Το πρόβλημα της λάσπης στην προεπεξεργασία
Οι γραμμές προεπεξεργασίας με φωσφορικό σίδηρο παράγουν ένα συνεχές ρεύμα λάσπης. Τα ιόντα σιδήρου από τη διάλυση του κατεργαζόμενου τεμαχίου χάλυβα αντιδρούν με φωσφορικά ιόντα και οξειδωτικά στο λουτρό για να σχηματίσουν αδιάλυτο φωσφορικό σίδηρο. Αυτό το ζελατινώδες ίζημα κατακάθεται σε κάθε βυθισμένη επιφάνεια. Ο εναλλάκτης θερμότητας, που λειτουργεί στους 55-65 βαθμούς, είναι ιδιαίτερα ευάλωτος. Η ζεστή επιφάνεια επιταχύνει την αντίδραση καθίζησης. Η λάσπη συσσωρεύεται γρήγορα.
Οι εναλλάκτες θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα σε δεξαμενές προεπεξεργασίας απαιτούν μηχανικό καθαρισμό κάθε 2-4 εβδομάδες. Η λάσπη φωσφορικού σιδήρου, αναμεμειγμένη με φωσφορικό τιτάνιο από το ραφινάρισμα κόκκων, σχηματίζει μια σκληρή, προσκολλημένη κλίμακα. Η αφαλάτωση απαιτεί την αποστράγγιση της δεξαμενής, την αφαίρεση ή την πρόσβαση στο πηνίο με δυσκολία και την κοπή ή τη διάλυση της ζυγαριάς με ανασταλμένο οξύ. Κάθε εκδήλωση καθαρισμού καταναλώνει 4-6 ώρες χρόνου παραγωγής.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE στην ίδια υπηρεσία αντιστέκεται στην πρόσφυση της λάσπης. Το διάστημα καθαρισμού εκτείνεται από εβδομάδες σε μήνες. Όταν τελικά χρειαστεί καθαρισμός, η λάσπη απελευθερώνεται εύκολα από την επιφάνεια PTFE χαμηλής-ενέργειας χωρίς επιθετικές μηχανικές ή χημικές μεθόδους.
Η διαφορά του μηχανισμού πρόσφυσης
Η λάσπη φωσφορικού σιδήρου προσκολλάται στις μεταλλικές επιφάνειες μέσω πολλαπλών μηχανισμών. Η ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ των φορτισμένων σωματιδίων λάσπης και της επιφάνειας του μεταλλικού οξειδίου παρέχει την αρχική σύνδεση. Ο χημικός δεσμός μεταξύ ομάδων φωσφορικών στη λάσπη και ομάδων υδροξειδίου μετάλλου στην επιφάνεια του οξειδωμένου ανοξείδωτου χάλυβα ενισχύει τον δεσμό. Η μηχανική σύμπλεξη καθώς η λάσπη στεγνώνει και κρυσταλλώνεται κατά τις περιόδους ψύξης ολοκληρώνει την ανθεκτική πρόσφυση.
Το PTFE εξαλείφει κάθε έναν από αυτούς τους μηχανισμούς. Η επιφάνεια είναι ηλεκτρικά μη-αγώγιμη-δεν αναπτύσσεται ηλεκτροστατική έλξη. Η επιφάνεια του άνθρακα-φθορίου δεν έχει ομάδες υδροξυλίου για φωσφορικούς δεσμούς. Η επιφανειακή ενέργεια των 18-20 mN/m είναι πολύ χαμηλή για να διαβραχούν και να εξαπλωθούν τα πολικά σωματίδια φωσφορικού. Κάθε λάσπη που εναποτίθεται με τη βαρύτητα στηρίζεται στην επιφάνεια χωρίς χημική ή μηχανική προσκόλληση.
