Một đường dây photphat kẽm đã kéo được lò sưởi ngâm PTFE 5 kW chỉ sau tám tháng sử dụng. Bề mặt vỏ đối diện với phôi trông bình thường. Mặt dưới-mặt đối diện với thành bể-được bao phủ bởi một lớp bùn đen dày đặc, được nén chặt, dày 15–20 mm. Điện trở cách điện đã giảm xuống còn 18 MΩ. Bùn là hỗn hợp của kết tủa sắt photphat, bùn photphat kẽm và cặn mang theo đã lắng xuống và đông đặc trong khe hở giữa lò sưởi và tường.
Bể phốt phát tạo ra bùn liên tục. Phản ứng phủ chuyển hóa tạo ra photphat không hòa tan kết tủa ra khỏi dung dịch. Trong bể có thiết bị gia nhiệt ngâm PTFE gắn trên hoặc gần tường, khe hở giữa thiết bị gia nhiệt và thành sẽ trở thành bẫy bùn. Bùn tích tụ, đông đặc và cuối cùng phủ kín mặt dưới của lò sưởi.
Tại sao bể chứa phốt phát tạo ra nhiều bùn như vậy
Phản ứng photphat hóa chuyển các ion kim loại hòa tan thành các hợp chất photphat không hòa tan. Cứ mỗi mét vuông bề mặt thép bị photphat hóa sẽ tạo ra khoảng 2–5 gram bùn. Ở dây chuyền-công suất cao, lượng bùn thải hàng ngày có thể đạt tới vài kg.
Bùn bao gồm sắt photphat, kẽm photphat và photphat phức tạp của các kim loại khác. Nó mịn, dày đặc và dễ dàng lắng xuống. Trong bể có lưu lượng thấp, bùn tích tụ trên các bề mặt nằm ngang và ở vùng có vận tốc-thấp.
| Thông lượng dòng | Bề mặt thép được photphat hóa | Phát sinh bùn hàng ngày | Tích lũy hàng tháng |
|---|---|---|---|
| Thấp, 100 m2/ngày | 100 m² | 0,2–0,5 kg | 6–15 kg |
| Trung bình, 500 m2/ngày | 500 m² | 1,0–2,5 kg | 30–75 kg |
| Cao, 1.000 m2/ngày | 1,000 m² | 2,0–5,0 kg | 60–150 kg |
| Rất cao, 2.000 m2/ngày | 2,000 m² | 4,0–10,0 kg | 120–300 kg |
Tỷ lệ tạo bùn trong dây chuyền phosphat theo thông lượng
Tại sao mặt dưới của lò sưởi lại tích tụ bùn
Khe hở giữa bộ gia nhiệt ngâm PTFE và thành bể là vùng-có dòng chảy thấp. Bộ gia nhiệt che chắn khoảng cách với sự lưu thông của bể chính. Bùn lắng vào khe hở và tích tụ vì không có dòng chảy mang đi.
Khe hở cũng giữ nhiệt. Bộ gia nhiệt làm nóng chất lỏng trong khe hở nhưng chất lỏng không thể thoát ra ngoài. Chất lỏng bị mắc kẹt trở nên ứ đọng và bùn lắng xuống nhanh hơn. Sự kết hợp giữa lưu lượng thấp và nhiệt độ tăng cao làm tăng tốc độ tích tụ bùn.
Lớp bùn ở mặt dưới của lò sưởi được cách nhiệt với bể chính. Nhiệt do bộ gia nhiệt tạo ra phải vượt qua lớp bùn trước khi đến thành bể và khối chất lỏng. Bùn tăng thêm khả năng chịu nhiệt, làm tăng nhiệt độ bề mặt vỏ bọc ở cả hai mặt. Nhiệt độ cao hơn làm tăng tốc độ phân hủy PTFE và hình thành cặn ở phía quy trình.
