Nei sistemi di circolazione dell'acqua aperti, nelle linee di recupero del calore delle acque reflue industriali e nei circuiti di riscaldamento delle reazioni di processo, il mezzo di circolazione grezzo spesso contiene una grande quantità di particolato sospeso tra cui limo, detriti di ruggine di ossidi metallici, ceneri volanti, fiocchi organici e metaboliti microbici. Senza filtrazione di precisione graduata, queste impurità circolano continuamente e aderiscono gradualmente alle superfici interne ed esterne dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 sotto l'azione del flusso del fluido e della differenza di temperatura. Lo strato di incrostazione accumulato non solo riduce l'efficienza dello scambio termico e aumenta il consumo energetico del sistema, ma forma anche un tipico microambiente occluso-carente di ossigeno tra il sedimento e la parete del tubo. L'ossigeno disciolto all'interno dello strato sedimentario viene rapidamente consumato dalle reazioni elettrochimiche e dalla respirazione microbica, creando una grande differenza di potenziale tra l'area coperta dalle incrostazioni-e la superficie pulita del tubo esposta al mezzo fluente, che innesca una grave corrosione delle celle con concentrazione di ossigeno e vaiolature locali. Inoltre, i sedimenti particolati assorbono facilmente cloruro, solfuro e altri ioni corrosivi, determinando un continuo arricchimento ionico in condizioni di evaporazione ad alta-temperatura e accelerando l'espansione dei pozzi di corrosione verso l'interno della parete del tubo. Molte aziende installano solo semplici filtri a maglia grossa all'ingresso dell'acqua, privi di filtraggio di precisione graduato a più-stadi e di meccanismi regolari di manutenzione del controlavaggio. Il blocco-a lungo termine del filtro e il guasto dell'elemento filtrante fanno sì che le impurità sospese evitino il dispositivo di intercettazione e si accumulino continuamente sui fasci di tubi riscaldanti, provocando frequenti incidenti con perdite premature indotte dalla corrosione da sotto-deposito. Pertanto, il layout scientifico del sistema di filtraggio gerarchico e la manutenzione operativa standardizzata sono mezzi tecnici front-essenziale per eliminare radicalmente l'incrostazione di particolato e la corrosione localizzata che ne deriva.
Il particolato sospeso induce la corrosione dei sotto-depositi attraverso quattro processi evolutivi sequenziali. Innanzitutto, minuscole particelle solide vengono adsorbite sulla superficie del tubo dalle sostanze organiche viscose presenti nel mezzo, formando gradualmente uno strato iniziale di incrostazioni sciolte. In secondo luogo, lo strato di incrostazione blocca il trasferimento di massa dell'ossigeno disciolto, rendendo l'area sedimentata in uno stato anodico-povero di ossigeno, mentre la superficie metallica pulita circostante agisce come un catodo per guidare la dissoluzione direzionale continua del substrato di acciaio inossidabile. In terzo luogo, gli anioni corrosivi come gli ioni cloruro vengono arricchiti e adsorbiti all'interno dello strato di incrostazione, riducendo ulteriormente il potenziale di vaiolatura del film passivo e convertendo minuscoli punti di corrosione in cavità profonde. In quarto luogo, le colonie microbiche si propagano in modo massiccio all'interno dello strato sedimentario umido e ricco di nutrienti-, secernendo metaboliti di solfuri per innescare la corrosione influenzata microbiologicamente, che accelera il deterioramento dei danni da corrosione locale. Anche la pulizia chimica regolare non è in grado di eliminare completamente i piccoli alveoli di corrosione formati sotto la copertura di sedimenti a lungo termine,-e questi difetti si evolveranno in posizioni permanenti sensibili alla corrosione-nei cicli operativi successivi, inducendo ripetutamente guasti alle apparecchiature. La filtrazione grossolana singola può intercettare solo impurità di grandi-dimensioni, non riuscendo a intrappolare il particolato fine inferiore a 100 μm, che è la ragione principale delle frequenti incrostazioni e della corrosione sotto-depositi in molti sistemi di riscaldamento.
Questo studio propone quattro strategie di ottimizzazione fondamentali per il sistema di filtraggio graduale dei sistemi di riscaldamento a circolazione di tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316. Innanzitutto, configura l'attrezzatura di filtrazione graduata a più-stadi in base alle caratteristiche di impurità media e ai parametri di flusso del sistema. Il filtro primario adotta un filtro a cestello o a maglia grossa con una precisione di filtraggio di 500–1000 μm per intercettare corpi estranei di grandi dimensioni come scorie di ruggine delle tubazioni, frammenti di imballaggio e fiocchi sospesi su larga scala, evitando danni ai successivi elementi filtranti di precisione. Il filtro secondario seleziona il filtro autopulente-con controlavaggio automatico con precisione compresa tra 50 e 200 μm per rimuovere la maggior parte del limo, delle particelle di ossido e degli aggregati organici. Per i sistemi a circolazione chiusa ad alto-rischio di corrosione-e le apparecchiature di riscaldamento di processo ad alta-purezza, installare filtri a maniche terziarie o filtri a cartuccia di sicurezza con precisione inferiore a 20 μm per intercettare particelle colloidali fini e minuscoli propaguli microbici. Tutti gli alloggiamenti dei filtri e le parti interne a contatto con il fluido devono adottare materiale in acciaio inossidabile 316 per prevenire la corrosione galvanica causata dagli accessori dei filtri in acciaio al carbonio ed evitare la contaminazione secondaria di ioni ferro che entrano nel circuito di riscaldamento. È vietato omettere collegamenti di filtrazione di precisione intermedia per risparmiare sugli investimenti nelle apparecchiature.
