Како се ПТФЕ измењивачи користе за хлађење врућег, корозивног сингаса из гасификатора биомасе?

Они су средство за угљенично{0}}неутралну енергију, мјехурић, флуидизован слој дрвне сечке, гасификован у врући, запаљиви „сингас“. Али сингас који напушта гасификатор је сирова, гадна, каустична, лепљива комбинација водоника, угљен моноксида, киселих катрана и финог пепела. Али пре него што бензин{3}}богат енергијом може да се сагоре у мотору, он мора да се охлади и очисти. Измењивач топлоте који у почетку хлади сирови сингас мора да издржи насилан напад корозије, ерозије и прљања. Само неколико комада опреме, на пример ПТФЕ измењивач топлоте са шкољком и цевима, може успешно да издржи такву паклену-услугу на првој линији.

Изазов хлађења сировог сингаса током гасификације биомасе
Гасификација биомасе је процес претварања чврсте органске материје (дрвна сечка, пољопривредни отпад или комунално смеће) у запаљиву мешавину гаса која се зове синтетски гас (синтетски гас). Гасификатор ради на високим температурама, обично од 700 степени до 1000 степени. Сирови сингас који излази из реактора састоји се од-гасова богатих енергијом (Х₂, ЦО, ЦХ₄) као и разних опасних загађивача:

Кисели кондензати: Ако се сингас охлади испод тачке росе, хемикалије као што су сирћетна киселина, мравља киселина и хлороводонична киселина ће се кондензовати. Ове киселине су агресивне на нормалан угљенични челик и много нерђајућих челика.

Тешки катрани: Органске хемикалије високе молекуларне тежине (полициклични ароматични угљоводоници) кондензују се и формирају густу, вискозну црну супстанцу{0}}сличну катрану која се чврсто лепи за хладне површине.

Фини пепео и честице: Ерозију изазивају увучене честице угљена и минералног пепела који се такође могу акумулирати.

Традиционални метални измењивач топлоте-и-у овој апликацији би се оштетио недељама или чак данима. Кисели кондензат би еродирао унутрашњу страну зидова цеви. Наслаге катрана би постепено зачепиле гасне канале, што би довело до повећања пада притиска и на крају загушило проток. Чишћење металног измењивача запрљаног катраном је тешко и обично захтева јаке хемикалије или механичко стругање које уништава површине цеви.

Како ПТФЕ измењивач обезбеђује поуздано хлађење сингаса за гасификаторе биомасе
Јединствена мешавина хемијске инертности, -нелепљивих површинских карактеристика и термичке стабилности на умереним температурама од политетрафлуороетилена доприноси примени ПТФЕ измењивача биомасе у гасификатору сингасног хлађења. У типичној поставци-врући сирови сингас пролази кроз цевну страну ПТФЕ измењивача топлоте са омотачем и цевима. Медиј за хлађење, обично вода или термално уље, тече на страни омотача ПТФЕ цеви.

Отпорност на корозију: отпоран на киселе кондензате
ПТФЕ је хемијски инертан за практично све киселине, укључујући сирћетну, мравља и хлороводоничну киселину присутне у сировом кондензату сингаса. Није потребан пасивни оксидни слој и нема удубљења, корозије у пукотинама или пуцања корозије под напоном. Чак иу случају хлађења сингаса испод киселе тачке росе, са течним киселинским премазом који се формира на површини цеви, ПТФЕ цеви су неоштећене током целог радног века измењивача. Овај имунитет смањује потребу за скупим високолегираним материјалима као што су Хастеллои или Инцонел.

Отпорност на прљање: -Нелепљива површина спречава накупљање катрана-
ПТФЕ цеви имају глатке зидове ниске површинске енергије који су отпорни на лепљење густих вискозних катрана који би брзо испунили метални или керамички измењивач. Капљице катрана и кондензати више воле да се подижу и спуштају под дејством гравитације, уместо да формирају лепљив-на филм. Ова само{3}}акција самочишћења у великој мери смањује време између искључивања обавезног одржавања.

Тхермал Перформанце
Треба напоменути једно важно технолошко ограничење: ПТФЕ је ограничен на максималну континуирану радну температуру од око 110 степени (230 степени Ф) за влажни зид цеви. Због тога, сирови сингас који пролази кроз ПТФЕ измењивач мора бити угашен или претходно охлађен са његове излазне температуре из гасификатора (700–1.000 степени) на испод 110 степени. Ово се генерално постиже са одвојеним узводним системом за гашење, често директним распршивањем воде или радијантним хладњаком, који хлади сингас на отприлике 100-105 степени за врло кратко време. Коначно хлађење до циљне температуре (обично 40-60 степени) потребно за низводно чишћење и пуњење мотора се затим врши у ПТФЕ измењивачу.