Hậu quả nhiệt của việc phủ bùn
Lớp bùn ở mặt dưới của lò sưởi đóng vai trò như một tấm chăn cách nhiệt. Nhiệt độ bề mặt vỏ bọc tăng lên do nhiệt không thể thoát qua bùn. Nhiệt độ cao hơn làm tăng động lực để lắng đọng bùn hơn nữa và đẩy nhanh quá trình phân hủy PTFE.
Đối với máy sưởi hoạt động ở công suất 1,2 W/cm2, lớp bùn dày 10 mm có độ dẫn nhiệt 0,5 W/m·K sẽ làm giảm nhiệt độ khoảng 24 độ. Nhiệt độ bề mặt vỏ bọc tăng lên đến mức đó, có thể đẩy PTFE vào phạm vi xuống cấp.
| Độ dày bùn | Khả năng chịu nhiệt | Bề mặt ΔT Tăng | Tác động cuộc sống của PTFE |
|---|---|---|---|
| 0mm | 0 | Đường cơ sở | Không có |
| 5mm | 0.01 m²·K/W | 12 độ | Vừa phải |
| 10mm | 0.02 m²·K/W | 24 độ | Có ý nghĩa |
| 15mm | 0.03 m²·K/W | 36 độ | Nghiêm trọng |
| 20mm | 0.04 m²·K/W | 48 độ | Phê bình |
Ảnh hưởng của độ dày bùn đến nhiệt độ bề mặt vỏ bọc PTFE trong dịch vụ phốt phát
Ngăn chặn sự tích tụ bùn dưới lò sưởi ngâm PTFE
Cách phòng ngừa hiệu quả nhất là loại bỏ khoảng trống nơi bùn tích tụ. Một lò sưởi gắn ngang vào thành bể không có khe hở. Một lò sưởi được gắn trên một giá đỡ có khe hở được kiểm soát có thể xả được, có một khe hở nhưng khe hở đó có thể được làm sạch.
Nếu khoảng cách là không thể tránh khỏi, nó phải có thể tiếp cận được để làm sạch. Bộ sưởi phải có thể tháo rời mà không cần tháo rời bình chứa, và khe hở phải được làm sạch trong quá trình bảo trì định kỳ. Một cổng thoát nước ở điểm thấp của khe hở cho phép bùn được rửa sạch.
Việc vệ sinh bể thường xuyên sẽ loại bỏ bùn trước khi nó đông đặc lại. Trong các bể phốt phát có lượng bùn thải cao, bể có thể cần được vệ sinh 3–6 tháng một lần. Máy sưởi nên được loại bỏ trong quá trình làm sạch để tiếp cận khoảng trống.
| Biện pháp phòng ngừa | Hiệu quả | Thực hiện | Trị giá |
|---|---|---|---|
| Gắn phẳng | Cao | Thiết kế lò sưởi | Thấp |
| Khoảng cách có thể tiếp cận | Vừa phải | Thiết kế lắp đặt | Vừa phải |
| Vệ sinh bể thường xuyên | Cao | Lịch bảo trì | Vừa phải |
| Bẫy bùn | Vừa phải | Thiết kế bể | Cao hơn |
Các biện pháp ngăn ngừa tích tụ bùn dưới lò sưởi ngâm PTFE
Khi việc phủ bùn cho thấy có vấn đề về thiết kế
Lò sưởi tích tụ bùn nhanh chóng mặc dù được vệ sinh thường xuyên cho thấy rằng thiết kế bể đang cho phép chất rắn lắng xuống ở một vị trí khó tiếp cận. Cấu hình bộ gia nhiệt nhúng PTFE tùy chỉnh có thiết kế-gắn phẳng hoặc khe hở tự-thoát nước giải quyết nguyên nhân gốc rễ của việc tích tụ bùn. Quy trình đặc tính kỹ thuật yêu cầu thành phần hóa học của bể, tốc độ tạo bùn, thiết kế bể chứa và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có dây chuyền phốt phát, phương pháp tiếp cận-dành riêng cho ứng dụng này giúp giảm hiện tượng quá nhiệt-liên quan đến bùn và kéo dài tuổi thọ sử dụng của lò sưởi.
