Kako se PTFE izmjenjivači koriste za hlađenje vrućih para iz peći za nitrokarburizaciju u slanoj kupki?

Nitrougljičenje u slanoj kupki je postupak koji stvara tvrdu površinu -otpornu na habanje na čeličnim predmetima njihovim stavljanjem u rastaljenu kupku cijanatnih i karbonatnih soli. Ova peć proizvodi vruće ispušne plinove, koji su jetki i otrovni te su visoko nabijeni česticama soli koje se mogu kondenzirati. Ovaj tok otrovnog plina može se sigurno ohladiti pomoću PTFE izmjenjivača topline koji vraća važnu toplinu bez korozije ili začepljenja.

Pitanje obrade kemijski zahtjevnih ispušnih plinova iz peći i osiguravanje pouzdanog, dugotrajnog-rada jedina je briga rasprave o PTFE izmjenjivaču solne kupke za hlađenje nitrokarburiziranjem u postrojenjima za toplinsku-obradbu metala. Ovdje stupaju na scenu PTFE izmjenjivači topline. Nude kombinaciju dobre kemijske inertnosti i glatke površine koja se ne lijepi, što ih čini manje sklonima prljanju od kondenziranih soli.

Ispuh za nitrokarburizaciju u slanoj kupki – objašnjenje
Nitrougljičenje u slanoj kupki je postupak za difuziju dušika i ugljika na površinu čelika korištenjem rastaljenih otopina soli cijanata i karbonata. Tijekom rada peć ispušta vruće ispušne plinove koji sadrže:

Pare cijanata

Karbonatne pare

Alkalne kondenzacije

Solni aerosol

Fine čestice

Kako se plinovi hlade, dio struje pare se kondenzira u visoko korozivne kapljice tekućine i kristalne krutine. Kondenzat brzo napada metalne površine, a nakupljene soli ometaju kretanje plina, čineći ovo okruženje izazovnim za tradicionalne metalne izmjenjivače topline.

Struja ispušnih plinova stoga predstavlja dvostruki izazov zaprljanja i korozije u isto vrijeme.

Zašto ovdje koristimo PTFE
PTFE posjeduje niz svojstava koja su vrlo prikladna za hlađenje korozivnih ispušnih plinova.

Potpuna otpornost na agresivnu kemiju
Kondenzirane pare nastale tijekom nitrougljičenja mogu biti izrazito alkalne i kemijski reaktivne. Na PTFE općenito ne utječu:

Cijanati.

Karbonatni kondenzati

Alkalne otopine za pranje

Sredstva za čišćenje – kisela

Solni aerosol s vlagom

Otpor štiti cijevi izmjenjivača od brze degradacije koju doživljavaju mnoge metalne legure.

Ne{0}}površinske performanse koje se ne lijepe
Najvažnije svojstvo PTFE-a u hlađenju ispušnih plinova je njegova izuzetno niska površinska ljepljivost.

Ravna površina fluoropolimera sprječava nakupljanje:

Naslage kristalne soli

Koncentrirani kondenzati

Polučvrsti obraštajući slojevi

Ovo svojstvo omogućuje daleko manji rizik od začepljenja od konvencionalnih metalnih izmjenjivača.

PTFE hladnjak u tvornici za toplinsku-obradu jaka je pluća otporna-na koroziju za jednu od najzahtjevnijih struja plina u termičkoj obradi.

Kako radi PTFE izmjenjivač topline
U većini sustava, korozivni ispušni plin teče kroz oklopnu stranu izmjenjivača i rashladni medij teče kroz PTFE cijevi.

Hlađenje plinom na strani školjke
Struja plina-puna dima najprije se hladi, a zatim ulazi u omotač izmjenjivača. Kada plin naiđe na hladnije površine PTFE cijevi:

Osjetna toplina se rasipa

Pare koje se mogu kondenzirati hlade

Čestice soli počinju ispadati

Stvara korozivni kondenzat

PTFE je kemijski inertan što omogućuje izmjenjivaču da upravlja i plinovitom i tekućom fazom procesnog toka.

Tekućina za hlađenje strane cijevi
Strana za hlađenje može koristiti:

Reciklirana voda

Rashladna voda za postrojenje

Sustavi ambijentalnog zraka

Rashladna sredstva-na bazi etilen glikola

Dobivena toplinska energija se kasnije može usmjeriti u druge dijelove postrojenja.

Prednosti povrata topline
PTFE izmjenjivač solnog sustava za hlađenje nitrokarburiziranjem od velike je koristi za povrat otpadne topline.

Energija koja se povrati može se koristiti za:

Predgrijavanje zraka za izgaranje

Grijanje napojne vode kotla

Potporni sustavi tople vode postrojenja

Poboljšanje ukupne učinkovitosti peći

Smanjenje potrošnje goriva

Budući da peći za nitrougljičenje općenito rade neprekidno, čak i mali dobici u povratu topline mogu dovesti do velikih smanjenja potražnje za energijom postrojenja.

Izbjegavanje zaprljanja i začepljenja
Kontrola onečišćenja ključna je za ispušne sustave koji su-natrpani solju.

