Як PTFE теплообмінники використовуються для рекуперації тепла з гарячої корозійної води для гасіння?

Коли-розжарену сталь занурюють у резервуар для гарту, відбувається величезне виділення теплової енергії в охолоджуючу воду. Пара виходить з поверхні бака, а рідина, що залишилася, поступово перетворюється на хімічно ворожу суміш розчинених металів, кислотних хімікатів і абразивної окалини. Ключовим інженерним питанням є рекуперація тепла з цього ворожого потоку, тому що звичайні металеві теплообмінники незабаром піддаються корозії, забруднюються або руйнуються під час постійної роботи. PTFE теплообмінники стали дуже життєздатною альтернативою, витримуючи корозійне середовище та перетворюючи відпрацьоване тепло на придатну для використання енергію процесу.

Отже, гаряча корозійна водяна система теплообмінника PTFE стає все більш важливою на сталеливарних заводах, ковальських заводах і промислових установках термічної обробки з метою енергоефективності та кращих екологічних показників.

Природа гартівної води при обробці сталі
Вода для гасіння є набагато агресивнішою, ніж звичайна вода для промислового охолодження. Під час послідовних термічних циклів рідина збирає складну суміш домішок із процесів виробництва сталі.

Загальні компоненти води для гасіння
Вода в обігу може містити:

Розчинені оксиди заліза

Частинки окалини

Хлориди

Накопичення{0}}вуглецю

Розчинені метали

Кислі речовини

На деяких заводах система гасіння може вловлювати сліди соляної кислоти з попередніх операцій травлення. Навіть за відсутності прямого кислотного забруднення розчинений вуглекислий газ може генерувати слабку вугільну кислоту у воді, знижуючи рН і посилюючи корозію в типових металевих теплообмінниках.

Температура, як правило, коливається від 50 до 90 градусів, що знаходиться в межах теплових робочих меж трубок теплообмінника з ПТФЕ.

Металеві теплообмінники Чому вони виходять з ладу в системі охолодження води
Застосування гарячої води може призвести до швидкого псування звичайних кожухотрубних-і-теплообмінників із вуглецевої або нержавіючої сталі.

Комбіновані хімічні та механічні навантаження
Технологічний потік націлений на металеві теплообмінники різними методами одночасно:

Фактор стресу Вплив на металообмінники
Корозія, точкова кислотна хімія
Забруднення хлоридами Корозійне розтріскування під напругою
Окалина. Пошкодження від ерозії
Втомне розтріскування Термічний удар
Окислення та утворення накипу Вплив кисню
Одним з найважчих умов експлуатації є промислова термічна обробка, яка поєднує в собі вплив тепла, зважених часток і кислотної хімії.

На металургійному заводі гарячі корозійні відходи, які раніше потрапляли на звалище, тепер є ресурсом, але лише якщо матеріал обмінника може служити достатньо довго, щоб успішно вловлювати доступну енергію.

Чому PTFE є хорошим вибором для гасіння корозійної води Завдяки унікальному поєднанню хімічної стійкості, термічної стабільності та якості поверхні PTFE він добре підходить для цього застосування.

Стійкість до кислотної води
PTFE труби майже стійкі до:

Забруднення соляною кислотою

Вугільна кислота H2CO3

Вода з високим вмістом хлоридів

Солі металів у розчині

На відміну від металевих матеріалів, PTFE не окислюється, не піддається корозії під впливом кислої технологічної води.

Анти{0}}непригарна поверхня
Накип не хоче прилипати до гладкої фторполімерної поверхні." Зважена окалина та уламки оксиду заліза матимуть меншу тенденцію міцно прилипати до стінки труби.

Ця анти{0}}пригарна природа допомагає зменшити:

Відкладення обростання

Підвищений перепад тиску

Погіршення тепловіддачі

Як часто я повинен чистити?

Фільтрація вище по потоку все ще важлива, оскільки великі абразивні частинки все ще можуть спричинити знос, якщо дозволити їм вільно циркулювати.

Стійкість до термічних ударів, покращена гнучкістю
Система гарту відчуває швидкі зміни температури, коли гарячу сталь періодично поміщають у ванну. ПТФЕ-труба є достатньо гнучкою, щоб витримати теплове розширення та звуження, що дозволяє уникнути проблем з утворенням тріщин, пов’язаних із твердими металевими системами.

Тефлоновий теплообмінник. Гаряча корозійна вода
У типовій установці гаряча вода для гасіння циркулює через корпус або трубку кожухотрубного теплообмінника з ПТФЕ, тоді як окремий контур чистої води поглинає рекупероване тепло.

