Kā PTFE apmainītājus izmanto karstas, kodīgas sintēzes gāzes dzesēšanai no biomasas gazifikatora?

Tie ir līdzeklis oglekļa-neitrālas enerģijas iegūšanai, burbuļojoša, šķidrā koksnes skaidu slānis, kas tiek gazificēts karstā, viegli uzliesmojošā "singlāzē". Bet sintēzes gāze, kas iziet no gazifikatora, ir neapstrādāta, nepatīkama, kodīga, lipīga ūdeņraža, oglekļa monoksīda, skābu darvu un smalku pelnu kombinācija. Taču, lai dzinējā varētu sadedzināt-bagāto benzīnu, tas ir jāatdzesē un jāiztīra. Siltummainim, kas sākotnēji atdzesē neapstrādāto sintētisko gāzi, ir jāiztur vardarbīgs korozijas, erozijas un piesārņojuma izraisīts uzbrukums. Tikai dažas iekārtas, piemēram, PTFE apvalks un cauruļu siltummainis, spēj sekmīgi izturēt šādu ellišķo priekšējās līnijas{6}}pakalpojumu.

Neapstrādātas sintēzes gāzes dzesēšanas izaicinājums biomasas gazifikācijas laikā
Biomasas gazifikācija ir process, kurā cietās organiskās vielas (šķeldas, lauksaimniecības atkritumus vai sadzīves atkritumus) pārvērš degošā gāzu maisījumā, ko sauc par sintēzes gāzi (sintēzes gāzi). Gazifikators darbojas augstā temperatūrā, parasti no 700 grādiem līdz 1000 grādiem. Neapstrādātā sintēzes gāze, kas iziet no reaktora, sastāv no enerģētiskām-gāzēm (H₂, CO, CH₄), kā arī dažādiem bīstamiem piesārņotājiem:

Skābie kondensāti: ja sintezētā gāze tiek atdzesēta zem rasas punkta, kondensējas tādas ķīmiskas vielas kā etiķskābe, skudrskābe un sālsskābe. Šīs skābes ir agresīvas pret parasto oglekļa tēraudu un daudziem nerūsējošajiem tēraudiem.

Smagās darvas: augstas molekulmasas organiskās ķīmiskās vielas (policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži) kondensējas, veidojot biezu, viskozu, melnai darvai līdzīgu vielu, kas cieši pielīp pie aukstām virsmām.

Smalkie pelni un daļiņas: eroziju izraisa ogles un minerālu pelnu daļiņas, kas var arī uzkrāties.

Tradicionālais metāla apvalka-un-caurules siltummainis šajā lietojumprogrammā tiks bojāts nedēļās vai pat dienās. Skābais kondensāts grautu cauruļu sienu iekšējo pusi. Darvas nogulsnes pakāpeniski aizsprostotu gāzes kanālus, kas izraisītu spiediena krituma palielināšanos un galu galā noslāpētu plūsmu. Ar darvu piesārņota metāla siltummaiņa tīrīšana ir grūta, un parasti ir nepieciešamas spēcīgas ķīmiskas vielas vai mehāniska skrāpēšana, kas iznīcina caurules virsmas.

Kā PTFE siltummainis nodrošina uzticamu sintēzes gāzes dzesēšanu biomasas gazifikatoriem
Politetrafluoretilēna unikālais ķīmiskās inerces, nepiedegošās virsmas īpašību un termiskās stabilitātes sajaukums mērenās temperatūrās dod labumu PTFE apmaiņas biomasas gazifikatora sintēzes gāzes dzesēšanas lietojumam. Parastā{2}}uzstādījumā karstā neapstrādātā sintezētā gāze iziet cauri PTFE apvalka un caurules siltummaiņa caurules pusei. Dzesēšanas līdzeklis, parasti ūdens vai termiskā eļļa, plūst PTFE cauruļu apvalka pusē.

