Hvordan brukes PTFE-varmevekslere til gjenvinning av varme fra varmt, etsende slukkevann?

Når rødt-glødende stål senkes ned i en bråkjølingstank, frigjøres det en enorm termisk energi til kjølevannet. Damp bobler opp fra tankoverflaten og den gjenværende væsken endres gradvis til en kjemisk fiendtlig blanding av oppløste metaller, sure kjemikalier og slipemiddelskala. Et sentralt teknisk problem er å gjenvinne varme fra denne fiendtlige strømmen, fordi konvensjonelle metallvarmevekslere snart korroderer, skiter eller knuser i konstant drift. PTFE varmevekslere har utviklet seg som et svært levedyktig alternativ, som overlever det korrosive miljøet og transformerer spillvarme til brukbar prosessenergi.

Følgelig blir PTFE-veksler varmt korrosivt kjølevannsystem mer og mer betydningsfullt i stålverk, smianlegg og industrielle varmebehandlingsanlegg i sikte på energieffektivitet og bedre miljøytelse.

Naturen til slukkevann i stålbearbeiding
Blokkvann er mye mer aggressivt enn vanlig industrielt kjølevann. I påfølgende termiske sykluser samler væsken opp en komplisert blanding av urenheter fra stålproduksjonsprosedyrer.

Vanlige komponenter i slukkevann
Vann i sirkulasjon kan inneholde:

Jernoksider oppløst

Partikler av mølleskala

Klorider

Karbonoppbygging-

Oppløste metaller

Sure stoffer

I noen anlegg kan bråkjølingssystemet plukke opp spor av saltsyre fra oppstrøms beising. Selv i fravær av direkte syreforurensning, kan oppløst karbondioksid generere svak karbonsyre i vann, redusere pH og øke korrosjon i typiske metallvarmevekslere.

Temperaturen vil generelt falle mellom 50 grader og 90 grader, godt innenfor de termiske driftsgrensene for PTFE varmevekslerrør.

Metal varmevekslere Hvorfor de mislykkes i slukking av vann
Varmtkjølende vannapplikasjoner kan forårsake rask forringelse av konvensjonelle skall-og-rørvarmevekslere laget av karbonstål eller rustfritt stål.

Kombinerte kjemiske og mekaniske påkjenninger
Prosessstrømmen retter seg mot metalliske vekslere ved forskjellige metoder samtidig:

Stressfaktor Effekt på metallvekslere
Korrosjon, pitting sur kjemi
Kloridforurensning Spenningskorrosjonssprekker
Mill Scale GritsErosjonsskader
Utmattelsessprekker Termisk sjokk
Oksidasjon og avleiring Eksponering for oksygen
En av de vanskeligste serviceforholdene er industriell termisk prosessering, som kombinerer effekten av varme, suspenderte partikler og sur kjemi.

I en stålfabrikk er et varmt etsende avfall som pleide å gå til deponiet nå en ressurs, men bare hvis vekslermaterialet kan vare lenge nok til å lykkes med å fange opp energien som er tilgjengelig.

Hvorfor PTFE er et godt valg for korrosivt slukkevann Den unike blandingen av kjemisk motstand, termisk stabilitet og overflatekvaliteter til PTFE gjør den godt egnet for denne applikasjonen.

Motstand mot surt vann
PTFE-slanger er nesten immune mot:

Saltsyreforurensning

Karbonsyre H2CO3

Vann med mye klorid

Metallsalter i løsning

I motsetning til metalliske materialer, oksiderer ikke PTFE, groper eller korroderer ved konstant eksponering for surt prosessvann.

Begroingshindrende Ikke-klebende overflate
Kalk vil ikke feste seg til den glatte fluorpolymeroverflaten." Den suspenderte mølleskalaen og jernoksidrester vil ha en lavere tendens til å feste seg sterkt til rørveggen.

Denne non-{0}}klebende naturen bidrar til å redusere:

Begroing avleiring

Økt trykkfall

Forringelse av varmeoverføring

Hvor ofte bør jeg rydde?

Oppstrømsfiltrering er fortsatt viktig, siden store slipende partikler fortsatt kan forårsake slitasje hvis de får sirkulere fritt.

Termisk støtmotstand forbedret av fleksibilitet
Bråkjølingssystemet opplever raske temperaturendringer når varmt stål periodisk plasseres i badekaret. PTFE-slanger er tilstrekkelig fleksible til å imøtekomme varmeutvidelse og sammentrekning, slik at man unngår sprekkproblemene forbundet med harde metalliske systemer.

PTFE-veksler Varmkorrosivt slukkevanndrift
I en typisk installasjon sirkuleres varmt kjølevann gjennom skallsiden eller rørsiden av et PTFE-skall og rørveksler mens en separat rentvannssløyfe absorberer den gjenvunnede varmen.

