Διάβρωση Σημείου Δρόσου στην Ανάκτηση Θερμότητας Καυσαερίων: Επιλογή Υλικού για Πλατικούς εναλλάκτες θερμότητας

Η ανάκτηση θερμότητας από καυσαέρια βελτιώνει τη βιομηχανική ενεργειακή απόδοση μειώνοντας τη χρήση καυσίμου και τη θερμοκρασία των καυσαερίων, αλλά η λειτουργία σε χαμηλή θερμοκρασία αυξάνει τον κίνδυνο Διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων , ειδικά σε αέρια που περιέχουν θείο, χλωρίδια, υγρασία, σκόνη, καυσαέρια βιομάζας, απόβλητα αέρια ή εκπομπές χημικών διεργασιών. Για Platular εναλλάκτες θερμότητας ή συγκολλημένους εναλλάκτες θερμότητας πλάκας αερίου, αυτός ο κίνδυνος θα πρέπει να εκτιμηθεί έγκαιρα επειδή τα συμπαγή συγκολλημένα κανάλια πλακών μπορεί να δημιουργήσουν τοπικές ψυχρές επιφάνειες. Εάν η θερμοκρασία του μεταλλικού τοιχώματος πέσει κάτω από το όξινο σημείο δρόσου, μπορεί να σχηματιστεί θειικό οξύ, υδροχλωρικό οξύ ή άλλα όξινα συμπυκνώματα και να προκαλέσουν ταχεία διάβρωση.

Key Takeaway

●  Η συμπύκνωση οξέος ξεκινά κάτω από το σημείο όξινης δρόσου.

●  Η ελάχιστη θερμοκρασία τοίχου έχει μεγαλύτερη σημασία από τη μέση θερμοκρασία αερίου.

●  SO3, HCl, HF, υγρασία, οξυγόνο, σκόνη και εναποθέσεις αυξάνουν τον κίνδυνο διάβρωσης.

●  Οι πλάκες ψυχρής απόληξης, οι συγκολλήσεις και οι περιοχές χαμηλής ροής είναι βασικές ζώνες κινδύνου.

●  Η επιλογή υλικού πρέπει να ταιριάζει με τη χημεία των αερίων και τη σοβαρότητα του συμπυκνώματος.

●  Τα 316L, χάλυβας διπλής όψης, χάλυβας υψηλής κραματοποίησης και κράματα νικελίου ταιριάζουν σε διαφορετικούς κινδύνους.

●  Ο έλεγχος θερμοκρασίας τοίχου είναι εξίσου σημαντικός με το ανθεκτικό στη διάβρωση υλικό.

●  Η απόσταση των πλακών, η κατανομή της ροής, η αποστράγγιση και η πρόσβαση καθαρισμού επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής.

●  Συνήθως απαιτείται προσαρμοσμένος σχεδιασμός για την ανάκτηση διαβρωτικών καυσαερίων.

 

Τι είναι η διάβρωση του σημείου δρόσου καυσαερίων;

Πώς σχηματίζεται το όξινο σημείο δρόσου στα καυσαέρια

Η διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων συμβαίνει όταν ο όξινος ατμός στα καυσαέρια συμπυκνώνεται σε μεταλλικές επιφάνειες και σχηματίζει ένα διαβρωτικό υγρό φιλμ. Στα συστήματα καύσης που φέρουν θείο, το θείο μετατρέπεται κυρίως σε SO2 και μέρος του μπορεί να οξειδωθεί σε SO3. Όταν το SO3 αντιδρά με υδρατμούς, σχηματίζεται ατμός θειικού οξέος και μπορεί να συμπυκνωθεί σε θερμοκρασία πολύ υψηλότερη από το κανονικό σημείο δρόσου του νερού.

Στα καυσαέρια που περιέχουν χλωρίδιο, το υδροχλωρικό οξύ μπορεί επίσης να υπάρχει ως ατμός ή συμπύκνωμα. Όταν συνυπάρχουν HCl, HF, SO3 και υδρατμοί, το συμπύκνωμα μπορεί να γίνει πολύ όξινο και διαβρωτικό στον ανθρακούχο χάλυβα και ακόμη και σε ορισμένους ανοξείδωτους χάλυβες. Επομένως, το σημείο όξινης δρόσου θα πρέπει να αξιολογείται με βάση την πραγματική σύνθεση καυσαερίων, όχι μόνο την περιεκτικότητα σε υδρατμούς.