Prednost PTFE glatke površine
Metalni izmjenjivači teže stvaranju tvrdih kristalnih slojeva čvrsto pričvršćenih na unutarnje površine. Oni smanjuju učinkovitost prijenosa topline i povećavaju pad tlaka.

Ne{0}}neprianjajuća svojstva PTFE-a smanjuju snagu pričvršćivanja naslaga i stoga olakšavaju uklanjanje nakupljenih ostataka tijekom ciklusa održavanja.

Integrirani sustavi ispiranja
Šipke za raspršivanje ugrađene su unutar dijela školjke u nekoliko instalacija. Ovi sustavi povremeno ispiru plinsku stranu vodom ili kemijskim tretmanima za čišćenje.

Otpornost PTFE-a na jaku kemiju čišćenja omogućuje operaterima da koriste jače otopine za pranje bez oštećenja cijevi izmjenjivača.

Tipične tekućine za čišćenje uključuju:

Alkalni deterdženti

Otopine za uklanjanje kamenca su kisele

Sustavi za ispiranje vodom.

Specijalizirani industrijski deterdženti

Fluorpolimerne cijevi ostaju kemijski stabilne tijekom svih ovih operacija održavanja.

Napomena o procesu
Potreban zrak za razrjeđivanje prije PTFE izmjenjivača
Temperature ispušnih plinova za sirovo nitrokarburiranje obično su između:

200 stupnjeva i 400 stupnjeva.

Ove temperature prelaze preporučenu trajnu radnu granicu PTFE-a (~110 stupnjeva).

Zbog toga se struja plina mora ohladiti prije ulaska u PTFE izmjenjivač topline. To se često postiže ubrizgavanjem reguliranih količina zraka za razrjeđivanje uzvodno od ulaza u izmjenjivač.

Sustav zaklopke zraka za razrjeđivanje često se koristi za:

Temperatura plina na ulazu

Spriječiti lokalno pregrijavanje

Ujednačen rad izmjenjivača

Zaštitite sklop PTFE cijevi.

Mjerenje temperature na ulazu izmjenjivača smatra se ključnim za siguran dugotrajan-rad.

Zašto izmjenjivači metala često otkazuju u ovoj usluzi
U procesu nitrokarburizacije, ispušni sustavi predstavljaju razne probleme konvencionalnim metalnim izmjenjivačima.

Korozija kondenzata
Mnogi nehrđajući čelici i presvučeni metali napadnuti su kondenziranim solima i alkalnim otopinama.

Prianjanje na depozit
Kristalne soli imaju snažan afinitet za metalne površine što ubrzava prljanje i začepljenje.

Ograničenja čišćenja
Agresivna rješenja za čišćenje mogu oštetiti metalni materijal cijevi ili zaštitni premaz.

Termički ciklički stres
U metalnim komponentama izloženim kemijski aktivnim kondenzatima, nekoliko toplinskih ciklusa pojačava spregu korozije i zamora.

PTFE prevladava nekoliko od ovih problema, ne samo u smislu otpornosti na koroziju, već i zbog svoje kemijske inertnosti.

PTFE ispušni hladnjaci: razmatranja dizajna
Nekoliko inženjerskih aspekata je kritično u dizajnu PTFE izmjenjivača za ispušne servise peći.

Kontrole temperature
Fluoropolimerne cijevi moraju biti zaštićene strogim nadzorom ulazne temperature.

Kontrola brzine plina
Protok plina trebao bi biti dovoljan da spriječi pretjerano taloženje čestica, ali ne toliko visok da uzrokuje pretjerano smanjenje tlaka.

Dizajn drenaže
Sustavi odvodnje kondenzata moraju biti projektirani tako da spriječe nakupljanje tekućine u kućištu izmjenjivača.

Pristup radi održavanja
Pristupni otvori i sustavi za ispiranje omogućuju jednostavno čišćenje svih naslaga soli.

Strukturni nosači
Mehanička čvrstoća PTFE-a manja je od čvrstoće metala pa je potreban dovoljan razmak potpore cijevi kako bi se izbjegle vibracije ili progib.

Sažetak
PTFE izmjenjivači topline robusna su rješenja s malo-održavanja za povrat-topline iz jednog od kemijski najneprijateljskijih ispušnih tokova u industriji toplinske-obrade metala. Sa svojom glatkom površinom koja se ne lijepi, PTFE može izdržati korozivne kondenzate, otporan je na kemiju cijanata i karbonata i minimizira naslage soli, omogućujući pouzdano hlađenje u situacijama kada mnogi metalni izmjenjivači zakažu.

Dobivena toplinska energija može se koristiti za poboljšanje učinkovitosti postrojenja predgrijavanjem zraka za izgaranje, grijanjem napojne vode u kotlu i širom integracijom povrata energije. S odgovarajućom kontrolom ulazne temperature i upravljanjem zrakom za razrjeđivanje, PTFE izmjenjivači rade dobro čak iu teškim uvjetima rada u pećima za nitrougljičenje.

S pravim sustavom fluoropolimernog materijala, današnja postrojenja za toplinsku obradu mogu čak pretvoriti štetne i korozivne ispušne plinove u unosan izvor energije.