I fasci di tubi riscaldanti in titanio ampiamente applicati nella lisciviazione minerale, nella reazione di sospensione del catalizzatore, nel trattamento delle acque reflue dei liquami e nei processi chimici solidi-liquidi a due-fasi sono continuamente colpiti e lavati da particelle solide sospese, detriti metallici, frammenti di ruggine delle tubazioni e impurità estranee accidentali trasportate nei mezzi scorrevoli. La collisione di particelle ad alta-velocità provoca una micro-abrasione continua sulle superfici riscaldanti del titanio, rimuovendo localmente lo strato intatto della pellicola passiva di biossido di titanio. Nel frattempo, il flusso turbolento attorno ai fasci di riscaldamento raccoglie particelle abrasive per formare depositi di sedimenti nelle zone morte delle tubazioni e negli spazi vuoti dei fasci tubieri, creando celle di corrosione a concentrazione di ossigeno-sotto l'accumulo di particelle. L'effetto accoppiato dell'usura meccanica abrasiva e della corrosione elettrochimica da sotto-deposito accelera l'assottigliamento delle pareti e la vaiolatura localizzata, evolvendo gradualmente in perdite penetranti del fascio tubiero e incidenti di arresto del sistema. L'implementazione di specifiche standardizzate per l'intercettazione dell'ingresso di corpi estranei combinata con il monitoraggio online della concentrazione di particelle in tempo reale-può bloccare l'ingresso di grandi impurità abrasive nelle sezioni di riscaldamento, controllare dinamicamente la velocità del flusso dei liquami e l'intensità dell'impatto delle particelle, proteggere l'integrità continua delle pellicole passive di titanio e ridurre sostanzialmente il rischio di erosione-corrosione dei fasci di tubi riscaldanti in titanio che operano in ambienti industriali difficili a due fasi solide-liquide-.
La configurazione di intercettazione della filtrazione graduata a più-stadi costituisce la barriera principale per impedire l'ingresso di corpi estranei meccanici nelle apparecchiature di riscaldamento in titanio. I singoli schermi filtranti semplici non sono in grado di intercettare impurità abrasive di diverse dimensioni; sulla tubazione a monte dei fasci tubieri riscaldanti dovrà essere installato in sequenza un sistema di filtraggio gerarchico. Il filtro primario grossolano intercetta grandi frammenti metallici, residui di plastica e grumi solidi agglomerati per evitare la deformazione diretta da impatto ad alta-energia e la lacerazione della pellicola passiva sulle superfici dei tubi riscaldanti. I filtri fini secondari intrappolano le particelle abrasive sospese e i detriti di ruggine nelle tubazioni per ridurre la concentrazione di particelle del fluido che scorre attraverso la zona di riscaldamento. I materiali filtranti devono adottare strutture rivestite in lega di titanio resistente alla corrosione-o in fluoropolimero-compatibili con i mezzi di processo per prevenire la corrosione del materiale filtrante e la generazione di impurità secondarie. Il monitoraggio regolare della pressione differenziale attraverso l'elemento filtrante valuta il grado di intasamento; una volta che la differenza di pressione supera la soglia preimpostata, deve essere eseguito il controlavaggio automatico o la sostituzione dell'elemento filtrante per evitare la rottura del filtro con conseguenti perdite massicce di impurità nel fascio tubiero di riscaldamento.
Il monitoraggio online delle dimensioni e della concentrazione delle particelle in tempo reale- abbinato alla regolazione dell'interblocco della velocità del flusso controlla efficacemente l'intensità dell'erosione abrasiva. I sensori laser fissi di particelle sono installati sul lato a monte del fascio tubiero di riscaldamento per raccogliere continuamente dati sulla distribuzione delle dimensioni delle particelle, sulla concentrazione di massa e sulla velocità del flusso medio. Quando la concentrazione di particelle supera la soglia di sicurezza o vengono rilevate particelle abrasive sovradimensionate, il sistema di controllo riduce automaticamente la frequenza operativa della pompa di circolazione per abbassare la portata media, indebolendo l'impatto turbolento delle particelle e l'effetto di abrasione delle pareti sulle superfici in titanio. Per i fluidi semiliquidi con un elevato contenuto di solidi, la velocità massima del flusso deve essere limitata all'interno dell'intervallo di progettazione anti-erosione dei materiali in titanio per impedire la rimozione continua di micro-abrasione dei film passivi. Il monitoraggio dei dati storici sul funzionamento delle particelle può riassumere la legge di variazione del contenuto di impurità solide in diversi lotti di produzione, ottimizzare i cicli di pulizia dei filtri ed evitare danni superficiali cumulativi periodici indotti dall'-erosione delle particelle ad alta concentrazione- sui fasci tubieri di riscaldamento.
