نویسنده: YUHONG HOLDING GROUP CO., LTD (浙江宇鸿伟业特钢有限公司) — steelfintube.com، تولید کننده لوله های پره دار، لوله های دیگ بخار و لوله های مبدل حرارتی از سال 1990، که بیش از 80 درصد از تولید خود را صادر می کند.

با افزایش استفاده از دیگ های بخار زیست توده در بخش انرژی پاک، بازیابی حرارت اتلافی گازهای خروجی به یک مسیر کلیدی برای افزایش راندمان دیگ بخار تبدیل شده است. لوله پره دار جزء اصلی تبادل حرارت است و انتخاب مواد آن مستقیماً عمر مفید و راندمان انتقال حرارت تجهیزات را تعیین می کند. گازهای خروجی دیگ بخار زیست توده دارای شرایط کاری متمایزی هستند: احتراق اجزای خورنده ای مانند ترکیبات گوگرد و کلرید تولید می کند؛ دمای گاز خروجی معمولاً 120 تا 140 درجه سانتیگراد است؛ در محیطی با دمای پایین، میعان اسیدی به راحتی تشکیل می شود و باعث خوردگی می شود؛ و ذرات گرد و غبار حمل شده در گاز، دیواره لوله را فرسایش می دهند. بنابراین انتخاب لوله پره دار باید بین مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و عملکرد انتقال حرارت تعادل برقرار کند.

سوالات متداول: انتخاب لوله پره دار برای گاز خروجی دیگ بخار زیست توده

سوال 1: چرا انتخاب مواد در گاز خروجی دیگ بخار زیست توده بسیار حیاتی است؟

زیرا شرایط کاری تهاجمی است. گاز خروجی در دمای 120 تا 140 درجه سانتیگراد همراه با ترکیبات گوگرد و کلرید، زیر نقطه شبنم اسیدی قرار می گیرد و میعان اسید سولفوریک تشکیل می دهد که دیواره لوله را خورده می کند، در حالی که خاکستر همراه سطح را فرسایش می دهد. ماده ای که این شرایط را نادیده بگیرد، زودتر از موعد دچار خرابی می شود.

سوال 2: آیا می توان از لوله های پره دار فولاد کربنی (ASTM A106 / A179 / ASME SA-210) استفاده کرد؟

فولاد کربنی به دلیل هدایت حرارتی خوب، استحکام مکانیکی بالا، پردازش بالغ و هزینه ای فقط یک سوم تا نیمی از فولاد ضد زنگ، یک انتخاب اولیه طبیعی است - این ماده در کارهای معمولی با دمای پایین و غیر خورنده عملکرد خوبی دارد. از نظر ASME/ASTM، لوله پایه معمولاً ASTM A106 Gr.B، ASTM A179 یا ASME SA-210 Gr.A1 است. با این حال، خوردگی زیست توده دقیقاً به نقطه ضعف فولاد کربنی ضربه می زند: فولاد کربنی معمولی فاقد عناصر آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی است و در گاز خروجی با دمای پایین حاوی گوگرد، نرخ خوردگی آن می تواند به 0.35 تا 1 میلی متر در سال برسد. ظرف یک تا دو سال، سوراخ شدن دیواره و خوردگی یا شکست پره ها ظاهر می شود که راندمان بازیابی حرارت اتلافی را کاهش داده و هزینه های نگهداری را افزایش می دهد - بنابراین برای استفاده طولانی مدت مناسب نیست.

سوال 3: چرا فولاد کم آلیاژ ASTM A588 انتخاب ایده آلی است؟

فولاد هوازدگی کم آلیاژ مس-کروم مطابق با ASTM A588 (Corten A) / ASTM A242 (Corten B) برای مقاومت در برابر خوردگی نقطه شبنم اسیدی در دمای پایین طراحی شده است. با افزودن عناصر آلیاژی کروم و مس، یک لایه غیرفعال پایدار، متراکم و خود ترمیم شونده در محیط میعان اسیدی تشکیل می دهد که به شدت نرخ خوردگی اسید سولفوریک را کاهش می دهد - این ماده به طور خاص برای منطقه خوردگی اسیدی با دمای پایین در انتهای دیگ بخار مناسب است. هدایت حرارتی آن نزدیک به فولاد کربنی است، استحکام مکانیکی کافی برای مقاومت در برابر فرسایش خاکستر را دارد و عملکرد تحمل فشار آن با سیستم دیگ بخار مطابقت دارد. به همین دلیل است که لوله های پره دار کم آلیاژ ASTM A588 / A242 در بازیابی حرارت اتلافی دیگ بخار زیست توده بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و در برابر خوردگی و نشتی کوتاه مدت مشاهده شده با فولاد کربنی معمولی مؤثر هستند.

سوال 4: چه زمانی باید به جای آن از فولاد ضد زنگ (ASTM A213 TP304 / TP316L) استفاده کرد؟

اگر سوخت زیست توده حاوی گوگرد و کلر بسیار بالایی باشد و شرایط کاری شدیدتر باشد، می توان از لوله های پره دار فولاد ضد زنگ استفاده کرد. گرید های رایج - ASTM A213 TP304 (UNS S30400) و ASTM A213 TP316L (UNS S31603) - مقاومت خوردگی قوی تری ارائه می دهند و محیط های خورنده شدید را تحمل می کنند، اما هزینه آنها بالاتر است، بنابراین انتخاب باید با بودجه پروژه و شرایط واقعی سنجیده شود.

سوال 5: آیا ساختار پره مهم است یا فقط مواد؟

هر دو مهم هستند. گاز خروجی دیگ بخار زیست توده بار گرد و غبار بالایی دارد و پره های با فاصله کم به راحتی مسدود شده و خاکستر جمع می کنند و راندمان تبادل حرارت را کاهش می دهند. فاصله پره ها باید به گونه ای انتخاب شود که جریان گاز خروجی روان باشد و تجمع خاکستر به حداقل برسد.

سوال 6: استراتژی انتخاب توصیه شده چیست؟

انتخاب باید بر اساس شرایط کاری واقعی باشد. لوله های پره دار کم آلیاژ مس-کروم ASTM A588 را برای مقابله با خوردگی در دمای پایین اولویت دهید؛ فولاد ضد زنگ (ASTM A213 TP316L) را برای شرایط شدید انتخاب کنید؛ فولاد کربنی (ASTM A106 / A179) می تواند فقط به عنوان یک گزینه انتقالی برای استفاده کوتاه مدت و با بودجه محدود عمل کند. در بلند مدت، لوله پره دار کم آلیاژ ASTM A588 بهترین تعادل از نظر مقرون به صرفه بودن و قابلیت اطمینان را ارائه می دهد.