Yanma Havasının Asidik Baca Gazı ile Ön Isıtmasında PTFE Eşanjörler Nasıl Kullanılır?

Bir kazandan veya fırından çıkan egzoz gazları, sıcak, su buharı-doymuş gazların, kükürt, klor ve yanma ürünleri tarafından üretilen asidik kimyasallarla karışımıdır. Bu gaz sadece bacaya salınırsa, duyulur ısısı ve su buharındaki gizli enerji kaybolur. Bu aşındırıcı düşük dereceli ısı, baca sisteminin soğuk ucuna takılan bir PTFE ısı eşanjörü aracılığıyla güvenli bir şekilde geri kazanılabilir ve gelen yanma havası akışına aktarılabilir. Isı eşanjörü, termal verimliliği artırır ve geleneksel metal ekipmanı bozan zararlı yoğuşmaya karşı direnç gösterir.

Mevcut PTFE eşanjörlü ön ısıtmalı yanma havası baca gazı sistemi, endüstriyel termal işlemlerdeki en agresif koşullardan birinde çalışır. Eşanjör bacanın asit yağmurlarının düştüğü en agresif bölgesine yerleştirilir.

Asidik Baca Gazı Neden Geleneksel Eşanjörleri Öldürür?
Yanma gazları soğudukça su buharı egzozdan yoğunlaşır.

Asit çiğlenme noktası oluşumu
Baca gazı tipik olarak şunları içerir:

Kükürt dioksit (SO2)

Kükürt trioksit SO3

Hidrojen klorür HCl

Su buharı

Sıcaklık asit çiğlenme noktasının altına düştüğünde, bu kimyasallar yoğunlaştırılmış nemle karışarak aşağıdakiler gibi oldukça aşındırıcı sıvılar üretir:

Sülfürik asit;

* Hidroklorik asit

Kesin asit çiğlenme noktası şu şekilde belirlenir:

Yakıt kükürt

Klor kirliliği

Nem konsantrasyonu

Yanma için fazla hava

Baca gazlarının bileşimi

Birçok sistemde bu yoğuşma bölgesi karbon çeliğini ve hatta paslanmaz çelik ısı eşanjörlerini hızla bozar.

Soğuk-Uç Korozyonu Sorunu
Asidik yoğuşma, geleneksel metal ekonomizörlerdeki tüplerin yüzeyine saldırıp "soğuk uç korozyonuna" neden olur.

Tipik arıza modları şunlardır:

Çukur korozyonu

Duvarların genel incelmesi

Gerilmeli Korozyon Çatlaması (SCC)

Sülfat saldırısı ve birikintileri

Yoğuşma başladığında korozyon hızı hızla artar.

Asidik Yoğuşmanın PTFE Değiştiriciyle Yönetilmesi
PTFE, asidik yoğuşmaya karşı kimyasal olarak inert olması nedeniyle temel olarak farklı bir cevap sunar.

PTFE Boru Yapısı
Tipik bir tasarım için:

Sıcak baca gazının gövde tarafı boyunca akışı

Soğuk yanma havası PTFE tüplerini temizler.

Baca gazı asit çiğlenme noktasının altına soğudukça, asidik nem PTFE tüplerinin hemen dışında yoğunlaşacaktır.

PTFE'nin tamamen etkilenmediği metal yüzeyler için durum böyle değildir.

Hidroklorik ve Sülfürik Asitlere Karşı Direnç
PTFE aşağıdakilere karşı çok güçlü bir dirence sahiptir:

Sülfürik asit yoğunlaşması

Hidroklorik asit damlacıkları

Klorür-yüklü nem

Asit sülfat yatakları

Eşanjörün kimyasal bağışıklığı, metal eşanjörlerin hızlı bir şekilde bozunduğu yoğuşma bölgesinde sürekli çalışmasını sağlar.

Baca Gazı Gizli Isı Geri Kazanımı
Yalnızca duyulur ısı geri kazanımı değil, aynı zamanda gizli ısı yoğuşması da en büyük verimlilik artışını sağlar.

Enerji kaynağı olarak yoğunlaşma
Su buharının yoğunlaşması üzerine:

Büyük miktarda gizli ısının açığa çıkması

Bu ısı, PTFE tüpünün duvarı aracılığıyla gelen yanma havası akışına aktarılır.

PTFE'nin termal iletkenliği metallerle karşılaştırıldığında oldukça düşüktür ancak eşanjör aşağıdakileri telafi eder:

Isı transferi için geniş alan

ince duvarlı boru

Yoğuşma ısı transfer mekanizmaları

Yanma Havasının Ön Isıtması
Yanma havası daha sonra önceden ısıtılır ve brülör sistemine daha yüksek bir sıcaklıkta girer.

Bu, aşağıdakileri başarmak için gereken yakıtı azaltır:

Hedef alev sıcaklığı

Fırın sıcaklığı

Kazanda buhar üretimi

Yakıt tasarrufu, genel termal verimliliği birkaç yüzde puan artıracak kadar olabilir.

Hidrofobik Yüzeylerin Avantajları
PTFE'nin bir diğer önemli operasyonel faydası da .

Yoğuşma Drenajı
Pürüzsüz,-yapışmaz PTFE yüzeyi asidik nemi şu şekilde artırır:

Damlacıklar

İyice boşaltın.

