Egy fémbevonatú szennyvíztisztító telep mindössze öt hónap után váltotta fel a 6 kW-os PTFE merülőmelegítőt. A fűtőberendezést egy 15 000 -literes kiegyenlítő tartályba helyezték, amely a bevonat-, foszfát- és eloxálóvezetékekből származó öblítővizet fogadja. A tartály 3-5% szuszpendált szilárd anyagot-fém-hidroxidot, kalcium-foszfát csapadékot és átvitt szemcsét tartalmazott. A fűtőfelület vastag, egyenetlen lerakódási réteget mutatott beágyazott részecskékkel. A szigetelési ellenállás 20 MΩ alá esett.
A magas-szilárdanyag-tartalmú szennyvíz alapvetően különbözik a tiszta bevonatú fürdőkétől. A folyadék nem megoldás,{2}}hanem szuszpenzió. A szilárd részecskék leülepednek, lerakódnak és felhalmozódnak a felmelegített felületeken. A PTFE merülőmelegítőkkel szembeni hő- és mechanikai követelmények ebben a környezetben olyan tervezési megközelítést igényelnek, amely figyelembe veszi a szilárdanyag-koncentrációt, a részecskeméret-eloszlást, az ülepedési sebességet és az üzemben elérhető tisztítási módszert.
Miért változtatják meg a lebegő szilárd anyagok a hőátadási egyenletet?
A lebegő részecskék kétféleképpen befolyásolják a hőátadást. Először is növelik a folyadék effektív viszkozitását, megvastagítják a hő határrétegét a fűtőfelületen. Másodszor, közvetlenül a fűtőberendezésen rakódnak le, porózus, egyenetlen réteget képezve, amely növeli a hőállóságot, és helyi forró pontokat hoz létre a vastagabb lerakódások alatt.
A lerakódási sebesség a részecskekoncentrációtól, a fűtőberendezés áramlási sebességétől, valamint a fűtőelem és az ömlesztett folyadék közötti hőmérséklet-különbségtől függ. A magas fűtőfelületi hőmérséklet növeli a lerakódást azáltal, hogy elősegíti az oldott anyagok kiválását, és a részecskék erősebben tapadnak a forró felülethez.
| Lebegő szilárd anyagok koncentrációja | Relatív viszkozitás | Lerakódási arány a fűtőberendezésen | Idő a 2 mm-es léptékig | Biztonságos wattsűrűség |
|---|---|---|---|---|
| <0.1% (clean water) | 1.0× | Nagyon alacsony | >12 hónap | 1,5–2,0 W/cm² |
| 0,5–1,0% (könnyű szilárd anyag) | 1.1–1.3× | Alacsony | 6-10 hónap | 1,2–1,4 W/cm² |
| 2-3% (mérsékelt szilárdanyag) | 1.3–1.8× | Mérsékelt | 3-5 hónap | 0,9–1,1 W/cm² |
| 4-6% (nehéz szilárdanyag) | 1.8–2.5× | Magas | 6-10 hét | 0,6–0,8 W/cm² |
Lerakódási arányok a vegyes bevonatú és foszfátozó öblítővizet kapó szennyvíztisztító tartályokból
Függőleges vs. vízszintes szerelés a magas-szilárdanyag-tartalom szolgáltatásban
A fűtőtest tájolása határozza meg, hogy a szilárd anyagok lerakódnak-e a felületen, vagy lecsúsznak. A vízszintesen szerelt fűtőberendezés nagy, felfelé-néző felülettel rendelkezik, ahol a részecskék a gravitáció hatására felhalmozódnak. A lerakódási réteg felülről lefelé növekszik, és a legvastagabb felhalmozódás a felső felületen történik, ahol a leggyengébb az áramlás.
A függőlegesen szerelt fűtőtest kisebb vízszintes keresztmetszetet{0}} mutat. A karima tetején vagy a vízszintes tartóelemeken lerakódó szilárd anyagok nem vonják be a teljes fűtött felületet. A függőleges fűtőfelület elsősorban nyírási-lerakódást tapasztal, nem pedig gravitációs ülepedést. A szennyvíztartályokból származó helyszíni adatok azt mutatják, hogy a függőlegesen szerelt fűtőtestek 40-60%-kal kevesebb lerakódást halmoznak fel ugyanazon üzemidő alatt, mint a vízszintes egységeknél.
| Szerelési irány | Betét felhalmozás | Tisztítási gyakoriság | Legjobb alkalmazás |
|---|---|---|---|
| Vízszintes,{0}}felfelé néző | Magas | Gyakori | Nem ajánlott |
| Vízszintes, lefelé-néző | Mérsékelt | Mérsékelt | Korlátozott hely |
| Függőleges, az áramlással párhuzamos | Alacsony | Ritka | A legtöbb alkalmazás |
| Függőleges, az áramlásra merőleges | Mérsékelt | Mérsékelt | Nagy átfolyású{0}}tartályok |
Szerelési irány és hatása a lerakódások felhalmozódására
Felületi kidolgozás és fűtőgeometria effektusok
A sima, polírozott PTFE felület csökkenti a lerakódott szilárd anyagok tapadási szilárdságát. Azok a részecskék, amelyek szívósan kötődnének egy érdes felülethez, könnyebben lecsúsznak, ha az áramlási sebesség nő a tartály keverési vagy tisztítási ciklusai során. A polírozott felületek 30–50%-kal meghosszabbítják a tisztítási intervallumot a magas-szilárdanyag-tartalom mellett a normál felületkezelésekhez képest.
