چگونه از مبدل های PTFE در خنک کردن بخارات داغ کوره نیتروکربور کننده حمام نمک استفاده می شود؟

نیتروکربور کردن حمام نمک فرآیندی است که با قرار دادن آنها در یک حمام مذاب از نمک‌های سیانات و کربنات، یک سطح سخت و مقاوم{0}}روی اجسام فولادی ایجاد می‌کند. این کوره گازهای داغ اگزوز تولید می کند که سوزاننده و سمی هستند و با ذرات نمک قابل چگالش به شدت شارژ می شوند. این جریان گاز سمی را می توان با استفاده از یک مبدل حرارتی PTFE که گرمای مهم را بدون خوردگی یا انسداد بازیافت می کند، خنک کرد.

مسئله تصفیه اگزوز کوره که از نظر شیمیایی نیاز دارند و ارائه عملکرد طولانی مدت و قابل اعتماد، تنها دغدغه بحث کاربردهای خنک کننده نیتروکربورکننده حمام نمک مبدل PTFE در تأسیسات تصفیه حرارتی{1} فلزات است. اینجا جایی است که مبدل های حرارتی PTFE وارد می شوند. آنها ترکیبی از بی اثری شیمیایی خوب و سطح صاف و نچسب- را ارائه می دهند که باعث می شود کمتر در معرض رسوب شدن توسط نمک های متراکم قرار گیرند.

اگزوز نیتروکربور کننده حمام نمک - توضیح داده شده است
نیتروکربورسازی حمام نمک فرآیندی برای پخش نیتروژن و کربن به سطح فولاد با استفاده از محلول‌های سیانات مذاب و نمک کربنات است. در حین کار، کوره گازهای اگزوز داغ منتشر می کند که حاوی:

بخار سیانات

بخارات کربنات

چگالش های قلیایی

آئروسل نمک

ذرات ریز

با سرد شدن گازها، مقداری از جریان بخار به قطرات مایع بسیار خورنده و جامدات کریستالی متراکم می شود. میعانات به سرعت به سطوح فلزی حمله می کند و نمک های انباشته شده مانع حرکت گاز می شوند و این محیط را برای مبدل های حرارتی فلزی سنتی چالش برانگیز می کند.

بنابراین جریان اگزوز یک چالش دوگانه رسوب و خوردگی در همان زمان است.

چرا ما در اینجا از PTFE استفاده می کنیم
PTFE دارای طیف وسیعی از ویژگی ها است که برای خنک کننده گازهای خروجی خورنده مناسب هستند.

مقاومت کامل در برابر شیمی تهاجمی
بخارات متراکم ایجاد شده در حین نیتروکربورسازی می تواند بسیار قلیایی و از نظر شیمیایی واکنش پذیر باشد. PTFE معمولاً تحت تأثیر موارد زیر قرار نمی گیرد:

سیانات ها

میعانات کربناته

محلول های شستشوی قلیایی

مواد پاک کننده - اسیدی

آئروسل نمک با رطوبت

مقاومت لوله های مبدل را از تخریب سریع که توسط بسیاری از آلیاژهای فلزی تجربه می شود محافظت می کند.

عملکرد غیر چسبنده سطح
مهمترین ویژگی PTFE در سرویس خنک کننده اگزوز چسبندگی بسیار کم سطح آن است.

سطح صاف فلوروپلیمر از ایجاد موارد زیر جلوگیری می کند:

رسوبات نمک کریستالی

میعانات غلیظ

لایه های رسوب نیمه جامد

این ویژگی خطر گرفتگی بسیار کمتری را نسبت به مبدل های فلزی معمولی فراهم می کند.

خنک کننده PTFE در کارخانه گرما{0}}یک ریه مقاوم در برابر خوردگی{1} برای یکی از چالش برانگیزترین جریان های گاز در پردازش حرارتی است.

مبدل حرارتی PTFE چگونه کار می کند
در اکثر سیستم‌ها، گاز خروجی خورنده از سمت پوسته مبدل و محیط خنک‌کننده در لوله‌های PTFE جریان می‌یابد.

