Как теплообменники из ПТФЭ используются для предварительного нагрева воздуха для горения кислыми дымовыми газами?

Выхлопные газы котла или печи представляют собой смесь горячих газов, насыщенных водяным паром-, с кислотными химикатами, образующимися из серы, хлора и продуктов сгорания. Если этот газ просто выпустить в дымовую трубу, его явное тепло и скрытая энергия водяного пара теряются. Это коррозионное низкопотенциальное тепло можно безопасно утилизировать и передать в поток входящего воздуха для горения с помощью теплообменника из ПТФЭ, установленного в холодном конце системы дымохода. Теплообменник повышает тепловую эффективность и противостоит вредному конденсату, который портит обычное металлическое оборудование.

Существующая система предварительного подогрева дымовых газов с воздухом для горения теплообменника из ПТФЭ работает в одном из самых агрессивных условий промышленной термической обработки. Теплообменник размещается в наиболее агрессивном участке дымохода, где выпадают кислотные дожди.

Почему кислые дымовые газы убивают обычные теплообменники
По мере охлаждения продуктов сгорания из выхлопных газов конденсируется водяной пар.

Создание кислой точки росы
Дымовой газ обычно содержит:

Диоксид серы (SO2)

Триоксид серы SO3

Хлороводород HCl

Водяной пар

Когда температура падает ниже точки росы кислоты, эти химикаты смешиваются с конденсированной влагой, образуя высококоррозионные жидкости, такие как:

серная кислота;

* Соляная кислота

Точная кислотная точка росы определяется:

Топливная сера

Загрязнение хлором

Концентрация влаги

Избыток воздуха для горения

Состав дымовых газов

Во многих системах эта зона конденсата быстро разрушает теплообменники из углеродистой стали и даже из нержавеющей стали.

Проблема холодной-концевой коррозии
Кислый конденсат разъедает поверхность трубок обычных металлических экономайзеров, вызывая «коррозию холодного-конца».

Типичные виды отказов:

Питтинговая коррозия

Общее истончение стен

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Сульфатная атака и отложения

Как только начинается конденсация, скорость коррозии быстро возрастает.

Удаление кислотного конденсата с помощью теплообменника из ПТФЭ
ПТФЭ предлагает принципиально иной ответ, поскольку он химически инертен по отношению к кислому конденсату.

Структура трубок из ПТФЭ
Для типового дизайна:

Поток горячего дымового газа через стенку корпуса

Холодный воздух для горения промывает трубки из ПТФЭ.

Когда дымовой газ охлаждается ниже точки росы кислоты, кислая влага будет конденсироваться прямо на внешней стороне труб из ПТФЭ.

Это не относится к металлическим поверхностям, на которые ПТФЭ совершенно не влияет.

Устойчивость к соляной и серной кислотам
ПТФЭ обладает очень высокой устойчивостью к:

Конденсат серной кислоты

Капли соляной кислоты

Влага,-содержащая хлориды

Кислые сульфатные отложения

Химическая устойчивость теплообменника обеспечивает его постоянную работу в зоне конденсации, где металлические теплообменники быстро разрушаются.

Рекуперация скрытого тепла дымовых газов
Не только ощутимая рекуперация тепла, но и конденсация скрытого тепла обеспечивает наибольшее повышение эффективности.

Конденсат как источник энергии
При конденсации водяного пара:

Выделение большого количества скрытого тепла.

Это тепло передается через стенку трубки из ПТФЭ в поступающий поток воздуха для горения.

Теплопроводность ПТФЭ довольно низкая по сравнению с металлами, но теплообменник компенсирует:

Большая площадь теплопередачи

тонкостенная трубка

Механизмы конденсационной теплопередачи

Предварительный нагрев воздуха для горения
Затем воздух для горения предварительно нагревается и поступает в систему горелок с более высокой температурой.

Это снижает расход топлива, необходимый для достижения:

Целевая температура пламени

Температура печи

Производство пара в котле

Экономия топлива может быть такой, что общий тепловой КПД повысится на несколько процентных пунктов.

Преимущества гидрофобных поверхностей
Еще одним важным эксплуатационным преимуществом ПТФЭ является то, что .

Дренаж конденсата
Гладкая, не-поверхность из ПТФЭ способствует выведению кислой влаги:

Капли

Хорошо слейте воду.