A fűtőtest átmérője is számít. A nagyobb-átmérőjű köpenynek kisebb a felület-területe-/térfogat aránya, ami csökkenti a leadott teljesítményegységenkénti lerakásra rendelkezésre álló teljes felületet. A nagyobb átmérő azonban kisebb felületet is jelent egy adott hosszúsághoz, ami hosszabb fűtőelemet vagy nagyobb wattsűrűséget igényel ugyanazon teljesítmény eléréséhez.
Keverési és tisztítási stratégiák szilárd{0}}terhelt tartályokhoz
Az időszakos nagy{0}}sebességű keverés hatékonyabb, mint a folyamatos alacsony-szintű keverés a nagy-szilárdanyag-tartalmú szolgáltatáshoz. A fűtőberendezésnél az áramlási sebesség időszakos 0,5–0,8 m/s-ra történő emelése megtisztítja a laza lerakódásokat, mielőtt szilárd réteggé szilárdulna. Ez elérhető egy időzítővel{7}}vezérelt oktatóval vagy egy dedikált keverőszivattyúval, amely óránként 5–10 percig működik.
A helyben végzett vegyszeres tisztításhoz olyan tisztítóoldat szükséges, amely feloldja az adott lerakódási összetételt. A fém-hidroxid pikkelyek reagálnak a híg savra. A kalcium-foszfát lerakódásokhoz kelátképző szerre vagy enyhe savas áztatásra van szükség. Az ellenőrzési eredményeken-nem rögzített naptáron- alapuló tisztítási ütemterv megakadályozza, hogy a lerakódások olyan vastagságot érjenek el, amely a fűtőfelület hőmérsékletét a lebomlási tartományba emeli.
| Tisztítási módszer | Hatékonyság a fém-hidroxidokra | Hatékonyság a foszfátmérlegeken | A PTFE kockázata | Ajánlott intervallum |
|---|---|---|---|---|
| Híg HCl keringést | Magas | Mérsékelt | Alacsony | 4-8 hét |
| Szulfaminsavas áztatás | Mérsékelt | Magas | Alacsony | 6-10 hét |
| EDTA kelát | Mérsékelt | Magas | Alacsony | 8-12 hét |
| Nagynyomású{0}}vízsugár | Magas | Mérsékelt | Mérsékelt | 8-12 hét |
| Mechanikus fogmosás | Magas | Magas | Magas | Nem ajánlott |
Tisztítási módszerre vonatkozó ajánlások szennyvíztisztító létesítményekből PTFE merülőmelegítőkkel
Gyakorlati lépések a magas{0}}szilárdtartalmú szennyvízhez
Kezdje a szilárd anyagok jellemzésével. A teljes lebegőanyag-koncentráció, a szemcseméret-eloszlás és az ásványi összetétel határozza meg a lerakódás sebességét és a szükséges tisztítási módszert. Egy egyszerű gravimetriás elemzés és az upstream folyamat kémiájának áttekintése biztosítja a legtöbb szükséges információt.
Válassza ki a wattsűrűséget a tényleges szilárdanyag-koncentrációból. 2–3%-os lebegőanyag-tartalom esetén a 0,9–1,1 W/cm² határérték megfelelő. 4% feletti szilárdanyagtartalom 0,6–0,8 W/cm²-re csökken. Ezek az értékek függőleges szerelést és időszakos nagy sebességű{10}}keverést feltételeznek. A vízszintes szerelés további 20-30%-os csökkentést igényel.
Adjon meg egy polírozott fűtőfelületet. A többletköltség szerény, és a tisztítási intervallum meghosszabbítása jelentős. Ellenőrizze, hogy a tartály megfelelő mélységgel rendelkezik-e a függőleges felszereléshez, és legalább 75 mm-es folyadékfedő legyen a fűtött rész felett. Ha a mélység nem elegendő, vegyen fontolóra több rövidebb fűtőtestet egyetlen hosszú egység helyett.
Szerelje be az áramlásfigyelést és a magas{0}}hőmérséklet-lezárást. Magas-szilárdanyag-tartalmú szolgáltatás esetén egy eltömődött szűrő vagy egy meghibásodott keverőszivattyú órákon belül a biztonságos küszöb alá csökkentheti az áramlási sebességet. Az áramlási kapcsoló és a fűtőfelületi hőmérséklet 15-20 fokkal a normál üzemi hőmérséklet feletti határértéke védelmet nyújt az áramlási veszteséget követő gyors túlmelegedés ellen.
Amikor a szabványos fűtőtestek nem bírják a szilárdanyag-terhelést
A magas szilárdanyag-koncentrációjú és korlátozott perifériás térrel rendelkező szennyvíztisztító tartályok gyakran nem képesek a szabványos PTFE merülőfűtők elhelyezésére olyan wattsűrűség mellett, amely megakadályozza a gyors elszennyeződést. A 6 kW-os 0,8 W/cm²-es teljesítményhez 7500 cm² fűtőfelületre van szükség,{5}}több, mint amennyit egyetlen fűtőtest biztosít a tipikus tartályméreteken belül.
A nagy felületű, alacsony watt-sűrűségű és polírozott felületű, egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció kiküszöböli a szilárd anyagokkal kapcsolatos{0}}szennyeződés kiváltó okát. A specifikációs folyamat megköveteli a lebegőanyag-koncentrációt, a részecskék jellemzőit, a tartály méreteit, a keverési módszert és a szükséges teljesítményt. A több szennyvíztisztító tartállyal rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás--specifikus megközelítés csökkenti a lerakódásokkal kapcsolatos-túlmelegedést, és meghosszabbítja a szükséges tisztítások közötti intervallumot.
