یک خط فسفاته روی یک بخاری غوطه وری PTFE 5 کیلوواتی را تنها پس از هشت ماه خدمت کشید. سطح غلاف روبه روی قطعات کار عادی به نظر می رسید. سطح زیرین-سمت رو به دیوار مخزن-با یک لایه متراکم و فشرده از لجن تیره به ضخامت 15 تا 20 میلی متر پوشیده شده بود. مقاومت عایق به 18 MΩ کاهش یافته بود. لجن مخلوطی از رسوب فسفات آهن، لجن فسفات روی و شن انتقالی بود که در شکاف بین بخاری و دیوار ته نشین شده و تثبیت شده بود.
حمام های فسفاته به طور مداوم لجن تولید می کنند. واکنش پوشش تبدیل، فسفات های نامحلول تولید می کند که از محلول رسوب می کنند. در یک مخزن با یک بخاری غوطه وری PTFE که روی دیوار یا نزدیک آن نصب شده است، شکاف بین بخاری و دیوار به تله لجن تبدیل می شود. لجن جمع می شود، یکپارچه می شود و در نهایت سطح زیر بخاری را می پوشاند.
چرا حمام های فسفاته لجن زیادی تولید می کنند؟
واکنش فسفاته کردن یون های فلزی محلول را به ترکیبات فسفات نامحلول تبدیل می کند. برای هر متر مربع سطح فولاد فسفاته شده، تقریباً 2 تا 5 گرم لجن تولید می شود. در یک خط انتقال{4}بالا، تولید لجن روزانه می تواند به چندین کیلوگرم برسد.
لجن از فسفات آهن، فسفات روی و فسفات های پیچیده سایر فلزات تشکیل شده است. خوب، متراکم است و به راحتی ته نشین می شود. در مخزن با جریان کم، لجن در سطوح افقی و در مناطق کم سرعت تجمع می یابد.
| توان عملیاتی خط | سطح فولاد فسفاته | تولید لجن روزانه | انباشت ماهانه |
|---|---|---|---|
| کم، 100 متر مربع در روز | 100 m² | 0.2-0.5 کیلوگرم | 6-15 کیلوگرم |
| متوسط، 500 متر مربع در روز | 500 m² | 1.0-2.5 کیلوگرم | 30-75 کیلوگرم |
| ارتفاع، 1000 متر مربع در روز | 1,000 m² | 2.0-5.0 کیلوگرم | 60-150 کیلوگرم |
| بسیار بالا، 2000 متر مربع در روز | 2,000 m² | 4.0-10.0 کیلوگرم | 120-300 کیلوگرم |
نرخ تولید لجن در خطوط فسفاته بر اساس توان عملیاتی
چرا قسمت زیرین بخاری لجن جمع می کند؟
شکاف بین بخاری غوطه وری PTFE و دیواره مخزن یک منطقه جریان کم- است. بخاری شکاف را از گردش مخزن اصلی محافظت می کند. لجن در شکاف می نشیند و جمع می شود زیرا جریانی برای انتقال آن وجود ندارد.
شکاف همچنین گرما را به دام می اندازد. بخاری سیال موجود در شکاف را گرم می کند، اما سیال نمی تواند خارج شود. سیال به دام افتاده راکد می شود و لجن با سرعت بیشتری ته نشین می شود. ترکیب جریان کم و دمای بالا تجمع لجن را تسریع می کند.
لایه لجن در قسمت زیرین بخاری از مخزن اصلی عایق شده است. گرمای تولید شده توسط بخاری باید قبل از رسیدن به دیواره مخزن و سیال حجیم از لایه لجن عبور کند. لجن مقاومت حرارتی را افزایش می دهد که باعث افزایش دمای سطح غلاف در هر دو طرف می شود. دمای بالاتر باعث تسریع تخریب PTFE و تشکیل مقیاس در سمت فرآیند می شود.
