Steam-kvalitetsantagelsen
De fleste spesifikasjoner for PTFE varmeveksler inkluderer damptrykk og temperatur. Få inkluderer dampkvalitetsparametere-tørrhetsfraksjon, overheting, ikke-kondenserbar gassinnhold og kjemisk renhet. Forutsetningen er at standard anleggsdamp er tilstrekkelig. Denne antagelsen er ofte feil.
Anleggsdamp bærer sporkjemikalier, oppløste faste stoffer fra overførsel og variable mengder medført vann. For metalliske varmevekslere påvirker disse forurensningene først og fremst dampsiden gjennom avleiring og korrosjons-langsomme prosesser som håndteres gjennom kjelevannbehandling. For PTFE varmevekslere er effektene forskjellige fordi materialet ikke korroderer eller avleirer.
Imidlertid kan visse dampkvalitetsmangler skade PTFE-vekslere gjennom mekanismer som ikke er relatert til korrosjon. Overopphetet damp kan overstige den kontinuerlige driftstemperaturen til støttematerialer. Medførte kjelefaststoffer kan erodere PTFE-overflater ved høye hastigheter. Ikke-kondenserbare gasser kan dekke varmeoverføringsflater. Spesifisering og verifisering av dampkvalitet forhindrer disse unngåelige problemene.
Tørrhetsfraksjon: Den kritiske parameteren
Damptørrhetsfraksjon er masseprosenten av damp i damp-vannblandingen. Mettet damp ved 100 % tørrhet inneholder ingen medførte vanndråper. Plantedamp kommer vanligvis til 95-98% tørrhet, og frakter 2-5% medført vann i massevis.
For PTFE varmevekslere skaper lav tørrhetsfraksjon to problemer. Medførte vanndråper ved kjeletrykk fører med seg oppløste faste stoffer-natrium, silika, fosfater-som avsettes inne i PTFE-rørene når vannet fordamper. Disse avleiringene er ikke etsende for PTFE, men de isolerer rørveggen og reduserer varmeoverføringen. Over måneder kan akkumulerte faste stoffer delvis blokkere rørhullene.
Mer signifikant, medført vann ved høy hastighet forårsaker erosjon av PTFE-overflaten. Vanndråper som treffer rørveggen med damphastigheter på 20-30 m/s skaper lokalisert overflateru. Effekten er liten på kort sikt, men kumulativ over år med tjeneste.
En tørrhetsandel på 98 % eller høyere anbefales for PTFE varmevekslere i kontinuerlig drift. Dette oppnås gjennom riktig dampseparasjon i kjelen og tilstrekkelig dimensjonert dampledning med riktig drenering.
Tabell 1: Dampkvalitetsspesifikasjoner for PTFE-varmevekslerservice
| Steam Quality Parameter | Anbefalt grense | Konsekvens av grenseoverskridelse | Målemetode |
|---|---|---|---|
| Tørrhetsfraksjon | Større enn eller lik 98 % | Faststoffavsetning; erosjon ved rørinntak | Strupende kalorimeter |
| Overoppheting (over metning) | Mindre enn eller lik 10 grader | Overskrider støttematerialevurdering; termisk nedbrytningsrisiko for PVDF-komponenter | Temperatursonde oppstrøms veksler |
| Ikke-kondenserbare gasser (CO₂, O₂, N₂) | Mindre enn eller lik 0,5 volumprosent | Varmeoverføring teppe; redusert effektivt overflateareal | Gassløselighet eller Orsat-analyse |
| Totalt oppløste faste stoffer i kondensat | Mindre enn eller lik 10 ppm | Begroing av indre rør; redusert U-verdi | Konduktivitetsmåler på kondensatprøve |
| Kjelbehandling kjemisk overføring | Aminer Mindre enn eller lik 1 ppm; oksygenfjernere Mindre enn eller lik 0,5 ppm | Permeasjonsrisiko hvis væsker på rør-side og skall- må forbli adskilt | Spesifikk ioneanalyse |
| Partikler (rørskala, rust) | Mindre enn eller lik 100 μm partikkelstørrelse | Tube innløp blokkering; erosjon ved svinger | Inspeksjon av-sil |
Superheat-grenser
Overopphetet damp er damp oppvarmet over dens metningstemperatur ved et gitt trykk. Mild overheting på 5-10 grader er vanlig i anlegg der damp reiser lange avstander fra kjelen. Høyere overhetingsnivåer oppstår når kjeler opererer med overhetere.
Bekymringen for PTFE-varmevekslere er ikke selve PTFE-slangen, som tåler 260 grader. Bekymringen er støttesystemet. PVDF støtteplater har en kontinuerlig servicegrense på 150 grader. Hvis overopphetet damp ved 180-200 grader kommer inn i varmeveksleren, vil den ikke-nedsenkede toppseksjonen og de første støtteplatene se temperaturer over klassifiseringen.
Overheting over 10 grader bør elimineres av en desuperheater-et vanninjeksjonssystem som reduserer damptemperaturen til metning-før dampen kommer inn i PTFE-veksleren. Alternativt bør støttematerialer som er klassifisert for maksimal mulig overopphetingstemperatur spesifiseres.
Ikke-kondenserbare gasser
Luft og karbondioksid kommer inn i dampsystemer under oppstart av kjelen, gjennom vakuumbrytere og fra dekomponering av kjelebehandlingskjemikalier. Disse ikke-kondenserbare gassene kondenserer ikke med dampen. De samler seg i varmeveksleren og danner et stillestående gassteppe på dampsiden av rørveggen.
Gassteppet er en effektiv isolator. Varmeoverføring gjennom gasslaget skjer kun ved ledning, uten latent varmebidrag. En gasskonsentrasjon på kun 1 volumprosent kan redusere den effektive varmeoverføringskoeffisienten med 10-15 % i den berørte sonen.
Riktig valg av dampfelle med innebygd-luftventilasjonsevne-termostatiske luftventiler eller flottør-og-termostatiske feller-fjerner kontinuerlig ikke-kondenserbare gasser fra veksleren. Dampsystemet bør inkludere luftventiler på alle høye punkter der gasser kan samle seg.
Sammendrag
Pålitelig PTFE varmevekslerytelse krever dampkvalitetsparametere utover trykk og temperatur. En minimum tørrhetsandel på 98 % forhindrer avsetning av faste stoffer og erosjon. Overoppheting bør begrenses til 10 grader over metning for å beskytte støttematerialer. Ikke-kondenserbar gassinnhold bør holdes under 0,5 % gjennom riktig luftventilasjon og valg av dampfelle.
Disse spesifikasjonene, når de er inkludert i anskaffelsen av veksleren og designen av dampsystemet, sikrer at PTFE-varmeveksleren leverer sin design-termiske ytelse gjennom hele levetiden uten tilsmussing på damp-siden eller nedbrytning av støttemateriale.
Tekniske anbefalinger for forbedring av dampkvalitet i eksisterende PTFE-varmevekslerinstallasjoner er tilgjengelige ved innsending av gjeldende dampkvalitetsmålinger, data om vekslerens ytelse og eventuell observert intern begroing eller støtteforringelse.