Film birikmesini önleyin

Bu, aksi takdirde ısı transfer verimliliğini azaltacak olan büyük yalıtım sıvısı katmanlarının üretimini en aza indirir.

Ve sonuç:

Geliştirilmiş termal performans

Daha az kirlenme.

Daha az sıklıkta bakım

Sıcaklık Limitleri ve Sistemin Tasarlanması
Ancak PTFE'nin termal limitlerinin hala uygun şekilde korunması gerekmektedir.

Maksimum sıcaklık sürekli
PTFE'nin sınırlamaları genellikle aşağıdaki gibidir:

Sürekli servis sıcaklığı 110 derece

Bu nedenle eşanjörün konumu, baca gazı sıcaklığının zaten bu sınırın altında olduğu veya bu noktanın altına düştüğü bir noktada olmalıdır.

Ön-Soğutma Stratejileri
Bazı yaygın yollar şunlardır:

Seyreltme havası karıştırma

Yukarı yönde gaz soğutma

Isı geri kazanımı aşamaları-işlemde

Egzozu baypas kontrolü

İyi termal kontrol, PTFE tüplerini aşırı ısınmaya ve mekanik bozulmaya karşı korur.

Kondens Yönetimi
Asidik kondensat arıtımı sistem tasarımının önemli bir yönüdür.

Drenaj Sistemi Tasarımı
Değiştirici aşağıdakilerden oluşacaktır:

Yamaçtaki toplama bölgeleri

Korozyona dayanıklı drenajlar

Yoğuşmanın sürekli olarak uzaklaştırılması

Yoğuşmanın birikmesi ısı transferini engelleyebilir ve kirlenmeyi arttırabilir.

Nötralizasyon Gereksinimleri
Toplanan asidik sıvı genellikle:

İmha edilmeden önce nötralize edildi

Atık su sistemleri arıtıldı

pH uyumluluğunun izlenmesi

Yoğuşma suyu konsantre sülfürik ve hidroklorik asit bileşenleri içerebilir ve genel olarak arıtılmadan serbest bırakılamaz.

Not Sistemi
Kabuk- Tarafındaki Temizlik Gereksinimleri
Zamanla, eşanjörün kabuk tarafında-partikül şeklinde kurum, kül veya yanma kalıntısı birikmesi meydana gelebilir.

Performansı korumak için sistemler genellikle aşağıdakileri içerir:

Kurum üfleyiciler

Sulu yıkama püskürtme sistemleri

Periyodik olarak kimyasal yıkama

Erişilebilir muayene açıklıkları

PTFE kimyasal olarak inert olduğundan tüp yüzeylerine zarar vermeden titiz temizleme işlemleri yapılabilir.

Metal Ekonomizerlere Göre Avantajları
PTFE eşanjörleri asit geri kazanım hizmetinde çeşitli operasyonel avantajlar sunar.

Korozyona dayanıklı
PTFE şunlara bağımlı değildir: metalik sistemlerin aksine:

Pasivasyon oksit filmleri

Korozyon inhibitörleri

kurban koruyucu kaplamalar

PTFE, metal ekonomizörleri aşındıran soğuk-korozyon için bir sorun değildir.

Uzun Vadeli Güvenilirlik
PTFE değiştiriciler şunları sunabilir:

Uzatılmış çalışma ömrü

Kararlı durum termal performansı

Daha düşük bakım masrafları

Asit sızıntısı olasılığının azalması

özellikle kükürt- veya klorür-içeren egzoz akışlarında.

Endüstriyel Kullanım
PTFE baca gazı ısı geri kazanım sistemleri giderek daha fazla kullanılmaktadır:

Atık yakma fırını

Fuel Oil Kükürtlü Kazanlar

Kimyasal prosesler için ısıtıcılar

Biyokütle yakma sistemleri

Metal işleme fırınları

Bu uygulamalar genellikle geleneksel metalik ısı geri kazanım ekipmanıyla uyumlu olmayan agresif asidik yoğuşma egzoz akışları üretir.

Çözüm:
PTFE ısı eşanjörü, asidik baca gazı akışlarından atık ısının geri kazanılması için sağlam, korozyona dayanıklı bir seçenek sunar. Eşanjör, hem duyulur hem de gizli ısıyı toplayarak nemin kimyasal olarak inert PTFE tüpler üzerinde doğrudan yoğunlaşmasına ve sülfürik ve hidroklorik asit saldırılarına karşı güvenli bir dirence olanak sağlar.

Geri kazanılan enerji, giren yanma havasına iletilerek yakıt tüketimi azaltılır ve genel termal verim artırılır. Tabii ki, iyi yoğuşma drenajı, kabuk tarafında periyodik temizlik ve dikkatli sıcaklık yönetimi gibi tasarım gereksinimleri, özellikle PTFE'nin yaklaşık 110 derecenin altındaki sürekli kullanımla sınırlı olması nedeniyle önemini korumaktadır.

Geleneksel ekonomizörlerin soğuk asit saldırısına yatkın olduğu aşındırıcı yığın koşullarında, PTFE teknolojisi zarar verici bir yoğunlaşma sürecini yararlı bir geri kazanılabilir enerji kaynağına dönüştürür. Yakıt tüketimini ve karbon emisyonlarını düşürmeye yönelik rota, termal proses sektörünün kimyasal açıdan en agresif köşelerine dayanabilen malzemelerle giderek daha fazla destekleniyor.