Ako sa PTFE výmenníky používajú na chladenie horúcich pár z nitrokarburizačnej pece so soľným kúpeľom?

Nitrokarbonizácia v soľnom kúpeli je proces, ktorý vytvára tvrdý povrch odolný proti opotrebeniu- na oceľových predmetoch ich umiestnením do roztaveného kúpeľa kyanátových a uhličitanových solí. Táto pec produkuje horúce výfukové plyny, ktoré sú žieravé a jedovaté a sú vysoko nabité časticami kondenzovateľnej soli. Tento prúd toxického plynu možno bezpečne ochladiť pomocou PTFE výmenníka tepla, ktorý rekuperuje dôležité teplo bez korózie alebo upchatia.

Otázka spracovania chemicky náročných výfukových plynov z pece a poskytovania spoľahlivej,{0}}dlhodobej prevádzky je výhradným záujmom diskusie o aplikáciách chladenia nitrokarbonizačným chladením v soľnom kúpeli PTFE výmenníka-v zariadeniach na tepelné spracovanie kovov. Tu prichádzajú na rad PTFE výmenníky tepla. Ponúkajú kombináciu dobrej chemickej inertnosti a hladkého, -nepriľnavého povrchu, vďaka čomu sú menej náchylné na znečistenie kondenzovanými soľami.

Nitrokarburizačný výfuk v soľnom kúpeli – vysvetlené
Nitrokarbonizácia v soľnom kúpeli je proces difúzie dusíka a uhlíka do povrchu ocele pomocou roztavených roztokov kyanatanových a uhličitanových solí. Počas prevádzky pec vypúšťa horúce výfukové plyny obsahujúce:

Kyanátová para

Uhličitanové výpary

Alkalické kondenzácie

Soľný aerosól

Jemné častice

Keď sa plyny ochladzujú, časť prúdu pary kondenzuje na vysoko korozívne kvapky kvapaliny a kryštalické pevné látky. Kondenzát rýchlo napáda kovové povrchy a nahromadené soli bránia pohybu plynu, čo robí toto prostredie náročným pre tradičné kovové výmenníky tepla.

Prúd výfukových plynov je teda dvojitou výzvou – znečistením a koróziou súčasne.

Prečo tu používame PTFE
PTFE má rad vlastností, ktoré sú vhodné na chladenie korozívnych výfukových plynov.

Celková odolnosť voči agresívnej chémii
Skondenzované pary vznikajúce pri nitrokarburizácii môžu byť extrémne alkalické a chemicky reaktívne. PTFE vo všeobecnosti neovplyvňujú:

kyanáty.

Uhličitanové kondenzáty

Alkalické umývacie roztoky

Čistiace prostriedky – kyslé

Soľný aerosól s vlhkosťou

Odolnosť chráni rúrky výmenníka pred rýchlou degradáciou, ktorú zažívajú mnohé kovové zliatiny.

Výkon-nelepivého povrchu
Najdôležitejšou vlastnosťou PTFE pri chladení výfukových plynov je extrémne nízka priľnavosť povrchu.

Plochý povrch fluoropolyméru zabraňuje hromadeniu:

Kryštalické soľné ložiská

Koncentrované kondenzáty

Polotuhé zanášacie vrstvy

Táto vlastnosť umožňuje oveľa nižšie riziko upchatia ako bežné kovové výmenníky.

PTFE chladič v továrni na tepelnú-úpravu je silné pľúca odolné voči korózii-pre jeden z najnáročnejších prúdov plynu pri tepelnom spracovaní.

Ako funguje PTFE výmenník tepla
Vo väčšine systémov prúdia korozívne výfukové plyny cez plášť výmenníka a chladiace médium prúdi v PTFE rúrkach.

Chladenie plynu na strane plášťa
Prúd plynu-sýtený výparmi sa najprv ochladí a potom vstupuje do plášťa výmenníka. Keď plyn narazí na chladnejšie povrchy PTFE trubíc:

Citeľné teplo sa rozptýli

Kondenzovateľné pary ochladzujú

Častice soli začnú vypadávať

Vytvára korozívny kondenzát

PTFE je chemicky inertný, čo umožňuje výmenníku zvládnuť plynnú aj kvapalnú fázu procesného prúdu.

Chladiaca kvapalina na strane trubice
Chladiaca strana môže využívať:

Recyklovaná voda

Chladiaca voda pre rastlinu

Systémy okolitého vzduchu

Chladiace kvapaliny-na báze etylénglykolu

Získaná tepelná energia môže byť následne smerovaná do iných častí zariadenia.

Výhody rekuperácie tepla
Na spätné získavanie odpadového tepla je veľmi užitočný nitrokarburizačný chladiaci systém so soľným kúpeľom s PTFE výmenníkom.

Získaná energia sa môže použiť na:

Predohrev spaľovacieho vzduchu

Ohrev napájacej vody kotla

Podpora systémov teplej vody pre rastliny

Zlepšenie celkovej účinnosti pece

Zníženie spotreby paliva

Pretože nitrokarburizačné pece sú vo všeobecnosti prevádzkované nepretržite, aj nepatrné zisky pri rekuperácii tepla môžu viesť k veľkému zníženiu spotreby energie v zariadení.

Zabránenie znečisteniu a upchávaniu
Kontrola zanášania je kľúčová pre výfukové systémy, ktoré sú-naplnené soľou.

