Bộ trao đổi nhiệt PTFE được sử dụng như thế nào trong việc làm nóng sơ bộ không khí đốt bằng khí thải có tính axit?

Khí thải từ nồi hơi hoặc lò đốt là hỗn hợp khí nóng, hơi nước{0}bão hòa với các hóa chất có tính axit được tạo ra bởi lưu huỳnh, clo và các sản phẩm đốt cháy. Nếu khí này chỉ được giải phóng vào ống khói thì nhiệt lượng hiện có và ẩn năng lượng trong hơi nước sẽ bị mất. Nhiệt lượng ăn mòn thấp này có thể được thu hồi một cách an toàn và truyền vào luồng khí đốt đi vào bằng bộ trao đổi nhiệt PTFE, được lắp ở đầu lạnh của hệ thống ống khói. Bộ trao đổi nhiệt cải thiện hiệu suất nhiệt và chống lại sự ngưng tụ có hại làm hỏng thiết bị kim loại thông thường.

Hệ thống khí thải không khí đốt làm nóng trước bộ trao đổi PTFE hiện tại hoạt động ở một trong những điều kiện khắc nghiệt nhất trong xử lý nhiệt công nghiệp. Bộ trao đổi nhiệt được đặt ở khu vực hung hãn nhất của ống khói nơi mưa axit rơi xuống.

Tại sao khí thải có tính axit giết chết các bộ trao đổi thông thường
Khi khí đốt nguội đi, hơi nước ngưng tụ ra khỏi khí thải.

Tạo điểm sương axit
Khí thải thường chứa:

Lưu huỳnh dioxit (SO2)

Lưu huỳnh trioxit SO3

Hydro clorua HCl

Hơi nước

Khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm sương axit, các hóa chất này trộn với hơi ẩm ngưng tụ để tạo ra các chất lỏng có tính ăn mòn cao như:

Axit sunfuric;

* Axit clohydric

Điểm sương axit chính xác được xác định bởi:

Lưu huỳnh nhiên liệu

ô nhiễm clo

Nồng độ độ ẩm

Không khí thừa cho quá trình đốt cháy

Thành phần của khí ống khói

Trong nhiều hệ thống, vùng ngưng tụ này nhanh chóng làm suy giảm thép carbon và thậm chí cả các bộ trao đổi nhiệt bằng thép không gỉ.

Vấn đề về sự ăn mòn ở phần cuối{0}}lạnh
Nước ngưng có tính axit tấn công bề mặt ống trong các bộ tiết kiệm kim loại thông thường gây ra "sự ăn mòn đầu nguội".

Các chế độ lỗi điển hình là:

Ăn mòn rỗ

Làm mỏng tường nói chung

Nứt ăn mòn ứng suất (SCC)

Tấn công và lắng đọng sunfat

Khi quá trình ngưng tụ bắt đầu, tốc độ ăn mòn tăng nhanh.

Xử lý ngưng tụ axit bằng bộ trao đổi PTFE
PTFE đưa ra một câu trả lời khác về cơ bản ở chỗ nó trơ về mặt hóa học đối với nước ngưng có tính axit.

Cấu trúc ống PTFE
Đối với thiết kế điển hình:

Dòng khí thải nóng chảy qua phía vỏ

Khí đốt lạnh làm sạch các ống PTFE.

Khi khí thải nguội đi dưới điểm sương axit, độ ẩm axit sẽ ngưng tụ ngay bên ngoài ống PTFE.

Đây không phải là trường hợp đối với bề mặt kim loại, nơi mà PTFE hoàn toàn không bị ảnh hưởng.

Khả năng kháng axit clohydric và axit sunfuric
PTFE có sức đề kháng rất mạnh đối với:

ngưng tụ axit sunfuric

Giọt axit clohydric

độ ẩm chứa đầy clorua-

Lắng đọng axit sunfat

Khả năng miễn dịch hóa học của bộ trao đổi đảm bảo hoạt động liên tục của nó trong khu vực ngưng tụ, nơi các bộ trao đổi kim loại xuống cấp nhanh chóng.

Thu hồi nhiệt tiềm ẩn khí thải
Không chỉ thu hồi nhiệt hợp lý mà cả sự ngưng tụ nhiệt tiềm ẩn cũng mang lại sự cải thiện hiệu quả lớn nhất.

Ngưng tụ như một nguồn năng lượng
Về sự ngưng tụ hơi nước:

Sự giải phóng một lượng lớn nhiệt ẩn

Nhiệt này được truyền qua thành ống PTFE vào luồng không khí đốt đi vào.

Độ dẫn nhiệt của PTFE khá thấp so với kim loại nhưng bộ trao đổi bù đắp cho:

Diện tích lớn để truyền nhiệt

ống vách mỏng

Cơ chế truyền nhiệt ngưng tụ

Làm nóng sơ bộ không khí đốt
Không khí đốt sau đó được làm nóng trước và đi vào hệ thống đầu đốt ở nhiệt độ cao hơn.

Điều này làm giảm nhiên liệu cần thiết để đạt được:

Nhiệt độ ngọn lửa mục tiêu

Nhiệt độ lò

Sản xuất hơi nước trong nồi hơi

Việc tiết kiệm nhiên liệu có thể giúp nâng cao hiệu suất nhiệt tổng thể lên vài điểm phần trăm.

Ưu điểm của bề mặt kỵ nước
Một lợi ích hoạt động đáng kể khác của PTFE là .

Thoát nước ngưng tụ
Bề mặt PTFE mịn, không{0}}dính giúp tăng cường độ ẩm có tính axit để:

Giọt bắn

Thoát nước tốt.

