Khi bộ gia nhiệt bằng titan được lắp đặt theo chiều ngang trong bể thải khử lưu huỳnh khí thải ở độ pH 2,5, Khoảng cách nào hỗ trợ (600 mm so với. 900 mm) Giảm thiểu dòng chảy-Độ mỏi do rung gây ra?

Bể chứa nước thải khử lưu huỳnh trong khí thải thường chứa chất lỏng có độ pH 2,5 và hàm lượng clorua cao (10.000-30.000 ppm) và các hạt lơ lửng như thạch cao và đá vôi. Các lò sưởi titan nằm ngang được đỡ dọc theo chiều dài của chúng trong các khoảng thời gian. Xoáy xoáy và nhiễu loạn do dòng chảy qua các ống từ máy khuấy, bơm tuần hoàn hoặc phun khí Tần số tự nhiên giảm đối với nhịp ống linh hoạt ở khoảng cách đỡ 900 mm. Tần số thoát xoáy của tốc độ dòng FGD điển hình từ 0,5 đến 2 m/s có thể kích thích ống tạo ra sự cộng hưởng và có khả năng dẫn đến độ mỏi chu kỳ cao. Tần số tự nhiên của ống được nâng lên trên phạm vi kích thích bằng cách sử dụng khoảng cách hỗ trợ gần hơn là 600 mm, giúp giảm biên độ rung và hư hỏng do mỏi. Đối với các ống có đường kính 25 mm với tốc độ dòng chảy 1,5 m/s, khoảng cách 600 mm cho phép vận hành an toàn trong khi khoảng cách 900 mm dẫn đến hiện tượng cộng hưởng và phá vỡ độ mỏi trong vòng vài tháng.

Dòng chảy-Rung động gây ra mỏi trong bó ống: Cơ chế

Khi chất lỏng chảy qua ống, các xoáy được tạo ra luân phiên từ bề mặt trên và dưới của ống với tần số f_v=(St × V)/D, trong đó St là số Strouhal (khoảng 0,2 đối với hình trụ), V là vận tốc dòng chảy và D là đường kính ngoài của ống. Đối với ống có đường kính 25 mm ở tốc độ 1,5 m/s, f_v là khoảng 12 Hz. Nếu tần số vốn có của ống f_n nằm trong khoảng 20% ​​f_v thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng và biên độ rung được nhân lên từ 10 đến 50 lần. Nứt do mỏi là hậu quả của ứng suất uốn có chu kỳ tại các gối tựa. Giới hạn mỏi của titan cấp 2 là khoảng 200 MPa. Khi cộng hưởng, biến dạng có thể lớn hơn 300 MPa và hiện tượng mỏi có thể xảy ra trong 105 đến 106 chu kỳ, nghĩa là hoạt động liên tục trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng. Tần số tự nhiên phụ thuộc vào khoảng cách hỗ trợ và liên quan đến bình phương nghịch đảo của chiều dài nhịp: f_n ∝ 1/L².

Định lượng tần số riêng và tuổi thọ mỏi cho các khoảng cách gối đỡ khác nhau

Tần số tự nhiên và tuổi thọ mỏi đã được tính toán và xác nhận cho đường kính ngoài 25 mm, độ dày thành 1,5 mm, ống titan cấp 2 chứa đầy lớp cách điện oxit magie và dây điện trở. Tần số tự nhiên cho khoảng cách hỗ trợ 600 mm là 22–28 Hz, cao hơn phạm vi tần số tạo xoáy thông thường ở tốc độ dòng chảy 0,6–1,8 m/s (5–15 Hz). Biên độ rung vẫn dưới 0,1 mm và tuổi thọ mỏi vượt quá 10^8 chu kỳ, thực tế là không giới hạn cho các mục đích thực tế. Tần số tự nhiên có khoảng cách 750 mm nằm trong phạm vi 14–18 Hz, trùng với phạm vi phóng điện ở vận tốc 1,0–1,3 m/s. Sự cộng hưởng ở mức vừa phải với biên độ 0,2–0,5 mm và tuổi thọ mỏi giảm xuống các chu kỳ 10 6 đến 10 7, tương đương với 1–10 năm tùy thuộc vào điều kiện dòng chảy. Tần số tự nhiên giảm xuống 9-12 Hz ở khoảng cách 900 mm. Đây là phạm vi đổ cho vận tốc 0,7-1,5 m/s. Rủi ro cộng hưởng cao dẫn đến biên độ 0,5 – 2 mm và tuổi thọ mỏi lên tới 104 – 105 chu kỳ, tính bằng tuần hoặc tháng. 1, khoảng cách 200 mm mang lại tần số tự nhiên là 5-7 Hz và cộng hưởng đáng kể với các dòng thông thường và không được khuyến nghị cho bất kỳ dịch vụ liên tục nào.

