Как се използват PTFE топлообменници при предварително загряване на въздух за горене с кисели димни газове?

Отработените газове от котел или пещ са смес от горещи, наситени-водни пари газове с киселинни химикали, произведени от сяра, хлор и продукти от горенето. Ако този газ просто се освободи в комина, неговата чувствителна топлина и латентната енергия във водната пара се губят. Тази корозивна нискокачествена топлина може безопасно да се възстанови и прехвърли във входящия въздушен поток за горене посредством PTFE топлообменник, монтиран в студения край на димоотводната система. Топлообменникът подобрява топлинната ефективност и се противопоставя на вредния конденз, който разваля конвенционалното метално оборудване.

Настоящият PTFE обменник за предварително загряване на въздух за изгаряне на димни газове работи в едни от най-агресивните условия в промишлената термична обработка. Топлообменникът се поставя в най-агресивната зона на комина, където падат киселинните дъждове.

Защо киселинните димни газове убиват конвенционалните топлообменници
Докато изгорелите газове се охлаждат, водните пари се кондензират от отработените газове.

Генериране на киселинна точка на оросяване
Димният газ обикновено съдържа:

серен диоксид (SO2)

Серен триоксид SO3

Хлороводород HCl

Водна пара

Когато температурата падне под киселинната точка на оросяване, тези химикали се смесват с кондензирана влага, за да генерират силно корозивни течности като:

сярна киселина;

* Солна киселина

Точната киселинна точка на оросяване се определя от:

Горивна сяра

Замърсяване с хлор

Концентрация на влага

Излишен въздух за горене

Съставът на димните газове

В много системи тази кондензна зона бързо разгражда въглеродната стомана и дори топлообменниците от неръждаема стомана.

Проблемът с корозията-на студения край
Киселинният кондензат атакува повърхността на тръбите в конвенционалните метални економайзери, причинявайки „корозия-на студения край“.

Типичните режими на отказ са:

Точкова корозия

Общо изтъняване на стените

Корозионно напукване под напрежение (SCC)

Сулфатна атака и отлагания

След като започне кондензацията, скоростта на корозия нараства бързо.

Боравене с киселинна кондензация с PTFE обменник
PTFE предлага фундаментално различен отговор, тъй като е химически инертен към киселинен кондензат.

PTFE тръбна структура
За типичен дизайн:

Поток от горещ димен газ през страната на корпуса

Студеният въздух за горене промива PTFE тръбите.

Тъй като димният газ се охлажда под киселинната точка на оросяване, киселинната влага ще кондензира точно върху външната страна на PTFE тръбите.

Това не е случаят с металните повърхности, където PTFE е напълно незасегнат.

Устойчивост на солна и сярна киселина
PTFE има много силна устойчивост на:

Кондензат на сярна киселина

Капчици солна киселина

Хлоридна{0}}влага

Киселинни сулфатни отлагания

Химическият имунитет на топлообменника осигурява неговата продължителна работа в зоната на кондензация, където металните топлообменници се разграждат бързо.

Възстановяване на латентна топлина на димни газове
Не само разумното възстановяване на топлината, но и латентната кондензация на топлина дава най-голямото подобрение на ефективността.

Кондензацията като източник на енергия
При кондензация на водна пара:

Освобождаване на големи количества латентна топлина

Тази топлина се прехвърля през стената на PTFE тръбата във входящия въздушен поток за горене.

Топлинната проводимост на PTFE е доста ниска в сравнение с металите, но топлообменникът компенсира:

Голяма площ за пренос на топлина

тънкостенни тръби

Кондензационни топлопреносни механизми

Предварително загряване на въздух за горене
След това въздухът за горене се загрява предварително и навлиза в системата на горелката при по-висока температура.

Това намалява горивото, необходимо за постигане на:

Целева температура на пламъка

Температура на пещта

Производство на пара в котел

Икономиите от гориво могат да бъдат такива, че да повишат общата топлинна ефективност с няколко процентни пункта.

Предимства на хидрофобните повърхности
Друго значително оперативно предимство на PTFE е, че.

Отвеждане на кондензат
Гладката, незалепваща PTFE повърхност насърчава киселинната влага за:

Капчици

Отцедете добре.

