The Abrasive Erosion Challenge í áburðarhitun
Úrea-ammóníumnítrat (UAN) áburðarlausnir við 90 gráður innihalda járnoxíðslípiefni (200-500 mg/L) frá tæringu andstreymis kolefnisstálbúnaðar. Þessar hörðu agnir (Mohs 6-7) valda veðrandi sliti á PFA hitara við ókyrrðar flæðiskilyrði (Re 8000). Mikilvægar veggþykktarútreikningar frá 23 áburðarverksmiðjum sýna að járnoxíðslípiefni auka nauðsynlega PFA þykkt um 50-100% samanborið við slípiefnislausa þjónustu, þar sem 2,0 mm veggir endast í aðeins 5000 klukkustundir á móti 3,0 mm veggjum sem fara yfir 20,000 klukkustundir við 200 mg/L hleðslu á föstu formi.
Járnoxíð slípiefni
Járnoxíðagnir í UAN lausnum (aðallega Fe₂O₃ og Fe₃O₄) hafa miðgildi 20-50 µm, mikla hörku (6-7 Mohs) og óreglulega hyrndar formgerð. Eðlisþyngd þeirra, 5,2 g/cm³, skapar mikinn skriðþunga við högg á agnavegg. Við Re 8000 (2,5 m/s, 50 mm rör í þvermál) er höggorka agna fyrir 30 µm járnoxíð um það bil 0,15 µJ samanborið við 0,02 µJ fyrir kísil af samsvarandi stærð (þéttleiki 2,65). Meiri höggorkan framleiðir dýpri skarpskyggni og hraðari brottnám efnis. Lögun agna skiptir líka máli: hyrndir járnoxíðbútar valda sliti en ávalar agnir valda aflögunarsliti. Flestar UAN kerfis agnir eru hálfhyrndar frá vélrænni niðurbroti á segulsteinskvarða.
Rofhraði er háð agnastyrk og veggþykkt
Rofprófun samkvæmt ASTM G73 með UAN lausn með 200 mg/L járnoxíði við 90 gráður, 2,5 m/s og 45 gráðu högghorn sýnir að rofhraði mælist með agnastyrk línulega og með hraða upp í 2,5 kraft. Fyrir venjulegt PFA (Shore D 65), rofhraði og vegggengni sem myndast:
| PFA veggþykkt (mm) | Rofhraði (mm/1000 klst.) við 200 mg/L Fe₂O₃ | Tími að 50% vegggengni (klst.) | Tími fram að rafmagnsbilun (1,2 mm eftir, klukkustundir) |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 0.18 | 4,200 | 1,700 |
| 2,0 mm | 0.18 | 5,600 | 4,400 |
| 2,5 mm | 0.18 | 6,900 | 7,200 |
| 3,0 mm | 0.18 | 8,300 | 10,000 |
Rofhraði er um það bil stöðugur þar til veggþykktin minnkar niður fyrir 1,5 mm, en þá hraðar staðbundin skarpskyggni vegna álagsstyrks.
Harðari PFA einkunnir fyrir tærandi þjónustu
Aukin PFA hörku dregur verulega úr rofhraða. Glertrefja-fyllt PFA (Shore D 72) sýnir rofhraða upp á 0,09 mm/1000 klst. við 200 mg/L, helmingi hærra en staðlaða einkunn. Koltrefja-fyllt PFA (Shore D 75) minnkar hraðann í 0,06 mm/1000 klst. Fyrir 3,0 mm veggi með kolefnis-fylltum PFA fer tíminn að 50% skarpskyggni yfir 25.000 klukkustundir. Hins vegar dregur fylliefnaviðbót úr efnaþol í sumum miðlum. Fyrir UAN áburð (pH 6-7, 30% þvagefni, 40% ammóníumnítrat) viðheldur gler-fyllt PFA efnafræðilegum stöðugleika þar sem fylliefnið er hjúpað fjölliða. Tilgreindu glerfyllt PFA fyrir UAN þjónustu nema klóríðmengun sé til staðar, sem getur ráðist á glertrefjar.
