Dalam Pemanas Semula Unit Desulfurisasi Gas Serombong, Mengapa Kehadiran Zarah Abu Terbang Lebih Diutamakan Menghakis Bahagian Hulu Tiub Titanium Di Selekoh?
Tinggalkan pesanan
Unit penyahsulfuran gas serombong (FGD) dalam loji janakuasa arang batu-menggunakan pemanas semula untuk menaikkan suhu gas serombong yang telah dibersihkan sebelum ia memasuki timbunan. Titanium ialah bahan pilihan kerana rintangan kakisannya dalam persekitaran berasid, kaya-klorida. Walau bagaimanapun, gas serombong FGD mengandungi zarah abu terbang-bersudut, keras (terutamanya silika dan alumina), dengan saiz antara 1 hingga 100 µm. Zarah-zarah ini bergerak bersama gas pada halaju 15–25 m/s. Apabila aliran gas menemui bengkok dalam tiub titanium, zarah yang lebih berat tidak boleh menukar arah sepantas gas. Mereka meneruskan trajektori asalnya, memberi kesan kepada dinding tiub pada jejari luar selekoh. Kesan zarah ini menyebabkan hakisan, lebih suka mengeluarkan bahan dari bahagian hulu selekoh. Dari masa ke masa, penipisan dinding membawa kepada penembusan dan kebocoran gas serombong atau kondensat.
Mekanisme Hakisan Abu Lalat di Selekoh Tiub
Mekanisme hakisan adalah gabungan kesan haus dan pemotongan. Zarah abu terbang menyerang permukaan titanium pada sudut biasanya 20–50 darjah berbanding tangen permukaan. Titanium, walaupun sukar, mempunyai kekerasan yang agak rendah (180–220 HV untuk Gred 2) berbanding silika (kira-kira 1,200 HV). Setiap hentaman zarah menyesarkan isipadu kecil titanium-pada tertib 1–10 µm³ untuk zarah 20 µm pada 20 m/s. Kadar hakisan mengikut undang-undang kuasa: Hakisan ∝ (V)^n × (d)^m × (kepekatan zarah), di mana V ialah halaju, d ialah diameter zarah, n ialah lebih kurang 2.3 untuk titanium, dan m ialah lebih kurang 2.0. Di selekoh, halaju hentaman berkesan adalah lebih tinggi daripada halaju gas pukal disebabkan oleh pecutan zarah di sekeliling lengkung. Bahagian hulu tiub menerima ketumpatan hentaman tertinggi kerana zarah masih belum dipesongkan oleh perlanggaran sebelumnya.
Kadar Hakisan Kuantitatif di Lokasi Selekoh Berbeza
Pengukuran lapangan dan ujian makmal (halaju gas 20 m/s, abu terbang 50 mg/m³, saiz zarah purata 20 µm) telah menetapkan kadar hakisan berikut untuk titanium Gred 2:
Bahagian tiub lurus, aliran seragam: Kadar hakisan 0.05–0.10 mm setahun. Penyingkiran bahan agak seragam di sekeliling lilitan. Boleh diterima untuk hayat 10–15 tahun dengan ketebalan dinding 1.5 mm.
Bengkokkan jejari luar, siku 90 darjah, sisi hulu: Kadar hakisan 0.6–1.2 mm setahun. Kehilangan dinding maksimum berlaku pada titik di mana trajektori zarah mula-mula menyentuh tiub. Penipisan setempat boleh menembusi dinding 1.5 mm dalam masa 1-2 tahun.
Bengkokkan jejari luar, sisi hilir (selepas hentaman): Kadar hakisan 0.2–0.4 mm setahun. Zarah telah kehilangan tenaga kinetik selepas hentaman awal. Hakisan sekunder masih ketara.
Bengkokkan jejari dalam (intrados): Kadar hakisan 0.02–0.05 mm setahun. Ketumpatan hentaman zarah yang lebih rendah. Secara amnya dilindungi oleh lapisan sempadan gas.
Pelbagai selekoh dalam siri (cth, pemanas semula serpentin): Kadar hakisan meningkat sebanyak 20–50% pada setiap selekoh berikutnya kerana zarah menjadi lebih bersudut dan agresif selepas hentaman awal.
