Корозија тачке росе у поврату топлоте димних гасова: избор материјала за платнасте измењиваче топлоте

Рекуперација топлоте димних гасова побољшава индустријску енергетску ефикасност смањењем употребе горива и температуре издувних гасова, али рад на ниским температурама повећава ризик од корозија тачке росе димних гасова , посебно у гасовима који садрже сумпор, хлориде, влагу, прашину, издувне гасове биомасе, отпадне гасове или емисије хемијских процеса. За Платулар измењиваче топлоте или заварене гасне плочасте измењиваче топлоте, овај ризик треба рано проценити јер компактни заварени плочасти канали могу створити локалне хладне површине. Ако температура металног зида падне испод киселе тачке росе, могу се формирати сумпорна киселина, хлороводонична киселина или други кисели кондензати и изазвати брзу корозију.

Кеи Такеаваи

●  Кондензација киселине почиње испод киселе тачке росе.

●  Минимална температура зида важнија је од просечне температуре гаса.

●  СО₃, ХЦл, ХФ, влага, кисеоник, прашина и наслаге повећавају ризик од корозије.

●  Хладне плоче, завари и области са малим протоком су кључне зоне ризика.

●  Избор материјала мора одговарати хемији гаса и озбиљности кондензата.

●  316Л, дуплекс челик, високолегирани челик и легуре никла одговарају различитим ризицима.

●  Контрола температуре зида је важна као и материјал отпоран на корозију.

●  Размак плоча, расподела протока, дренажа и приступ чишћењу утичу на век трајања.

●  За рекуперацију корозивних димних гасова обично је потребан прилагођени дизајн.

 

Шта је корозија тачке росе димних гасова?

Како се формира кисела тачка росе у димном гасу

Корозија тачке росе димних гасова настаје када се кисела пара у димном гасу кондензује на металним површинама и формира корозивни течни филм. У системима сагоревања који садрже сумпор, сумпор се углавном претвара у СО₂, а део може да оксидира у СО₃. Када СО₃ реагује са воденом паром, пара сумпорне киселине се формира и може да се кондензује на температури много вишој од нормалне водене тачке росе.

У издувним гасовима који садрже хлориде, хлороводонична киселина може постојати и као пара или кондензат. Када ХЦл, ХФ, СО₃ и водена пара коегзистирају, кондензат може постати веома кисео и корозиван за угљенични челик, па чак и за неке нерђајуће челике. Због тога, киселу тачку росе треба проценити на основу стварног састава димних гасова, а не само садржаја водене паре.

Зашто просечна температура гаса није довољна

Систем за рекуперацију топлоте може изгледати безбедно када је просечна температура на излазу димних гасова изнад киселе тачке росе, али корозија се контролише стварном температуром површине метала. У компактним завареним плочастим измењивачима, температура зида плоче може бити нижа од температуре гаса у расутом стању, посебно близу хладног краја или области које су снажно хлађене гасом са хладне стране.

Рањиве области укључују плоче са хладним крајевима, улазне углове, зоне неправилне дистрибуције протока, пролазе мале брзине и површине у близини канала за хладни ваздух. Рад са малим оптерећењем, зимски услови, превелики проток на хладној страни, покретање и гашење могу додатно снизити температуру зида. Због тога, евалуација треба да се фокусира на минималну температуру зида плоче иу нормалним и у пролазним условима.

Уобичајени обрасци оштећења

Типични знаци за Корозију тачке росе димних гасова укључују удубљење, стањивање зидова, перфорацију плоче, киселе наслаге, цурење и повећан пад притиска услед продуката корозије или прљања. Локализована рупица је посебно опасна за танке плоче за пренос топлоте јер може продрети у зид брже од равномерне корозије.

Код Платулар измењивача топлоте, заварени шавови, ивице плоча, зоне хладног краја, дренажне тачке и подручја покривена наслагама захтевају посебну инспекцију. Кисели кондензат може да се зароби у пукотинама или испод наслага, узрокујући дуг контакт киселина и метала и озбиљну корозију испод талога или пукотина.

