Harmatponti korrózió a füstgáz hővisszanyerésében: Anyagválasztás platuláris hőcserélőkhöz

A füstgáz hővisszanyerése javítja az ipari energiahatékonyságot az üzemanyag-felhasználás és a kipufogógáz hőmérséklet csökkentésével, de az alacsony hőmérsékletű működés növeli a füstgázok harmatponti korróziója , különösen ként, kloridokat, nedvességet, port, biomassza kipufogógázt, hulladékgázt vagy kémiai folyamatok kibocsátását tartalmazó gázokban. Platuláris hőcserélők vagy hegesztett gázlemezes hőcserélők esetén ezt a kockázatot korán fel kell mérni, mert a kompakt hegesztett lemezcsatornák helyi hideg felületeket hozhatnak létre. Ha a fémfal hőmérséklete a savas harmatpont alá csökken, kénsav, sósav vagy más savas kondenzátumok képződhetnek, amelyek gyors korróziót okozhatnak.

Kulcs elvitel

●  A savas kondenzáció a savas harmatpont alatt kezdődik.

●  A fal minimális hőmérséklete többet jelent, mint az átlagos gázhőmérséklet.

●  SO₃, HCl, HF, nedvesség, oxigén, por és lerakódások növelik a korrózió kockázatát.

●  A hidegvégű lemezek, hegesztési varratok és az alacsony áramlású területek kulcsfontosságú kockázati zónák.

●  Az anyag kiválasztásának meg kell egyeznie a gáz kémiájával és a kondenzátum súlyosságával.

●  316L, duplex acél, erősen ötvözött acél és nikkelötvözetek különböző kockázatoknak felelnek meg.

●  A falhőmérséklet szabályozása ugyanolyan fontos, mint a korrózióálló anyagok.

●  A lemezek távolsága, az áramlás elosztása, a vízelvezetés és a tisztítási hozzáférés befolyásolja az élettartamot.

●  A korrozív füstgáz visszanyeréséhez általában egyedi tervezésre van szükség.

 

Mi az a füstgáz harmatponti korróziója?

Hogyan képződik savas harmatpont a füstgázban

A füstgáz harmatponti korróziója akkor következik be, amikor a füstgázban lévő savas gőz fémfelületeken kondenzálódik és korrozív folyadékfilmet képez. A kéntartalmú tüzelőrendszerekben a kén főként kén-dioxiddá alakul, és egy része SO3-dá oxidálódhat. Amikor az SO₃ vízgőzzel reagál, kénsavgőz képződik, és a normál vízharmatpontnál jóval magasabb hőmérsékleten kondenzálhat.

A klorid tartalmú kipufogógázban a sósav gőz vagy kondenzátum formájában is előfordulhat. Ha a HCl, a HF, a SO₃ és a vízgőz együtt élnek, a kondenzátum erősen savassá válhat, és maró hatású lehet a szénacélra, sőt egyes rozsdamentes acélokra is. Ezért a savas harmatpontot a tényleges füstgáz-összetétel, nem csak a vízgőztartalom alapján kell értékelni.

Miért nem elég az átlagos gázhőmérséklet?

A hővisszanyerő rendszer biztonságosnak tűnhet, ha az égéstermékek átlagos kimeneti hőmérséklete meghaladja a savas harmatpontot, de a korróziót a fémfelület tényleges hőmérséklete szabályozza. A kompakt hegesztett lemezcserélőkben a lemezfal hőmérséklete alacsonyabb lehet, mint az ömlesztett gáz hőmérséklete, különösen a hideg vég közelében vagy a hideg oldali gáz által erősen hűtött területeken.

A sérülékeny területek közé tartoznak a hidegvégű lemezek, a bemeneti sarkok, az áramlási hibás eloszlási zónák, az alacsony sebességű járatok és a hideg levegő csatornákhoz közeli felületek. Alacsony terhelésű működés, téli körülmények, túlzott hideg oldali áramlás, indítás és leállítás tovább csökkentheti a fal hőmérsékletét. Ezért az értékelésnek a lemezfal minimális hőmérsékletére kell összpontosítania normál és átmeneti körülmények között is.