Varmegjenvinningsprosess
Varmeenergien som tas ut av bråkjølevannet kan deretter gjenbrukes til:

Forvarming av kokevann-

Oppvarming av prosessbad

Varmesystemer av bygninger

Forvarming av vaskevann

Industrielle varmelaster, hjelpemidler

Denne gjenvinningen med lukket sløyfe forhindrer overføring av forurensning og tillater betydelig gjenbruk av energi i anlegget.

Ytelsen til PTFE-veksleren med varmt korrosivt bråkjølingsvannsystem er avhengig av å opprettholde tilstrekkelig varmeoverføring med minimal begroing og hydraulisk restriksjon.

Viktigheten av å fjerne kalk før veksleren
PTFE er ganske god til å motstå begroing, men store suspenderte materialer må elimineres før de kommer inn i veksleren.

Settetanker, siler
I de fleste oppsett anses en oppstrøms sedimenteringstank eller -sil nødvendig.

Systemene fjerner:

Store biter av mølleskala

Partikler av tungt jernoksid

Metallisk rusk

Slipende partikler

Hvis det ikke er forhånds-filtrert, kan overdreven partikkelbelastning:

Begrens strømningsveier

Øk erosjonsrisiko

Lavere varmeoverføringseffektivitet

Økning i vedlikeholdskrav

God håndtering av faste stoffer forlenger levetiden til vekslerne betydelig.

Termisk ytelse og systemdesign
På grunn av den dårligere varmeledningsevnen til PTFE enn metaller, er en intelligent design av veksleren nødvendig for å oppnå tilstrekkelig varmeoverføringsytelse.

Hvordan designere gjør opp for det
Ytelsen er generelt forbedret av:

Større overflate på røret

Tynne rør

Økt væsketurbulens

Multi-passoppsett

Strømningshastigheter optimalisert

Den reduserte ledningsevnen til PTFE reduseres av de relativt høye prosesstemperaturene i kjølevannsapplikasjoner, noe som gir en stor temperaturforskjell over overflaten av veksleren.

Økonomisk merknad: Rask tilbakebetaling med energigjenvinning
Spillvarmegjenvinning fra bråkjølevann kan føre til betydelige driftsbesparelser for energikrevende stål- og varmebehandlingsanlegg.

Besparelser på drivstoffforbruk
"Reduserer etterspørselen etter gjenvunnet varme direkte:

Gassfyrt kjele

Dampgenererende systemer

Prosessoppvarmingsutstyr.

I mange anlegg fanger veksleren kontinuerlig opp termisk energi som ellers ville blitt frigjort til kjøletårn eller avløpsvannsystemer.

Felles økonomiske fordeler
De økonomiske fordelene kan omfatte:

Lavere drivstofforbruk

Reduserte driftsutgifter til kjelen

Lavere klimagassutslipp

Mindre behov for kjølevann

Økt total anleggseffektivitet

Slokkesystemer fungerer ofte konstant og mengden innhentet energi kan være stor. I mange tilfeller kan tilbakebetalingsperioden til en PTFE varmegjenvinningsveksler fullføres på rimelig kort tid ved å spare drivstoff alene.

Fordeler med bærekraftig stålforedling
Tradisjonelt er stålproduksjon og varmebehandling energiintensive virksomheter med høye termiske tap. Varmegjenvinning fra kjølevann øker den generelle energieffektiviteten og reduserer miljøpåvirkningen.

Senk termisk avfall
Den utvunnede energien brukes effektivt et annet sted i anlegget, i stedet for å dumpe varme til atmosfæren eller avløpssystemer.

Dette gir:

Forbedret prosessbærekraft

Reduserte karbonutslipp

Redusert energibehov

Høyere termisk effektivitet

Korrosjonsmotstanden til PTFE tolererer den kjemiske aggressiviteten til bruksforholdene, og opprettholder denne utvinningsmetoden økonomisk levedyktig.

Konklusjon
PTFE varmevekslere har gitt en gjennomførbar løsning for energigjenvinning fra en av de mest fiendtlige avfallsstrømmene i stålindustrien. PTFE-vekslersystemer motstår surt, klorid-rikt kjølevann, tåler suspenderte avleiringspartikler og termisk sjokk og konverterer korrosivt prosessavfall til en lønnsom termisk ressurs.

I stålfabrikker og varmebehandlingsanlegg hjelper bruken av et PTFE-veksler varmt korrosivt kjølevannsystem til å minimere drivstofforbruket, forbedre energieffektiviteten og gjenvinne varme som ellers ville vært bortkastet. Fluoropolymervekslere, når de brukes i forbindelse med fjerning av avleiringer oppstrøms og passende hydraulisk design, kan gi pålitelig drift under forhold som raskt bryter ned konvensjonelt metallisk utstyr.

Valget av materialer som tåler det mest aggressive kjemiske miljøet blir mer og mer viktig for energigjenvinning og miljøforbedring av industrielle termiske prosesser. I mange tilfeller oppnår den riktige fluorpolymer begge målene samtidig.