Com seleccionar un intercanviador de PTFE per a la refrigeració d'aigua d'alta -puresa als condensadors de centrals elèctriques?
Deixa un missatge
El condensat que torna a una caldera de vapor d'alta-pressió ha de romandre gairebé tan net com l'aigua destil·lada, amb la conductivitat mesurada freqüentment en fraccions de microsiemens per cm. Fins i tot una petita quantitat de contaminació metàl·lica dissolta introduïda durant la refrigeració pot limitar l'eficiència de la turbina, augmentar la corrosió i destruir equips importants-cicles de vapor. En aquests sistemes, s'espera que un intercanviador de calor no només transfereixi calor de manera eficient, sinó que també preservi la puresa total de l'aigua en totes les situacions de funcionament.
Per aquest motiu, els intercanviadors de calor especialitzats de PTFE s'utilitzen cada cop més per a les responsabilitats de refrigeració de condensats en instal·lacions de producció d'energia on la tolerància a la contaminació s'acosta a zero.
Per què és important el condensat d'alta -puresa
L'eficiència del cicle de vapor-i la longevitat de l'equip depenen molt de la qualitat del condensat.
La conductivitat del condensat sovint es manté per sota en els sistemes de centrals d'energia d'alta pressió-:
<0.1 μS/cm\text{Conductivity} < 0.1\,\mu S/cmConductivity<0.1μS/cm
Fins i tot petites quantitats d'ions metàl·lics dissolts es tornen perilloses a aquests nivells de puresa.
Les fonts potencials de contaminació inclouen:
Corrosió de superfícies metàl·liques de l'intercanviador de calor
Fuga de tub a làmina de tub
Intrusió d'aigua de refrigeració
Ions de ferro o coure que s'han dissolt
Productes de corrosió galvànica
Qualsevol contaminació que entri al bucle de condensat pot acabar passant per:
Tubs per a calderes
Turbines que utilitzen vapor
Sobreescalfadors
Sistemes d'aigua d'alimentació
Polidores per a condensats
L'escala, la fatiga per corrosió, la deposició de dipòsits de la turbina i la disminució de l'eficiència tèrmica són alguns dels possibles resultats.
El paper del PTFE en la refrigeració d'aigua d'alta{0}}puresa
Una aplicació de condensador de central elèctrica de refrigeració d'aigua d'alta puresa d'intercanviador de PTFE es beneficia de la inercia química superior del PTFE i de les superfícies mullades no-metàl·liques.
En condicions de funcionament típiques, el PTFE no descarrega ions als corrents d'aigua ultra-pura, a diferència dels intercanviadors metàl·lics tradicionals.
Superfícies mullades completament inerts
L'intercanviador ha de mantenir la ruta del flux completament inert mentre s'utilitza condensat d'alta -puresa.
Sovint s'utilitzen diverses estratègies de disseny:
Làmines de tubs totalment no-metalliques
Cares de làmina de tubs folrat-PTFE
Tubs de PTFE al llarg del camí que ha estat humit
Juntes-segellades amb fluoropolímer
Aquests arranjaments impedeixen que el condensat entri en contacte directe amb superfícies metàl·liques, cosa que podria provocar una contaminació iònica.
El resultat és un control de conductivitat constant i una càrrega del sistema de poliment reduïda.
La importància dels dissenys de fulls de tub doble
Com evitar la-contaminació creuada
Les fuites accidentals entre l'aigua del servei públic i els circuits de condensats d'alta -puresa són sovint el major perill de contaminació dels sistemes de refrigeració de condensats en lloc de la lixiviació d'ions lenta.
Una unió d'un sol tub-a-tub amb fuites en un intercanviador tradicional pot permetre que la contaminació de l'aigua de refrigeració entri al corrent de condensat desapercebuda.
Els sistemes crítics sovint utilitzen una construcció de doble làmina de tubs per evitar aquesta situació.
El funcionament de les làmines dobles
Cada tub d'un intercanviador de làmines de tubs bessons viatja a través de dues làmines de tubs diferents que estan dividides per un espai interior petit i ventilat.
En lloc d'anar directament al circuit de fluid oposat, el fluid s'escapa a la cambra de ventilació si es produeix una fuita en un punt de segellat.
El líquid que s'escapa s'elimina de manera segura o es nota externament.
Una doble paret de protecció garanteix que l'aigua es mantingui tan neta com va néixer.
Aquest mètode estableix de manera efectiva una barrera controlada entre l'aigua de refrigeració i el condensat ultra-pur.
Els sistemes de làmina de tubs dobles s'utilitzen habitualment en:
Centrals de generació nuclear
Plantes de vapor d'alta-pressió
Sistemes d'utilitat farmacèutica
Bucles d'aigua ultrapura per a semiconductors
Condicions de refrigeració del condensat i compatibilitat amb PTFE
En el rang de temperatura típic utilitzat en aplicacions de refrigeració de condensats, el PTFE presenta un rendiment notable.