Gyakori sérülésminták

Jellemző jelei A füstgázok harmatponti korróziója magában foglalja a lyukasztást, a fal elvékonyodását, a lemezek perforációját, a savas lerakódásokat, a szivárgást és a korróziós termékekből vagy szennyeződésekből származó megnövekedett nyomásesést. A lokális lyukképződés különösen veszélyes vékony hőátadó lemezeknél, mert gyorsabban áthatol a falon, mint az egyenletes korrózió.

A Platular hőcserélőkben a hegesztési varratok, a lemez élei, a hideg végzónák, a vízelvezető pontok és a lerakódásokkal borított területek speciális ellenőrzést igényelnek. A savas kondenzátum beszorulhat a résekbe vagy a lerakódások alá, ami hosszú sav-fém érintkezést és súlyos alulrakodást vagy réskorróziót okozhat.

Miért igényelnek különös figyelmet a platuláris hőcserélők?

Kompakt hegesztett lemezszerkezet

A Platular hőcserélő hegesztett fémlemezeket használ a gázcsatornák kialakítására, lehetővé téve a hatékony gáz-gáz hőátadást vékony lemezfalakon keresztül. Ez a kompakt szerkezet javítja a hővisszanyerés hatékonyságát és csökkenti a berendezés méretét, így alkalmas ipari hulladékhő visszanyerésére. Az erős hidegoldali hűtés azonban a helyi falhőmérsékletet a savas harmatpont alá csökkentheti, ezért a hatékonyságot a korrózióvédelemmel kell egyensúlyba hozni.

Hegesztett szerkezet és korrózióérzékenység

A Prandtl gázlemezes hőcserélők teljesen hegesztett szerkezetet és nyomáspróbát alkalmaznak a gázáramok közötti hosszú távú tömítés biztosítása érdekében. Savas harmatpontos körülmények között a hegesztési varrat minősége és az anyagok kompatibilitása kritikus fontosságú, mivel a hegesztési varratok, a hőhatás által érintett zónák, a sarkok és a lemezélek korrodálódhatnak először. A tervezés során figyelembe kell venni az alapanyagot, a hegesztési segédanyagokat, a hegesztési eljárásokat, a felület állapotát, az ellenőrzési módszereket, a hőmérséklet-eloszlást és a kondenzvíz elvezetését.

Hőtágulás és szerkezeti megbízhatóság

A magas hőmérsékletű gázhővisszanyerő berendezéseknek ellenállniuk kell a hőtágulásnak, a hőterhelésnek és az ismételt terhelésváltozásoknak. A Prandtl gázlemezes hőcserélő tervezése figyelembe veszi a szerkezeti megbízhatóságot a magas hőmérsékletű üzemben, hogy csökkentse a deformációt, a hegesztési kifáradást és a szivárgás kockázatát. Harmatpontos korróziós alkalmazásoknál korrózióálló anyagokra, szerkezeti rugalmasságra, megfelelő alátámasztásra és ellenőrzött működésre van szükség, mert a korrózió és a feszültség együttesen felgyorsíthatja a károsodást.

Elszennyeződés és lerakódás alatti korrózió

Por, hamu, korom, katalizátorpor, sók és ragadós részecskék felhalmozódhatnak a hőátadó felületeken, és felszívhatják a savas kondenzátumot. Ezek a lerakódások nedvesen tarthatják a fémet, és korrozív mikrokörnyezetet hozhatnak létre még akkor is, ha a gáz hőmérséklete a harmatpont fölé emelkedik. Ezért a lemezek távolságát, a gázsebességet, a nyomásesést, a tisztítási hozzáférést és a szennyeződési jellemzőket a porterhelés, a részecskék tulajdonságai, a korróziós kockázat és a karbantartási feltételek szerint kell optimalizálni.