Рекуперација топлоте за већу ефикасност
Регенерисана отпадна топлота из процеса хлађења сингаса се не губи. У добро изграђеном постројењу за гасификацију биомасе, топла вода или термално уље које одузима топлоту из ПТФЕ измењивача се користи за претходно загревање ваздуха за сагоревање гасификатора. Предзагревање ваздуха за сагоревање може побољшати укупну топлотну ефикасност постројења за 10–20% [ ]. Ово одмах смањује потрошњу горива биомасе за исту производњу енергије. ПТФЕ хладњак је издржљива, хемијски слепа плућа која удише врели, нечисти и кисели дах гасификатора и мирно преноси своју ватру у циклус чисте енергије.

Напомена о процесу: Контрола запрљања катрана кроз континуирано прање спрејом
Иако је ПТФЕ непријањајући-, тешки катран се на крају може накупити, посебно ако сингас има необично велике количине полицикличних ароматичних угљоводоника високе молекуларне тежине. Према томе, индустријски ПТФЕ измењивачи намењени за хлађење сировог сингаса су генерално опремљени системом за прање спрејом који је уграђен у њихов дизајн. Пре него што се катрански кондензати нагомилају, они се нежно испиру са површине цеви (или у улазни ток гаса) коришћењем константног прскања воде или растварача.

Прање спрејом је или:

Рециклирање кондензата: Чиста вода или благи алкални раствор од низводног рибања, прскана под ниским притиском.

Убризгавање растварача: растварач добијен из био-а (нпр. биодизел или биљно уље) који раствара тешке катране без оштећења ПТФЕ.

Прање спрејом мора се пажљиво контролисати. Ако је проток превисок, он ће поплавити млаз гаса, а ако је проток пренизак, он ће запрљати. Млазнице за прскање су постављене тако да обезбеде потпуну покривеност снопа цеви. Течност за прање, која сада садржи увучени катран, напушта измењивач и усмерава се у сепаратор или јединицу за третман. Ова активна метода чишћења омогућава ПТФЕ измењивачу да ради месецима или годинама између интензивних људских чишћења.

Аспекти механичког дизајна ПТФЕ сингас хладњака
Постоје неке значајне разлике између ПТФЕ измењивача топлоте за хлађење сингаса биомасе и обичног ПТФЕ урањајућег грејача или малог измењивача топлоте:

ПТФЕ цеви се обично праве са дебљином зида од 1-2 мм, што им даје механичку чврстоћу и отпорност на абразију честицама пепела које се носе.

Носачи цеви: За сноп цеви је потребан ближи размак подршке да би се спречиле вибрације и савијање, пошто ПТФЕ има нижи модул еластичности од метала. Могу се користити перфориране ПТФЕ или полипропиленске потпорне плоче.

Материјал омотача: страна омотача (круг воде за хлађење) може бити направљена од угљеничног челика или нерђајућег челика јер није изложена корозивном син-гасу. Цев обложена ПТФЕ или чврсте ПТФЕ цеви (само на страни цеви).

Заптивање и заптивке: Сви прирубнички прикључци користе заптивке од флуорополимера (ПТФЕ или ФЕП) како би се спречило цурење сингаса.

РЕЗИМЕ И ЗАКЉУЧЦИ: Откључавање ефикасне обновљиве енергије из „прљавих“ токова гаса
ПТФЕ размењивачи топлоте нуде издржљиво решење отпорно на корозију и загађивање за тешке услове хлађења сингаса у постројењу за гасификацију биомасе, обезбеђујући ефикаснију и поузданију производњу обновљиве енергије. ПТФЕ јединица ради непрекидно уз мало одржавања, јер је отпорна на киселе кондензате који разграђују метале и спречава адхезију катрана која блокира друге врсте измењивача. Регенерисана топлота претходно загрева ваздух за сагоревање и побољшава укупну ефикасност постројења, чиме се повећава економичност пројеката из биомасе за производњу енергије.

Неки од најпрљавијих, наједких токова гаса садрже најзеленију енергију. Хемијски равнодушно срце ПТФЕ измењивача чини тај процес тихо, из године у годину-хладни врући дах гасификатора без приговора.