Γιατί η μέση θερμοκρασία αερίου δεν είναι αρκετή

Ένα σύστημα ανάκτησης θερμότητας μπορεί να φαίνεται ασφαλές όταν η μέση θερμοκρασία εξόδου των καυσαερίων είναι πάνω από το σημείο δρόσου οξέος, αλλά η διάβρωση ελέγχεται από την πραγματική θερμοκρασία της επιφάνειας του μετάλλου. Σε συμπαγείς συγκολλημένους εναλλάκτες πλακών, η θερμοκρασία του τοιχώματος της πλάκας μπορεί να είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του αερίου χύδην, ειδικά κοντά στο ψυχρό άκρο ή σε περιοχές που ψύχονται έντονα από το αέριο ψυχρής πλευράς.

Οι ευάλωτες περιοχές περιλαμβάνουν πλάκες ψυχρού άκρου, γωνίες εισόδου, ζώνες κακής κατανομής ροής, διόδους χαμηλής ταχύτητας και επιφάνειες κοντά σε κανάλια ψυχρού αέρα. Η λειτουργία χαμηλού φορτίου, οι χειμερινές συνθήκες, η υπερβολική ροή από την πλευρά του κρύου, η εκκίνηση και ο τερματισμός λειτουργίας μπορούν να μειώσουν περαιτέρω τη θερμοκρασία του τοίχου. Επομένως, η αξιολόγηση θα πρέπει να εστιάζεται στην ελάχιστη θερμοκρασία τοιχώματος της πλάκας τόσο σε κανονικές όσο και σε μεταβατικές συνθήκες.

Κοινά Μοτίβα Ζημιών

Τυπικά σημάδια του Η διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων περιλαμβάνει διάβρωση, λέπτυνση τοιχώματος, διάτρηση πλακών, όξινες εναποθέσεις, διαρροή και αυξημένη πτώση πίεσης από προϊόντα διάβρωσης ή ρύπανση. Η τοπική διάτρηση είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη για λεπτές πλάκες μεταφοράς θερμότητας, επειδή μπορεί να διεισδύσει στον τοίχο πιο γρήγορα από την ομοιόμορφη διάβρωση.

Στους εναλλάκτες θερμότητας Platular, οι ραφές συγκόλλησης, τα άκρα των πλακών, οι ζώνες ψυχρού άκρου, τα σημεία αποστράγγισης και οι περιοχές που καλύπτονται από εναποθέσεις χρειάζονται ειδική επιθεώρηση. Το όξινο συμπύκνωμα μπορεί να παγιδευτεί σε ρωγμές ή κάτω από εναποθέσεις, προκαλώντας μακρά επαφή οξέος-μετάλλου και σοβαρή διάβρωση υπό εναπόθεση ή σχισμή.

Γιατί οι εναλλάκτες θερμότητας Platular χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή

Συμπαγής συγκολλημένη δομή πλακών

Ένας εναλλάκτης θερμότητας Platular χρησιμοποιεί συγκολλημένες μεταλλικές πλάκες για να σχηματίσει κανάλια αερίου, επιτρέποντας την αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας από αέριο σε αέριο μέσω λεπτών τοιχωμάτων πλάκας. Αυτή η συμπαγής δομή βελτιώνει την απόδοση ανάκτησης θερμότητας και μειώνει το μέγεθος του εξοπλισμού, καθιστώντας τον κατάλληλο για ανάκτηση βιομηχανικών απορριμμάτων θερμότητας. Ωστόσο, η ισχυρή ψύξη από την κρύα πλευρά μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία του τοπικού τοίχου κάτω από το σημείο όξινης δρόσου, επομένως η απόδοση πρέπει να εξισορροπείται με την προστασία από τη διάβρωση.

Συγκολλημένη κατασκευή και ευαισθησία στη διάβρωση

Οι εναλλάκτες θερμότητας με πλάκες αερίου Prandtl χρησιμοποιούν πλήρως συγκολλημένη κατασκευή και δοκιμή πίεσης για να εξασφαλίσουν μακροχρόνια στεγανοποίηση μεταξύ των ρευμάτων αερίου. Σε συνθήκες όξινου σημείου δρόσου, η ποιότητα της συγκόλλησης και η συμβατότητα του υλικού είναι κρίσιμες επειδή τα δάκτυλα συγκόλλησης, οι ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα, οι γωνίες και τα άκρα της πλάκας μπορεί να διαβρωθούν πρώτα. Ο σχεδιασμός θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη το βασικό υλικό, τα αναλώσιμα συγκόλλησης, τις διαδικασίες συγκόλλησης, την κατάσταση της επιφάνειας, τις μεθόδους επιθεώρησης, την κατανομή της θερμοκρασίας και την αποστράγγιση του συμπυκνώματος.