خنک کننده گاز جانبی پوسته
جریان گاز مملو از دود ابتدا سرد می شود و سپس وارد پوسته مبدل می شود. هنگامی که گاز با سطوح لوله PTFE سردتر برخورد می کند:

گرمای محسوس دفع می شود

بخارات متراکم شونده سرد می شوند

ذرات نمک شروع به ریختن می کنند

میعانات خورنده ایجاد می کند

PTFE از نظر شیمیایی بی اثر است و به مبدل اجازه می دهد تا فازهای گاز و مایع جریان فرآیند را کنترل کند.

سیال خنک کننده سمت لوله
طرف خنک کننده می تواند از موارد زیر استفاده کند:

آب بازیافتی

آب خنک کننده برای گیاه

سیستم های هوای محیطی

خنک کننده های مبتنی بر اتیلن گلیکول{0}}

انرژی حرارتی بازیافت شده را می توان متعاقباً به قسمت های دیگر کارخانه هدایت کرد.

مزایای بازیابی حرارت
سیستم خنک کننده نیتروکربور کننده حمام نمک مبدل PTFE برای بازیابی گرمای اتلاف بسیار مفید است.

انرژی بازیابی شده می تواند برای موارد زیر استفاده شود:

پیش گرم کردن هوای احتراق

گرمایش آب تغذیه بویلر

پشتیبانی از سیستم های آب گرم کارخانه

بهبود راندمان کلی کوره

کاهش مصرف سوخت

از آنجایی که کوره های نیتروکربوریزه کننده عموماً به طور مداوم کار می کنند، حتی افزایش اندک در بازیابی گرما می تواند منجر به کاهش زیادی در تقاضای انرژی گیاه شود.

اجتناب از رسوب و گرفتگی
کنترل رسوب برای سیستم‌های اگزوز که حاوی نمک- هستند بسیار مهم است.

مزیت سطح صاف PTFE
مبدل های فلزی تمایل به تولید لایه های کریستالی سخت دارند که به طور محکم به سطوح داخلی متصل شده اند. آنها راندمان انتقال حرارت را کاهش داده و افت فشار را افزایش می دهند.

ویژگی‌های نچسب PTFE قدرت چسبندگی رسوبات را کاهش می‌دهد و از این رو حذف بقایای انباشته‌شده در طول چرخه‌های نگهداری آسان‌تر می‌شود.

سیستم های شستشوی یکپارچه
میله های اسپری در قسمت پوسته در چندین نصب نصب می شوند. این سیستم ها به طور دوره ای قسمت گاز را با آب یا تمیز کردن شیمیایی شستشو می دهند.

مقاومت PTFE در برابر مواد شیمیایی تمیز کننده شدید به اپراتورها اجازه می دهد تا از محلول های شستشوی قوی تری بدون آسیب رساندن به لوله های مبدل استفاده کنند.

مایعات تمیز کننده معمولی عبارتند از:

شوینده های قلیایی

محلول های رسوب زدا اسیدی هستند

سیستم های شستشوی آب

شوینده های تخصصی صنعتی

لوله های فلوروپلیمر در طول تمام این عملیات تعمیر و نگهداری از نظر شیمیایی پایدار می مانند.

یادداشت فرآیند
نیاز هوای رقیق در بالادست مبدل PTFE
دمای گازهای خروجی برای نیتروکربورسازی خام معمولاً بین:

200 درجه و 400 درجه.

این دماها از حد مجاز کار مداوم توصیه شده PTFE (~ 110 درجه) فراتر می رود.

به همین دلیل است که جریان گاز قبل از ورود به مبدل حرارتی PTFE باید خنک شود. این اغلب با تزریق مقادیر تنظیم شده هوای رقیق در بالادست ورودی مبدل انجام می شود.

