Com s'utilitzen els intercanviadors de calor de PTFE en la recuperació de la calor de l'aigua calenta i corrosiva?

Quan l'acer vermell-calent s'immerge en un dipòsit d'extinció, hi ha una gran alliberació d'energia tèrmica a l'aigua de refrigeració. El vapor surt de la superfície del dipòsit i el líquid restant es transforma gradualment en una barreja químicament hostil de metalls dissolts, productes químics àcids i escates abrasives. Un problema clau d'enginyeria és recuperar la calor d'aquest corrent hostil, perquè els intercanviadors de calor metàl·lics convencionals aviat es corroeixen, es fan mal o es trenquen en funcionament constant. Els intercanviadors de calor de PTFE han evolucionat com una alternativa molt viable, sobrevivint a l'entorn corrosiu i transformant la calor residual en energia de procés utilitzable.

En conseqüència, el sistema d'aigua d'extinció corrosiu en calent d'intercanviador de PTFE és cada cop més important a les fàbriques d'acer, plantes de forja i instal·lacions de tractament tèrmic industrial amb l'objectiu d'eficiència energètica i un millor rendiment ambiental.

La naturalesa de l'aigua d'extinció en el processament de l'acer
L'aigua d'extinció és molt més agressiva que l'aigua de refrigeració industrial normal. En cicles tèrmics successius el líquid recull una complicada barreja d'impureses dels procediments de producció d'acer.

Components comuns de l'aigua d'extinció
L'aigua en circulació pot contenir:

Òxids de ferro dissolts

Partícules d'escala de molí

Clorurs

Acumulació de carboni-

Metalls dissolts

Substàncies àcides

En algunes plantes, el sistema d'extinció pot recollir traces d'àcid clorhídric de les operacions de decapat aigües amunt. Fins i tot en absència de contaminació àcida directa, el diòxid de carboni dissolt pot generar àcid carbònic feble a l'aigua, reduint el pH i augmentant la corrosió en els intercanviadors de calor de metalls típics.

La temperatura generalment caurà entre els 50 i els 90 graus, dins dels límits de funcionament tèrmic del tub de l'intercanviador de calor de PTFE.

Bescanviadors de calor metàl·lics Per què fallen en el servei d'aigua d'extinció
Les aplicacions d'aigua calenta pot provocar un deteriorament ràpid dels intercanviadors de calor-i-de tubs convencionals d'acer al carboni o acer inoxidable.

Esforços químics i mecànics combinats
El flux de procés s'adreça als intercanviadors metàl·lics mitjançant diversos mètodes alhora:

Factor d'esforç Efecte sobre intercanviadors de metalls
Corrosió, Pitting Química àcida
Contaminació per clorur Tensió corrosió Cracking
Mill Scale Grits Danys per erosió
Cracking per fatiga Xoc tèrmic
Oxidació i descamació Exposició a l'oxigen
Una de les condicions de servei més dures és el processament tèrmic industrial, que combina els efectes de la calor, les partícules en suspensió i la química àcida.

En una fàbrica d'acer, un residu corrosiu calent que abans anava a l'abocador és ara un recurs, però només si el material de l'intercanviador pot durar prou per capturar amb èxit l'energia disponible.

Per què el PTFE és una bona opció per a l'aigua d'extinció corrosiva La combinació única de resistència química, estabilitat tèrmica i qualitats superficials del PTFE el fa molt adequat per a aquesta aplicació.

Resistència a l'aigua àcida
El tub de PTFE és gairebé immune a:

Contaminació per àcid clorhídric

Àcid carbònic H2CO3

Aigua alta en clorur

Sals metàl·liques en solució

A diferència dels materials metàl·lics, el PTFE no s'oxida, no s'oxida ni es corroeix amb l'exposició constant a l'aigua de procés àcida.

Superfície anti-antifouling antiadherent
L'escala no vol enganxar-se a la superfície de fluoropolímer llis." L'escala del molí suspès i els residus d'òxid de ferro tindrien una menor tendència a adherir-se fortament a la paret del tub.

Aquesta naturalesa-antiadherent ajuda a reduir:

Dipòsit de contaminació

Augment de la caiguda de pressió

Deteriorament de la transferència de calor

Amb quina freqüència he de netejar?

La filtració aigües amunt encara és important, ja que les partícules abrasives grans encara poden causar desgast si es permeten que circulin lliurement.

Resistència al xoc tèrmic millorada per la flexibilitat
El sistema d'extinció experimenta canvis ràpids de temperatura quan l'acer calent es col·loca de manera intermitent al bany. El tub de PTFE és prou flexible per adaptar-se a l'expansió i la contracció de la calor, evitant així els problemes d'esquerdes associats als sistemes metàl·lics durs.

Intercanviador de PTFE Funcionament d'aigua d'extinció corrosiva calenta
En una instal·lació típica, l'aigua d'extinció calenta circula pel costat de la carcassa o pel costat del tub d'una carcassa de PTFE i un intercanviador de tubs, mentre que un bucle d'aigua neta separat absorbeix la calor recuperada.