Ảnh hưởng của vận tốc dòng chảy và đường kính ống đến khoảng cách tới hạn

Khoảng cách hỗ trợ quan trọng là một hàm số của đường kính ngoài của ống và phạm vi vận tốc dòng chảy dự kiến. Phạm vi tạo xoáy là 5-10 Hz đối với ống 20 mm có vận tốc dòng chảy 0,5-1,0 m/s và khoảng cách hỗ trợ tối thiểu để tránh cộng hưởng là 700 mm. Đối với ống 20 mm, phạm vi phóng điện là 10-15 Hz với vận tốc 1,0-1,5 m/s. Khoảng cách tối thiểu là 600 mm. Đối với ống 25 mm ở vận tốc 0,5–1,0 m/s, độ rung là 4–8 Hz và khoảng cách tối thiểu là 800 mm. Đối với ống 25 mm ở tốc độ 1,0–1,5 m/s, tốc độ đổ là 8–12 Hz và khoảng cách tối thiểu 650 mm. Đối với ống có đường kính 25 mm và vận tốc đổ 1,5–2,0 m/s là 12–16 Hz và khoảng cách tối thiểu là 600 mm. Đối với ống 32 mm ở tốc độ 1,5–2,0 m/s, tốc độ truyền là 9–13 Hz và khoảng cách tối thiểu là 700 mm. Khoảng cách hỗ trợ càng gần thì vận tốc dòng chảy càng cao, không phụ thuộc vào đường kính ống.

Hướng dẫn lựa chọn khoảng cách hỗ trợ dịch vụ nước thải FGD

Bảng sau đây đưa ra khoảng cách hỗ trợ được khuyến nghị cho bộ gia nhiệt titan nằm ngang xử lý nước thải khử lưu huỳnh trong khí thải ở độ pH 2,5 dựa trên tốc độ dòng chảy ước tính và tuổi thọ mỏi mong muốn.

Phạm vi vận tốc dòng chảy (m/s) Đường kính ngoài của ống (mm) Khoảng cách hỗ trợ được khuyến nghị (mm) Độ mỏi dự kiến ​​Tuổi thọ vượt trội Thất bại nếu vượt quá khoảng cách<0.8 20-25 900 > 10 yearsSlight vibration
>10 năm 0.8-1.2 20 700 Rung động mệt mỏi
0.8-1.2 25 800 >10 năm Rung động mệt mỏi
1.2-1.6 20 600 >10 nămRung động mệt mỏi
1.2-1.6 25 650 5-10 năm Rung động MỆT MỎI
1,6–2.0 20 550 5–10 năm Xói mòn-ăn mòn có thể chiếm ưu thế2,0 Bất kỳ 500<5 years Combined flow impacts
Kỹ thuật ngoài khoảng cách hỗ trợ

Vật liệu hỗ trợ có tác động lớn đến tuổi thọ mỏi. Các giá đỡ cứng được hàn vào ống truyền toàn bộ tải trọng rung. Các giá đỡ linh hoạt, chẳng hạn như kẹp có lót PTFE{2}}, giúp giảm độ rung từ 30-50%. Độ cứng uốn bị ảnh hưởng bởi độ dày thành ống và thành 2,0mm mang lại độ cứng uốn gấp 2,4 lần so với thành 1,5mm, cho phép tăng khoảng cách hỗ trợ lên 15 – 20%. Lớp titan (Cấp 2 so với Cấp 7) không ảnh hưởng đến độ cứng hoặc khả năng chống mỏi vì chúng có cùng mô đun đàn hồi. Thành phần hóa học của nước thải FGD (pH 2,5, hàm lượng clorua cao) không làm tăng đáng kể sự phát triển vết nứt do mỏi miễn là ống được giữ ở trạng thái thụ động. Khi có các hố ăn mòn, hoạt động như bộ tập trung ứng suất, tuổi thọ mỏi giảm đi 50-90%. Nối đất tốt để tránh dòng điện đi lạc cũng làm giảm sự ăn mòn cục bộ có thể là nơi phát triển vết nứt.

Tạo thông số kỹ thuật-đầy đủ thông tin

Tính tốc độ dòng chảy dự đoán qua các ống cho bộ gia nhiệt titan nằm ngang trong nước thải của máy lọc FGD ở pH 2,5. Đối với tốc độ 1,0 đến 1,5 m/s, điển hình của bể FGD có khuấy trộn, chỉ định khoảng cách hỗ trợ là 600 mm đối với ống có đường kính ngoài 20 mm hoặc 650 mm đối với ống 25 mm. Yêu cầu các giá đỡ linh hoạt (kẹp lót PTFE) thay vì giá đỡ hàn cứng. Các lò sưởi hiện tại có nhịp 900 mm và độ rung nên có thêm các giá đỡ trung gian để giảm nhịp xuống 600 mm. Để vận hành thử, sử dụng gia tốc kế để đo biên độ rung của ống. Nếu biên độ lớn hơn 0,2 mm ở bất kỳ điều kiện dòng chảy nào, hãy thêm các giá đỡ hoặc giảm tốc độ bơm. Kỹ sư chọn khoảng cách hỗ trợ chính xác, 600 mm thay vì 900 mm, để giảm thiểu hiện tượng mỏi do rung do dòng chảy-gây ra nhằm mang lại độ tin cậy lâu dài{18}}trong dịch vụ xử lý nước thải FGD khắc nghiệt.