Izturība pret koroziju: izturīgs pret skābiem kondensātiem
PTFE ir ķīmiski inerts pret praktiski visām skābēm, ieskaitot etiķskābi, skudrskābi un sālsskābi, kas atrodas neapstrādātā sintēzes gāzes kondensātā. Nav nepieciešams pasīvais oksīda slānis, un nav punktveida, plaisu korozijas vai sprieguma korozijas plaisāšanas. Pat sintēzes gāzes dzesēšanas gadījumā zem skābes rasas punkta, kad uz cauruļu virsmām veidojas šķidri skābes pārklājumi, PTFE caurules ir neskartas visā siltummaiņa kalpošanas laikā. Šī imunitāte samazina nepieciešamību pēc dārgiem augstas sakausējuma materiāliem, piemēram, Hastelloy vai Inconel.

Izturība pret piesārņojumu: Ne{0}}nepiedegoša virsma novērš darvas veidošanos
PTFE caurulēm ir gludas zemas virsmas enerģijas sienas, kas iztur biezu viskozu darvu saķeri, kas ātri piepildītu metāla vai keramikas siltummaini. Darvas pilieni un kondensāti dod priekšroku gravitācijas iedarbībai, lai veidotu lipīgu, saceptu{1}}uz plēvi. Šī pašattīrīšanās darbība-ievērojami samazina laiku starp obligātajām apkopes izslēgšanām.

Siltuma veiktspēja
Jāņem vērā viens svarīgs tehnoloģisks ierobežojums: PTFE ir ierobežota līdz maksimālajai nepārtrauktai darba temperatūrai, kas ir aptuveni 110 grādi (230 grādi F) samitrinātai caurules sienai. Tāpēc neapstrādātā sintēzes gāze, kas iet caur PTFE siltummaini, ir jādzēš vai iepriekš jāatdzesē no gazifikatora izejas temperatūras (700–1000 grādi) līdz zemākai par 110 grādiem. To parasti panāk ar atsevišķu augšējo dzesēšanas sistēmu, bieži vien ar tiešu ūdens izsmidzināšanu vai izstarojošu dzesētāju, kas ļoti īsā laikā atdzesē sintezēto gāzi līdz aptuveni 100–105 grādiem. Pēc tam PTFE siltummainī tiek veikta galīgā dzesēšana līdz mērķa temperatūrai (parasti 40–60 grādi), kas nepieciešama pakārtotajai tīrīšanai un dzinēja padevei.

Siltuma atgūšana lielākai efektivitātei
Sintētiskās gāzes dzesēšanas procesā reģenerētais siltuma pārpalikums netiek tērēts. Labi uzbūvētā biomasas gazifikācijas iekārtā karsto ūdeni vai termālo eļļu, kas atņem siltumu no PTFE apmaiņas, izmanto gazifikatora sadegšanas gaisa priekšsildīšanai. Sadegšanas gaisa priekšsildīšana var uzlabot iekārtas kopējo siltumefektivitāti par 10–20% [ ]. Tas nekavējoties samazina biomasas degvielas patēriņu tai pašai enerģijas ražošanai. PTFE dzesētājs ir izturīgas, ķīmiski aklas plaušas, kas ieelpo gazifikatora karsto, netīro un skābo elpu un mierīgi nodod savu uguni tīras enerģijas ciklam.

Procesa piezīme: Darvas piesārņojuma kontrole, izmantojot nepārtrauktu mazgāšanu ar izsmidzināšanu
Lai gan PTFE ir nelipīgs, galu galā var uzkrāties smagā darva, īpaši, ja sintētiskajā gāzē ir neparasti liels daudzums policiklisko aromātisko ogļūdeņražu ar augstu molekulmasu. Tādējādi rūpnieciskie PTFE apmainītāji, kas paredzēti neapstrādātas sintēzes gāzes dzesēšanai, parasti ir aprīkoti ar to konstrukcijā iekļautu izsmidzināšanas mazgāšanas sistēmu. Pirms darvas kondensāta uzkrāšanās tie tiek uzmanīgi nomazgāti no caurules virsmām (vai gāzes ieplūdes plūsmā), izmantojot pastāvīgu ūdens vai šķīdinātāja izsmidzināšanu.