 

Kockázatos területek a platuláris hőcserélőkben

 

A füstgáz harmatponti korrózióját befolyásoló fő tényezők

Füstgáz összetétele

A füstgáz harmatponti korróziójának súlyossága a SO₂-tól, SO3-tól, HCl-től, HF-től, vízgőztől, oxigéntől, NOₓ-től, portól, alkáli sóktól és más folyamatkomponensektől függ. A SO₃ elsősorban a kénsav harmatpontját befolyásolja, míg a HCl és a kloridsók növelik a lyuk- és réskorrózió kockázatát, különösen a rozsdamentes acélokon. Ezért az anyagválasztásnak a mért vagy megbízhatóan becsült gázösszetételen kell alapulnia.

Fém felületi hőmérséklet

A füstgáz harmatponti korróziója akkor kezdődik, amikor a fémfelület hőmérséklete a savas harmatpont alá csökken, és savas kondenzátum képződik. A biztonságos kialakításnak értékelnie kell a minimális falhőmérsékletet, különösen a Platular hőcserélők hideg véglapjain, nem csak a gáz bemeneti és kimeneti hőmérsékletét. Alacsony terhelés, nagy hidegoldali áramlás, téli üzem, indítás és leállítás hőmérséklet-különbözetet, bypass-t, fokozatos helyreállítást, áramlásszabályozást vagy előmelegítést igényelhet.

Gázáramlás és betétek

A gázáramlás befolyásolja a hőátadást, a nyomásesést, a szennyeződést, az eróziót és a korróziót. Az alacsony sebesség porlerakódást és savvisszatartást okozhat, míg a túlzott sebesség növelheti az eróziót és a ventilátor teljesítményét. Az áramláselosztást, a gyűjtőfej kialakítását, a vezetőlemezeket és a bemeneti/kimeneti konfigurációt optimalizálni kell a túlhűtött zónák és a lerakódásnak kitett alacsony áramlású területek elkerülése érdekében.

Tisztítási és karbantartási feltételek

A karbantartási feltételek közvetlenül befolyásolják a korrózióvédelmet, mivel a savas lerakódások még korrózióálló ötvözetek esetén is idő előtti meghibásodást okozhatnak. A tervezési szakaszban figyelembe kell venni az ellenőrző ajtókat, a tisztítónyílásokat, a vízelvezető helyeket, a koromeltávolítási módszereket és a hozzáférhető csatornaelrendezéseket. Ha a leállási idő rövid, vagy a hozzáférés korlátozott, a kialakításnak hangsúlyoznia kell a szennyeződés megelőzését, a könnyebb tisztítást és a konzervatívabb anyagválasztást.

Anyag-összehasonlító táblázat

 

Tervezési stratégiák a korróziós kockázat csökkentésére

Tartsa a kritikus felületeket a savas harmatpont felett

A korrózió csökkentésének leghatékonyabb módja, ha a kritikus fémfelületeket a savas harmatpont felett tartjuk. A savas harmatpontot és a minimális lemezfalhőmérsékletet együtt kell értékelni a termikus tervezés során, mert a folyamatos savas kondenzátum továbbra is károsíthatja a kiváló minőségű ötvözeteket. Ha a kimeneti hőmérséklet túl alacsony, szükség lehet bypass-szabályozásra, fokozatos visszanyerésre, beállított hidegoldali áramlásra, recirkulációra vagy minimális hőmérséklet-szabályozásra.

Optimalizálja a lemeztávolságot és a gázsebességet

A lemezek távolsága befolyásolja a hőátadást, a nyomásesést, a szennyeződést és a tisztítást. A keskeny csatornák javítják a hőátadást és a tömörséget, de növelhetik az eltömődés kockázatát, míg a szélesebb csatornák javítják a szennyeződéstűrést, de nagyobb hőátadó területet igényelnek. A Prandtl gázlemezes hőcserélők testre szabhatók a hővisszanyerés hatékonyságának, a szennyeződés-szabályozásnak, a nyomásesésnek és a korrózióvédelemnek az egyensúlyára.

