Hvordan brukes PTFE-vekslere til å forvarme forbrenningsluft med sur røykgass?

Avgasser fra en kjele eller ovn er en blanding av varme, vanndamp-mettede gasser med sure kjemikalier produsert av svovel, klor og forbrenningsprodukter. Hvis denne gassen bare slippes ut til stabelen, går dens følsomme varme og den latente energien i vanndampen tapt. Denne korrosive lavgradsvarmen kan trygt gjenvinnes og overføres til den innkommende forbrenningsluftstrømmen ved hjelp av en PTFE-varmeveksler, montert i den kalde enden av avtrekkssystemet. Varmeveksleren forbedrer den termiske effektiviteten og motstår det skadelige kondensatet som ødelegger konvensjonelt metallutstyr.

Det nåværende PTFE-vekslerforvarmingssystemet for forbrenningsluft fungerer under en av de mest aggressive forholdene i industriell termisk prosessering. Veksleren plasseres i det mest aggressive området av skorsteinen hvor sur nedbør faller.

Hvorfor sur røykgass dreper konvensjonelle varmevekslere
Når forbrenningsgassene avkjøles, kondenserer vanndamp ut av eksosen.

Generering av surt duggpunkt
Røykgass inneholder vanligvis:

Svoveldioksid (SO2)

Svoveltrioksid SO3

Hydrogenklorid HCl

Vanndamp

Når temperaturen faller under det sure duggpunktet blandes disse kjemikaliene med kondensert fuktighet for å generere svært etsende væsker som:

Svovelsyre;

* Saltsyre

Det nøyaktige syreduggpunktet bestemmes av:

Drivstoff svovel

Klorforurensning

Konsentrasjon av fuktighet

Overflødig luft til forbrenning

Sammensetningen av stabelgasser

I mange systemer bryter denne kondensatsonen raskt ned karbonstål og til og med varmevekslere i rustfritt stål.

Problemet med kulde-Endekorrosjon
Surt kondensat angriper overflaten til rørene i konvensjonelle metalløkonomiser og forårsaker "kald-korrosjon."

Typiske feilmoduser er:

Pitting korrosjon

Generell tynning av veggene

Spenningskorrosjonssprekker (SCC)

Sulfatangrep og avleiringer

Når kondens starter, øker korrosjonshastigheten raskt.

Håndtering av sur kondens med en PTFE-veksler
PTFE gir et fundamentalt annet svar ved at det er kjemisk inert overfor surt kondensat.

PTFE-rørstruktur
For en typisk design:

Strøm av varm røykgass over skallsiden

Kald forbrenningsluft spyler PTFE-rørene.

Når røykgassen avkjøles under surt duggpunkt, vil sur fuktighet kondensere rett på utsiden av PTFE-rørene.

Dette er ikke tilfellet for metalloverflater, hvor PTFE er totalt upåvirket.

Motstandsdyktighet mot saltsyre og svovelsyre
PTFE har veldig sterk motstand mot:

Svovelsyrekondensat

Dråper av saltsyre

Klorid-belastet fuktighet

Sure sulfatavsetninger

Den kjemiske immuniteten til veksleren sikrer dens kontinuerlige drift i kondensasjonsområdet, hvor metallvekslere brytes ned raskt.

Røykgass latent varmegjenvinning
Ikke bare fornuftig varmegjenvinning, men latent varmekondensering gir den største effektivitetsforbedringen.

Kondens som energikilde
Ved kondensering av vanndamp:

Frigjøring av store mengder latent varme

Denne varmen overføres via veggen til PTFE-røret inn i den innkommende forbrenningsluftstrømmen.

Den termiske ledningsevnen til PTFE er ganske lav sammenlignet med metaller, men veksleren kompenserer for:

Stort område for varmeoverføring

tynnveggsrør

Kondenseringsvarmeoverføringsmekanismer

Forvarming av forbrenningsluft
Forbrenningsluften forvarmes deretter og kommer inn i brennersystemet ved høyere temperatur.

Dette reduserer drivstoffet som trengs for å oppnå:

Mål flammetemperatur

Ovnstemperatur

Dampproduksjon i en kjele

Besparelsene på drivstoff kan øke den totale termiske effektiviteten med flere prosentpoeng.

Fordeler med hydrofobe overflater
En annen betydelig operasjonell fordel med PTFE er at .

Drenering av kondensat
Den glatte, ikke-klebende PTFE-overflaten fremmer sur fuktighet til:

Små dråper

Tøm godt.