Výhoda hladkého povrchu PTFE
Kovové výmenníky majú tendenciu vytvárať tvrdé kryštalické vrstvy pevne spojené s vnútornými povrchmi. Znižujú účinnosť prenosu tepla a zvyšujú pokles tlaku.

Nepriľnavé -vlastnosti PTFE znižujú pevnosť prichytenia usadenín, a preto uľahčujú odstraňovanie nahromadených zvyškov počas cyklov údržby.

Integrované umývacie systémy
Striekacie tyče sú inštalované vo vnútri plášťovej časti v niekoľkých inštaláciách. Tieto systémy pravidelne preplachujú plynovú stranu vodou alebo chemickými čistiacimi prostriedkami.

Odolnosť PTFE voči drsnej čistiacej chémii umožňuje operátorom používať silnejšie umývacie roztoky bez poškodenia rúrok výmenníka.

Medzi typické čistiace kvapaliny patria:

Alkalické čistiace prostriedky

Roztoky na odstraňovanie vodného kameňa sú kyslé

Vodné splachovacie systémy.

Špecializované priemyselné čistiace prostriedky

Fluórpolymérové ​​rúrky zostávajú chemicky stabilné počas všetkých týchto operácií údržby.

Poznámka k procesu
Požiadavka riediaceho vzduchu Pred PTFE výmenníkom
Teploty výfukových plynov pre surové nitrokarbonizácia sú zvyčajne medzi:

200 stupňov a 400 stupňov.

Tieto teploty prekračujú odporúčaný trvalý pracovný limit PTFE (~110 stupňov).

To je dôvod, prečo je potrebné prúd plynu pred vstupom do PTFE tepelného výmenníka ochladiť. Často sa to robí vstrekovaním regulovaného množstva riediaceho vzduchu pred vstup výmenníka.

Systém klapky riediaceho vzduchu sa často používa na:

Teplota plynu na vstupe

Zabráňte lokálnemu prehriatiu

Ustálite prevádzku výmenníka

Chráňte zostavu PTFE trubice.

Meranie teploty na vstupe výmenníka sa považuje za nevyhnutné pre bezpečnú dlhodobú-prevádzku.

Prečo výmenníky kovov v tejto službe často zlyhávajú
V procese nitrokarburizácie predstavujú výfukové systémy rôzne problémy konvenčným kovovým výmenníkom.

Korózia kondenzátu
Mnohé nehrdzavejúce ocele a kovy s povlakom sú napadnuté kondenzovanými soľami a alkalickými roztokmi.

Priľnavosť k vkladu
Kryštalické soli majú silnú afinitu ku kovovým povrchom, čo urýchľuje zanášanie a upchávanie.

Obmedzenia čistenia
Agresívne čistiace roztoky môžu poškodiť materiál kovovej trubice alebo ochranný povlak.

Tepelný cyklistický stres
V kovových komponentoch vystavených chemicky aktívnym kondenzátom niekoľko tepelných cyklov zlepšuje spojenie korózie a únavy.

PTFE prekonáva niekoľko z týchto problémov, a to nielen z hľadiska odolnosti proti korózii, ale aj vďaka svojej chemickej inertnosti.

Výfukové chladiče PTFE: Úvahy o dizajne
Pri navrhovaní PTFE výmenníkov na odsávanie pecí je kritických niekoľko technických aspektov.

Ovládanie teploty
Fluórpolymérové ​​hadičky je potrebné chrániť dôslednou kontrolou vstupnej teploty.

Riadenie rýchlosti plynu
Prúd plynu by mal byť dostatočný, aby sa zabránilo nadmernému usadzovaniu častíc, ale nie taký vysoký, aby spôsobil nadmerný pokles tlaku.

Drenážny dizajn
Systémy odvodu kondenzátu musia byť navrhnuté tak, aby zabránili hromadeniu kvapaliny v plášti výmenníka.

Prístup pre údržbu
Prístupové porty a umývacie systémy umožňujú ľahké čistenie všetkých nahromadených usadenín soli.

Konštrukčné podpery
Mechanická pevnosť PTFE je nižšia ako u kovov, takže dostatočný rozstup podpier rúrok je nevyhnutný, aby sa zabránilo vibráciám alebo prehýbaniu.

Zhrnutie
Výmenníky tepla PTFE sú robustné,{0}}nenáročné riešenia na rekuperáciu-odpadového tepla z jedného z chemicky najnepriateľskejších prúdov výfukových plynov v priemysle tepelného spracovania kovov-. Vďaka svojmu hladkému-nelepivému povrchu dokáže PTFE odolávať korozívnym kondenzátom, odolávať kyanatanovej a uhličitanovej chémii a minimalizovať zanášanie soľou, čo umožňuje spoľahlivé chladenie v situáciách, keď mnohé kovové výmenníky zlyhávajú.

Rekuperovanú tepelnú energiu možno použiť na zlepšenie účinnosti zariadenia predhrievaním spaľovacieho vzduchu, ohrevom napájacej vody kotla a širšou integráciou rekuperácie energie. S primeranou reguláciou vstupnej teploty a riadením riediaceho vzduchu fungujú výmenníky PTFE dobre aj v drsnej prevádzke nitrokarbonizačnej pece.

So správnym systémom fluórpolymérových materiálov dokážu dnešné zariadenia na tepelné spracovanie dokonca premeniť škodlivé a korozívne výfukové plyny na lukratívny zdroj energie.