Jak se PTFE výměníky používají při chlazení horkých par z nitrokarburizační pece v solné lázni?

Nitrokarburizace v solné lázni je proces, který vytváří na ocelových předmětech tvrdý povrch odolný proti opotřebení- jejich umístěním do roztavené lázně kyanatanových a uhličitanových solí. Tato pec produkuje horké výfukové plyny, které jsou žíravé a jedovaté a jsou vysoce nabité částicemi kondenzovatelné soli. Tento proud toxického plynu lze bezpečně ochladit pomocí PTFE tepelného výměníku, který rekuperuje důležité teplo bez koroze nebo zablokování.

Otázka úpravy chemicky náročných výfukových plynů z pece a zajištění spolehlivého-dlouhodobého provozu je výhradním zájmem diskuse o aplikacích chlazení nitrokarbonizačním chlazením v solné lázni výměníku PTFE v zařízeních pro tepelné-zpracování kovů. Zde přichází na řadu PTFE výměníky tepla. Nabízejí kombinaci dobré chemické inertnosti a hladkého, -nepřilnavého povrchu, díky čemuž jsou méně náchylné k zanášení kondenzovanými solemi.

Nitrokarburizační výfuk v solné lázni – vysvětleno
Nitrokarburizace v solné lázni je proces pro difuzi dusíku a uhlíku do povrchu oceli pomocí roztavených roztoků kyanatanových a uhličitanových solí. Během práce pec vydává horké výfukové plyny obsahující:

Kyanátová pára

Uhličitanové páry

Alkalické kondenzace

Solný aerosol

Jemné částice

Jak se plyny ochlazují, část proudu páry kondenzuje na vysoce korozivní kapičky kapaliny a krystalické pevné látky. Kondenzát rychle napadá kovové povrchy a nahromaděné soli brání pohybu plynu, což činí toto prostředí náročným pro tradiční kovové výměníky tepla.

Proud výfukových plynů je tedy dvojí výzvou – znečištěním a korozí zároveň.

Proč zde používáme PTFE
PTFE má řadu vlastností, které se dobře hodí pro korozivní chlazení výfukových plynů.

Celková odolnost vůči agresivní chemii
Zkondenzované páry vznikající při nitrokarburizaci mohou být extrémně alkalické a chemicky reaktivní. PTFE obecně není ovlivněn:

kyanáty.

Uhličitanové kondenzáty

Alkalické mycí roztoky

Čisticí prostředky – kyselé

Solný aerosol s vlhkostí

Odolnost chrání trubky výměníku před rychlou degradací mnoha kovových slitin.

Výkon nepřilnavého povrchu-
Nejdůležitější vlastností PTFE při chlazení výfukových plynů je extrémně nízká přilnavost povrchu.

Plochý povrch fluoropolymeru zabraňuje hromadění:

Krystalická ložiska soli

Koncentrované kondenzáty

Polotuhé znečišťující vrstvy

Tato vlastnost umožňuje mnohem nižší riziko ucpání než běžné kovové výměníky.

PTFE chladič v továrně na tepelné-zpracování je silná, korozi{1}}odolná plíce pro jeden z nejnáročnějších proudů plynu při tepelném zpracování.

Jak funguje PTFE výměník tepla
U většiny systémů proudí korozivní výfukové plyny skrz plášť výměníku a chladicí médium proudí v PTFE trubkách.

Chlazení plynu na straně pláště
Proud plynu-s obsahem dýmu je nejprve ochlazen a poté vstupuje do pláště výměníku. Když plyn narazí na chladnější povrchy PTFE trubek:

Citelné teplo se odvádí

Kondenzovatelné páry chladí

Částice soli začnou vypadávat

Vytváří korozivní kondenzát

PTFE je chemicky inertní a umožňuje výměníku pracovat s plynnou i kapalnou fází procesního proudu.

Chladicí kapalina na straně trubky
Chladicí strana může využívat:

Recyklovaná voda

Chladicí voda pro rostlinu

Systémy okolního vzduchu

Chladicí kapaliny-na bázi etylenglykolu

Rekuperovaná tepelná energie může být následně směrována do dalších částí zařízení.

Výhody rekuperace tepla
Pro rekuperaci odpadního tepla je velmi užitečný nitrokarburizační chladicí systém PTFE výměníku v solné lázni.

Rekuperovanou energii lze využít pro:

Předehřev spalovacího vzduchu

Ohřev napájecí vody kotle

Podpora systémů teplé vody pro rostliny

Zlepšení celkové účinnosti pece

Snížení spotřeby paliva

Vzhledem k tomu, že nitrokarburizační pece jsou obecně provozovány neustále, i nepatrné zisky v rekuperaci tepla mohou vést k velkému snížení energetické potřeby zařízení.

Zabránění znečištění a ucpání
Kontrola zanášení je zásadní pro výfukové systémy, které jsou-zatížené solí.

