Kastepunkti korrosioon suitsugaaside soojustagastuses: materjali valik platulaarsete soojusvahetite jaoks

Suitsugaaside soojustagastus parandab tööstuslikku energiatõhusust, vähendades kütusekulu ja heitgaasi temperatuuri, kuid madalal temperatuuril töötamine suurendab suitsugaaside kastepunkti korrosioon , eriti väävlit, kloriide, niiskust, tolmu, biomassi heitgaase, heitgaase või keemilisi protsesse sisaldavates gaasides. Platular-soojusvahetite või keevitatud gaasiplaatsoojusvahetite puhul tuleks seda riski varakult hinnata, kuna kompaktsed keevitatud plaatkanalid võivad tekitada lokaalseid külmi pindu. Kui metallseina temperatuur langeb alla happe kastepunkti, võivad tekkida väävelhape, vesinikkloriidhape või muud happelised kondensaadid, mis põhjustavad kiiret korrosiooni.

Võtme kaasavõtt

●  Happeline kondenseerumine algab allpool happe kastepunkti.

●  Seina minimaalne temperatuur on olulisem kui keskmine gaasitemperatuur.

●  SO₃, HCl, HF, niiskus, hapnik, tolm ja ladestused suurendavad korrosiooniohtu.

●  Külma otsaga plaadid, keevisõmblused ja vähese vooluga alad on peamised riskitsoonid.

●  Materjali valik peab vastama gaasi keemiale ja kondensaadi raskusastmele.

●  316L, dupleksteras, kõrglegeeritud teras ja niklisulamid sobivad erinevatele riskidele.

●  Seina temperatuuri kontroll on sama oluline kui korrosioonikindel materjal.

●  Plaatide vahekaugus, voolujaotus, drenaaži- ja puhastusjuurdepääs mõjutavad kasutusiga.

●  Korrodeerivate suitsugaaside taaskasutamiseks on tavaliselt vaja kohandatud disaini.

 

Mis on suitsugaaside kastepunkti korrosioon?

Kuidas moodustub happe kastepunkt suitsugaasides

Suitsugaaside kastepunkti korrosioon tekib siis, kui suitsugaasides sisalduv happeline aur kondenseerub metallpindadele ja moodustab söövitava vedelikukile. Väävlit sisaldavates põletussüsteemides muudetakse väävel peamiselt SO₂-ks ja osa sellest võib oksüdeeruda SO₃-ks. Kui SO₃ reageerib veeauruga, moodustub väävelhappe aur ja see võib kondenseeruda temperatuuril, mis on palju kõrgem kui tavaline vee kastepunkt.

Kloriidi sisaldavas heitgaasis võib vesinikkloriidhape esineda ka auru või kondensaadina. Kui HCl, HF, SO₃ ja veeaur eksisteerivad koos, võib kondensaat muutuda väga happeliseks ja söövitavaks süsinikterasele ja isegi mõnele roostevabale terasele. Seetõttu tuleks happe kastepunkti hinnata suitsugaaside tegeliku koostise, mitte ainult veeauru sisalduse alusel.

Miks gaasi keskmine temperatuur ei ole piisav?

Soojustagastusega süsteem võib tunduda ohutu, kui suitsugaaside keskmine temperatuur on üle happe kastepunkti, kuid korrosiooni kontrollib tegelik metallipinna temperatuur. Kompaktsetes keevitatud plaatvahetites võib plaadi seina temperatuur olla madalam kui kogugaasi temperatuur, eriti külma otsa lähedal või külma poole gaasi poolt tugevalt jahutatud piirkondades.

Haavatavate piirkondade hulka kuuluvad külma otsa plaadid, sisselaskenurgad, voolu väärjaotuse tsoonid, väikese kiirusega läbipääsud ja külma õhu kanalite lähedal asuvad pinnad. Madala koormusega töö, talvetingimused, liigne külmapoolne vool, käivitamine ja seiskamine võivad seina temperatuuri veelgi alandada. Seetõttu peaks hindamine keskenduma plaadi seina minimaalsele temperatuurile nii tavalistes kui ka mööduvates tingimustes.