Зашто је на Платулар измењивачу топлоте потребна посебна пажња

Компактна заварена плочаста структура

Платулар измењивач топлоте користи заварене металне плоче за формирање гасних канала, омогућавајући ефикасан пренос топлоте између гаса и гаса кроз танке зидове плоче. Ова компактна структура побољшава ефикасност рекуперације топлоте и смањује величину опреме, што је чини погодном за рекуперацију индустријске отпадне топлоте. Међутим, снажно хлађење на хладној страни може снизити локалну температуру зида испод киселе тачке росе, тако да ефикасност мора бити уравнотежена са заштитом од корозије.

Заварене конструкције и осетљивост на корозију

Прандтл гасни плочасти размењивачи топлоте користе потпуно заварену конструкцију и испитивање притиска како би се обезбедило дуготрајно заптивање између струјања гаса. У условима киселе тачке росе, квалитет шава и компатибилност материјала су критични јер врхови завара, зоне захваћене топлотом, углови и ивице плоча могу прво да кородирају. Дизајн треба да узме у обзир основни материјал, потрошни материјал за заваривање, поступке заваривања, стање површине, методе инспекције, расподелу температуре и одвод кондензата.

Термичка експанзија и поузданост конструкције

Опрема за рекуперацију топлоте гаса на високим температурама мора да издржи топлотну експанзију, топлотни стрес и поновљене промене оптерећења. Прандтлов дизајн гасног плочастог измењивача топлоте узима у обзир поузданост конструкције под високим температурама како би се смањиле деформације, замор завара и ризик од цурења. У применама корозије тачке росе, потребни су материјали отпорни на корозију, флексибилност конструкције, одговарајућа подршка и контролисан рад јер корозија и напрезање могу заједно да убрзају оштећење.

Прљање и корозија испод наслага

Прашина, пепео, чађ, прах катализатора, соли и лепљиве честице могу се акумулирати на површинама за пренос топлоте и апсорбовати кисели кондензат. Ове наслаге могу задржати метал влажним и створити корозивно микроокружење чак и након што температура гаса порасте изнад тачке росе. Стога, размак плоча, брзина гаса, пад притиска, приступ чишћењу и карактеристике загађивања треба оптимизовати у складу са оптерећењем прашине, особинама честица, ризиком од корозије и условима одржавања.

 

Ризичне области у платуларним измењивачима топлоте

 

Главни фактори који утичу на корозију тачке росе димних гасова

Састав димних гасова

Озбиљност корозије тачке росе димних гасова зависи од СО₂, СО₃, ХЦл, ХФ, водене паре, кисеоника, НОₓ, прашине, алкалних соли и других компоненти процеса. СО₃ углавном утиче на тачку росе сумпорне киселине, док ХЦл и хлоридне соли повећавају ризик од корозије у облику рупа и пукотина, посебно на нерђајућим челицима. Стога избор материјала треба да се заснива на измереном или поуздано процењеном саставу гаса.

Температура металне површине

Корозија тачке росе димних гасова почиње када температура површине метала падне испод киселе тачке росе и формира се кисели кондензат. Безбедан дизајн треба да процени минималну температуру зида, посебно на плочама хладног краја Платулар измењивача топлоте, уместо да проверава само улазне и излазне температуре гаса. Мало оптерећење, велики проток на хладној страни, зимски рад, покретање и гашење могу захтевати температурну маргину, бајпас, степенасти опоравак, контролу протока или предгревање.

Проток и депозити гаса

Проток гаса утиче на пренос топлоте, пад притиска, прљање, ерозију и корозију. Ниска брзина може узроковати таложење прашине и задржавање киселине, док превелика брзина може повећати ерозију и снагу вентилатора. Дистрибуција протока, дизајн колектора, водеће плоче и конфигурација улаза/излаза треба да буду оптимизовани да би се избегле прехлађене зоне и области са ниским протоком склоне таложењима.

Услови чишћења и одржавања

Услови одржавања директно утичу на контролу корозије јер киселе наслаге могу изазвати превремени квар чак и на легурама отпорним на корозију. Инспекцијска врата, отвори за чишћење, тачке за одводњавање, методе уклањања чађи и приступачни распоред канала треба узети у обзир током фазе постављања. Ако је време гашења кратко или је приступ ограничен, дизајн треба да нагласи превенцију прљања, лакше чишћење и конзервативнији избор материјала.

