Cum sunt folosite schimbătoarele de PTFE pentru răcirea vaporilor fierbinți dintr-un cuptor de nitrocarburare cu baie de sare?

Nitrocarburarea în baie de sare este un proces care formează o suprafață dură, -rezistentă la uzură pe obiectele din oțel, plasându-le într-o baie topită de săruri de cianat și carbonat. Acest cuptor produce gaze de evacuare fierbinți, care sunt caustice și otrăvitoare și sunt foarte încărcate cu particule de sare condensabile. Acest flux de gaz toxic poate fi răcit în siguranță folosind un schimbător de căldură PTFE care recuperează căldura importantă fără coroziune sau blocare.

Problema tratării gazelor de evacuare a cuptorului cu pretenții chimice și a asigurării unei funcționări fiabile,-pe termen lung este singura preocupare a dezbaterii privind aplicațiile de răcire cu nitrocarburare în baie de sare din PTFE în instalațiile de tratare termică-metalelor. Aici intervin schimbătoarele de căldură din PTFE. Acestea oferă o combinație între o inerție chimică bună și o suprafață netedă, antiaderent, ceea ce le face mai puțin predispuse la murdărirea cu sărurile condensate.

Evacuare cu nitrocarburare pentru baie de sare – explicat
Nitrocarburarea în baie de sare este un proces de difuzare a azotului și carbonului pe suprafața oțelului prin utilizarea soluțiilor de sare de cianat și carbonat topit. În timpul funcționării, cuptorul emite gaze fierbinți de eșapament care conțin:

Vapori de cianat

Vaporii de carbonat

Condensări alcaline

Aerosol de sare

Substanțe fine

Pe măsură ce gazele se răcesc, o parte din fluxul de vapori se condensează în picături lichide foarte corozive și solide cristaline. Condensul atacă rapid suprafețele metalice, iar sărurile acumulate împiedică mișcarea gazului, ceea ce face ca acest mediu să fie dificil pentru schimbătoarele de căldură metalice tradiționale.

Prin urmare, fluxul de evacuare este o provocare dublă de murdărire și coroziune în același timp.

De ce folosim PTFE aici
PTFE are o serie de caracteristici care sunt potrivite pentru răcirea gazelor de eșapament corozive.

Rezistență totală la chimia agresivă
Vaporii condensați creați în timpul nitrocarburării pot fi extrem de alcalini și reactivi chimic. PTFE este în general neafectat de:

Cianați.

Condens carbonat

Soluții de spălare alcaline

Agenți de curățare – acizi

Aerosol de sare cu umiditate

Rezistența protejează tuburile schimbătoare de degradarea rapidă experimentată de multe aliaje metalice.

Performanță anti-la suprafață
Cea mai importantă proprietate a PTFE în serviciul de răcire a gazelor de evacuare este lipiciitatea sa extrem de scăzută a suprafeței.

Suprafața plană a fluoropolimerului previne acumularea de:

Depozite cristaline de sare

Condens concentrat

Straturi de murdărire semisolide

Această proprietate permite un risc de înfundare mult mai mic decât schimbătoarele de metal convenționale.

Răcitorul din PTFE din fabrica de-tratare termică este un plămân puternic, rezistent la coroziune-pentru unul dintre cele mai dificile fluxuri de gaz în procesarea termică.

Cum funcționează un schimbător de căldură PTFE
În majoritatea sistemelor, gazele de eșapament corozive curg prin partea carcasei schimbătorului și mediul de răcire curge în tuburile PTFE.

Răcire pe gaz pe partea carcasei
Fluxul de gaz-încărcat de fum este răcit inițial și apoi intră în carcasa schimbătorului. Când gazul întâlnește suprafețe mai reci ale tubului PTFE:

Căldura sensibilă este disipată

Vaporii condensabili se răcesc

Particulele de sare încep să cadă

Creează condens corosiv

PTFE este inert din punct de vedere chimic, permițând schimbătorului să gestioneze atât faza gazoasă, cât și faza lichidă a fluxului de proces.

Lichid de răcire pe partea tubului
Partea de răcire ar putea utiliza:

Apa reciclata

Apă de răcire pentru plantă

Sisteme de aer ambiental

Lichizi de răcire pe bază de etilenglicol{0}

Energia termică recuperată poate fi direcționată ulterior către alte părți ale instalației.

Beneficiile recuperării căldurii
Sistemul de răcire cu nitrocarburare cu schimbător de sare din PTFE este de mare utilitate pentru recuperarea căldurii reziduale.

Energia care este recuperată poate fi folosită pentru:

Preîncălzirea aerului de ardere

Încălzirea apei de alimentare a cazanului

Sprijinirea sistemelor de apă caldă a instalațiilor

Îmbunătățirea eficienței generale a cuptorului

Scăderea consumului de combustibil

Deoarece cuptoarele de nitrocarburare funcționează în general în mod constant, chiar și câștiguri ușoare în recuperarea căldurii pot duce la reduceri mari ale cererii de energie a instalației.

Evitarea murdării și astupării
Controlul murdăriei este esențial pentru sistemele de evacuare care sunt{0}}încărcate de sare.