En termes generals, les temperatures de funcionament típiques es mantenen per sota:
T<100∘CT < 100^\circ CT<100∘C
En aquesta gamma, el PTFE ofereix:
Excel·lent estabilitat química
Molt poca alliberació d'ions
Robusta defensa contra l'envelliment tèrmic
Apte per a aigua ultrapura
Resistència a les impureses en l'aigua de refrigeració
A més, el material resisteix molts dels mecanismes de corrosió que afecten els sistemes d'intercanviadors metàl·lics exposats a químics mixts d'aigua.
Selecció de la construcció de làmines adequada Plaques de tubs totalment no-metàl·liques
En les aplicacions ultrapures més exigents, poden ser necessaris sistemes de làmines de tubs totalment no-metàl·lics.
Els beneficis consisteixen en:
Eliminació de superfícies metàl·liques exposades
Risc de corrosió reduït
Màxima protecció de conductivitat
Millora de la inercia química
Tanmateix, les consideracions de suport estructural s'han d'examinar acuradament en sistemes d'intercanviadors més grans.
Plaques de tub metàl·lics folrats de PTFE-
En sistemes de -pressions més grans o més grans, les làmines de tubs estructurals d'acer encara es poden utilitzar per a la resistència, mentre que les superfícies mullades estan protegides amb revestiments de PTFE.
Aquest disseny híbrid combina:
Rigidesa de la mecànica
Resistència a la pressió
Separació de fluids d'alta -puresa
La integritat adequada del revestiment esdevé molt crucial en aquestes combinacions.
Consideracions sobre l'aigua de refrigeració
El costat de refrigeració d'utilitat de l'intercanviador pot contenir:
Torre de refrigeració d'aigua
Aigua de riu tractada
Aigua de mar
Sistemes de glicol que estan en bucle-tancat
Aigua per a serveis industrials
Aquests fluids solen incloure partícules en suspensió, contaminants biològics, minerals dissolts i clorurs.
L'estructura de doble làmina de tubs garanteix que, fins i tot si un costat es troba amb fuites o danys per corrosió, la contaminació no pot viatjar directament al sistema de condensats desapercebut.
Consell de disseny: superviseu l'espai intercalador de fulls de tubs dobles
Instal·lar equips per a la detecció de fuites.
És important vigilar l'àrea de ventilació entre les làmines de tubs.
Els mètodes de seguiment recomanats inclouen:
Vidres
Sondes de conductivitat
Sensors d'humitat
Sistemes de control de drenatge
Indicadors de pressió
Abans que hi hagi una possible contaminació-creuada, una sonda de conductivitat col·locada a l'espai intermedi pot donar un avís precoç de fuga-de l'articulació del tub.
La detecció ràpida de fuites millora molt la seguretat operativa i la planificació del manteniment.
Factors de disseny hidràulic i tèrmic
La mida de l'intercanviador encara ha de tenir en compte els requisits tèrmics i hidràulics tradicionals, a més de consideracions de puresa.
Els paràmetres clau de disseny inclouen:
Requisits del servei de refrigeració
Disminució de pressió admissible
Limitacions de velocitat de flux
Bonificacions d'incrustació
Allotjament d'expansió tèrmica
Accessibilitat del paquet de tubs
La conductivitat tèrmica més feble del PTFE en comparació amb els metalls s'aborda sovint mitjançant una superfície més gran i una millor forma de feix de tubs.
Fiabilitat-a llarg termini en aplicacions d'energia crítica
Es requereix una fiabilitat operativa extremadament alta per als sistemes de generació d'energia.
Els incidents de contaminació inesperats en sistemes de condensats podrien obligar a:
Parades de turbines
Neteja química de calderes
Intervencions per al poliment de condensats
Capacitat de generació reduïda
Talls prolongats
Per aquest motiu, la fiabilitat de l'intercanviador es valora generalment tant per la prevenció de la contaminació com pel rendiment tèrmic.
La integritat mecànica de la unió del tub-a-la làmina de tubs esdevé un objectiu fonamental del disseny.
En conclusió
Els sistemes crítics de refrigeració de condensats d'alta puresa -demanen més que només la compatibilitat química. Mantenir la conductivitat ultra-que requereixen els cicles de vapor de les centrals elèctriques actuals requereix una protecció completa contra la contaminació iònica i les fuites-creuades de fluids.
Un sistema de condensador de la central elèctrica de refrigeració d'aigua d'alta puresa d'intercanviador de PTFE ben construït combina superfícies mullades químicament inerts amb una estructura duradora de fulles de tub doble per preservar la puresa del condensat fins i tot en condicions de fallada. En aïllar el condensat tant de la contaminació metàl·lica com de les fuites d'aigua dels serveis públics, aquests intercanviadors proporcionen la-seguretat mecànica estricta necessària per als sistemes de producció de vapor d'alta-pressió.
En la generació d'energia, el valor del vapor reflecteix finalment la neteja de l'aigua a partir de la qual es va crear.