پیامدهای حرارتی پوشش لجن
یک لایه لجن در قسمت زیرین بخاری به عنوان یک پوشش عایق عمل می کند. دمای سطح غلاف افزایش می یابد زیرا گرما نمی تواند از لجن خارج شود. دمای بالاتر نیروی محرکه برای رسوب بیشتر لجن را افزایش می دهد و تخریب PTFE را تسریع می کند.
برای بخاری که با 1.2 W/cm² کار می کند، یک لایه لجن 10 میلی متری با هدایت حرارتی 0.5 W/m·K تقریباً 24 درجه کاهش دما اضافه می کند. دمای سطح غلاف تا این مقدار افزایش می یابد که می تواند PTFE را به محدوده تخریب سوق دهد.
| ضخامت لجن | مقاومت حرارتی | افزایش ΔT سطح | PTFE تاثیر زندگی |
|---|---|---|---|
| 0 میلی متر | 0 | پایه | هیچ کدام |
| 5 میلی متر | 0.01 m²·K/W | 12 درجه | متوسط |
| 10 میلی متر | 0.02 m²·K/W | 24 درجه | قابل توجه است |
| 15 میلی متر | 0.03 m²·K/W | 36 درجه | شدید |
| 20 میلی متر | 0.04 m²·K/W | 48 درجه | انتقادی |
تأثیر ضخامت لجن بر دمای سطح غلاف PTFE در خدمات فسفاته
جلوگیری از تجمع لجن در هیترهای غوطه وری PTFE
موثرترین پیشگیری از بین بردن شکافی است که در آن لجن جمع می شود. بخاری نصب شده روی دیواره مخزن هیچ شکافی ندارد. بخاری نصب شده روی یک براکت با یک شکاف کنترل شده که می تواند شسته شود، دارای یک شکاف است، اما شکاف را می توان تمیز کرد.
اگر شکاف اجتناب ناپذیر است، باید برای تمیز کردن در دسترس باشد. بخاری باید بدون جدا کردن مخزن قابل جابجایی باشد و شکاف باید در طول تعمیر و نگهداری معمول شسته شود. یک دریچه تخلیه در نقطه پایین شکاف اجازه می دهد تا لجن شسته شود.
تمیز کردن منظم مخزن، لجن را قبل از اینکه یکپارچه شود، از بین می برد. در مخازن فسفاته با تولید لجن بالا، مخزن ممکن است هر 3 تا 6 ماه یکبار نیاز به تمیز کردن داشته باشد. برای دسترسی به شکاف بخاری باید در حین تمیز کردن برداشته شود.
| اقدام پیشگیری | اثربخشی | پیاده سازی | هزینه |
|---|---|---|---|
| نصب فلاش | بالا | طراحی بخاری | پایین |
| شکاف قابل دسترس | متوسط | طراحی نصب | متوسط |
| تمیز کردن منظم مخزن | بالا | برنامه تعمیر و نگهداری | متوسط |
| تله لجن | متوسط | طراحی تانک | بالاتر |
اقدامات پیشگیرانه برای تجمع لجن در زیر بخاری های غوطه وری PTFE
هنگامی که پوشش لجن نشان دهنده یک مشکل طراحی است
بخاری که با وجود تمیز کردن منظم، لجن را به سرعت جمع می کند، نشان می دهد که طراحی مخزن اجازه می دهد تا جامدات در یک مکان غیرقابل دسترس قرار گیرند. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با طراحی همسطح-پایه یا شکاف خود تخلیه{2} علت اصلی تجمع لجن را برطرف می‌کند. فرآیند مشخصات به شیمی حمام، نرخ تولید لجن، طراحی مخزن و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیسات دارای خطوط فسفاته، این برنامه کاربردی-رویکرد خاص، گرمای بیش از حد مربوط به لجن را کاهش می‌دهد و عمر مفید بخاری را افزایش می‌دهد.
