Katalytiska reformatorvärmare (CRU)
Åtgärder mot oxidations- och karbonisationsproblem på utsidan av förbränningsugnens strålningsrör
Högemissiv ytbeläggningsteknik, som använts i processvärmare i raffinaderier, petrokemisk industri och kemisk processindustri under mer än 40 år, höjer processeffektiviteten och förlänger livslängden för strålningsrören.
Dessa fördelar leder till bränslebesparingar och/eller eliminering av enheternas begränsningar vilket gör att produktionen ökar och utsläppen minskar; allt med snabb vinst och avkastning på investeringen.
Oxidationsproblem i den katalytiska reformatorvärmarens rör
Materialet i förbränningsugnarnas strålningsrör består normalt av stållegeringar, ASTM A335 P22, P5 eller P9 som innehåller 2,25 %, 5 % respektive 9 % Cr. Strålningsrör oxiderar vid drifttemperaturer och avlagringar växer kontinuerligt på ytan och når 2 mm tjocklek i enheter med hög temperatur/högt värmeflöde.
Oxidavlagringarna har stor isoleringsförmåga och utgör en signifikant barriär mot konduktiv värmeöverföring till processvätskorna. Under driften av förbränningsugnen är det därför nödvändigt att öka förbränningshastigheten för att övervinna dessa isolerande effekter så att värmeflödet genom processflödet inuti rören kan upprätthållas.
Röravlagringar – flaskhals för central värmare
Förutom den extra kostnaden för användning av mer bränsle/energi kan det leda till allvarliga konsekvenser när det gäller driften av förbränningsugnen. Överdriven eldning leder till ökad temperatur vid övergångszonen mellan förbränning/rökgas (bridgewall temperatur) och i skorstenen. Då förbränningshastigheten ökar, ökar också oxidationshastigheten. Till slut kommer man till en punkt där driftutrustningens gräns är nådd. Denna har fastställts av den som licensierar utrustningen för att säkerställa att driften kan ske på ett säkert och tillförlitligt sätt. Resultatet blir ett oplanerat driftstopp för rengöring av rören, eller en nedskärning av produktionshastigheten. Inget av alternativen är tillfredsställande och båda resulterar i betydande förlust av intäkter och vinster från försäljning av slutprodukt.
Avlagringar på strålningsrör
Förutom produktivitetsproblem, resulterar oxidationsprocessen naturligtvis i metallförlust från rörens ytterytor, vilket i sin tur leder till tunnare rörvägg. Detta kan leda till behov av att i förtid byta ut rör, vilket leder till extra kapitalförluster och kostsam tidsförlust under planerade driftstopp.
Fördelar med högemissiva ytbeläggningar
Ceteks högemissiva keramiska ytbeläggningar applicerade på rena, nya strålningsrör eller rengjorda äldre rör, förhindrar oxidation av rörytorna och maximerar de konduktiva värmeöverföringsegenskaperna. Resultatet är en förmåga att köra processen vid konstruktionsvillkor, utan påföljd från överdriven användning av bränsle. Alternativt, och kanske mer intressant, är möjligheten att elda enheten hårdare och uppnå signifikant ökad kapacitet och produktivitet.
Karbonisationsproblem i förbränningsugnens strålningsrör
Karbonisation betyder att metallkarbider bildas i ett material som ett resultat av att atmosfären innehåller kol. I vissa fall är material avsiktligen karboniserade för att få en högre ythårdhet och slitstyrka. Vid drift kan emellertid karbonisation resultera i förlust av mekaniska egenskaper över tid, förutom förlusten av material. Korrosionsprocessen, s.k. “metaldammning” är en kolningsprocess som resulterar i ytattack och att en pulverformig rest bildas. Karbonisationsmiljön återfinns vanligtvis i process- och ugnsrör som innehåller en stor mängd kolinnehållande ämnen bl.a. kolvätegaser och koloxid.
I förbränningsugnar på raffinaderier är det ovanligt att man ser karbonisation av rörens utsidor. Normalt sett säkerställer överskottet av syrgas och rökgascirkulationen att förbränningen av gasformiga bränslen är fullständig och nivåerna av restkol eller koloxid är försumbar, eller obefintlig .
Där det är praxis att elda förbränningsugnar vid mycket låga syrenivåer, närmare stökiometriska förhållanden, har man funnit att rörens utsidor uppvisar effekter av karbonisation, vilket leder till att rörväggen förtunnas och behov av att byta ut utrustningen i förtid.
Ceteks nyckelfärdiga ytbeläggningsapplikationer
Cetek hos Integrated Global Services (IGS), är marknadsledande när det gäller design och applicering av keramiska ytbeläggning för processrör och eldbeständiga material. Ceteks högemissiva keramiska ytbeläggningar appliceras på strålningsrörens yttre yta för att bilda en effektiv barriär mot kolatomer i rökgasen/förbränningsprodukter. Effekten är att stoppa karbonisation under den keramiska ytbeläggningens livslängd, vilket signifikant ökar livslängden för strålningsrören i dessa applikationer.
Mellan driftstoppen erbjuder IGS Hot-Tek underhålls-, rengörings- och reparationslösningar, som appliceras online utan behov för nedstängning av förbränningsugnen.