Избягвайте натрупването на филм

Това минимизира производството на големи слоеве изолационна течност, което иначе би намалило ефективността на топлопреноса.

И резултатът:

Подобрени топлинни характеристики

По-малко замърсяване.

По-рядка поддръжка

Температурни граници и проектиране на системата
Въпреки това, термичните граници на PTFE все още трябва да се поддържат правилно.

Постоянна максимална температура
Ограниченията на PTFE обикновено са около:

Постоянна работна температура 110 градуса

Следователно позицията на топлообменника трябва да бъде в точка, където температурата на димните газове вече е под тази граница или е била намалена до под тази точка.

Стратегии за предварително-охлаждане
Някои често срещани начини са:

Смесване на въздуха за разреждане

Охлаждане на газ нагоре по веригата

Фазите на възстановяване на топлината са в-процес

Байпас контрол на ауспуха

Добрият термичен контрол предпазва PTFE тръбите от прегряване и механично изкривяване.

Управление на кондензата
Обработката на киселинен кондензат е важен аспект от дизайна на системата.

Проектиране на дренажна система
Обменникът се състои от:

Зони за събиране на наклон

Устойчиви на корозия дренажи

Непрекъснато отстраняване на конденза

Събирането на кондензат може да попречи на преноса на топлина и да насърчи замърсяването.

Изисквания за неутрализиране
Събраната кисела течност обикновено е:

Неутрализиран преди изхвърляне

Системите за отпадни води бяха пречистени

Мониторинг на съответствието на pH

Кондензатът може да съдържа концентрирани компоненти на сярна и солна киселина и като цяло не може да бъде освободен без обработка.

Система за бележки
Изисквания за почистване от-страната на корпуса
С течение на времето може да възникне натрупване на частици-от сажди, пепел или остатъци от горене от страната на корпуса на топлообменника.

За да поддържат производителността, системите обикновено съдържат следното:

Сажочистачки

Системи за разпръскване с вода

Периодично химическо измиване

Достъпни ревизионни отвори

Тъй като PTFE е химически инертен, могат да се използват строги процеси на почистване, без да се увреждат повърхностите на тръбите.

Предимства в сравнение с металните економайзери
PTFE топлообменниците предлагат различни оперативни предимства в услугата за възстановяване на киселина.

Устойчив на корозия
PTFE не зависи от: за разлика от металните системи:

Пасивиращи оксидни филми

Инхибитори на корозията

жертвени защитни покрития

PTFE не е проблем за корозията-в студения край, която разяжда металните економайзери.

Дългосрочна надеждност
PTFE обменниците могат да предложат:

Удължен работен живот

Стационарни термични характеристики

По-ниски разходи за поддръжка

Намален шанс от изтичане на киселина

особено в сяра- или-съдържащи отработени газове.

Промишлена употреба
PTFE системите за оползотворяване на топлина от димни газове се използват все повече в:

Инсинератор за отпадъци

Котли със сяра на мазут

Нагреватели за химически процеси

Системи за изгаряне на биомаса

Пещи за металообработка

Тези приложения обикновено произвеждат агресивни киселинни кондензатни изпускателни потоци, които са несъвместими с конвенционалното метално оборудване за възстановяване на топлината.

Заключение:
PTFE топлообменникът предлага здрава, устойчива на корозия опция за оползотворяване на отпадна топлина от киселинни потоци димни газове. Обменникът позволява директна кондензация на влага върху химически инертни PTFE тръби със събиране както на чувствителна, така и на латентна топлина и безопасна устойчивост на нападение от сярна и солна киселина.

Възстановената енергия се подава към навлизащия въздух за горене, като по този начин се намалява разходът на гориво и се повишава общата топлинна ефективност. Разбира се, конструктивните изисквания като добър дренаж на кондензата, периодично почистване от страната на корпуса и предпазливо управление на температурата остават важни, особено тъй като PTFE е ограничен до непрекъсната употреба под около 110 градуса.

В корозионни условия на комин, където конвенционалните економайзери са склонни към студ{0}}и киселинно нападение, PTFE технологията превръща увреждащия процес на кондензация в полезен източник на възстановима енергия. Пътят към по-нисък разход на гориво и намалени въглеродни емисии все повече се подкрепя от материали, които могат да издържат на най-химически агресивните ъгли в сектора на термичните процеси.