenja, ne da bi poškodovali površine cevi.
Prednosti v primerjavi s kovinskimi ekonomizatorji
PTFE izmenjevalniki ponujajo različne operativne prednosti pri storitvi rekuperacije kisline.
Odporen proti koroziji
PTFE ni odvisen od: za razliko od kovinskih sistemov:
Pasivacijski oksidni filmi
Inhibitorji korozije
žrtveni zaščitni premazi
PTFE ni problem za-korozijo na hladnem koncu, ki najeda kovinske ekonomizerje.
Dolgoročna zanesljivost
PTFE izmenjevalniki lahko ponudijo:
Podaljšana delovna doba
Toplotna zmogljivost v stabilnem stanju
Nižji stroški vzdrževanja
Zmanjšana možnost iztekanja kisline
zlasti v izpušnih tokovih,- ali kloridih,-ki vsebujejo žveplo.
Industrijska uporaba
PTFE sistemi za rekuperacijo toplote dimnih plinov se vedno bolj uporabljajo v:
Sežigalnica odpadkov
Kotli z žveplom na kurilno olje
Grelniki za kemične procese
Sistemi zgorevanja biomase
Peči za obdelavo kovin
Te aplikacije običajno proizvajajo izpušne tokove agresivnega kislega kondenzata, ki niso združljivi s konvencionalno kovinsko opremo za rekuperacijo toplote.
Zaključek:
Toplotni izmenjevalnik iz PTFE ponuja robustno možnost, odporno proti koroziji, za pridobivanje odpadne toplote iz tokov kislih dimnih plinov. Izmenjevalec omogoča neposredno kondenzacijo vlage na kemično inertnih PTFE ceveh z zbiranjem občutljive in latentne toplote ter varno odpornost proti napadom žveplove in klorovodikove kisline.
Rekuperirana energija se dovaja vstopnemu zraku za zgorevanje, s čimer se zmanjša poraba goriva in poveča skupna toplotna učinkovitost. Seveda ostajajo pomembne konstrukcijske zahteve, kot so dobro odvajanje kondenzata, občasno čiščenje na strani lupine in previdno upravljanje temperature, zlasti ker je PTFE omejen na neprekinjeno uporabo pod približno 110 stopinj.
V korozivnih pogojih dimnika, kjer so običajni ekonomizatorji nagnjeni k -hladnemu in kislinskemu napadu, tehnologija PTFE pretvori škodljiv proces kondenzacije v koristen vir obnovljive energije. Pot do nižje porabe goriva in zmanjšanih emisij ogljika je vedno bolj podprta z materiali, ki lahko prenesejo najbolj kemično agresivne kote sektorja termičnih procesov.