Процес рекуперації тепла
Теплова енергія, вилучена з води для гасіння, може бути повторно використана для:

Попередній підігрів підживлювальної-води котла

Підігрів технологічних ванн

Системи опалення будівель

Попередній підігрів промивної води

Промислові опалювальні навантаження, допоміжні

Цей замкнутий цикл рекуперації запобігає передачі забруднення та дозволяє повторно використовувати значну кількість енергії на об’єкті.

Ефективність системи PTFE теплообмінника для гарячої корозійної гасіння води залежить від підтримки адекватної теплопередачі з мінімальним забрудненням і гідравлічним обмеженням.

Важливість видалення накипу перед обмінником
ПТФЕ досить добре протистоїть забрудненню, однак великі зважені матеріали повинні бути видалені перед входом в теплообмінник.

Відстійники, сітчасті фільтри
У більшості установок вважається необхідним передній відстійник або сітчастий фільтр.

Системи видаляють:

Великі шматки окалини

Частинки важкого оксиду заліза

Уламки металеві

Абразивні частинки

Без попереднього-фільтрування надмірне навантаження часток може:

Обмежте шляхи потоку

Підвищити ризик ерозії

Нижча ефективність тепловіддачі

Збільшення вимог до обслуговування

Належне управління твердими речовинами значно подовжує термін служби обмінників.

Теплові характеристики та дизайн системи
Через нижчу теплопровідність PTFE, ніж металів, необхідна інтелектуальна конструкція теплообмінника, щоб отримати адекватну продуктивність теплопередачі.

Як дизайнери компенсують це
Продуктивність, як правило, покращується за рахунок:

Більша площа поверхні труби

Тонкостінні труби

Підвищена турбулентність рідини

Багатопрохідні-налаштування

Оптимізовані швидкості потоку

Знижена провідність PTFE пом'якшується відносно високими температурами процесу в системах гартування водою, що створює велику різницю температур на поверхні теплообмінника.

Економічна примітка: швидка окупність із рекуперацією енергії
Рекуперація відпрацьованого тепла з води для гарту може призвести до значної економії при експлуатації енергоємних сталеплавильних установок і установок для термічної обробки.

Економія споживання палива
«Зменшує попит на відновлене тепло безпосередньо:

Газовий котел

Парогенеруючі системи

Технічне опалювальне обладнання.

На багатьох підприємствах теплообмінник безперервно збирає теплову енергію, яка інакше була б випущена в градирні або системи стічних вод.

Загальні економічні вигоди
Економічні вигоди можуть включати:

Менше споживання палива

Зниження витрат на експлуатацію котла

Зниження викидів парникових газів

Менша потреба в охолоджувальній воді

Підвищена загальна ефективність установки

Системи гасіння часто працюють постійно, і кількість отриманої енергії може бути великою. У багатьох випадках період окупності теплообмінника з рекуперації PTFE може бути завершений за досить короткий час лише завдяки економії палива.

Переваги екологічної обробки сталі
Традиційно виробництво та термічна обробка сталі є енергоємними видами діяльності з високими тепловими втратами. Рекуперація тепла з води для гасіння підвищує загальну енергоефективність і зменшує вплив на навколишнє середовище.

Нижні термічні відходи
Рекуперована енергія ефективно використовується в іншому місці на заводі, замість того, щоб викидати тепло в атмосферу або системи стічних вод.

Це дає:

Підвищена стабільність процесу

Зниження викидів вуглецю

Зниження потреби в енергії

Вища термічна ефективність

Корозійна стійкість PTFE витримує хімічну агресивність умов експлуатації, зберігаючи цей метод відновлення економічно життєздатним.

Висновок
PTFE теплообмінники забезпечили можливе рішення для рекуперації енергії з одного з найбільш ворожих потоків відходів у сталеливарній промисловості. Тефлонові теплообмінні системи стійкі до кислої, -багатої хлоридами води для охолодження, стійкі до зважених частинок накипу та теплового удару та перетворюють корозійні відходи процесу на вигідний термальний ресурс.

На металургійних заводах і установках для термічної обробки використання теплообмінника PTFE із гарячою корозійною водяною системою гасіння допомагає мінімізувати споживання палива, підвищити енергоефективність і відновити тепло, яке інакше було б витрачено. Фторполімерні теплообмінники в поєднанні з системою видалення накипу та відповідною гідравлічною конструкцією можуть забезпечити надійну роботу в умовах, які швидко руйнують звичайне металеве обладнання.

Вибір матеріалів, здатних протистояти найагресивнішому хімічному середовищу, стає все більш важливим для відновлення енергії та покращення екологічності промислових теплових процесів. У багатьох випадках належний фторполімер досягає обох цілей одночасно.