Tránh tích tụ màng

Điều này giảm thiểu việc tạo ra các lớp chất lỏng cách điện lớn, nếu không sẽ làm giảm hiệu suất truyền nhiệt.

Và kết quả:

Cải thiện hiệu suất nhiệt

Ít bám bẩn hơn.

Ít bảo trì thường xuyên hơn

Giới hạn nhiệt độ và thiết kế hệ thống
Tuy nhiên, giới hạn nhiệt của PTFE vẫn phải được duy trì hợp lý.

Nhiệt độ tối đa liên tục
Hạn chế của PTFE thường xoay quanh:

Nhiệt độ phục vụ liên tục 110 độ

Do đó, vị trí của bộ trao đổi nhiệt phải ở điểm mà nhiệt độ khí thải đã ở dưới giới hạn đó hoặc đã giảm xuống dưới điểm này.

Chiến lược làm mát trước{0}}
Một số cách phổ biến là:

Trộn không khí pha loãng

Làm mát khí ở thượng nguồn

Các giai đoạn thu hồi nhiệt trong-quy trình

Bỏ qua kiểm soát khí thải

Kiểm soát nhiệt tốt bảo vệ ống PTFE khỏi quá nhiệt và biến dạng cơ học.

Quản lý ngưng tụ
Xử lý nước ngưng có tính axit là một khía cạnh quan trọng của thiết kế hệ thống.

Thiết kế hệ thống thoát nước
Bộ trao đổi sẽ bao gồm:

Vùng thu gom trên sườn dốc

Cống chống ăn mòn

Loại bỏ liên tục nước ngưng

Việc tích tụ nước ngưng có thể cản trở sự truyền nhiệt và thúc đẩy sự bám bẩn.

Yêu cầu trung hòa
Chất lỏng có tính axit thu được thường là:

Trung hòa trước khi thải bỏ

Hệ thống nước thải đã được xử lý

Giám sát tuân thủ độ pH

Nước ngưng có thể chứa các thành phần axit sunfuric và axit clohydric đậm đặc và nói chung không thể thoát ra nếu không xử lý.

Hệ thống ghi chú
Yêu cầu làm sạch trên Vỏ-Phía
Theo thời gian, sự tích tụ các hạt bụi, tro hoặc cặn cháy trên vỏ của bộ trao đổi nhiệt có thể xảy ra.

Để duy trì hiệu suất, các hệ thống thường bao gồm:

Máy thổi bồ hóng

Hệ thống phun nước rửa

Giặt hóa chất định kỳ

Các lỗ kiểm tra có thể tiếp cận

Vì PTFE trơ về mặt hóa học nên có thể sử dụng quy trình làm sạch nghiêm ngặt mà không gây hại cho bề mặt ống.

Lợi ích so với máy tiết kiệm kim loại
Bộ trao đổi PTFE mang lại nhiều lợi thế vận hành khác nhau trong dịch vụ thu hồi axit.

Chống ăn mòn
PTFE không phụ thuộc vào: không giống như các hệ thống kim loại:

Màng oxit thụ động

Chất ức chế ăn mòn

lớp phủ bảo vệ hy sinh

PTFE không phải là vấn đề đối với sự ăn mòn-lạnh ăn mòn các bộ tiết kiệm kim loại.

Độ tin cậy lâu dài
Bộ trao đổi PTFE có thể cung cấp:

Kéo dài thời gian làm việc

Hiệu suất nhiệt ở trạng thái ổn định

Chi phí bảo trì thấp hơn

Giảm khả năng rò rỉ axit

đặc biệt là trong dòng khí thải có chứa lưu huỳnh- hoặc clorua{1}}.

sử dụng công nghiệp
Hệ thống thu hồi nhiệt khí thải PTFE ngày càng được sử dụng rộng rãi trong:

Lò đốt rác thải

Nồi hơi có lưu huỳnh dầu nhiên liệu

Máy sưởi cho các quá trình hóa học

Hệ thống đốt sinh khối

Lò luyện kim loại

Các ứng dụng này thường tạo ra dòng khí thải ngưng tụ có tính axit mạnh, không tương thích với thiết bị thu hồi nhiệt kim loại thông thường.

Phần kết luận:
Bộ trao đổi nhiệt PTFE cung cấp tùy chọn chống ăn mòn chắc chắn để thu hồi nhiệt thải từ dòng khí thải có tính axit. Bộ trao đổi cho phép ngưng tụ hơi ẩm trực tiếp trên các ống PTFE trơ về mặt hóa học với khả năng thu cả nhiệt hiện và nhiệt ẩn, đồng thời có khả năng chống lại sự tấn công an toàn của axit sulfuric và hydrochloric.

Năng lượng thu hồi được cung cấp cho không khí đốt đi vào, nhờ đó giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tăng hiệu suất nhiệt tổng thể. Tất nhiên, các yêu cầu về thiết kế như thoát nước ngưng tốt, vệ sinh định kỳ ở mặt vỏ và quản lý nhiệt độ thận trọng vẫn rất quan trọng, đặc biệt khi PTFE bị giới hạn ở mức sử dụng liên tục dưới khoảng 110 độ.

Trong điều kiện ống khói ăn mòn, trong đó các bộ tiết kiệm thông thường dễ bị axit-đầu lạnh tấn công, công nghệ PTFE sẽ chuyển đổi quá trình ngưng tụ có hại thành nguồn năng lượng có thể phục hồi được. Lộ trình giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm lượng khí thải carbon ngày càng được hỗ trợ bởi các vật liệu có thể chịu được các góc tác động mạnh về mặt hóa học nhất của lĩnh vực xử lý nhiệt.