L'ottimizzazione anti-abrasione strutturale del fascio tubiero e l'ispezione periodica dello spessore delle pareti costituiscono una doppia protezione contro i guasti da erosione-corrosione. I deflettori del flusso sono disposti all'ingresso medio del fascio tubiero di riscaldamento per trasformare il flusso del getto diretto in un flusso laminare uniforme, eliminando i punti caldi di impatto locale ad alta velocità sulla prima fila di tubi di riscaldamento in titanio. I manicotti protettivi anti-resistenti all'usura-abrasione sono installati sulle superfici vulnerabili dei tubi rivolte verso il flusso in entrata per tamponare l'energia di collisione delle particelle. La scansione trimestrale dello spessore delle pareti a ultrasuoni viene implementata sulle sezioni dei tubi-soggetti agli impatti e sulle zone morte del flusso con grave deposizione di particelle per monitorare il tasso annuale di assottigliamento delle pareti causato dall'erosione-corrosione. Per le aree con evidente assottigliamento locale, sarà necessario effettuare la regolazione del campo di flusso del processo e l'aggiornamento del sistema di filtraggio; nel frattempo, vengono adottate la lucidatura superficiale e la ripassivazione chimica per riparare le pellicole passive danneggiate dall'abrasione-, impedendo ai pozzi di corrosione di espandersi in difetti penetranti di perdita in condizioni di servizio a lungo-due-fase.
La tabella seguente mostra gli schemi di protezione classificati per la prevenzione di corpi estranei e il monitoraggio delle particelle per diversi scenari di servizi di riscaldamento solido{0}}liquido a due{1}}fasi:
表格
| Scenario di servizio a due fasi- solido-liquido | Specifiche consigliate per la prevenzione di corpi estranei e il monitoraggio delle particelle | Erosione del nucleo-Valore di prevenzione del guasto della corrosione |
|---|---|---|
| Fascio riscaldante del titanio con lisciviazione di liquame minerale ad alta-concentrazione | Filtrazione graduata fine a due-stadi grossolani-fine + monitoraggio online delle particelle laser + disposizione del deflettore del flusso in ingresso | Blocca l'impatto delle particelle di minerali abrasivi di grandi dimensioni e riduce lo stripping passivo indotto dal flusso turbolento-indotto |
| Unità di riscaldamento a reazione batch intermittente della sospensione catalitica | Controlavaggio regolare della pressione differenziale del filtro + interblocco del limite superiore della velocità del flusso + rilevamento semestrale dello spessore del tubo vulnerabile | Evita l'erosione dovuta alle perdite periodiche degli agglomerati del catalizzatore e inibisce la corrosione per vaiolatura da sotto-deposito negli spazi vuoti dei fasci tubieri |
| Sistema di riscaldamento a circolazione di acque reflue con impurità di ruggine nelle tubazioni | Filtro magnetico a monte + allarme tempestivo sulla concentrazione di particelle in tempo reale-+ installazione di guaina protettiva resistente all'usura- | Intercetta i detriti abrasivi dei metalli ferromagnetici e rallenta l'assottigliamento delle pareti a lungo termine-causato dall'usura del giunto e dalla corrosione elettrochimica |
| Apparecchiature per il riscaldamento di liquidi in sospensione organica a basso-solido-contenuto | Filtro di precisione singolo + ispezione mensile del campionamento delle particelle + scansione non-distruttiva completa del fascio tubiero annuale | Realizza l'intercettazione economica del rischio di corpi estranei ed elimina i difetti nascosti di erosione-corrosione accumulati nel lavaggio a lungo termine-a bassa-particelle di intensità |
L'intercettazione graduale di corpi estranei e il monitoraggio online delle particelle eliminano la fonte dell'abrasione meccanica della pellicola passiva per i fasci di tubi riscaldanti in titanio nei sistemi a flusso bifase. L'eccellente resistenza uniforme alla corrosione del titanio non può resistere al danno combinato causato dalla rimozione abrasiva delle particelle ad alta-velocità e dalla successiva corrosione elettrochimica localizzata sotto-depositi. La disposizione scientifica della barriera di filtraggio a monte, la regolazione dinamica del campo di flusso e il monitoraggio regolare dello spessore strutturale frenano efficacemente il degrado da erosione-corrosione, prolungano il ciclo di servizio degli impianti di riscaldamento ed evitano enormi perdite economiche causate dalla rottura improvvisa del fascio tubiero e dall'arresto forzato della produzione nei processi di produzione industriale a due fasi solida-liquida a due-.
