Problem osadów w obróbce wstępnej
Linie wstępnej obróbki fosforanu żelaza wytwarzają ciągły strumień osadu. Jony żelazawe powstałe w wyniku rozpuszczania przedmiotu obrabianego ze stali reagują z jonami fosforanowymi i utleniaczami w kąpieli, tworząc nierozpuszczalny fosforan żelaza. Galaretowaty osad osadza się na każdej zanurzonej powierzchni. Szczególnie wrażliwy jest wymiennik ciepła pracujący w temperaturze 55-65 stopni. Ciepła powierzchnia przyspiesza reakcję wytrącania. Szlam gromadzi się szybko.
Wymienniki ciepła ze stali nierdzewnej w zbiornikach podczyszczania wymagają czyszczenia mechanicznego co 2-4 tygodnie. Szlam fosforanu żelaza zmieszany z fosforanem tytanu z rozdrabniacza ziarna tworzy twardą, przylegającą zgorzelinę. Odkamienianie wymaga opróżnienia zbiornika, wymontowania wężownicy lub utrudnionego dostępu oraz usunięcia kamienia lub rozpuszczenia go w hamowanym kwasie. Każde czyszczenie zajmuje 4-6 godzin czasu produkcyjnego.
Wymiennik ciepła PTFE w tym samym działaniu jest odporny na przyleganie osadu. Okres między czyszczeniami wynosi od tygodni do miesięcy. Kiedy w końcu konieczne jest czyszczenie, osad łatwo uwalnia się z powierzchni PTFE o-energii, bez stosowania agresywnych metod mechanicznych lub chemicznych.
Różnica w mechanizmie przyczepności
Szlam fosforanu żelaza przylega do powierzchni metalowych poprzez wiele mechanizmów. Przyciąganie elektrostatyczne pomiędzy naładowanymi cząstkami osadu a powierzchnią tlenku metalu zapewnia początkowe połączenie. Wiązanie chemiczne pomiędzy grupami fosforanowymi w osadzie a grupami wodorotlenkowymi metali na utlenionej powierzchni stali nierdzewnej wzmacnia wiązanie. Mechaniczne blokowanie podczas wysychania i krystalizacji osadu w okresach chłodzenia uzupełnia trwałą przyczepność.
PTFE eliminuje każdy z tych mechanizmów. Powierzchnia nie jest elektrycznie-przewodzi-nie występuje przyciąganie elektrostatyczne. Powierzchnia węgla-fluoru nie ma grup hydroksylowych tworzących wiązania fosforanowe. Energia powierzchniowa wynosząca 18-20 mN/m jest zbyt niska, aby polarne cząsteczki fosforanu mogły zwilżyć i rozprzestrzenić się. Każdy osad osadzający się grawitacyjnie pozostaje na powierzchni bez chemicznego lub mechanicznego połączenia.
| Parametr przyczepności osadu | Powierzchnia ze stali nierdzewnej | Powierzchnia PTFE |
|---|---|---|
| Energia powierzchniowa (mN/m) | 40-50 | 18-20 |
| Przyciąganie elektrostatyczne do osadu | Mocny (naładowana powierzchnia tlenku) | Brak (-nieprzewodzący) |
| Wiązanie chemiczne z fosforanami | Tak (wiązania metal-fosforanowe) | Brak (powierzchnia C-F) |
| Blokada mechaniczna | Tak (chropowatość powierzchni 1-3 μm Ra) | Minimalna (chropowatość powierzchni 0,1-0,3 μm Ra) |
| Siła przyczepności osadu (względna) | 1,0 (wartość bazowa) | 0.05-0.1 |
| Metoda czyszczenia | Odpryski mechaniczne + kwas | Spłukać wodą lub delikatnie przetrzeć |
Wpływ operacyjny i kosztowy
Wydłużony okres między czyszczeniami bezpośrednio zwiększa czas sprawności produkcji. Linia obróbki wstępnej, która wcześniej zatrzymywała się na 4 godziny co 3 tygodnie w celu czyszczenia grzejnika, teraz zatrzymuje się na 1 godzinę co 12 tygodni w celu prostego płukania. Roczna liczba godzin produkcyjnych wzrasta o około 60 godzin na zbiornik-o wartości 30 000–60 000 USD, w zależności od wartości przepustowości produkcji.
Wyeliminowanie czyszczenia mechanicznego chroni powierzchnię wymiennika ciepła. Cewki ze stali nierdzewnej ulegają postępującym uszkodzeniom w wyniku powtarzających się odprysków i odkamieniania kwasem-przerzedzania ścianek, chropowatości powierzchni, która przyspiesza przyszłe zarastanie, a także ewentualnej wymiany. Cewki PTFE nie ulegają uszkodzeniom-w wyniku czyszczenia. Powierzchnia pozostaje gładka i odporna na zabrudzenia-przez cały okres użytkowania sprzętu.
Redukcja kwasu odpadowego z operacji odkamieniania zmniejsza wytwarzanie odpadów niebezpiecznych w zakładzie. Podczas każdego odkamieniania powstaje 50–100 litrów zużytego kwasu zawierającego rozpuszczony fosforan żelaza i jony metali. Wyeliminowanie 15–20 przypadków odkamieniania rocznie na zbiornik oznacza znaczącą redukcję kosztów utylizacji odpadów i obciążeń związanych z raportowaniem dotyczącym ochrony środowiska.
Streszczenie
Wymienniki ciepła PTFE eliminują gromadzenie się osadu fosforanu żelaza na powierzchniach grzejników w zbiornikach obróbki wstępnej dzięki połączeniu niskiej energii powierzchniowej, braku miejsc wiązań chemicznych i-przewodnictwa elektrycznego. Odporna na zanieczyszczenia powierzchnia-wydłuża okres czyszczenia z tygodni do miesięcy i umożliwia delikatne czyszczenie-płukaniem wodą zamiast agresywnego odkamieniania mechanicznego i chemicznego.
Korzyści operacyjne obejmują wydłużenie czasu pracy bez przestojów, eliminację-uszkodzeń powierzchni spowodowanych czyszczeniem, wydłużenie żywotności sprzętu i zmniejszenie wytwarzania odpadów niebezpiecznych w wyniku operacji odkamieniania.
Wsparcie techniczne w zakresie specyfikacji wymienników ciepła PTFE dla fosforanu żelaza i innych zastosowań związanych z obróbką wstępną jest dostępne po przedstawieniu składu chemicznego kąpieli, temperatury roboczej, aktualnej częstotliwości i metody czyszczenia oraz wymiarów zbiornika.