Levinud kahjustuste mustrid

Tüüpilised tunnused Suitsugaaside kastepunkti korrosioon hõlmab täppide tekkimist, seinte õhenemist, plaatide perforatsiooni, happelisi sadestusi, lekkeid ja korrosioonitoodetest või saastumisest tingitud suurenenud rõhulangust. Eriti ohtlik on lokaalne täppide tekkimine õhukeste soojusülekandeplaatide puhul, kuna see võib läbida seina kiiremini kui ühtlane korrosioon.

Platular soojusvahetites vajavad spetsiaalset kontrolli keevisõmblused, plaadi servad, külmotsad, äravoolupunktid ja ladestustega kaetud alad. Happeline kondensaat võib jääda lõhedesse või setete alla, põhjustades pikaajalist happe-metalli kontakti ning tugevat põhja- või pragude korrosiooni.

Miks vajavad Platulaarsed soojusvahetid erilist tähelepanu?

Kompaktne keevitatud plaadi struktuur

Platular soojusvaheti kasutab gaasikanalite moodustamiseks keevitatud metallplaate, mis võimaldavad tõhusat gaasi-gaasi soojusülekannet läbi õhukeste plaadiseinte. See kompaktne struktuur parandab soojustagastuse efektiivsust ja vähendab seadmete suurust, muutes selle sobivaks tööstuslikuks heitsoojuse taaskasutamiseks. Tugev külmapoolne jahutus võib aga alandada kohaliku seina temperatuuri allapoole happe kastepunkti, seega tuleb tõhusust tasakaalustada korrosioonikaitsega.

Keevitatud konstruktsioon ja korrosioonitundlikkus

Prandtl gaasi plaatsoojusvahetid kasutavad täielikult keevitatud konstruktsiooni ja survetestimist, et tagada gaasivoogude vaheline pikaajaline tihendus. Happekastepunkti tingimustes on keevisõmbluse kvaliteet ja materjalide ühilduvus kriitilise tähtsusega, sest keevisõmbluse varbad, kuumusest mõjutatud alad, nurgad ja plaadi servad võivad kõigepealt korrodeeruda. Projekteerimisel tuleks arvesse võtta alusmaterjali, keevitustarvikuid, keevitusprotseduure, pinna seisukorda, kontrollimeetodeid, temperatuuri jaotust ja kondensaadi äravoolu.

Soojuspaisumine ja konstruktsiooni usaldusväärsus

Kõrge temperatuuriga gaasisoojustagastusega seadmed peavad taluma soojuspaisumist, termilist pinget ja korduvaid koormuse muutusi. Prandtli gaasiplaatsoojusvaheti disain arvestab konstruktsiooni usaldusväärsust kõrgel temperatuuril, et vähendada deformatsiooni, keevisõmbluse väsimust ja lekkeriske. Kastepunktikorrosioonirakendustes on vaja korrosioonikindlaid materjale, konstruktsiooni paindlikkust, korralikku tuge ja kontrollitud tööd, sest korrosioon ja pinge võivad koos kahjustusi kiirendada.

Saastumine ja ladestusealune korrosioon

Tolm, tuhk, tahm, katalüsaatoripulber, soolad ja kleepuvad osakesed võivad koguneda soojusülekandepindadele ja absorbeerida happelist kondensaati. Need ladestused võivad hoida metalli märjana ja tekitada söövitava mikrokeskkonna isegi pärast gaasi temperatuuri tõusmist üle kastepunkti. Seetõttu tuleks plaatide vahekaugust, gaasi kiirust, rõhulangust, puhastusjuurdepääsu ja saastumise omadusi optimeerida vastavalt tolmu koormusele, osakeste omadustele, korrosiooniriskile ja hooldustingimustele.

