Bagaimana Penukar PTFE Digunakan dalam Pemanasan Awal Udara Pembakaran dengan Gas Buang Asam?

Gas buang dari ketel atau tungku adalah campuran gas jenuh-uap air panas dengan bahan kimia asam yang dihasilkan oleh belerang, klorin, dan produk pembakaran. Jika gas ini dilepaskan begitu saja ke tumpukan, panas sensibel dan energi laten dalam uap air akan hilang. Panas tingkat rendah yang korosif ini dapat diperoleh kembali dengan aman dan dipindahkan ke aliran udara pembakaran yang masuk melalui penukar panas PTFE, yang dipasang di ujung dingin sistem buang. Penukar panas meningkatkan efisiensi termal dan menahan kondensat berbahaya yang merusak peralatan logam konvensional.

Sistem gas buang udara pembakaran preheat penukar PTFE saat ini beroperasi di salah satu kondisi paling agresif dalam pemrosesan termal industri. Penukar ditempatkan di area paling agresif dari cerobong asap tempat turunnya hujan asam.

Mengapa Gas Buang Asam Membunuh Penukar Konvensional
Saat gas pembakaran mendingin, uap air mengembun keluar dari knalpot.

Pembentukan titik embun asam
Gas buang biasanya mengandung:

Belerang dioksida (SO2)

Belerang trioksida SO3

Hidrogen klorida HCl

Uap air

Ketika suhu turun di bawah titik embun asam, bahan kimia ini bercampur dengan uap air yang terkondensasi untuk menghasilkan cairan yang sangat korosif seperti:

Asam sulfat;

* Asam klorida

Titik embun asam yang tepat ditentukan oleh:

Bahan bakar belerang

Polusi klorin

Konsentrasi kelembaban

Udara berlebih untuk pembakaran

Komposisi gas tumpukan

Dalam banyak sistem, zona kondensat ini dengan cepat mendegradasi baja karbon dan bahkan penukar panas baja tahan karat.

Masalah Dingin-Akhir Korosi
Kondensat asam menyerang permukaan tabung pada economizer logam konvensional yang menyebabkan "korosi-ujung dingin".

Mode kegagalan yang umum adalah:

Korosi lubang

Penipisan dinding secara umum

Retak Korosi Stres (SCC)

Serangan dan deposit sulfat

Setelah kondensasi dimulai, laju korosi meningkat dengan cepat.

Menangani Kondensasi Asam dengan PTFE Exchanger
PTFE menawarkan jawaban yang berbeda secara fundamental karena secara kimiawi tidak bereaksi terhadap kondensat asam.

Struktur Tabung PTFE
Untuk desain tipikal:

Aliran gas buang panas melintasi sisi cangkang

Udara pembakaran dingin membilas tabung PTFE.

Saat gas buang mendingin di bawah titik embun asam, uap air asam akan mengembun tepat di bagian luar tabung PTFE.

Hal ini tidak terjadi pada permukaan logam, dimana PTFE sama sekali tidak terpengaruh.

Ketahanan terhadap Asam Klorida dan Asam Sulfat
PTFE memiliki ketahanan yang sangat kuat terhadap:

Kondensat asam sulfat

Tetesan asam klorida

Klorida-yang mengandung uap air

Deposit asam sulfat

Kekebalan kimia penukar memastikan operasi berkelanjutan di wilayah kondensasi, tempat penukar logam terdegradasi dengan cepat.

Pemulihan Panas Laten Gas Buang
Tidak hanya pemulihan panas yang masuk akal, namun kondensasi panas laten memberikan peningkatan efisiensi terbesar.

Kondensasi sebagai sumber energi
Pada kondensasi uap air:

Pelepasan panas laten dalam jumlah besar

Panas ini ditransfer melalui dinding tabung PTFE ke dalam aliran udara pembakaran yang masuk.

Konduktivitas termal PTFE agak rendah dibandingkan dengan logam namun penukarnya mengkompensasi:

Area luas untuk perpindahan panas

pipa berdinding tipis

Mekanisme perpindahan panas kondensasi

Pemanasan Awal Udara Pembakaran
Udara pembakaran kemudian dipanaskan terlebih dahulu dan memasuki sistem burner pada suhu yang lebih tinggi.

Hal ini mengurangi bahan bakar yang dibutuhkan untuk mencapai:

Target suhu nyala api

Suhu tungku

Produksi uap di boiler

Penghematan bahan bakar dapat meningkatkan efisiensi termal secara keseluruhan sebesar beberapa poin persentase.

Keuntungan Permukaan Hidrofobik
Manfaat operasional penting lainnya dari PTFE adalah.

Drainase Kondensat
Permukaan PTFE yang halus dan tidak lengket meningkatkan kelembapan asam untuk:

Droplet

Tiriskan dengan baik.

Hindari penumpukan film

Hal ini meminimalkan produksi lapisan besar cairan isolasi yang akan mengurangi efisiensi perpindahan panas.

