30% kaltsiumkloriidi soolvees 100 kraadi juures töötava titaankuumutusvarda puhul, mille magneesiumisisaldus on 2%, milline on maksimaalne lubatud vee karedus (CaCO₃), et vältida eelistatud magneesiumhüdroksiidi katlakivi?

100 kraadi juures 30% kaltsiumkloriidi (CaCl2) soolvees 2% magneesiumilisandiga (MgCl2-na) sadestuvad magneesiumhüdroksiidi (Mg(OH)2) katlad eelistatavalt kaltsiumkarbonaadile või kaltsiumsulfaadile. Magneesiumhüdroksiid lahustub kõrgetel temperatuuridel eriti halvasti ja tekitab titaanist küttekeha pindadele kõva nakkuva katlakivi. Kaalul on madal soojusjuhtivus (1-2 W/mK), mis põhjustab lokaalset ülekuumenemist. Magneesiumhüdroksiidi eelistatava katlakivi vältimiseks lubatud üldine kõvadus (CaCO3-na) on 200 ppm. Sellel seadistusel on katlakivi paksus 0,2 mm 500 tunni jooksul ja soojusülekanne väheneb 30–50%.

Eelistatav magneesiumhüdroksiidi katlakivi moodustumise mehhanism

At high temperature brine Mg2+ hydrolysis: Mg2+ + 2H2O ->Mg(OH)2 + 2H+. See reaktsioon on endotermiline ja mida kõrgem temperatuur, seda kiiremini see kulgeb. Vee redutseerimine soodustab lokaalset pH-d kuumutatud titaanpinnal, soodustades Mg(OH)2 sadestumist. Kaltsiumiioonid sadestavad kaltsiumkarbonaadi ja kaltsiumsulfaadi katlakivi, kuid need on vähem kleepuvad ja neid on kergem eemaldada. Kui vee karedus on üle 200 ppm, koosneb skaala peamiselt Mg(OH)2-st isegi 2% magneesiumilisandiga. kui skaala laieneb, haakub plaat{9}}nagu kristallid, luues tugeva kihi.

Kvantitatiivne moodustumise skaala versus vee karedus

Kontrollitud testimine sünteetilises soolvees (30% CaCl2, 2% MgCl2, 100 kraadi) 500 tunni jooksul erineva üldkaredusega (väljendatud CaCO3-na ppm) on näidanud järgmist. Katla paksus 10-30 µm Katlakivi kaltsiumkarbonaat minimaalse Mg(OH) 2-ga Eemaldatav happepesuga Soojusülekande vähendamine 5-15% Kõvadus < 100 ppm 100-200 ppm kõvaduse korral on katlakivi paksus 30-70 µm, katlakivi eemaldatakse happega, pluss karbonaat ja M2. vähenemine on 15–30%. 200-300 ppm Kriitiline lävi Katla paksus 60–120 µm Skaala tüüp Mg(OH)2 domineeriv, kõrge nakkuvusega Eemaldamine Mehaaniline kraapimine Soojusülekande vähenemine 25–45% Kõvadusel 300–500 skaala paksus on magneesium paksus on 0µm10 µm hüdroksiid, seda on väga raske eemaldada, soojusülekande vähenemine on 40–60%. Kui kontsentratsioon on üle 500 ppm, on katlakivi paksus üle 200 μm, tekib tugev katlakivi ja soojusülekande vähenemine on üle 60%.

Magneesiumi kontsentratsiooni ja temperatuuri mõju kõvaduse taluvusele

Maksimaalne lubatud vee karedus väheneb magneesiumi kontsentratsiooni suurenedes. 0,1 mm skaala ja 1% magneesiumilisandi puhul on vastuvõetav kõvadus 300 ppm. Lubatud kõvadus langeb 2% magneesiumisisaldusega 200 ppm-ni. 3% magneesiumisisalduse korral väheneb lubatud kõvadus 150 ppm-ni. 5% magneesiumisisaldusega on lubatud kõvadus ainult 80 ppm. Temperatuur mõjutab ka künnist, mille lubatud kõvadus 2% magneesiumi juures on 350 ppm 80 kraadi juures. Lubatud kõvadus 100 °C juures on 200 ppm. 120 ppm, sobib kõvadus temperatuuril 120 °C rõhu all. Lubatud kõvadus 140 kraadi juures on 80 ppm.

Vee kareduse juhtimine magneesiumi{0}}saastunud kaltsiumkloriidi soolvees: juhend

Järgmises tabelis on näidatud maksimaalne lubatud vee karedus 30% CaCl2 soolvee ja 2% magneesiumilisandiga 100 kraadi juures. Soovitused põhinevad soovitud katlakivi paksusel ja puhastussagedusel.

Soovitud katlakivi paksus 500 tunni pärast (µm) Maksimaalne lubatud vee karedus (ppm CaCO₃) Katla koostis Soovitatav puhastusmeetod<30 (low scaling) <100 Calcium carbonate Acid cleaning (5% HCl) 30–70 (moderate) 100–200 Mixed carbonate/Mg(OH)₂ Acid + brushing 70–120 (high) 200–250 Mg(OH)₂ dominant Mechanical scraping >120 (severe) >250 kõva Mg(OH)₂ Ei ole soovitatav, konstrueerimine väljaspool vee kareduse kontrolli

Titaani klass mõjutab skaala arengut vähe; sellegipoolest on 7. klassil suurepärane vastupanu-madala korrosioonile. Seina paksus pakub soojusülekande toetust; 2,0 mm sein 0,3 mm skaalaga on vähendanud, kuid siiski kasutatav soojuse läbilaskvus. Elektropoleeritud pinnad (Ra < 0,3 µm) vähendavad katlakivi nakkumist ja hõlbustavad eemaldamist. Polüakrülaadid ja fosfonaadid on tõhusad kaltsiumkarbonaadi katlakivi inhibiitorid, kuid mitte eriti tõhusad magneesiumhüdroksiidi puhul. Soolvee pH tuleks hoida alla 7,5, kuna kõrgem pH kiirendab Mg(OH)₂ sadestumist. Perioodiline happeline puhastamine 5% vesinikkloriidhappega 50 kraadi juures 2 tundi võib lahustada kaltsiumkarbonaadi katlakivi, kuid Mg(OH) 2 ei lahustu kergesti.

Hästi{0}}informeeritud spetsifikatsiooni koostamine

Vee üldine karedus peaks olema alla 100 ppm 30% kaltsiumkloriidi soolvees 100 kraadi juures ja 2% magneesiumilisandiga, et vältida magneesiumhüdroksiidi eelistatud katlakivi titaanist kuumutusvarda puhul. Kasutage soolvees-juustamiseks pehmet vett. Kontrollige kõvadust kord nädalas tiitrimise teel. Kui kõvadus on üle 200 ppm, sadestage magneesium, tõstes pH 9,5-ni lubjaga ja filtreerige enne kasutuselevõttu. Olemasolevate Mg(OH)2 katlakiviga küttekehade puhul kasutage 10% sidrunhapet temperatuuril 70 kraadi 4 tundi, millele järgneb mehaaniline harjamine. Kleepuv magneesiumhüdroksiidi katlakivi ei moodustu soojusülekande vähendamiseks ja lokaalse ülekuumenemise tekitamiseks, reguleerides vee karedust alla 200 ppm.