Avantajul suprafeței netede din PTFE
Schimbătoarele metalice tind să producă straturi cristaline dure atașate ferm de suprafețele interioare. Acestea reduc eficiența transferului de căldură și măresc căderea de presiune.

Proprietățile anti-aderente ale PTFE reduc rezistența de atașare a depunerilor și, prin urmare, facilitează îndepărtarea reziduurilor acumulate în timpul ciclurilor de întreținere.

Sisteme de spălare integrate
Barele de pulverizare sunt instalate în interiorul părții carcasei în mai multe instalații. Aceste sisteme spală periodic partea de gaz cu apă sau cu tratamente de curățare chimică.

Rezistența PTFE la chimia severă de curățare permite operatorilor să utilizeze soluții de spălare mai puternice fără a deteriora tuburile schimbătorului.

Fluidele de curățare tipice includ:

Detergenți alcalini

Soluțiile de detartrare sunt acide

Sisteme de spălare cu apă.

Detergenți industriali de specialitate

Tuburile de fluoropolimer rămân stabile din punct de vedere chimic în timpul tuturor acestor operațiuni de întreținere.

Nota de proces
Necesarul de aer de diluare în amonte de schimbătorul de PTFE
Temperaturile gazelor de eșapament pentru nitrocarburarea brută sunt de obicei între:

200 de grade și 400 de grade.

Aceste temperaturi depășesc limita recomandată de funcționare continuă a PTFE (~110 grade).

Acesta este motivul pentru care fluxul de gaz trebuie să fie răcit înainte de intrarea în schimbătorul de căldură PTFE. Acest lucru se realizează adesea prin injectarea unor cantități reglate de aer de diluare în amonte de intrarea schimbătorului.

Un sistem de clapete de aer cu diluare este adesea folosit pentru:

Temperatura gazului la intrare

Preveniți supraîncălzirea locală

Funcționarea stabilă a schimbătorului

Protejați ansamblul tubului PTFE.

Măsurarea temperaturii la admisia schimbătorului este considerată vitală pentru funcționarea sigură pe termen lung{0}.

De ce schimbătoarele de metale eșuează frecvent în acest serviciu
În procesul de nitrocarburare, sistemele de evacuare prezintă diverse probleme schimbătoarelor metalice convenționale.

Coroziunea condensului
Multe oțeluri inoxidabile și metale acoperite sunt atacate de săruri condensate și soluții alcaline.

Adeziunea la Depozit
Sărurile cristaline au o afinitate puternică pentru suprafețele metalice, ceea ce accelerează murdărirea și înfundarea.

Limitări ale curățării
Soluțiile de curățare agresive pot deteriora materialul tubului metalic sau stratul de protecție.

Stresul de ciclism termic
În componentele metalice expuse la condens activ chimic, mai multe cicluri termice îmbunătățesc cuplarea coroziunii și oboselii.

PTFE depășește mai multe dintre aceste preocupări, nu doar în ceea ce privește rezistența la coroziune, ci și datorită inerției sale chimice.

Răcitoare de evacuare PTFE: Considerații de proiectare
Mai multe aspecte de inginerie sunt critice în proiectarea schimbătoarelor de PTFE pentru serviciul de evacuare a cuptorului.

Controlul temperaturii
Tubul de fluoropolimer trebuie protejat prin controlul strict al temperaturii de intrare.

Controlul vitezei gazului
Debitul de gaz trebuie să fie suficient pentru a preveni depunerea excesivă a particulelor, dar nu atât de mare încât să provoace scăderea excesivă a presiunii.

Proiectare de drenaj
Sistemele de drenare a condensului trebuie să fie proiectate pentru a preveni acumularea de lichid în carcasa schimbătorului.

Acces pentru întreținere
Porturile de acces și sistemele de spălare permit curățarea ușoară a oricărei depuneri de sare.

Suporturi structurale
Rezistența mecanică a PTFE este mai mică decât cea a metalelor, așa că este esențială o distanță suficientă între suporturile tuburilor pentru a evita vibrațiile sau lăsarea.

Rezumat
Schimbătoarele de căldură din PTFE sunt soluții robuste, cu întreținere redusă-pentru recuperarea căldurii reziduale-de la unul dintre cele mai ostile fluxuri de evacuare chimic din industria tratării termice-a metalelor. Cu suprafața sa netedă, antiaderent, PTFE poate rezista la condens corozivi, poate rezista la chimia cianată și a carbonatului și poate minimiza murdărirea cu sare, permițând o răcire fiabilă în situațiile în care multe schimbătoare metalice defectează.

Energia termică recuperată poate fi utilizată pentru a îmbunătăți eficiența instalației prin preîncălzirea aerului de ardere, încălzirea apei de alimentare a cazanului și o integrare mai largă a recuperării energiei. Cu un control adecvat al temperaturii de intrare și un management al aerului de diluare, schimbătoarele de PTFE funcționează bine chiar și în condiții dure de utilizare a cuptorului de nitrocarburare.

Cu sistemul potrivit de materiale fluoropolimer, instalațiile de procesare termică de astăzi pot chiar transforma gazele de eșapament nocive și corozive într-o sursă profitabilă de energie.