산성 연도 가스로 연소 공기를 예열하는 데 PTFE 교환기는 어떻게 사용됩니까?

보일러 또는 용광로의 배기 가스는 뜨거운 수증기-포화 가스와 황, 염소 및 연소 생성물에 의해 생성된 산성 화학 물질의 혼합물입니다. 이 가스가 단순히 스택으로 방출되면 현열과 수증기의 잠열 에너지가 손실됩니다. 이 부식성 저급 열은 연도 시스템의 차가운 끝에 장착된 PTFE 열교환기를 통해 안전하게 회수되어 들어오는 연소 공기 흐름으로 전달될 수 있습니다. 열 교환기는 열 효율을 향상시키고 기존 금속 장비를 손상시키는 유해한 응축수에 저항합니다.

현재의 PTFE 교환기 예열 연소 공기 연도 가스 시스템은 산업 열 처리에서 가장 공격적인 조건 중 하나에서 작동합니다. 교환기는 산성비가 내리는 굴뚝의 가장 공격적인 부분에 배치됩니다.

산성 연도 가스가 기존 교환기를 죽이는 이유
연소 가스가 냉각되면서 배기가스에서 수증기가 응축됩니다.

산성노점 생성
연소가스는 일반적으로 다음을 포함합니다:

이산화황(SO2)

삼산화황 SO3

염화수소 HCl

수증기

온도가 산성 이슬점 아래로 떨어지면 이러한 화학 물질은 응축된 수분과 혼합되어 다음과 같은 부식성이 강한 액체를 생성합니다.

황산;

* 염산

정확한 산성 이슬점은 다음에 의해 결정됩니다.

연료 유황

염소 오염

수분 농도

연소를 위한 과잉 공기

스택 가스의 구성

많은 시스템에서 이 응축수 구역은 탄소강은 물론 스테인리스강 열교환기까지 빠르게 성능을 저하시킵니다.

냉간-최종 부식 문제
산성 응축수는 기존 금속 이코노마이저의 튜브 표면을 공격하여 '냉각-부식'을 유발합니다.

일반적인 실패 모드는 다음과 같습니다.

피팅 부식

벽이 전반적으로 얇아짐

응력 부식 균열(SCC)

황산염 공격 및 침전물

응축이 시작되면 부식 속도가 급격히 증가합니다.

PTFE 교환기로 산성 응축물 처리
PTFE는 산성 응축수에 대해 화학적으로 불활성이라는 점에서 근본적으로 다른 대답을 제공합니다.

PTFE 튜브 구조
일반적인 디자인의 경우:

쉘 측면을 가로지르는 뜨거운 연도 가스의 흐름

차가운 연소 공기가 PTFE 튜브를 씻어냅니다.

연도 가스가 산성 이슬점 아래로 냉각되면 산성 수분이 PTFE 튜브 외부에 바로 응축됩니다.

PTFE가 전혀 영향을 받지 않는 금속 표면의 경우에는 해당되지 않습니다.

염산 및 황산에 대한 내성
PTFE는 다음에 대해 매우 강한 내성을 가지고 있습니다.

황산 응축수

염산 방울

염화물-함유 수분

산성 황산염 침전물

교환기의 화학적 내성은 금속 교환기가 빠르게 분해되는 응축 영역에서 지속적인 작동을 보장합니다.

연소가스 잠열 회수
현열회수뿐만 아니라 잠열응결이 가장 큰 효율향상을 가져온다.

에너지원으로서의 응축
수증기 응축 시:

다량의 잠열 방출

이 열은 PTFE 튜브의 벽을 통해 유입되는 연소 공기 흐름으로 전달됩니다.

PTFE의 열전도율은 금속에 비해 다소 낮지만 교환기는 다음을 보상합니다.

열 전달을 위한 넓은 면적

얇은 벽 튜브

응축 열 전달 메커니즘

연소 공기 예열
그런 다음 연소 공기는 예열되어 더 높은 온도에서 버너 시스템으로 들어갑니다.

이를 통해 다음을 달성하는 데 필요한 연료가 줄어듭니다.

목표 화염 온도

용광로 온도

보일러에서 증기 생산

연료 절약은 전체 열 효율을 몇 퍼센트 포인트 향상시키는 것과 같을 수 있습니다.

소수성 표면의 장점
PTFE의 또 다른 중요한 운영상의 이점은 다음과 같습니다.

응축수 배수
부드럽고 달라붙지 않는-PTFE 표면은 산성 수분을 촉진하여 다음을 수행합니다.

비말

잘 배수하십시오.

