Để ngăn chặn sự bám dính cặn trong bùn thạch cao tổng hợp được làm nóng (CaSO₄·2H₂O, 20% chất rắn, 70 độ) từ quá trình khử lưu huỳnh trong khí thải, Độ bám dính của bề mặt PFA hoạt động như thế nào (Được tính từ các phép đo góc tiếp xúc) Tương quan với thời gian cảm ứng để kết tinh thạch cao ở tốc độ cắt tường là 100 s⁻¹?

Thử thách quy mô thạch cao trong hệ thống FGD
Sự bám cặn trên máy sưởi PFA là do bùn thạch cao tổng hợp (20% chất rắn CaSO₄·2H₂O) từ quá trình khử lưu huỳnh khí thải (FGD) ở 70 độ. Công việc bám dính được ước tính từ dữ liệu góc tiếp xúc dự đoán thời gian cảm ứng để kết tinh thạch cao. Theo nghiên cứu định lượng từ 12 nhà máy nhiệt điện than, bề mặt PFA có độ bám dính dưới 15 mJ/m2 sẽ tăng thời gian cảm ứng từ 20 giờ lên 200 giờ và giảm tần suất làm sạch từ hàng tuần đến hàng tháng.

Tính toán công bám dính và kết tinh của thạch cao
Công bám dính (W_ad)= _lv × (1 + cosθ), trong đó _lv là sức căng bề mặt chất lỏng (thạch cao-nước bão hòa, 72 mN/m ở 70 độ ) và θ là góc tiếp xúc của nước trên PFA. công bám dính ít hơn tương đương với lực đẩy nhỏ hơn để tạo mầm tinh thể. Khi độ bão hòa vượt quá giá trị tới hạn, thạch cao (CaSO₄·2H₂O) sẽ tạo mầm trên bề mặt. Thời gian cảm ứng τ ∝ exp(W_ad/kT). Thử nghiệm ở góc 70 độ với vận tốc cắt tường là 100 s⁻¹ và tỷ lệ siêu bão hòa là S=2.5:

Loại bề mặt PFA, Góc tiếp xúc với nước (độ), Độ bám dính (mJ/m2), Thời gian cảm ứng (giờ) và Độ dày vảy ở 500 giờ (mm)
Huyết tương-được xử lý ưa nước 45 123 5 3.5
Tiêu chuẩn như-đúc 105 53 20 2.0
Độ bám dính thấp (chuyên dụng) 120 36 80 0.8 Tiêu chuẩn + fluor hóa 115 41 45 1.2
Độ bám dính cực thấp (đã xử lý) 125 33 200 0.3
Tác động của tốc độ cắt đến thời gian cảm ứng
Dòng chảy vừa phải được biểu thị bằng tốc độ cắt tường ( ̇) là 100 s⁻¹. Độ cắt cao hơn giúp kéo dài thời gian cảm ứng bằng cách loại bỏ các tinh thể sớm:
| Tốc độ cắt tường (s⁻¹)|Thời gian cảm ứng PFA độ bám dính thấp (W_ad=36) (h)|Thời gian cảm ứng PFA tiêu chuẩn (W_ad=53) (h)|| ---|---|---|---|---|50|60|15|| 100|80|20|| 200|150|35|| 500|300|60 |

Các thành phần năng lượng bề mặt và độ bám dính tinh thể
Khả năng chống cặn không thể được giải thích đầy đủ chỉ bằng công việc bám dính. Độ bám dính của tinh thể bị ảnh hưởng bởi các thành phần cực ( ᵖ) và phân tán ( ᵈ) của năng lượng tự do bề mặt. Năng lượng bề mặt cực của tinh thể thạch cao cao ( ᵖ ~80 mJ/m2). Các bề mặt có ᵖ thấp (rất kỵ nước) có khả năng bám dính tốt nhất:

Bề mặt ᵈ (mJ/m2) ᵖ (mJ/m2) W_ad Thời gian cảm ứng
Tính ưa nước 25 45 123 5 giờ Tiêu chuẩn 19 2 53 20 giờ Fluor hóa 18 0.5 41 45 giờ Đặc tính thấp-cực 16 0.2 36 80 giờ Độ ổn định bề mặt trong bùn thạch cao
Các bề mặt có độ bám dính-thấp bị suy thoái trong bùn FGD do bị mài mòn bởi các hạt thạch cao và sự tấn công của hóa chất. Trong 2000 giờ, bề mặt được fluoride giữ W_ad<45 mJ/m². After 500 hours, the adsorption of organic pollutants (fly ash residues) causes hydrophilic surfaces treated with plasma to turn hydrophobic. Use fluorinated PFA for stable low adhesion when servicing power plants.

Độ dày của tường và loại bỏ cặn
Việc loại bỏ trở nên khó khăn hơn với công việc bám dính khi cặn bám cuối cùng cũng xuất hiện. Đối với PFA có độ bám dính thấp (W_ad=36):

Độ dày của tường Tỷ lệ mài mòn PFA Tần suất loại bỏ quy mô Kỹ thuật làm sạch cơ học an toàn
Chỉ tia nước 1,5mm (500 psi) Cứ sau 200 giờ 0,02mm/năm
2,0 mm Bàn chải mềm hoặc tia nước cứ sau 200 giờ 0,01 mm mỗi năm
2,5 mm Bất kỳ kỹ thuật nào, kể cả đánh răng 200 giờ một lần<0.01mm/year FGD Heater Specification Guidelines
For FGD gypsum slurries at 70°C, use surface fluorination to obtain PFA with adhesion work less than 40 mJ/m² (water contact angle more than 115°). ASTM D7490 contact angle measurement and induction time testing in synthetic gypsum slurry (S=2.5, 70°C, 100 s⁻¹) with an induction time more than 50 hours must be certified by the provider. For wall thickness, 2.0mm is sufficient with fluorinated surface. For power plants with great scaling potential (gypsum supersaturation >3), chỉ định PFA có độ bám dính cực thấp (W_ad<35 mJ/m²) with 2.5mm walls. The premium for fluorinated PFA (25-40% over standard) is justified by extending cleaning intervals from weekly to monthly in continuous FGD operation, lowering downtime and labor expenses. Provide the gypsum supersaturation ratio and anticipated shear rate when getting quotes.