 

Platulaarsete soojusvahetite riskipiirkonnad

 

Peamised suitsugaaside kastepunkti korrosiooni mõjutavad tegurid

Suitsugaaside koostis

Suitsugaaside kastepunkti korrosiooni raskusaste sõltub SO₂, SO3, HCl, HF, veeaurust, hapnikust, NOₓ, tolmust, leelissooladest ja muudest protsessikomponentidest. SO₃ mõjutab peamiselt väävelhappe kastepunkti, samas kui HCl ja kloriidsoolad suurendavad täppide ja pragude korrosiooniohtu, eriti roostevaba terase puhul. Seetõttu peaks materjali valik põhinema mõõdetud või usaldusväärselt hinnatud gaasi koostisel.

Metalli pinna temperatuur

Suitsugaaside kastepunkti korrosioon algab siis, kui metallipinna temperatuur langeb alla happe kastepunkti ja tekib happeline kondensaat. Ohutu konstruktsioon peaks hindama seina minimaalset temperatuuri, eriti Platulari soojusvahetite külma otsa plaatidel, mitte ainult kontrollima gaasi sisse- ja väljalasketemperatuure. Madal koormus, suur külma külje vooluhulk, talvine töö, käivitamine ja seiskamine võivad nõuda temperatuurivaru, möödavoolu, etapiviisilist taastamist, voolu reguleerimist või eelsoojendust.

Gaasivool ja hoiused

Gaasivool mõjutab soojusülekannet, rõhulangust, saastumist, erosiooni ja korrosiooni. Madal kiirus võib põhjustada tolmu ladestumist ja happe kinnipidamist, samas kui liigne kiirus võib suurendada erosiooni ja ventilaatori võimsust. Voolu jaotus, päise konstruktsioon, juhtplaadid ja sisselaske-/väljalaskeava konfiguratsioon tuleks optimeerida, et vältida ülejahtunud tsoone ja sadestumisele kalduvaid vähese vooluga alasid.

Puhastus- ja hooldustingimused

Hooldustingimused mõjutavad otseselt korrosioonitõrjet, sest happelised ladestused võivad isegi korrosioonikindlatel sulamitel põhjustada enneaegset riket. Paigutamisetapis tuleks kaaluda ülevaatusuksi, puhastusporte, äravoolupunkte, tahma eemaldamise meetodeid ja ligipääsetavaid kanaleid. Kui seiskamisaeg on lühike või juurdepääs piiratud, peaks konstruktsioon rõhutama saastumise vältimist, lihtsamat puhastamist ja konservatiivsemat materjalivalikut.

Materjalide võrdlustabel

 

Korrosiooniriski vähendamise strateegiad

Hoidke kriitilised pinnad üle happe kastepunkti

Kõige tõhusam viis korrosiooni vähendamiseks on hoida kriitilised metallpinnad üle happe kastepunkti. Happe kastepunkti ja minimaalset plaadi seina temperatuuri tuleks termilise projekteerimise käigus hinnata koos, sest pidev happeline kondensaat võib siiski kahjustada kõrgekvaliteedilisi sulameid. Kui väljalasketemperatuur on liiga madal, võib osutuda vajalikuks möödaviigu juhtimine, etapiviisiline taastamine, reguleeritud külma külje vooluhulk, retsirkulatsioon või minimaalse temperatuuri reguleerimine.

Optimeerige plaatide vahekaugust ja gaasi kiirust

Plaatide vahekaugus mõjutab soojusülekannet, rõhulangust, saastumist ja puhastamist. Kitsad kanalid parandavad soojusülekannet ja kompaktsust, kuid võivad suurendada ummistumise ohtu, samas kui laiemad kanalid parandavad saastumistolerantsust, kuid nõuavad rohkem soojusülekandepinda. Prandtl gaasi plaatsoojusvahetiid saab kohandada, et tasakaalustada soojustagastuse tõhusust, saastumise kontrolli, rõhulangust ja korrosioonikaitset.