Unngå oppbygging av film

Dette minimerer produksjonen av store lag med isolasjonsvæske som ellers ville redusere varmeoverføringseffektiviteten.

Og resultatet:

Forbedret termisk ytelse

Mindre begroing.

Mindre hyppig vedlikehold

Temperaturgrenser og utforming av systemet
Imidlertid må de termiske grensene for PTFE fortsatt opprettholdes.

Maksimal temperatur kontinuerlig
Begrensninger for PTFE er vanligvis rundt:

Kontinuerlig brukstemperatur 110 grader

Dermed må posisjonen til veksleren være på et punkt hvor røykgasstemperaturen allerede er under denne grensen eller har blitt redusert til under dette punktet.

Strategier for for-avkjøling
Noen vanlige måter er:

Blanding av fortynningsluft

Gasskjøling oppstrøms

Varmegjenvinningsfaser i-prosessen

Bypass kontroll av eksos

God termisk kontroll beskytter PTFE-rørene mot overoppheting og mekanisk forvrengning.

Kondensathåndtering
Sur kondensatbehandling er et viktig aspekt ved systemdesignet.

Design av dreneringssystem
Veksleren skal bestå av:

Samlingssoner i skråning

Korrosjonsbestandige avløp

Kontinuerlig fjerning av kondensat

Sammenslåing av kondensatet kan hindre varmeoverføring og fremme begroing.

Krav til nøytralisering
Oppsamlet sur væske er vanligvis:

Nøytralisert før avhending

Avløpsanlegg ble renset

Samsvarsovervåking av pH

Kondensatet kan inneholde konsentrerte svovel- og saltsyrekomponenter og kan generelt ikke frigjøres uten behandling.

Merk System
Rengjøringskrav på skallet-siden
Med tiden kan det oppstå partikler-av sot, aske eller forbrenningsrester på skallsiden av veksleren.

For å opprettholde ytelsen inneholder systemene vanligvis følgende:

Sotblåsere

Spraysystemer for vannvask

Kjemisk vask med jevne mellomrom

Tilgjengelige inspeksjonsåpninger

Fordi PTFE er kjemisk inert, kan strenge rengjøringsprosesser brukes uten å skade røroverflatene.

Fordeler sammenlignet med metalløkonomiser
PTFE-vekslere tilbyr ulike driftsfordeler ved syregjenvinningstjeneste.

Korrosjonsbestandig
PTFE er ikke avhengig av: i motsetning til metalliske systemer:

Passivasjonsoksidfilmer

Korrosjonshemmere

offerbeskyttende belegg

PTFE er ikke et problem for den kalde-endekorrosjonen som tærer på metalløkonomisatorer.

Langsiktig pålitelighet
PTFE-vekslere kan tilby:

Forlenget arbeidsliv

Steady state termisk ytelse

Lavere vedlikeholdsutgifter

Redusert sjanse for syrelekkasje

spesielt i eksosstrømmer som inneholder svovel- eller klorid-.

Industriell bruk
PTFE røykgass varmegjenvinningssystemer blir i økende grad brukt i:

Forbrenningsovn for avfall

Kjeler med fyringsolje svovel

Varmeovner for kjemiske prosesser

Biomasse forbrenningssystemer

Ovner for metallbearbeiding

Disse applikasjonene produserer generelt aggressive, sure kondensateksosstrømmer som er uforenlige med konvensjonelt metallisk varmegjenvinningsutstyr.

Konklusjon:
PTFE-varmeveksleren tilbyr et robust korrosjonsbestandig alternativ for å gjenvinne spillvarme fra sure røykgassstrømmer. Veksleren muliggjør direkte kondensering av fuktighet på kjemisk inerte PTFE-rør med oppsamling av både fornuftig og latent varme, og sikker motstand mot angrep fra svovel- og saltsyre.

Den gjenvunnede energien tilføres forbrenningsluften som kommer inn, og reduserer dermed drivstofforbruket og øker den totale termiske effektiviteten. Selvfølgelig er designkrav som god kondensatdrenering, periodisk rengjøring på skallsiden og forsiktig temperaturstyring fortsatt viktig, spesielt siden PTFE er begrenset til kontinuerlig bruk under ca. 110 grader.

I korrosive stabelforhold der konvensjonelle economizers er utsatt for kulde-syreangrep, konverterer PTFE-teknologien en skadelig kondensasjonsprosess til en nyttig kilde til utvinnbar energi. Veien til lavere drivstofforbruk og reduserte karbonutslipp støttes i økende grad av materialer som tåler de mest kjemisk aggressive hjørnene i den termiske prosesssektoren.