Tác hại của các hạt rắn vô cơ mài mòn trong môi trường lên men đối với bốn loại ống gia nhiệt

# Kiểm tra các vùng chết của đường ống Các giải pháp kiểm soát hoàn chỉnh để tăng tốc độ ăn mòn ống sưởi. Các khu vực- ứ đọng dòng chảy thấp, chẳng hạn như đáy bó ống, ống mù, khoang van, khe hở của miếng đệm mặt bích, góc khuỷu sắc bên trong, kẽ hở tiếp xúc khung và nắp đầu ống nhánh, được gọi là vùng chết của đường ống. Việc lưu giữ-lâu dài cặn trung bình, cặn axit/kiềm, clorua, florua và bùn vi sinh vật là kết quả của việc rửa chất lỏng không thể đạt đến các vị trí này trong quá trình CIP và tuần hoàn lên men. Các vị trí hư hỏng ban đầu chính của cả bốn vật liệu ống gia nhiệt phổ biến là các môi trường vi mô ăn mòn cao-cục bộ dai dẳng mà các vùng chết hình thành.|Vật liệu ống sưởi ấm|Biểu hiện ăn mòn ở vùng chết điển hình|Chu kỳ thiệt hại lũy tiến|Biện pháp cải thiện mục tiêu cốt lõi|| ----|----|----|----|----|| Thép không gỉ 316|Clorua đậm đặc và màng sinh học gây ra hiện tượng rỗ mối hàn và rỉ sét hình khuyên ở các khe hở mặt bích.|Titan lớp 2|Sự suy giảm oxy hòa tan cục bộ và làm giàu florua tạo thành các dải khắc hình khuyên màu trắng đục ở mặt bích.|Khắc phục-các vùng ăn mòn có nguy cơ thấp trong vòng 1,5 tháng.|Biến đổi bán kính khuỷu tay-lớn hoàn toàn; tránh những khoảng trống ứ đọng của miếng đệm hẹp.|Lò sưởi tráng PFA|Chất kiềm bị giữ lại trong các vết xước ở vùng chết tạo ra các vết phồng rộp ẩn giữa các lớp.|Lớp phủ cục bộ phồng lên và bong tróc trong vòng 3 tháng.|Lắp van xả cho điểm thấp; tăng tốc độ dòng chảy tại các thiết bị đầu cuối nhánh|| Thủy tinh thạch anh|Chất kiềm dư được hấp phụ bởi màng sinh học dẫn đến hiện tượng đóng băng không đều và giảm độ truyền ánh sáng|Nguy cơ nứt nhiệt nghiêm trọng sau 3–4 mẻ|Loại bỏ các đoạn mù ngang; thực hiện xả axit lưu lượng cao{101}đầy đủ hàng tuần|## 1. Cơ chế ăn mòn lõi kép của vùng chết trong đường ống ### 1.1 Sự hình thành tế bào ăn mòn chênh lệch nồng độ oxy Các khu vực lưu thông chính luôn được bổ sung chất lỏng giàu oxy, trong khi các vùng không hoạt động vẫn tĩnh trong thời gian dài. Vùng cực dương oxy thấp được hình thành dưới lớp trầm tích khi các vi sinh vật nhanh chóng tiêu thụ oxy hòa tan trong chất lỏng ứ đọng. Ăn mòn cục bộ kéo dài được bắt đầu bằng sự hòa tan liên tục của kim loại cực dương để cân bằng thế điện hóa. ### 1.2 Làm giàu liên tục các chất ăn mòn Axit, kiềm, clorua và florua được pha loãng đồng đều bởi môi trường chảy; tuy nhiên, các thành phần ăn mòn này bị giữ lại trong các vùng chết ứ đọng. 1. Sau CIP, chất lỏng tẩy rửa kiềm/axit còn sót lại tích tụ với tốc độ gấp hàng chục lần nồng độ thông thường vì không thể rửa trôi được. 2. Trong điều kiện không hoạt động, ion clorua, florua và tinh thể muối vô cơ kết tủa và lắng đọng trên thành ống. 3. Các hạt sợi nấm, protein và khoáng chất lắng xuống tạo thành màng sinh học dày bao bọc tất cả các chất ăn mòn bên dưới lớp màng. Điều này dẫn đến một chu trình ăn mòn tự khuếch đại là điều không thể tránh khỏi với CIP đơn lẻ truyền thống. ## 2. Suy thoái ăn mòn dần dần ở vùng chết của vật liệu dành riêng cho nó ### Ống gia nhiệt làm bằng thép không gỉ 316 Thép không gỉ cực kỳ dễ bị làm giàu clorua trong vùng chết. Các kẽ hở mối hàn và các khe hở mặt bích là những khu vực