Θερμική διαστολή και δομική αξιοπιστία

Ο εξοπλισμός ανάκτησης θερμότητας αερίου υψηλής θερμοκρασίας πρέπει να αντέχει τη θερμική διαστολή, τη θερμική καταπόνηση και τις επαναλαμβανόμενες αλλαγές φορτίου. Ο σχεδιασμός του εναλλάκτη θερμότητας της πλάκας αερίου της Prandtl λαμβάνει υπόψη τη δομική αξιοπιστία σε υπηρεσίες υψηλής θερμοκρασίας για τη μείωση της παραμόρφωσης, της κόπωσης της συγκόλλησης και των κινδύνων διαρροής. Σε εφαρμογές διάβρωσης σημείου δρόσου, χρειάζονται υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση, δομική ευελιξία, σωστή στήριξη και ελεγχόμενη λειτουργία, επειδή η διάβρωση και η καταπόνηση μπορεί να επιταχύνουν τη ζημιά μαζί.

Ρύπανση και διάβρωση υπό απόθεση

Σκόνη, τέφρα, αιθάλη, σκόνη καταλύτη, άλατα και κολλώδη σωματίδια μπορούν να συσσωρευτούν στις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας και να απορροφήσουν όξινο συμπύκνωμα. Αυτές οι εναποθέσεις μπορεί να κρατήσουν το μέταλλο υγρό και να δημιουργήσουν ένα διαβρωτικό μικροπεριβάλλον ακόμα και μετά την άνοδο της θερμοκρασίας του αερίου πάνω από το σημείο δρόσου. Επομένως, η απόσταση των πλακών, η ταχύτητα αερίου, η πτώση πίεσης, η πρόσβαση καθαρισμού και τα χαρακτηριστικά ρύπανσης θα πρέπει να βελτιστοποιούνται σύμφωνα με το φορτίο σκόνης, τις ιδιότητες σωματιδίων, τον κίνδυνο διάβρωσης και τις συνθήκες συντήρησης.

 

Περιοχές κινδύνου στους εναλλάκτες θερμότητας Platular

 

Κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων

Σύνθεση Καυσαερίων

Η σοβαρότητα της διάβρωσης του σημείου δρόσου των καυσαερίων εξαρτάται από SO2, SO3, HCl, HF, υδρατμούς, οξυγόνο, NO2, σκόνη, άλατα αλκαλίων και άλλα συστατικά της διεργασίας. Το SO3 επηρεάζει κυρίως το σημείο δρόσου του θειικού οξέος, ενώ το HCl και τα χλωριούχα άλατα αυξάνουν τους κινδύνους διάβρωσης με κοιλότητες και ρωγμές, ειδικά στους ανοξείδωτους χάλυβες. Επομένως, η επιλογή υλικού θα πρέπει να βασίζεται σε μετρημένη ή αξιόπιστα εκτιμώμενη σύνθεση αερίου.

Θερμοκρασία επιφάνειας μετάλλου

Η διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων ξεκινά όταν η θερμοκρασία της μεταλλικής επιφάνειας πέσει κάτω από το σημείο όξινης δρόσου και σχηματίζεται όξινο συμπύκνωμα. Ένας ασφαλής σχεδιασμός θα πρέπει να αξιολογεί την ελάχιστη θερμοκρασία τοίχου, ειδικά στις ψυχρές πλάκες των εναλλάκτη θερμότητας Platular, αντί να ελέγχει μόνο τις θερμοκρασίες εισόδου και εξόδου αερίου. Χαμηλό φορτίο, υψηλή ροή ψυχρής πλευράς, χειμερινή λειτουργία, εκκίνηση και απενεργοποίηση ενδέχεται να απαιτούν περιθώριο θερμοκρασίας, παράκαμψη, σταδιακή ανάκτηση, έλεγχο ροής ή προθέρμανση.

Ροή και καταθέσεις αερίου

Η ροή του αερίου επηρεάζει τη μεταφορά θερμότητας, την πτώση πίεσης, τη ρύπανση, τη διάβρωση και τη διάβρωση. Η χαμηλή ταχύτητα μπορεί να προκαλέσει καθίζηση σκόνης και κατακράτηση οξέος, ενώ η υπερβολική ταχύτητα μπορεί να αυξήσει τη διάβρωση και την ισχύ του ανεμιστήρα. Η κατανομή ροής, ο σχεδιασμός της κεφαλίδας, οι πλάκες οδηγών και η διαμόρφωση εισόδου/εξόδου θα πρέπει να βελτιστοποιηθούν για να αποφευχθούν ζώνες υπερβολικής ψύξης και περιοχές χαμηλής ροής επιρρεπείς σε εναποθέσεις.