Výhoda hladkého povrchu PTFE
Kovové výměníky mají tendenci vytvářet tvrdé krystalické vrstvy pevně spojené s vnitřními povrchy. Snižují účinnost přenosu tepla a zvyšují tlakovou ztrátu.

Nepřilnavé -vlastnosti PTFE snižují pevnost přichycení usazenin, a proto usnadňují odstraňování nahromaděných zbytků během cyklů údržby.

Integrované mycí systémy
Postřikovací tyče jsou instalovány v skořepinové části v několika instalacích. Tyto systémy pravidelně proplachují plynovou stranu vodou nebo chemickými čisticími prostředky.

Odolnost PTFE vůči drsným čisticím chemikáliím umožňuje operátorům používat silnější mycí roztoky bez poškození trubek výměníku.

Mezi typické čisticí kapaliny patří:

Alkalické detergenty

Odvápňovací roztoky jsou kyselé

Vodní splachovací systémy.

Specializované průmyslové detergenty

Fluoropolymerové trubice zůstávají během všech těchto operací údržby chemicky stabilní.

Poznámka k procesu
Požadavek na ředicí vzduch Před PTFE výměníkem
Teploty výfukových plynů pro surové nitrokarbonizace jsou obvykle mezi:

200 stupňů a 400 stupňů.

Tyto teploty překračují doporučený trvalý pracovní limit PTFE (~110 stupňů).

To je důvod, proč je potřeba proud plynu před vstupem do PTFE tepelného výměníku ochladit. To se často provádí vstřikováním regulovaného množství ředicího vzduchu před vstup výměníku.

Systém klapky ředicího vzduchu se často používá k:

Teplota plynu na vstupu

Zabraňte místnímu přehřátí

Ustálit provoz výměníku

Chraňte sestavu PTFE trubice.

Měření teploty na vstupu výměníku je považováno za zásadní pro bezpečný dlouhodobý-provoz.

Proč kovové výměníky v této službě často selhávají
V procesu nitrokarburizace představují výfukové systémy různé problémy pro běžné kovové výměníky.

Koroze kondenzátu
Mnoho nerezových ocelí a potažených kovů je napadáno kondenzovanými solemi a alkalickými roztoky.

Přilnavost k vkladu
Krystalické soli mají silnou afinitu ke kovovým povrchům, což urychluje zanášení a zanášení.

Omezení čištění
Agresivní čisticí roztoky mohou poškodit materiál kovové trubky nebo ochranný povlak.

Tepelný cyklistický stres
V kovových součástech vystavených chemicky aktivním kondenzátům několik tepelných cyklů zlepšuje spojení koroze a únavy.

PTFE překonává několik z těchto problémů, nejen pokud jde o odolnost proti korozi, ale také kvůli své chemické inertnosti.

PTFE výfukové chladiče: Designové aspekty
Při návrhu PTFE výměníků pro odsávání pecí je kritických několik technických aspektů.

Ovládání teploty
Fluoropolymerové hadičky je třeba chránit pečlivým řízením vstupní teploty.

Řízení rychlosti plynu
Průtok plynu by měl být dostatečný, aby se zabránilo nadměrnému usazování částic, ale ne tak vysoký, aby způsobil nadměrný pokles tlaku.

Návrh odvodnění
Systémy odvodu kondenzátu musí být navrženy tak, aby se zabránilo hromadění kapaliny v plášti výměníku.

Přístup pro údržbu
Přístupové porty a mycí systémy umožňují snadné čištění všech nahromaděných usazenin soli.

Konstrukční podpěry
Mechanická pevnost PTFE je menší než u kovů, proto je nezbytná dostatečná vzdálenost podpěr trubek, aby se zabránilo vibracím nebo prohýbání.

Shrnutí
Tepelné výměníky PTFE jsou robustní,{0}}řešení s nízkou údržbou pro rekuperaci odpadního{{1}tepla z jednoho z chemicky nejnepříznivějších výfukových proudů v průmyslu tepelného zpracování kovů-. Díky svému hladkému-nepřilnavému povrchu může PTFE odolat korozivním kondenzátům, odolá kyanatanové a uhličitanové chemii a minimalizuje zanášení solí, což umožňuje spolehlivé chlazení v situacích, kdy mnoho kovových výměníků selhává.

Rekuperovanou tepelnou energii lze využít ke zlepšení účinnosti zařízení předehříváním spalovacího vzduchu, ohřevem napájecí vody kotle a širší integrací rekuperace energie. S adekvátní regulací vstupní teploty a řízením ředicího vzduchu fungují PTFE výměníky dobře i v náročném provozu nitrokarbonizační pece.

Se správným systémem fluoropolymerových materiálů mohou dnešní továrny na tepelné zpracování dokonce přeměnit škodlivé a korozivní výfukové plyny na lukrativní zdroj energie.