ứ đọng điển hình. Lớp màng sinh học bao phủ làm cạn kiệt oxy và clorua bị giữ lại xuyên qua màng thụ động crom bị hư hỏng để tạo thành các vết rỗ sâu. Nồng độ clorua vùng chết cục bộ có thể vượt quá 500 ppm, mặc dù thực tế là tổng lượng clorua trung bình đáp ứng tiêu chuẩn 50 ppm. Rò rỉ xuyên tường ở mặt bích và đáy bó ống sẽ xảy ra sớm hơn nhiều so với tuổi thọ thiết kế nếu các vùng chết không được loại bỏ trong quá trình vận hành lâu dài. ### Ống sưởi titan cấp 2 Vùng chết cắt hoàn toàn nguồn cung cấp oxy, mặc dù thực tế là titan phụ thuộc vào lượng oxy hòa tan Lớn hơn hoặc bằng 8 mg/L để hoàn thành quá trình tự sửa chữa màng TiO₂. Màng sinh học trong các khoảng trống ứ đọng sẽ hấp thụ vết florua trong hệ thống, dẫn đến hình thành các dải ăn mòn màu trắng đục hình khuyên xung quanh mặt bích và đầu ống mù. Thiệt hại do hòa tan màng cục bộ được che giấu bởi dữ liệu theo dõi oxy hòa tan chính thống hàng ngày; chỉ quét tiềm năng điện hóa toàn ống hàng quý mới có thể xác định các điểm ăn mòn vùng chết có tiềm năng thấp cố định. ### Máy sưởi có lớp trầm tích phủ PFA khó gắn vào bề mặt PFA nguyên vẹn, nhẵn; tuy nhiên, dòng chảy thấp ở vùng chết tạo điều kiện cho các hạt vô cơ và màng sinh học tích tụ trong các vết xước trên lớp phủ. Mỗi chu trình gia nhiệt làm bay hơi chất kiềm bị giữ lại, tạo ra áp suất giãn nở làm phồng dần các vết phồng rộp ẩn. Chất lỏng tẩy rửa có tính kiềm dư được bịt kín trong các lớp chống xước. Các vết phồng rộp ở vùng chết không thể phát hiện được trong quá trình giám sát trực quan hàng ngày và một khi bị vỡ, chất gỉ trên nền thép carbon sẽ làm ô nhiễm môi trường lên men, đòi hỏi phải loại bỏ hàng loạt. ### Ống sưởi ấm bằng thủy tinh thạch anh Vùng chết bẫy chất lỏng kiềm còn sót lại sau khi rửa CIP không hoàn toàn, mặc dù thực tế là thạch anh có khả năng kháng axit và florua. Màng sinh học tĩnh liên tục ăn mòn mạng lưới tinh thể silicon dioxide để tạo thành các lớp mờ mờ không đồng đều bằng cách khóa các ion hydroxit. Các cặn lắng và kiềm bổ sung được giữ lại bởi các bề mặt không bằng phẳng bị đóng băng. Sự vỡ giòn đột ngột của ống thạch anh trong quá trình khởi động quá trình gia nhiệt dễ dàng được kích hoạt bởi sự tập trung ứng suất bên trong tại các vị trí vùng chết bị đóng băng trong quá trình luân chuyển nhiệt nóng lạnh thường xuyên. ## 3. Các lỗi thiết kế và vận hành vùng chết thường gặp trên công trường ### Lỗi thiết kế (nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ứ đọng vĩnh viễn) 1. Van chân chết dài, nắp cuối nhánh chưa sử dụng không có cửa thoát nước, ống mù ngang; 2. Các đoạn ngang đáy bó ống không có đường ống tuần hoàn phụ, khuỷu 90 độ đột ngột với bán kính nhỏ; 3. Mặt bích quá hẹp dẫn đến hình thành các miếng đệm dày tạo ra các kẽ hở ứ đọng ẩn giấu giữa miếng đệm và thành ống. 4. Độ cao đường ống không hợp lý, cũng như không có van xả tự động và các điểm tích tụ chất lỏng thấp. ### Các mối nguy hiểm ở vùng chết trở nên trầm trọng hơn do vận hành sai 1. Tốc độ dòng CIP thấp hơn ngưỡng an toàn của vật liệu và lực cọ rửa không đủ để loại bỏ cặn ở vùng chết. 2. Việc sơ tán không hoàn toàn axit/kiềm dư trong các khu vực ứ đọng, rút ​​ngắn thời gian giữ nước rửa; 3. Trạng thái chờ trung bình tĩnh dài hạn, trầm tích ở vùng không hoạt động dòng chảy