Parandage voolujaotust

Hea voolujaotus aitab säilitada ühtlast temperatuuri ja vähendab korrosiooniohtu. Ebaühtlane gaasijaotus võib tekitada ülejahutatud kanaleid või väikese kiirusega saastetsoone, kuhu koguneb kondensaat ja sadestused. Voolukorraldusi, nagu U-tüüpi, W-tüüpi, S-tüüpi, I-tüüpi, L-tüüpi või kohandatud struktuure, saab valida vastavalt kanali paigutusele ja protsessi vajadustele.

Juurdepääs puhastamisele, drenaažile ja kontrollile

Happeline kondensaat ja sadestused ei tohiks pikaks ajaks soojusvahetisse jääda. Paigaldamise etapis tuleks kaaluda äravoolupunkte, kontrollavasid, eemaldatavaid kanaliosasid ja sobivaid puhastusmeetodeid. Tolmulise või söövitava gaasi puhul peaks soojusvaheti struktuur ja materjal vastama kavandatud puhastusmeetodile, nagu käsitsi puhastamine, tahmapuhumine, õhupulseerimine või veega pesemine.

Käivitamise ja seiskamise tingimuste juhtimine

Käivitamine ja seiskamine on sageli kõige söövitavamad perioodid, kuna külm metall või jahutuspinnad võivad soodustada happe kondenseerumist. Tööprotseduurid peaksid hõlmama kontrollitud kütmist, kuivatamist, kondensaadi ärajuhtimist ja pikkade niiskete seisakute vältimist. Mõnes süsteemis tuleks söövitavatest suitsugaasidest mööda minna, kuni soojusvaheti saavutab ohutu temperatuuri.

 

Järeldus

Suitsugaaside kastepunkti korrosioon on suur risk madalatemperatuurilise suitsugaasi soojuse taaskasutamisel. Happeline kondensaat võib rünnata soojusülekandeplaate, keevisõmblusi, kanaleid, äravoolualasid ja külma otsa pindu, eriti kui esineb SO₃, HCl, HF, niiskus, tolm ja sadestused.

Platulari soojusvahetite jaoks nõuab usaldusväärne materjalivalik happe kastepunkti hindamist, minimaalse seinatemperatuuri reguleerimist, voolujaotuse optimeerimist, saastumise juhtimist, rõhulanguse ülevaatust, juurdepääsu puhastamisele, drenaaži disaini ja tööprotseduuride juhtimist.

Süsinikterasel, 304, 316L, dupleks-roostevaba terasel, kõrglegeeritud roostevaba terasel, niklipõhistel sulamitel ja kaitsekatetel on kasutuspiirangud. Õige valik sõltub tegelikust suitsugaaside koostisest, kondensaadi raskusastmest, töötemperatuurist, hooldustingimustest ja elutsükli kuludest. Nanjing Prandtl Heat Exchange Equipment Co., Ltd. võib pakkuda kohandatud gaasiplaatsoojusvaheti lahendusi, mis põhinevad tegelikel protsessiandmetel, et tagada ohutu, tõhus ja pikaajaline töö.

 

KKK

Mis põhjustab suitsugaaside kastepunkti korrosiooni?

Suitsugaaside kastepunkti korrosiooni põhjustavad happelised aurud, mis kondenseeruvad metallpindadele, kui pinna temperatuur langeb alla happe kastepunkti. Tavalised kondensaadid hõlmavad väävelhapet SO₃-st ja veeaurust ning vesinikkloriidhapet kloriidi sisaldavast gaasist.

Milline materjal on suitsugaaside kastepunkti korrosiooni jaoks parim?

Universaalset parimat materjali pole olemas. 316L võib sobida mõõduka hooldusega, dupleks- või kõrglegeeritud roostevaba teras võib sobida tugevama kloriidi või segatud happega kokkupuute korral ning raskete kondensatsioonitingimuste korral võib vaja minna niklipõhiseid sulameid.

Kas roostevaba teras suudab täielikult ära hoida kastepunkti korrosiooni?

Ei. Roostevaba teras võib vähendada korrosiooniohtu, kuid kloriidid, madala pH-ga kondensaat, väävelhape, praod, ladestused ja madal seinatemperatuur võivad siiski põhjustada täppide või pragude korrosiooni.