蒸気品質の仮定
ほとんどの PTFE 熱交換器の仕様には、蒸気の圧力と温度が含まれています。蒸気品質パラメータには、-乾き度、過熱度、非凝縮性ガス含有量、-化学純度が含まれているものはほとんどありません。標準的なプラントの蒸気が適切であることが前提となっています。この仮定は多くの場合間違っています。
プラントの蒸気には、微量のボイラー化学物質、キャリーオーバーからの溶解固形物、およびさまざまな量の同伴水が含まれます。金属製熱交換器の場合、これらの汚染物質は主に、ボイラー水処理によって管理されるスケールや腐食の遅いプロセスを通じて蒸気側に影響を及ぼします。- PTFE 熱交換器の場合、材質が腐食やスケールを発生しないため、効果が異なります。
ただし、特定の蒸気品質の欠陥により、腐食とは関係のないメカニズムによって PTFE 交換器が損傷する可能性があります。過熱蒸気はサポート材の連続使用温度を超える可能性があります。混入したボイラー固形物は高速で PTFE 表面を侵食する可能性があります。非凝縮性ガスは熱伝達面を覆う可能性があります。-蒸気の品質を指定して検証することで、これらの回避可能な問題を回避できます。
乾燥率: 重要なパラメーター
蒸気乾き度は、蒸気-水混合物中の蒸気の質量パーセントです。乾き度 100% の飽和蒸気には水滴が含まれません。プラントの蒸気は通常、乾燥度 95 ～ 98% に達し、質量で 2 ～ 5% の同伴水を含みます。
PTFE 熱交換器の場合、乾き度が低いと 2 つの問題が生じます。ボイラー圧力で取り込まれた水滴は、水が蒸発するにつれて PTFE チューブ内に堆積する溶解固体-ナトリウム、シリカ、リン酸塩-を運びます。これらの堆積物は PTFE に対して腐食性ではありませんが、チューブの壁を断熱し、熱伝達を減少させます。何か月も経つと、蓄積した固形物がチューブの穴を部分的に塞ぐ可能性があります。
さらに重要なことは、高速で取り込まれた水が PTFE 表面の浸食を引き起こすことです。 20 ～ 30 m/s の蒸気速度で水滴が管壁に衝突すると、局所的な表面粗さが生じます。短期的な影響はわずかですが、長年の勤務により蓄積されます。
連続使用する PTFE 熱交換器には、98% 以上の乾き度が推奨されます。これは、ボイラー内で適切に蒸気を分離し、適切な排水を備えた適切なサイズの蒸気本管によって実現されます。
表 1: PTFE 熱交換器サービスの蒸気品質仕様
| 蒸気品質パラメータ | 推奨制限 | 制限を超えた場合の影響 | 測定方法 |
|---|---|---|---|
| 乾燥率 | 98%以上 | 固体の堆積。チューブ入口の浸食 | スロットル熱量計 |
| 過熱（飽和以上） | 10度以下 | サポート材の定格を超えています。 PVDF コンポーネントの熱劣化のリスク | 熱交換器の上流の温度プローブ |
| 非凝縮性ガス（CO₂、O₂、N₂）- | 0.5体積%以下 | 熱伝達ブランケット。有効表面積の減少 | ガス溶解度または Orsat 分析 |
| 凝縮液中の総溶解固形分 | 10ppm以下 | チューブ内部の汚れ。 U 値の減少- | 凝縮液サンプルの導電率計 |
| ボイラー処理薬品のキャリーオーバー | アミン 1 ppm 以下。脱酸素剤 0.5 ppm 以下 | チューブ{0}側とシェル-側の流体を分離しておかなければならない場合の浸透リスク | 特定イオン分析 |
| 微粒子（パイプスケール、錆） | 粒径100μm以下 | チューブ入口の詰まり。曲がり部分の侵食 | インラインストレーナー検査- |
過熱限界
過熱蒸気は、特定の圧力で飽和温度を超えて加熱された蒸気です。蒸気がボイラーから長距離を移動するプラントでは、5 ～ 10 度の穏やかな過熱が一般的です。ボイラーが過熱器で作動すると、より高い過熱レベルが発生します。
PTFE 熱交換器に関する懸念は、260 度に耐える PTFE チューブ自体ではありません。気になるのはサポート体制です。 PVDF サポート プレートの連続使用限界は 150 度です。 180-200 度の過熱蒸気が熱交換器に入ると、非浸漬ヘッダーセクションと最初のサポートプレートの温度が定格を超えます。
10 度を超える過熱は、蒸気が PTFE 熱交換器に入る前に、過熱防止器-蒸気の温度を飽和まで下げる水噴射システム-によって除去する必要があります。あるいは、可能な最大過熱温度に対応するサポート材料を指定する必要があります。
非凝縮性ガス-
空気と二酸化炭素は、ボイラーの始動中、バキュームブレーカーを通って、またボイラー処理化学薬品の分解によって蒸気システムに入ります。これらの非凝縮性ガスは蒸気と一緒に凝縮しません。-これらは熱交換器内に蓄積し、管壁の蒸気側に停滞したガスブランケットを形成します。
ガスブランケットは効果的な断熱材です。ガス層を通る熱伝達は伝導のみであり、潜熱の寄与はありません。ガス濃度が体積でわずか 1% であると、影響を受けるゾーンの実効熱伝達係数が 10 ～ 15% 低下する可能性があります。
-内蔵の空気抜き機能-サーモスタット エア ベントまたはフロート-と-サーモスタット トラップ-を備えたスチーム トラップを適切に選択すると、熱交換器から非凝縮性ガスが継続的に除去されます。-蒸気システムには、ガスが蓄積する可能性があるすべての高い位置に通気孔が必要です。
まとめ
信頼性の高い PTFE 熱交換器の性能には、圧力と温度を超える蒸気品質パラメータが必要です。最小乾燥率 98% により、固形物の堆積や侵食が防止されます。サポート材料を保護するために、過熱は飽和を 10 度上回るまでに制限する必要があります。 -適切な空気抜きとスチーム トラップの選択により、非凝縮性ガス含有量を 0.5% 未満に維持する必要があります。
これらの仕様が熱交換器の調達と蒸気システムの設計に含まれている場合、PTFE 熱交換器は蒸気側の汚れやサポート材料の劣化なしに、その耐用年数全体にわたって設計の熱性能を確実に発揮できます。{0}}
既存の PTFE 熱交換器設備における蒸気品質を改善するための技術的な推奨事項は、現在の蒸気品質測定値、熱交換器の性能データ、観察された内部の汚れやサポートの劣化を提出すると入手できます。