필름이 쌓이지 않도록 하세요

이는 열 전달 효율을 떨어뜨리는 큰 절연 유체 층의 생성을 최소화합니다.

결과는 다음과 같습니다.

향상된 열 성능

오염이 적습니다.

유지보수 빈도 감소

온도 제한 및 시스템 설계
그러나 PTFE의 열적 한계는 여전히 적절하게 유지되어야 합니다.

최대 온도 연속
PTFE의 한계는 일반적으로 다음과 같습니다.

연속 사용 온도 110도

따라서 교환기의 위치는 연소가스 온도가 이미 해당 한계보다 낮거나 이 지점 아래로 감소된 지점에 있어야 합니다.

사전 냉각 전략-
몇 가지 일반적인 방법은 다음과 같습니다.

희석 공기 혼합

가스 냉각 업스트림

열 회수 단계-진행 중

배기가스 바이패스 제어

우수한 열 제어 기능은 PTFE 튜브가 과열되거나 기계적 변형되는 것을 방지합니다.

응축수 관리
산성 응축수 처리는 시스템 설계의 중요한 측면입니다.

배수 시스템 설계
교환기는 다음으로 구성됩니다.

경사면의 수집 구역

부식 방지 배수구

지속적인 응축수 제거

응축수가 고이게 되면 열 전달을 방해하고 오염을 촉진할 수 있습니다.

중화 요건
수집된 산성 액체는 일반적으로 다음과 같습니다.

폐기 전 중화됨

폐수 시스템이 처리되었습니다.

pH 준수 모니터링

응축물에는 농축된 황산 및 염산 성분이 포함될 수 있으며 일반적으로 처리 없이는 배출될 수 없습니다.

노트 시스템
셸-측 청소 요구사항
시간이 지남에 따라{0}}교환기의 쉘 측면에 그을음, 재 또는 연소 잔류물의 미립자가 쌓일 수 있습니다.

성능을 유지하기 위해 시스템에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.

수트블로어

물 세척 스프레이 시스템

주기적으로 화학적 세척

접근 가능한 검사 구멍

PTFE는 화학적으로 불활성이기 때문에 튜브 표면을 손상시키지 않고 엄격한 세척 공정을 사용할 수 있습니다.

금속 이코노마이저와 비교한 이점
PTFE 교환기는 산 회수 서비스에서 다양한 운영상의 이점을 제공합니다.

부식 방지
PTFE는 다음에 의존하지 않습니다: 금속 시스템과 달리:

패시베이션 산화막

부식 억제제

희생 보호 코팅

PTFE는 금속 이코노마이저를 잠식하는{0}}냉간 부식에 문제가 되지 않습니다.

장기적인 신뢰성
PTFE 교환기는 다음을 제공할 수 있습니다.

노동 수명 연장

정상 상태 열 성능

유지관리 비용 절감

산 누출 가능성 감소

특히 배기가스 흐름을 함유한 황- 또는 염화물-에서 그렇습니다.

산업용
PTFE 연도가스 열 회수 시스템은 다음 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

폐기물 소각로

연료유 유황 보일러

화학 공정용 히터

바이오매스 연소 시스템

금속 가공로

이러한 응용 분야에서는 일반적으로 기존 금속 열 회수 장비와 호환되지 않는 공격적인 산성 응축수 배출 흐름이 생성됩니다.

결론:
PTFE 열 교환기는 산성 연도 가스 흐름에서 폐열을 회수하기 위한 견고한 내식성 옵션을 제공합니다. 교환기는 현열과 잠열을 모두 수집하고 황산 및 염산의 공격에 대한 안전한 저항을 통해 화학적으로 불활성인 PTFE 튜브에 수분을 직접 응축시킬 수 있습니다.

회수된 에너지는 유입되는 연소 공기에 공급되어 연료 소비를 낮추고 전반적인 열 효율을 높입니다. 물론 우수한 응축수 배수, 쉘 측면의 주기적인 청소 및 주의 깊은 온도 관리와 같은 설계 요구 사항은 여전히 ​​중요합니다. 특히 PTFE는 약 110도 미만의 연속 사용으로 제한되기 때문입니다.

기존 이코노마이저가 저온-산 공격을 받기 쉬운 부식성 굴뚝 조건에서 PTFE 기술은 손상을 주는 응축 과정을 유익한 회수 가능한 에너지원으로 전환합니다. 연료 소비를 줄이고 탄소 배출을 줄이는 방법은 열 공정 부문에서 화학적으로 가장 공격적인 부분을 견딜 수 있는 재료에 의해 점점 더 뒷받침되고 있습니다.