| Παράμετρος πρόσφυσης λάσπης | Επιφάνεια από ανοξείδωτο χάλυβα | Επιφάνεια PTFE |
|---|---|---|
| Επιφανειακή ενέργεια (mN/m) | 40-50 | 18-20 |
| Ηλεκτροστατική έλξη στη λάσπη | Ισχυρή (επιφάνεια φορτισμένης οξειδίου) | Κανένα (μη-αγώγιμο) |
| Χημική σύνδεση με φωσφορικά | Ναι (μεταλλικοί-φωσφορικοί δεσμοί) | Κανένα (C-F επιφάνεια) |
| Μηχανική εμπλοκή | Ναι (τραχύτητα επιφάνειας 1-3 μm Ra) | Ελάχιστη (τραχύτητα επιφάνειας 0,1-0,3 μm Ra) |
| Ισχύς πρόσφυσης λάσπης (σχετική) | 1.0 (βασική γραμμή) | 0.05-0.1 |
| Μέθοδος καθαρισμού | Μηχανική κοπή + οξύ | Ξέπλυμα με νερό ή απαλό σκούπισμα |
Ο Λειτουργικός και Κόστος Αντίκτυπος
Το εκτεταμένο διάστημα καθαρισμού αυξάνει άμεσα τον χρόνο λειτουργίας της παραγωγής. Μια σειρά προεπεξεργασίας που προηγουμένως σταματούσε για 4 ώρες κάθε 3 εβδομάδες για τον καθαρισμό του θερμαντήρα, τώρα σταματά για 1 ώρα κάθε 12 εβδομάδες για ένα απλό ξέβγαλμα. Οι ετήσιες παραγωγικές ώρες αυξάνονται κατά περίπου 60 ώρες ανά δεξαμενή-αξίας 30.000-60.000$ ανάλογα με την αξία της απόδοσης παραγωγής.
Η εξάλειψη του μηχανικού καθαρισμού διατηρεί την επιφάνεια του εναλλάκτη θερμότητας. Τα πηνία από ανοξείδωτο χάλυβα υφίστανται προοδευτική ζημιά από το επαναλαμβανόμενο θρυμματισμό και την αφαλάτωση με οξύ-την αραίωση τοιχώματος, την τραχύτητα της επιφάνειας που επιταχύνει τη μελλοντική ρύπανση και την τελική αντικατάσταση. Τα πηνία PTFE δεν υφίστανται ζημιές που προκαλούνται-από τον καθαρισμό. Η επιφάνεια παραμένει λεία και ανθεκτική σε ρύπους-καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
Η μείωση των αποβλήτων οξέων από τις εργασίες αφαλάτωσης μειώνει τη δημιουργία επικίνδυνων αποβλήτων της εγκατάστασης. Κάθε γεγονός αφαλάτωσης παράγει 50-100 λίτρα αναλωμένου οξέος που περιέχει διαλυμένο φωσφορικό σίδηρο και ιόντα μετάλλων. Η εξάλειψη 15-20 συμβάντων αφαλάτωσης ετησίως ανά δεξαμενή αντιπροσωπεύει σημαντική μείωση του κόστους επεξεργασίας αποβλήτων και του φόρτου περιβαλλοντικών εκθέσεων.
Περίληψη
Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE εξαλείφουν τη συσσώρευση λάσπης φωσφορικού σιδήρου στις επιφάνειες των θερμαντήρων σε δεξαμενές προεπεξεργασίας μέσω ενός συνδυασμού χαμηλής επιφανειακής ενέργειας, απουσίας θέσεων χημικής σύνδεσης και ηλεκτρικής μη αγωγιμότητας-. Η ανθεκτική στη ρύπανση-επιφάνεια επεκτείνει το μεσοδιάστημα καθαρισμού από εβδομάδες σε μήνες και επιτρέπει τον καθαρισμό με ήπιο νερό-ξέπλυμα αντί για επιθετική μηχανική και χημική αφαλάτωση.
Τα λειτουργικά οφέλη περιλαμβάνουν τον αυξημένο χρόνο λειτουργίας παραγωγής, την εξάλειψη των ζημιών που προκαλούνται από τον καθαρισμό-της επιφάνειας, την παρατεταμένη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και τη μείωση της παραγωγής επικίνδυνων αποβλήτων από τις εργασίες αφαλάτωσης.
Η τεχνική υποστήριξη για τις προδιαγραφές του εναλλάκτη θερμότητας PTFE σε φωσφορικό σίδηρο και άλλες εφαρμογές προεπεξεργασίας είναι διαθέσιμη με την υποβολή της χημείας μπάνιου, της θερμοκρασίας λειτουργίας, της τρέχουσας συχνότητας και μεθόδου καθαρισμού και των διαστάσεων της δεξαμενής.