Az áramláselosztás javítása

A jó áramláseloszlás segít fenntartani az egyenletes hőmérsékletet és csökkenti a korrózió kockázatát. Az egyenetlen gázeloszlás túlhűtött csatornákat vagy kis sebességű szennyeződési zónákat hozhat létre, ahol kondenzvíz és lerakódások halmozódnak fel. Az áramlási elrendezések, mint az U-típusú, W-típusú, S-típusú, I-típusú, L-típusú vagy testreszabott szerkezetek választhatók a csatornaelrendezés és a folyamatigények szerint.

Biztosítson hozzáférést a tisztításhoz, a vízelvezetéshez és az ellenőrzéshez

A savas kondenzátum és lerakódások nem maradhatnak hosszú ideig a hőcserélőben. A vízelvezető pontokat, az ellenőrző nyílásokat, a kivehető csőszakaszokat és a megfelelő tisztítási módszereket figyelembe kell venni a tervezési szakaszban. Poros vagy korrozív gázok esetén a hőcserélő szerkezetének és anyagának meg kell egyeznie a tervezett tisztítási módszerrel, mint például kézi tisztítás, koromfúvás, légpulzálás vagy vízmosás.

Az indítási és leállítási feltételek szabályozása

Az indítás és a leállítás gyakran a legkorrozívabb időszakok, mivel a hideg fém vagy a hűtőfelületek elősegíthetik a savas kondenzációt. Az üzemeltetési eljárásoknak tartalmazniuk kell a szabályozott fűtést, a kiszárítást, a kondenzvíz elvezetését és a hosszú, nedves stagnálás elkerülését. Egyes rendszerekben a korrozív füstgázt ki kell vezetni, amíg a hőcserélő el nem éri a biztonságos hőmérsékletet.

 

Következtetés

A füstgáz harmatponti korróziója nagy kockázatot jelent az alacsony hőmérsékletű füstgáz hővisszanyerésében. A savas kondenzátum megtámadhatja a hőátadó lemezeket, hegesztési varratokat, csatornákat, vízelvezető területeket és hidegvégfelületeket, különösen ha SO₃, HCl, HF, nedvesség, por és lerakódások vannak jelen.

A Platular hőcserélők esetében a megbízható anyagválasztás megköveteli a savas harmatpont értékelését, a minimális falhőmérséklet szabályozását, az áramláseloszlás optimalizálását, a szennyeződések kezelését, a nyomásesés felülvizsgálatát, a tisztításhoz való hozzáférést, a vízelvezetés tervezését és az üzemeltetési folyamat szabályozását.

A szénacél, 304, 316L, duplex rozsdamentes acél, erősen ötvözött rozsdamentes acél, nikkel alapú ötvözetek és védőbevonatok mindegyikének vannak alkalmazási korlátai. A helyes választás függ a valós füstgáz-összetételtől, a kondenzátum súlyosságától, az üzemi hőmérséklettől, a karbantartási feltételektől és az életciklus költségeitől. A Nanjing Prandtl Heat Exchange Equipment Co., Ltd. testreszabott gázlemezes hőcserélő megoldásokat tud nyújtani a tényleges folyamatadatok alapján a biztonságos, hatékony és hosszú távú működés érdekében.

 

GYIK

Mi okozza a füstgáz harmatponti korrózióját?

A füstgáz harmatponti korrózióját a fémfelületeken lecsapódó savas gőzök okozzák, amikor a felületi hőmérséklet a savas harmatpont alá esik. A gyakori kondenzátumok közé tartozik a kénsav SO₃-ből és vízgőzből, valamint a sósav klorid tartalmú gázból.

Melyik anyag a legjobb a füstgáz harmatponti korróziójához?

Nincs univerzális legjobb anyag. A 316L mérsékelt, a duplex vagy erősen ötvözött rozsdamentes acél alkalmas lehet erősebb klorid vagy vegyes sav kitettségre, és nikkel alapú ötvözetek szükségesek súlyos kondenzációs körülményekhez.

A rozsdamentes acél teljesen megakadályozza a harmatponti korróziót?

Nem. A rozsdamentes acél csökkentheti a korrózió kockázatát, de a kloridok, az alacsony pH-jú kondenzátum, a kénsav, a repedések, lerakódások és az alacsony falhőmérséklet továbbra is lyuk- vagy réskorróziót okozhat.