kiệt tích tụ liên tục; 4. Lưu lượng tổng thể bị suy giảm do tắc nghẽn bộ lọc, điều này càng làm giảm cường độ làm sạch chất lỏng tại các vị trí vùng chết. 4. Sơ đồ loại bỏ vùng chết vòng kín và kiểm soát chống ăn mòn toàn quy trình ### Bước 1: Thực hiện chuyển đổi phần cứng đường ống để loại bỏ các vùng ứ đọng cố hữu 1. Loại bỏ các ống mù thừa và các nắp đầu nhánh không sử dụng; giữ lại các chân chết ngắn cần thiết có chiều dài ít nhất bằng 1,5 lần đường kính ống và lắp đặt các van xả đáy. 2. Để loại bỏ các góc ứ đọng dòng chảy thấp của thành trong, thay thế tất cả các khuỷu góc vuông sắc nét bằng các khuỷu cong bán kính lớn. 3. Lắp đặt các ống dẫn tuần hoàn nhỏ phụ trợ độc lập ở đáy bó ống, khoang van và các phần mặt bích để đảm bảo quá trình luân chuyển chất lỏng hoàn toàn. 4. Tiêu chuẩn hóa việc lựa chọn các miếng đệm: các miếng đệm đàn hồi mỏng để giảm không gian cho PTFE bẫy trầm tích và giảm thiểu các khoảng trống bịt kín mặt bích. ### Bước 2: Tối ưu hóa các thông số quy trình CIP để tăng cường khả năng làm sạch vùng chết 1. Duy trì tốc độ dòng chảy trong phạm vi an toàn của vật liệu và thực hiện làm sạch xung dòng cao trong 5 phút khi kết thúc mỗi chu kỳ CIP để tác động đến trầm tích vùng chết. 2. Tăng thời gian giữ cho quá trình rửa nhiều giai đoạn và xác định điểm cuối rửa dựa trên độ pH/độ dẫn điện của nước thải để loại bỏ axit và kiềm dư trong các khoảng trống ứ đọng. 3. Sự tích tụ màng sinh học và cặn muối vô cơ trong vùng không hoạt động được loại bỏ thông qua tuần hoàn tẩy axit tăng cường hàng tháng. ### Bước 3: Thông số kỹ thuật vận hành sản xuất được tiêu chuẩn hóa 1. Ngăn chặn sự lắng đọng cặn bằng cách cho phép lưu thông liên tục ở tốc độ thấp cho các mạch dự phòng và cấm lưu giữ môi trường tĩnh trong thời gian dài. 2. Để ngăn chặn sự suy giảm dòng chảy tổng thể do tắc nghẽn bộ lọc, cần phải vệ sinh bộ lọc phía trước hai giai đoạn mỗi ca. 3. Sau khi tháo gỡ bảo trì, hãy thực hiện hai chu trình CIP hoàn chỉnh để loại bỏ trầm tích và mảnh vụn tích tụ trong vùng chết khi tắt máy. Bước 4: Kiểm tra thường xuyên các nguy cơ ăn mòn vùng chết với trọng tâm cụ thể 1. Thiết bị bằng thép không gỉ và titan: Tập trung tuần tra sự biến màu của mặt bích, khuỷu tay và đáy ống; kiểm tra độ dày thành siêu âm và điện thế hàng quý đối với các vị trí ứ đọng; 2. Máy sưởi được phủ PFA: Quét nhiệt hồng ngoại hàng tháng để xác định các vùng lạnh phồng rộp do sự xâm nhập của kiềm vào vùng chết{116}} Ống thạch anh: Tiến hành kiểm tra độ truyền ánh sáng hai tuần một lần để xác định mức độ đóng băng của vùng chết và bố trí làm sạch bằng axit khi quan sát thấy hiện tượng biến màu mờ. ## Tóm tắt điều hành Thiệt hại chồng chất do ăn mòn tế bào nồng độ oxy và làm giàu cục bộ các ion ăn mòn đối với tất cả các vật liệu ống gia nhiệt được kích hoạt bởi các vùng chết của đường ống, tạo ra các môi trường vi mô ứ đọng tĩnh không thể tránh khỏi. Về cơ bản, có thể cắt bỏ các nguồn ăn mòn vùng chết, loại bỏ các rủi ro rò rỉ sớm tiềm ẩn của bó ống gia nhiệt và kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng của thiết bị tổng thể thông qua chuyển đổi phần cứng để loại bỏ các cấu trúc ứ đọng vốn có, quy trình xả CIP dòng chảy cao được tối ưu hóa và hoạt động dự phòng chống tĩnh điện được tiêu chuẩn hóa.