Συνθήκες Καθαρισμού και Συντήρησης

Οι συνθήκες συντήρησης επηρεάζουν άμεσα τον έλεγχο της διάβρωσης επειδή οι όξινες εναποθέσεις μπορεί να προκαλέσουν πρόωρη αστοχία ακόμη και σε κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση. Οι πόρτες επιθεώρησης, οι θυρίδες καθαρισμού, τα σημεία αποστράγγισης, οι μέθοδοι αφαίρεσης αιθάλης και οι προσπελάσιμες διατάξεις αγωγών θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το στάδιο της διάταξης. Εάν ο χρόνος διακοπής λειτουργίας είναι σύντομος ή η πρόσβαση είναι περιορισμένη, ο σχεδιασμός θα πρέπει να δίνει έμφαση στην πρόληψη ρύπανσης, στον ευκολότερο καθαρισμό και στην πιο συντηρητική επιλογή υλικού.

Πίνακας σύγκρισης υλικών

 

Στρατηγικές σχεδιασμού για τη μείωση του κινδύνου διάβρωσης

Κρατήστε τις κρίσιμες επιφάνειες πάνω από το όξινο σημείο δρόσου

Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση της διάβρωσης είναι να διατηρηθούν οι κρίσιμες μεταλλικές επιφάνειες πάνω από το σημείο δρόσου οξέος. Το σημείο δρόσου οξέος και η ελάχιστη θερμοκρασία τοιχώματος της πλάκας θα πρέπει να αξιολογούνται μαζί κατά τη διάρκεια του θερμικού σχεδιασμού, επειδή το συνεχές όξινο συμπύκνωμα μπορεί ακόμα να βλάψει κράματα υψηλής ποιότητας. Εάν η θερμοκρασία εξόδου είναι πολύ χαμηλή, ενδέχεται να απαιτείται έλεγχος παράκαμψης, σταδιακή ανάκτηση, προσαρμοσμένη ροή ψυχρής πλευράς, ανακυκλοφορία ή έλεγχος ελάχιστης θερμοκρασίας.

Βελτιστοποιήστε την απόσταση των πιάτων και την ταχύτητα αερίου

Η απόσταση των πλακών επηρεάζει τη μεταφορά θερμότητας, την πτώση πίεσης, τη ρύπανση και τον καθαρισμό. Τα στενά κανάλια βελτιώνουν τη μεταφορά θερμότητας και τη συμπαγή λειτουργία, αλλά μπορεί να αυξήσουν τον κίνδυνο μπλοκαρίσματος, ενώ τα ευρύτερα κανάλια βελτιώνουν την ανοχή ρύπανσης αλλά απαιτούν μεγαλύτερη επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας. Οι εναλλάκτες θερμότητας πλάκας αερίου Prandtl μπορούν να προσαρμοστούν για να εξισορροπήσουν την απόδοση ανάκτησης θερμότητας, τον έλεγχο ρύπανσης, την πτώση πίεσης και την προστασία από τη διάβρωση.

Βελτιώστε την κατανομή ροής

Η καλή κατανομή ροής βοηθά στη διατήρηση της ομοιόμορφης θερμοκρασίας και στη μείωση του κινδύνου διάβρωσης. Η ανομοιόμορφη κατανομή αερίου μπορεί να δημιουργήσει υπερψυκτικά κανάλια ή ζώνες ρύπανσης χαμηλής ταχύτητας όπου συσσωρεύονται συμπύκνωμα και εναποθέσεις. Οι ρυθμίσεις ροής όπως τύπου U, τύπου W, τύπου S, τύπου I, τύπου L ή προσαρμοσμένες δομές μπορούν να επιλεγούν σύμφωνα με τη διάταξη του αγωγού και τις ανάγκες της διαδικασίας.

Παρέχετε πρόσβαση καθαρισμού, αποστράγγισης και επιθεώρησης

Το όξινο συμπύκνωμα και οι εναποθέσεις δεν πρέπει να παραμένουν μέσα στον εναλλάκτη για μεγάλες περιόδους. Σημεία αποστράγγισης, ανοίγματα επιθεώρησης, αφαιρούμενα τμήματα αγωγών και κατάλληλες μέθοδοι καθαρισμού θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το στάδιο της διάταξης. Για σκονισμένο ή διαβρωτικό αέριο, η δομή και το υλικό του εναλλάκτη πρέπει να ταιριάζουν με την προγραμματισμένη μέθοδο καθαρισμού, όπως χειροκίνητο καθαρισμό, φύσημα αιθάλης, παλμό αέρα ή πλύση με νερό.