Smidzināšanas mazgāšana ir vai nu:

Kondensāta reciklēšana: tīru ūdeni vai vieglu sārma šķīdumu no pakārtotās tīrīšanas, izsmidzinot zemā spiedienā.

Šķīdinātāja injekcija: bioloģiski{0}}atvasināts šķīdinātājs (piemēram, biodīzeļdegviela vai augu eļļa), kas izšķīdina smagos darvas, nesabojājot PTFE.

Izsmidzināšanas mazgāšana ir rūpīgi jākontrolē. Ja plūsma ir pārāk liela, tā pārpludinās gāzes plūsmu, un, ja plūsma ir pārāk zema, tā radīsies netīrumi. Smidzināšanas sprauslas ir novietotas tā, lai nodrošinātu pilnīgu cauruļu saišķa pārklājumu. Mazgāšanas šķidrums, kas tagad satur aizvesto darvu, iziet no siltummaiņa un tiek novirzīts uz separatoru vai apstrādes iekārtu. Šī aktīvā tīrīšanas metode ļauj PTFE siltummainim darboties mēnešus vai gadus starp intensīvām cilvēku tīrīšanām.

PTFE sintētiskās gāzes dzesētāju mehāniskās konstrukcijas aspekti
Pastāv dažas būtiskas atšķirības starp PTFE siltummaini biomasas sintēzes gāzes dzesēšanai un parasto PTFE iegremdējamo sildītāju vai mazu siltummaini:

PTFE caurules parasti tiek izgatavotas ar sieniņu biezumu 1-2 mm, kas nodrošina tām mehānisko izturību un noturību pret nodilumu, ko izraisa līdzi nesošās pelnu daļiņas.

Cauruļu balsti: cauruļu saišķim ir nepieciešams tuvāks attālums starp balstiem, lai novērstu vibrāciju un nokarāšanos, jo PTFE ir zemāks elastības modulis nekā metālam. Var izmantot perforētas PTFE vai polipropilēna atbalsta plāksnes.

Korpusa materiāls: Korpusa puse (dzesēšanas ūdens kontūra) var būt izgatavota no oglekļa tērauda vai nerūsējošā tērauda, ​​jo ​​tā nav pakļauta korozīvās sintēzes gāzei. Caurule ar PTFE oderējumu vai cietas PTFE caurules (tikai caurules pusē).

Blīves un blīves: visos atloku savienojumos tiek izmantotas fluorpolimēra blīves (PTFE vai FEP), lai novērstu sintēzes gāzes noplūdi.

KOPSAVILKUMS UN SECINĀJUMI: efektīvas atjaunojamās enerģijas izmantošana no “netīrajām” gāzes plūsmām
PTFE siltummaiņi piedāvā izturīgu, pret koroziju un netīrumiem izturīgu risinājumu skarbajiem sintezētās gāzes dzesēšanas pienākumiem biomasas gazifikācijas iekārtā, nodrošinot efektīvāku un uzticamāku atjaunojamās enerģijas ražošanu. PTFE iekārta darbojas nepārtraukti, veicot nelielu apkopi, jo tā ir izturīga pret skābiem kondensātiem, kas noārda metālus, un novērš darvas saķeri, kas iestrēgst citu veidu siltummaiņā. Reģenerētais siltums uzsilda sadegšanas gaisu un uzlabo iekārtas kopējo efektivitāti, tādējādi palielinot biomasas ekonomiskumu projektiem.

Dažas no netīrākajām, kodīgākajām gāzu plūsmām satur zaļāko enerģiju. PTFE siltummaiņa ķīmiski vienaldzīgā sirds padara šo procesu klusi, gadu no gada{1}}atdzesējot gazifikatora karsto elpu bez sūdzībām.