Tebatan Hakisan dan Panduan Pemilihan Reka Bentuk
Jadual berikut menyediakan rangka kerja keputusan untuk menguruskan hakisan abu terbang pada selekoh tiub titanium berdasarkan pemuatan zarah dan halaju gas:
| Keadaan Pemanas Semula FGD | Perlindungan Hakisan yang Disyorkan | Jangkaan Kadar Hakisan di Selekoh | Syor Ketebalan Dinding |
|---|---|---|---|
| Pemuatan abu rendah (<20 mg/m³), low velocity (<15 m/s) | Standard Gred 2, tiada perlindungan | 0.2–0.4 mm/tahun | 1.5 mm |
| Abu sederhana (20–50 mg/m³), halaju 15–20 m/s | Jejari selekoh bersaiz besar ( Lebih besar daripada atau sama dengan 3D), titanium Gred 7 | 0.3–0.5 mm/tahun | 2.0 mm |
| Abu tinggi (50–100 mg/m³), halaju 20–25 m/s | Tindanan tungsten karbida (0.5 mm) pada permukaan selekoh hulu | <0.05 mm/year (coated) | 1.5 mm dengan salutan |
| Severe ash (>100 mg/m³), abu terbang yang kasar (silika tinggi) | Plat haus atau lengan yang boleh diganti di selekoh | T/A (bahagian haus diganti) | Tiub 1.2 mm dengan plat haus 2 mm |
| FGD sedia ada dengan hakisan selekoh yang diketahui | Pasang baling pemusing di hulu selekoh | Mengurangkan hakisan sebanyak 60–80% | N/A |
Kejuruteraan Melangkaui Rintangan Hakisan
Gred aloi titanium menjejaskan rintangan hakisan. Gred 7 (palladium-stabil) mempunyai kekerasan yang sama (180–220 HV) dan kadar hakisan kepada Gred 2. Gred 12 (molibdenum-nikel) lebih keras sedikit (200–240 HV) dan mengurangkan hakisan sebanyak 15–20%. Rawatan permukaan boleh meningkatkan rintangan hakisan: nitriding menghasilkan lapisan permukaan TiN (500–800 HV) yang mengurangkan hakisan sebanyak 70–80% tetapi menambahkan kos. Ketebalan dinding tiub di selekoh hendaklah ditingkatkan melebihi keperluan bahagian lurus. Reka bentuk biasa menggunakan dinding 1.5 mm untuk bahagian lurus dan dinding 2.5 mm untuk jejari luar bengkok. Geometri lentur adalah kritikal: lenturan jejari-panjang (R=5D) mengalami hakisan 50% lebih rendah daripada lenturan jejari-piawai (R=1.5D). Corak aliran gas boleh diubah suai dengan memusingkan ram ke hulu selekoh untuk mengalihkan zarah dari jejari luar.
Membuat Spesifikasi Termaklum
Apabila menentukan tiub pemanas semula titanium untuk perkhidmatan FGD dengan abu terbang, kenal pasti semua selekoh dalam laluan gas. Untuk setiap selekoh, nyatakan peningkatan ketebalan dinding (2.0–2.5 mm) pada jejari luar, sama ada dengan menggunakan tiub bengkok lancar dengan dinding yang lebih tebal atau dengan menggunakan tindanan kimpalan titanium atau tungsten karbida pada bahagian hulu. Minta pemodelan dinamik bendalir pengiraan (CFD) trajektori zarah melalui pemanas semula untuk mengenal pasti-zon hakisan tinggi. Semasa operasi, lakukan ujian ketebalan ultrasonik setiap tahun pada jejari luar bengkok. Wujudkan ambang ketebalan dinding kritikal (cth, baki 0.8 mm) di mana tiub harus diganti atau dibaiki. Untuk pemasangan baharu, nyatakan jejari lentur minimum 3D (tiga kali diameter luar tiub). Jika kekangan ruang memerlukan selekoh yang ketat (R=1.5D), perlukan salutan tungsten karbida atau lengan haus yang boleh diganti. Dengan menangani hakisan keutamaan di selekoh sebagai pertimbangan reka bentuk yang berbeza, jurutera memanjangkan hayat perkhidmatan pemanas semula FGD titanium daripada 1–2 tahun kepada 10–15 tahun dalam aliran gas serombong-abu-yang sarat.