Избегайте накопления пленки

Это сводит к минимуму образование больших слоев изолирующей жидкости, которые в противном случае снизили бы эффективность теплопередачи.

И результат:

Улучшенные тепловые характеристики

Меньше загрязнений.

Менее частое обслуживание

Температурные пределы и проектирование системы
Однако температурные пределы ПТФЭ еще необходимо соблюдать должным образом.

Максимальная температура непрерывная
Ограничения ПТФЭ обычно заключаются в следующем:

Температура непрерывной эксплуатации 110 градусов

Таким образом, теплообменник должен находиться в точке, где температура дымовых газов уже ниже этого предела или снизилась до уровня ниже этой точки.

Стратегии предварительного-охлаждения
Некоторые распространенные способы:

Смешивание разбавляющего воздуха

Охлаждение газа на входе

Этапы рекуперации тепла в-процессе

Обходной контроль выхлопа

Хороший термоконтроль защищает трубки из ПТФЭ от перегрева и механических искажений.

Управление конденсатом
Очистка кислотного конденсата является важным аспектом проектирования системы.

Проектирование дренажной системы
Обменник состоит из:

Зоны сбора на склоне

Устойчивые к коррозии водостоки

Постоянное удаление конденсата

Скопление конденсата может препятствовать теплопередаче и способствовать загрязнению.

Требования к нейтрализации
Собранная кислая жидкость обычно представляет собой:

Нейтрализуется перед утилизацией

Системы сточных вод были очищены

Контроль соответствия pH

Конденсат может содержать концентрированные компоненты серной и соляной кислоты и, как правило, не может быть выброшен без очистки.

Система заметок
Требования к очистке со стороны-корпуса
Со временем на корпусе теплообменника может произойти скопление частиц-сажи, золы или остатков сгорания.

Для поддержания производительности системы обычно содержат следующее:

Сажеобдувочные машины

Системы распыления воды для промывки

Химическая стирка периодически

Доступные смотровые отверстия

Поскольку ПТФЭ химически инертен, можно использовать строгие процессы очистки, не повреждая поверхности труб.

Преимущества по сравнению с металлическими экономайзерами
Тефлоновые теплообменники предлагают различные эксплуатационные преимущества при восстановлении кислоты.

Устойчивость к коррозии
ПТФЭ не зависит от: в отличие от металлических систем:

Пассивационные оксидные пленки

Ингибиторы коррозии

жертвенные защитные покрытия

ПТФЭ не вызывает коррозии холодного-конца, которая разъедает металлические экономайзеры.

Долгосрочная надежность
ПТФЭ теплообменники могут предложить:

Увеличенный срок службы

Тепловые характеристики в устойчивом состоянии

Снижение расходов на техническое обслуживание

Снижение вероятности утечки кислоты.

особенно в потоках выхлопных газов,- или хлоридов-содержащих.

Промышленное использование
Системы рекуперации тепла дымовых газов из ПТФЭ все чаще используются в:

Мусоросжигательный завод для мусора

Котлы на мазуте с серой

Нагреватели для химических процессов

Системы сжигания биомассы

Печи для обработки металла

Эти приложения обычно производят агрессивные потоки кислотного конденсата, которые несовместимы с традиционным металлическим оборудованием для рекуперации тепла.

Заключение:
Теплообменник из ПТФЭ представляет собой прочный и устойчивый к коррозии вариант утилизации отходящего тепла из потоков кислых дымовых газов. Теплообменник обеспечивает прямую конденсацию влаги на химически инертных трубках из ПТФЭ с сбором как явного, так и скрытого тепла, а также безопасную устойчивость к воздействию серной и соляной кислоты.

Восстановленная энергия подается в подаваемый воздух для горения, тем самым снижая расход топлива и повышая общий тепловой КПД. Конечно, конструктивные требования, такие как хороший отвод конденсата, периодическая очистка со стороны корпуса и осторожный контроль температуры, остаются важными, особенно потому, что постоянное использование ПТФЭ ограничивается температурой ниже 110 градусов.

В агрессивных условиях дымовой трубы, когда обычные экономайзеры склонны к кислотному воздействию с холодным-концом, технология ПТФЭ преобразует разрушительный процесс конденсации в полезный источник возобновляемой энергии. Путь к снижению расхода топлива и сокращению выбросов углекислого газа все чаще поддерживается материалами, способными выдерживать самые химически агрессивные условия в секторе термических процессов.