Dan hasilnya:

Peningkatan kinerja termal

Lebih sedikit pengotoran.

Perawatan yang lebih jarang

Batas Suhu dan Perancangan Sistem
Namun, batas termal PTFE masih harus dijaga dengan baik.

Suhu maksimum terus menerus
Keterbatasan PTFE biasanya berkisar pada:

Suhu layanan berkelanjutan 110 derajat

Dengan demikian posisi exchanger harus berada pada titik dimana temperatur gas buang sudah dibawah batas tersebut atau telah diturunkan hingga dibawah titik tersebut.

Strategi untuk Pra-Pendinginan
Beberapa cara yang umum adalah:

Pencampuran udara pengenceran

Pendinginan gas di hulu

Fase pemulihan panas sedang-proses

Lewati kontrol knalpot

Kontrol termal yang baik melindungi tabung PTFE dari panas berlebih dan distorsi mekanis.

Manajemen Kondensat
Perlakuan kondensat asam merupakan aspek penting dari desain sistem.

Desain Sistem Drainase
Penukar terdiri dari:

Zona pengumpulan di lereng

Saluran air yang tahan korosi

Penghapusan kondensat secara terus menerus

Penumpukan kondensat dapat menghambat perpindahan panas dan menyebabkan pengotoran.

Persyaratan Netralisasi
Cairan asam yang terkumpul biasanya:

Dinetralkan sebelum dibuang

Sistem air limbah telah diolah

Pemantauan kepatuhan pH

Kondensat mungkin mengandung komponen asam sulfat dan asam klorida pekat dan secara umum tidak dapat dilepaskan tanpa pengolahan.

Sistem Catatan
Persyaratan Pembersihan di Sisi-Shell
Seiring berjalannya waktu, penumpukan partikulat-jelaga, abu, atau residu pembakaran di sisi cangkang penukar dapat terjadi.

Untuk menjaga kinerja, sistem biasanya berisi hal berikut:

Penghembus jelaga

Sistem semprotan pencuci air

Cuci bahan kimia secara berkala

Bukaan inspeksi yang dapat diakses

Karena PTFE bersifat inert secara kimia, proses pembersihan yang ketat dapat dilakukan tanpa merusak permukaan tabung.

Keunggulan Dibandingkan dengan Metal Economizer
Penukar PTFE menawarkan berbagai keuntungan operasional dalam layanan pemulihan asam.

Tahan korosi
PTFE tidak bergantung pada: tidak seperti sistem logam:

Film oksida pasivasi

Penghambat korosi

lapisan pelindung yang dikorbankan

PTFE tidak menjadi masalah bagi{0}}korosi ujung dingin yang menggerogoti penghemat logam.

Keandalan Jangka Panjang
Penukar PTFE dapat menawarkan:

Kehidupan kerja yang diperpanjang

Performa termal kondisi stabil

Biaya pemeliharaan lebih rendah

Mengurangi kemungkinan kebocoran asam

terutama pada sulfur- atau klorida-yang mengandung aliran gas buang.

Penggunaan Industri
Sistem pemulihan panas gas buang PTFE semakin banyak digunakan di:

Insinerator untuk limbah

Boiler dengan Bahan Bakar Minyak Sulfur

Pemanas untuk proses kimia

Sistem pembakaran biomassa

Tungku untuk pengolahan logam

Aplikasi ini umumnya menghasilkan aliran pembuangan kondensat asam agresif yang tidak sesuai dengan peralatan pemulihan panas logam konvensional.

Kesimpulan:
Penukar panas PTFE menawarkan opsi tahan korosi yang kokoh untuk mendapatkan kembali limbah panas dari aliran gas buang yang bersifat asam. Penukar ini memungkinkan kondensasi langsung uap air pada tabung PTFE yang inert secara kimia dengan pengumpulan panas sensibel dan laten, serta ketahanan yang aman terhadap serangan asam sulfat dan asam klorida.

Energi yang dipulihkan disuplai ke udara pembakaran yang masuk sehingga menurunkan konsumsi bahan bakar dan meningkatkan efisiensi termal secara keseluruhan. Tentu saja persyaratan desain seperti drainase kondensat yang baik, pembersihan berkala pada sisi cangkang dan pengelolaan suhu yang hati-hati tetap penting, terutama karena PTFE dibatasi untuk penggunaan terus menerus di bawah sekitar 110 derajat.

Dalam kondisi tumpukan korosif di mana economizer konvensional rentan terhadap serangan asam ujung dingin, teknologi PTFE mengubah proses kondensasi yang merusak menjadi sumber energi yang dapat diperoleh kembali dan bermanfaat. Jalan menuju konsumsi bahan bakar yang lebih rendah dan penurunan emisi karbon semakin didukung oleh bahan-bahan yang mampu bertahan dalam sektor proses termal yang paling agresif secara kimia.