Ελέγξτε τις συνθήκες εκκίνησης και τερματισμού λειτουργίας

Η εκκίνηση και η διακοπή λειτουργίας είναι συχνά οι πιο διαβρωτικές περίοδοι, επειδή οι ψυχρές μεταλλικές ή ψυκτικές επιφάνειες μπορούν να προκαλέσουν συμπύκνωση οξέος. Οι διαδικασίες λειτουργίας θα πρέπει να περιλαμβάνουν ελεγχόμενη θέρμανση, λειτουργία στεγνώματος, αποστράγγιση συμπυκνωμάτων και αποφυγή μακρών υγρών περιόδων στασιμότητας. Σε ορισμένα συστήματα, τα διαβρωτικά καυσαέρια πρέπει να παρακαμφθούν έως ότου ο εναλλάκτης φτάσει σε μια ασφαλή θερμοκρασία.

 

Σύναψη

Η διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων είναι ένας σημαντικός κίνδυνος για την ανάκτηση θερμότητας καυσαερίων σε χαμηλή θερμοκρασία. Το όξινο συμπύκνωμα μπορεί να προσβάλει πλάκες μεταφοράς θερμότητας, συγκολλήσεις, αγωγούς, περιοχές αποστράγγισης και επιφάνειες ψυχρού άκρου, ειδικά όταν υπάρχουν SO3, HCl, HF, υγρασία, σκόνη και εναποθέσεις.

Για τους εναλλάκτες θερμότητας Platular, η αξιόπιστη επιλογή υλικού απαιτεί αξιολόγηση του σημείου δρόσου οξέος, έλεγχο ελάχιστης θερμοκρασίας τοίχου, βελτιστοποίηση κατανομής ροής, διαχείριση ρύπανσης, ανασκόπηση πτώσης πίεσης, πρόσβαση καθαρισμού, σχεδιασμός αποστράγγισης και έλεγχο διαδικασίας λειτουργίας.

Ο ανθρακούχος χάλυβας, 304, 316L, ο ανοξείδωτος χάλυβας διπλής όψης, ο ανοξείδωτος χάλυβας υψηλής κραματοποίησης, τα κράματα με βάση το νικέλιο και οι προστατευτικές επιστρώσεις έχουν το καθένα όρια εφαρμογής. Η σωστή επιλογή εξαρτάται από την πραγματική σύνθεση των καυσαερίων, τη σοβαρότητα του συμπυκνώματος, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τις συνθήκες συντήρησης και το κόστος κύκλου ζωής. Η Nanjing Prandtl Heat Exchange Equipment Co., Ltd. μπορεί να παρέχει προσαρμοσμένες λύσεις εναλλάκτη θερμότητας πλακών αερίου βασισμένες σε πραγματικά δεδομένα διεργασίας για ασφαλή, αποτελεσματική και μακροπρόθεσμη λειτουργία.

 

FAQ

Τι προκαλεί τη διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων;

Η διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων προκαλείται από τους όξινους ατμούς που συμπυκνώνονται σε μεταλλικές επιφάνειες όταν η θερμοκρασία της επιφάνειας πέσει κάτω από το σημείο όξινης δρόσου. Τα κοινά συμπυκνώματα περιλαμβάνουν θειικό οξύ από SO3 και υδρατμούς, και υδροχλωρικό οξύ από αέριο που περιέχει χλωρίδιο.

Ποιο υλικό είναι καλύτερο για τη διάβρωση του σημείου δρόσου των καυσαερίων;

Δεν υπάρχει παγκόσμιο καλύτερο υλικό. Το 316L μπορεί να ταιριάζει σε μέτριο σέρβις, ο διπλός ή ανοξείδωτος χάλυβας υψηλής κραματοποίησης μπορεί να ταιριάζει σε ισχυρότερη έκθεση σε χλωριούχα ή μικτά οξέα και μπορεί να απαιτούνται κράματα με βάση το νικέλιο για σοβαρές συνθήκες συμπυκνώματος.

Μπορεί ο ανοξείδωτος χάλυβας να αποτρέψει πλήρως τη διάβρωση του σημείου δρόσου;

Όχι. Ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο διάβρωσης, αλλά τα χλωρίδια, το συμπύκνωμα χαμηλού pH, το θειικό οξύ, οι ρωγμές, οι εναποθέσεις και η χαμηλή θερμοκρασία τοιχώματος μπορούν ακόμα να προκαλέσουν διάβρωση με κοιλότητες ή ρωγμές.