Procés de recuperació de calor
L'energia tèrmica extreta de l'aigua d'extinció es pot reutilitzar per:

Preescalfament de l'aigua-de la caldera

Escalfament de banys de procés

Sistemes de calefacció d'edificis

Preescalfament de l'aigua de rentat

Càrregues de calefacció industrial, auxiliars

Aquesta recuperació de llaç tancat evita la transferència de contaminació i permet una reutilització important d'energia dins de la instal·lació.

El rendiment del sistema d'aigua d'extinció corrosiu en calent de l'intercanviador de PTFE depèn del manteniment d'una transferència de calor adequada amb un mínim de contaminació i restricció hidràulica.

La importància de l'eliminació d'escala per davant de l'intercanviador
El PTFE és força bo per resistir l'encrassement, però s'han d'eliminar els materials en suspensió grans abans d'entrar a l'intercanviador.

Tancs de decantació, coladors
En la majoria de les configuracions, es considera necessari un tanc de decantació o colador aigües amunt.

Els sistemes eliminen:

Grans peces d'escala de molí

Partícules d'òxid fèrric pesat

Enderrocs metàl·lics

Partícules abrasives

Si no es-prefiltra, la càrrega excessiva de partícules pot:

Restringir les vies de flux

Augmenta el risc d'erosió

Menor eficiència de transferència de calor

Augment dels requisits de manteniment

Una bona gestió de sòlids allarga molt la vida útil dels intercanviadors.

Rendiment tèrmic i disseny del sistema
A causa de la menor conductivitat tèrmica del PTFE que dels metalls, es necessita un disseny intel·ligent de l'intercanviador per obtenir un rendiment adequat de transferència de calor.

Com ho compensen els dissenyadors
El rendiment es millora generalment per:

Major superfície del tub

Tubs de paret fina

Augment de la turbulència dels fluids

Configuracions de múltiples-passes

Velocitats de flux optimitzades

La reducció de la conductivitat del PTFE es veu mitigada per les temperatures de procés relativament altes en aplicacions d'aigua d'extinció, produint una gran diferència de temperatura a la superfície de l'intercanviador.

Nota econòmica: Recuperació ràpida amb recuperació d'energia
La recuperació de la calor residual de l'aigua d'extinció pot suposar un estalvi operatiu significatiu per a les plantes d'acer i tractament tèrmic que consumeixen molta energia.

Estalvi en el consum de combustible
"Redueix la demanda de calor recuperada directament:

Caldera de gas

Sistemes de generació de vapor

Equips de calefacció de procés.

En moltes plantes, l'intercanviador capta contínuament energia tèrmica que, d'altra manera, s'alliberaria a les torres de refrigeració o als sistemes d'aigües residuals.

Beneficis econòmics comuns
Els beneficis econòmics poden implicar:

Menor consum de combustible

Reducció de les despeses de funcionament de la caldera

Menys emissions de gasos d'efecte hivernacle

Menor necessitat d'aigua de refrigeració

Augment de l'eficiència global de la planta

Els sistemes d'extinció sovint funcionen constantment i la quantitat d'energia recuperada pot ser gran. En moltes circumstàncies, el període d'amortització d'un intercanviador de recuperació de calor de PTFE es pot completar en un temps raonablement curt només amb l'estalvi de combustible.

Beneficis del processament sostenible de l'acer
Tradicionalment, la producció d'acer i el tractament tèrmic són negocis intensius energètics amb pèrdues tèrmiques elevades. La recuperació de calor de l'aigua d'extinció millora l'eficiència energètica general i redueix l'impacte ambiental.

Menor residus tèrmics
L'energia recuperada s'utilitza eficaçment en un altre lloc de la planta, en lloc d'abocar la calor a l'atmosfera o als sistemes d'aigües residuals.

Això produeix:

Millora de la sostenibilitat del procés

Emissions de carboni reduïdes

Reducció de la demanda d'energia

Major eficiència tèrmica

La resistència a la corrosió del PTFE tolera l'agressivitat química de les circumstàncies del servei, mantenint aquest mètode de recuperació econòmicament viable.

Conclusió
Els intercanviadors de calor de PTFE han proporcionat una solució factible per a la recuperació d'energia d'un dels corrents de residus més hostils de la indústria siderúrgica. Els sistemes d'intercanviador de PTFE resisteixen l'aigua d'extinció àcida i rica en clor-, toleren les partícules d'escala en suspensió i el xoc tèrmic i converteixen els residus corrosius del procés en un recurs tèrmic rendible.

A les fàbriques d'acer i les instal·lacions de tractament tèrmic, l'ús d'un sistema d'aigua d'extinció corrosiva en calent d'intercanviador de PTFE ajuda a minimitzar el consum de combustible, millorar l'eficiència energètica i recuperar la calor que d'altra manera es malgastaria. Els intercanviadors de fluoropolímer, quan s'utilitzen juntament amb l'eliminació d'escala aigües amunt i un disseny hidràulic adequat, poden proporcionar un funcionament fiable en condicions que degraden ràpidament els equips metàl·lics convencionals.

L'elecció de materials capaços de suportar l'entorn químic més agressiu és cada cop més important per a la recuperació energètica i la millora ambiental dels processos tèrmics industrials. En moltes circumstàncies, el fluoropolímer adequat aconsegueix ambdós objectius simultàniament.