Табела поређења материјала

 

Стратегије дизајна за смањење ризика од корозије

Држите критичне површине изнад киселе тачке росе

Најефикаснији начин за смањење корозије је одржавање критичних металних површина изнад киселе тачке росе. Кисела тачка росе и минимална температура зида плоче треба да се процене заједно током термичког пројектовања, јер континуирани кисели кондензат и даље може оштетити легуре високог квалитета. Ако је излазна температура прениска, може бити потребна контрола бајпаса, степенасти опоравак, подешени проток на хладној страни, рециркулација или контрола минималне температуре.

Оптимизујте размак плоча и брзину гаса

Размак плоча утиче на пренос топлоте, пад притиска, прљање и чишћење. Уски канали побољшавају пренос топлоте и компактност, али могу повећати ризик од блокаде, док шири канали побољшавају толеранцију запрљања, али захтевају већу површину за пренос топлоте. Прандтл гасни плочасти размењивачи топлоте могу се прилагодити да уравнотеже ефикасност поврата топлоте, контролу загађивања, пад притиска и заштиту од корозије.

Побољшајте дистрибуцију протока

Добра дистрибуција протока помаже у одржавању уједначене температуре и смањењу ризика од корозије. Неравномерна дистрибуција гаса може створити прехлађене канале или зоне зарастања мале брзине у којима се акумулирају кондензат и наслаге. Аранжмани протока као што су У-тип, В-тип, С-тип, И-тип, Л-тип или прилагођене структуре могу се изабрати према распореду канала и потребама процеса.

Обезбедите приступ за чишћење, одводњавање и инспекцију

Кисели кондензат и наслаге не би требало да остану у измењивачу дуже време. Тачке за одводњавање, отворе за инспекцију, делове канала који се могу уклонити и одговарајуће методе чишћења треба узети у обзир током фазе постављања. За прашњав или корозивни гас, структура и материјал измењивача треба да одговарају планираном методу чишћења, као што је ручно чишћење, дување чађи, пулсирање ваздуха или прање водом.

Контролишите услове покретања и искључивања

Покретање и гашење су често најкорозивнији периоди јер хладни метал или површине за хлађење могу да изазову кондензацију киселине. Оперативни поступци треба да обухватају контролисано грејање, операцију сушења, одвод кондензата и избегавање дугих периода стагнирања влаге. У неким системима корозивни димни гас треба да се заобиђе док измењивач не достигне безбедну температуру.

 

Закључак

Корозија тачке росе димних гасова је главни ризик у поврату топлоте димних гасова при ниској температури. Кисели кондензат може да нападне плоче за пренос топлоте, шавове, канале, области дренаже и хладне површине, посебно када су присутни СО₃, ХЦл, ХФ, влага, прашина и наслаге.

За Платулар измењиваче топлоте, поуздан избор материјала захтева процену киселе тачке росе, минималну контролу температуре зида, оптимизацију дистрибуције протока, управљање загађивањем, преглед пада притиска, приступ чишћењу, дизајн дренаже и контролу радних процедура.

Угљенични челик, 304, 316Л, дуплекс нерђајући челик, високолегирани нерђајући челик, легуре на бази никла и заштитни премази имају ограничења примене. Тачан избор зависи од стварног састава димних гасова, јачине кондензата, радне температуре, услова одржавања и трошкова животног циклуса. Нањинг Прандтл Хеат Екцханге Екуипмент Цо., Лтд. може да обезбеди прилагођена решења за измењивач топлоте са гасним плочама заснована на стварним подацима процеса за сигуран, ефикасан и дугорочан рад.

 

ФАК

Шта узрокује корозију тачке росе димних гасова?

Корозију тачке росе димних гасова изазивају киселе паре које се кондензују на металним површинама када температура површине падне испод киселе тачке росе. Уобичајени кондензати укључују сумпорну киселину из СО₃ и водене паре и хлороводоничну киселину из гаса који садржи хлорид.

Који материјал је најбољи за корозију тачке росе димних гасова?

Не постоји најбољи универзални материјал. 316Л може одговарати умереној употреби, дуплекс или високолегирани нерђајући челик може одговарати јачој изложености хлоридима или мешаној киселини, а легуре на бази никла могу бити потребне за тешке услове кондензата.

Може ли нерђајући челик у потпуности спречити корозију тачке росе?

Не. Нерђајући челик може да смањи ризик од корозије, али хлориди, кондензат са ниским пХ, сумпорна киселина, пукотине, наслаге и ниска температура зида и даље могу да изазову корозију у облику удубљења или пукотина.