سیستم دمپر هوا رقیق کننده اغلب برای موارد زیر استفاده می شود:

دمای گاز در ورودی

جلوگیری از گرمای بیش از حد موضعی

عملکرد مبدل را ثابت کنید

از مجموعه لوله PTFE محافظت کنید.

اندازه‌گیری دما در ورودی مبدل برای عملکرد طولانی‌مدت- ایمن حیاتی است.

چرا مبدل های فلزی اغلب در این سرویس خراب می شوند؟
در فرآیند نیتروکربورسازی، سیستم های اگزوز مشکلات مختلفی را برای مبدل های فلزی معمولی ایجاد می کنند.

خوردگی میعانات
بسیاری از فولادهای ضد زنگ و فلزات پوشش داده شده توسط نمک های متراکم و محلول های قلیایی مورد حمله قرار می گیرند.

چسبندگی به سپرده
نمک های کریستالی تمایل زیادی به سطوح فلزی دارند که باعث تسریع رسوب و گرفتگی می شود.

محدودیت های تمیز کردن
محلول های تمیز کننده تهاجمی ممکن است به مواد لوله فلزی یا پوشش محافظ آسیب برساند.

استرس چرخه حرارتی
در اجزای فلزی که در معرض میعانات شیمیایی فعال هستند، چندین چرخه حرارتی اتصال خوردگی و خستگی را افزایش می دهند.

PTFE بر چندین مورد از این نگرانی ها غلبه می کند، نه فقط از نظر مقاومت در برابر خوردگی، بلکه به دلیل بی اثر بودن شیمیایی آن.

کولرهای اگزوز PTFE: ملاحظات طراحی
چندین جنبه مهندسی در طراحی مبدل های PTFE برای سرویس اگزوز کوره حیاتی است.

کنترل های دما
لوله فلوروپلیمر باید با کنترل دقیق دمای ورودی محافظت شود.

کنترل سرعت گاز
جریان گاز باید برای جلوگیری از ته نشین شدن بیش از حد ذرات کافی باشد، اما نه آنقدر زیاد که باعث کاهش بیش از حد فشار شود.

طراحی زهکشی
سیستم های زهکشی میعانات باید طوری طراحی شوند که از تجمع مایع در پوسته مبدل جلوگیری کنند.

دسترسی برای تعمیر و نگهداری
درگاه‌های دسترسی و سیستم‌های شستشو امکان تمیز کردن آسان هرگونه رسوب نمک را فراهم می‌کنند.

تکیه گاه های سازه ای
استحکام مکانیکی PTFE کمتر از فلزات است، بنابراین فاصله کافی برای حمایت از لوله برای جلوگیری از لرزش یا افتادگی ضروری است.

خلاصه
مبدل‌های حرارتی PTFE راه‌حل‌هایی با-نگه‌داری کم و ناهموار برای بازیابی ضایعات-از یکی از متخاصم‌ترین جریان‌های اگزوز شیمیایی در صنعت تصفیه- فلزات هستند. PTFE با سطح صاف و نچسب خود می تواند در برابر میعانات خورنده مقاومت کند، در برابر مواد شیمیایی سیانات و کربنات مقاومت کند و رسوب نمک را به حداقل برساند و در شرایطی که بسیاری از مبدل های فلزی از کار می افتند، خنک سازی قابل اعتمادی امکان پذیر می کند.

انرژی حرارتی بازیافت شده را می توان برای بهبود کارایی کارخانه با پیش گرم کردن هوای احتراق، گرم کردن آب تغذیه دیگ بخار و ادغام گسترده تر بازیافت انرژی استفاده کرد. با کنترل دمای ورودی کافی و مدیریت هوای رقیق‌سازی، مبدل‌های PTFE حتی در خدمات کوره‌های نیتروکربوریزه‌کننده سخت عملکرد خوبی دارند.

با سیستم مواد فلوروپلیمر مناسب، کارخانه های فرآوری حرارتی امروزی حتی می توانند گازهای خروجی مضر و خورنده را به منبع انرژی سودآور تبدیل کنند.