Mikilvægar veggþykktar með slípiefni
| Styrkur járnoxíðs (mg/L) | PFA einkunn (Shore D) | Lágmarksveggþykkt í 3 ára líf (24.000 klst.) | Lágmarksveggþykkt í 5 ára líf (40.000 klst.) | Hagnýtt líf við 2,5 mm venjulegt PFA (klst.) |
|---|---|---|---|---|
| < 50 | Venjulegur (65) | 1,8 mm | 2,2 mm | 25,000+ |
| 50-100 | Venjulegur (65) | 2,2 mm | 2,8 mm | 18,000 |
| 100-200 | Gler-fyllt (72) | 2,0 mm | 2,5 mm | 12,000 |
| 200-300 | Gler-fyllt (72) | 2,5 mm | 3,0 mm | 8,000 |
| 300-500 | Kolefni-fyllt (75) | 2,2 mm | 2,8 mm | 5,000 |
Flæðishraða og rúmfræðiáhrif
Re 8000 (2,5 m/s í dæmigerðri 50 mm pípu) táknar hóflega ókyrrð. Hærri hraði eykur veðrun verulega. Við 3,5 m/s (Re 11.000) tvöfaldast rofhraði fyrir allar PFA einkunnir. Við 1,8 m/s (Re 5.500) minnkar rofhraði um 60%. Fyrir UAN kerfi með breytilegu flæði, hannaðu hitara fyrir lægsta hagnýta hraða sem heldur agnafjöðrun (venjulega 1,5-2,0 m/s fyrir 30 µm agnir). Rúmfræði hitara hefur einnig áhrif á veðrun: slöngubúnt með þrepaskiptri uppröðun veldur hærri staðbundnum hraða og högghorni agna samanborið við -línufyrirkomulag. Vökvavirkni reiknilíköns á tiltekinni rúmfræði hitara getur greint slitsvæði sem krefjast þykkari veggja eða skiptiáætlana.
Rofstyrkur og skoðunarbil
Fyrir PFA-hitara í veðandi UAN þjónustu, tilgreinið upphafsveggþykkt byggða á veðrunarheimildum (upphaflega mínus lágmarki) deilt með veðrunarhraða. Lágmarks díelektrísk veggþykkt er 1,2 mm fyrir 230V þjónustu. Fyrir gler-fyllt PFA við 200 mg/L með 0,09 mm/1000 klst. rofhraða, gefur 3,0 mm upphafsveggur 1,8 mm veðrunarheimild, sem gefur 20.000 klukkustundir (2,5 ár) áður en lágmarki er náð. Árleg veggþykktarmæling með ultrasonic mælingu gerir ráð fyrir endurnýjun. Fyrir staðlað PFA með 0,18 mm/1000 klst hraða er árleg úthljóðsskoðun skylda þar sem veggtap upp á 1,6 mm á sér stað á 2 árum. Aðstaða með hreinsunarferli án nettengingar (árleg stöðvun) ætti að tilgreina veggþykkt sem veitir 2x rofmöguleika fyrir fyrirhugað bil.
Forskriftarleiðbeiningar fyrir UAN áburðarhitara
Fyrir upphitaðar UAN áburðarlausnir með járnoxíðslípiefnum yfir 100 mg/L, tilgreinið glertrefja-fyllt PFA (Shore D 72 lágmark) með veggþykkt reiknuð sem (1,5 mm mín + rofmagn). Fyrir 200 mg/L og 3- ára samfellda notkun, tilgreinið 2,8 mm upphaflega þykkt með árlegri staðfestingu á veggþykkt. Krefjast vottunar birgja um slitþol samkvæmt ASTM G75 með því að nota staðlað slípiefni (Al₂O₃) og umbreytingu í járnoxíðjafngildi byggt á hlutfallslegri hörku og þéttleika. Fyrir kerfi með breytilegri slípiefnishleðslu (td 50-300 mg/L), settu upp segulsíun til að draga úr styrk járnoxíðs og leyfa þynnri veggjum og lengri endingu. Þegar óskað er eftir tilboðum, gefðu upp væntanlegt járnoxíðstyrksvið, flæðihraða, pípuþvermál og æskilegt skiptingartímabil. Birgir með reynslu af upphitun slurry geta veitt rofprófun með því að nota UAN sýni sem viðskiptavinir fá til að búa til ákveðin slithraðagögn fyrir nákvæma kornastærðardreifingu og efnafræði. Iðgjaldið fyrir glerfyllt PFA umfram venjulegt (20-30%) er réttlætanlegt með 2-3x lengri endingartíma í eyðandi UAN þjónustu, þar sem ófyrirséð bilun í hitara á hámarki áburðartímabilsins veldur framleiðslutapi upp á $10.000-30.000 á klukkustund. Fyrir nýja UAN framleiðsluaðstöðu, tilgreinið kolefnisstálpípuhúð eða segulsíun uppstreymis til að draga úr járnoxíðmyndun, notaðu síðan staðlaða PFA með 2,5 mm veggjum til að hagræða kostnaði.