In secondo luogo, impostare in modo ragionevole le posizioni di installazione dei filtri e il layout del bypass di circolazione delle diramazioni. Installare i filtri principali primari e secondari all'ingresso totale del sistema di circolazione del riscaldamento per realizzare l'intercettazione completa-del flusso delle impurità prima che il mezzo entri nel fascio tubiero del riscaldamento. Disporre filtri di sicurezza indipendenti su piccola scala-su ciascuna tubazione di derivazione di fasci di tubi di riscaldamento multi-gruppo per prevenire la-contaminazione incrociata di incrostazioni tra diversi circuiti di apparecchiature. Configurare tubazioni di bypass del filtro e valvole di commutazione per garantire che il sistema possa funzionare continuamente quando una singola unità di filtro viene spenta per controlavaggio, sostituzione o manutenzione dell'elemento filtrante, evitando l'arresto forzato del sistema causato dalla revisione del filtro. Installare strumenti di monitoraggio della differenza di pressione all'ingresso e all'uscita di ciascun filtro per valutare il grado di intasamento dell'elemento filtrante attraverso la variazione della differenza di pressione, invece di fare affidamento su intervalli di tempo fissi per la manutenzione cieca.
In terzo luogo, standardizzare i parametri di controlavaggio automatico e la gestione della sostituzione periodica degli elementi filtranti. Impostare la soglia di allarme della differenza di pressione per ogni stadio del filtro; quando la differenza di pressione supera il limite superiore preimpostato, attiva le procedure automatiche di controlavaggio per eliminare le impurità intrappolate dall'alloggiamento del filtro. Controllare la portata dell'acqua di controlavaggio, la durata del lavaggio e la frequenza del controlavaggio per garantire una pulizia accurata delle incrostazioni sulla superficie dell'elemento filtrante senza causare deformazioni e danni all'elemento filtrante. Per gli elementi filtranti che non possono essere ripristinati alla differenza di pressione standard dopo molteplici controlavaggi, sostituirli tempestivamente secondo il ciclo di servizio specificato. Prima di installare nuovi elementi filtranti, effettuare il lavaggio e la pulizia dell'alloggiamento del filtro per rimuovere i sedimenti residui all'interno dell'apparecchiatura ed evitare rigorosamente l'introduzione di nuovi inquinanti durante la sostituzione. Raccogliere regolarmente campioni di liquami filtrati per analizzare la composizione delle impurità intercettate, rintracciare la fonte dell'inquinamento da particolato e ottimizzare i processi di pretrattamento dell'acqua a monte.
In quarto luogo, combinare i dati sul funzionamento del filtro con l'ispezione anticorrosiva-del tubo di riscaldamento per creare una gestione del collegamento-a circuito chiuso. Creare un archivio delle operazioni del filtro, registrando le curve di variazione della differenza di pressione, i tempi di controlavaggio, i registri di sostituzione degli elementi filtranti e i rapporti di rilevamento degli inquinanti intercettati di ciascuna unità. Quando il carico complessivo di intercettazione delle impurità del filtro aumenta in modo significativo in un breve periodo, abbreviare il ciclo di misurazione dello spessore a ultrasuoni e rilevamento dei difetti con correnti parassite sui fasci tubieri riscaldanti, concentrandosi sulla parte inferiore del fascio tubiero dove è più probabile che si accumuli sedimenti. Collabora con il dosaggio regolare di disperdenti e biocidi per inibire l'adesione di incrostazioni organiche e melma microbica sia sugli elementi filtranti che sulle superfici dei tubi riscaldanti, prolungando la durata di servizio delle apparecchiature di filtraggio e riducendo il rischio di corrosione da sotto-depositi. Ottimizza il ciclo di pulizia chimica dei sistemi di riscaldamento in base ai dati di incrostazione dei filtri a lungo termine-; per i sistemi con effetto di filtraggio stabile ad alta-precisione, estendere opportunamente l'intervallo di pulizia per ridurre i danni alla pellicola passiva causati dalla frequente pulizia con acido.
I dati sulle applicazioni industriali sul campo mostrano che i sistemi di riscaldamento dotati di filtrazione di precisione graduata a tre-stadi controllano il tasso di deposizione di incrostazioni sulla superficie dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 inferiore a 0,01 mm all'anno e l'incidenza della corrosione per vaiolatura da sotto{{3}deposito è ridotta del 94%. Al contrario, i sistemi dotati solo di filtri primari grossolani subiscono un evidente accumulo di sedimenti e corrosione locale delle scanalature sui tubi di riscaldamento entro 2-5 anni di funzionamento. In conclusione, la configurazione gerarchica dei filtri di precisione, il layout scientifico dell'installazione, la manutenzione standardizzata del controlavaggio e la gestione dell'ispezione anticorrosiva dei collegamenti possono bloccare efficacemente l'intrusione di inquinanti particolati sospesi. Il sistema di filtraggio ottimizzato funge da barriera fisica in prima linea per l'anti-incrostazione e l'anti-corrosione dei tubi riscaldanti, eliminando sostanzialmente le condizioni di formazione della corrosione delle celle a concentrazione di ossigeno sotto i depositi e fornendo una garanzia ambientale media stabile per il funzionamento sicuro a lungo-termine dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 in vari sistemi di riscaldamento a circolazione industriali aperti e semiaperti.
