สำหรับเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าไทเทเนียมที่ใช้เพื่อรักษาระดับ 60 องศาในระบบทำความร้อนแบบถังตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสถิต (หมอกกรดซัลฟิวริกควบแน่น) ความหนาของผนังสูงสุดเท่าใดที่ป้องกันความล่าช้าจากความร้อนที่มากเกินไปและการควบแน่นของกรดบนเปลือกเย็น

การแลกเปลี่ยนขั้นพื้นฐาน-ในการออกแบบเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมสำหรับบริการ ESP Hopper
เถ้าลอยจากโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงถ่านหิน- จะถูกรวบรวมในถังโดยใช้เครื่องตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสถิต (ESP) ถังควรได้รับความร้อนถึง 60 องศาเพื่อลดการเกาะตัวของเถ้าและเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุไหล บรรยากาศประกอบด้วยหมอกกรดซัลฟิวริกควบแน่น (SO3 + H2O → H2SO4) โดยมีจุดน้ำค้างโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 120-140 องศา เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าไทเทเนียมวางอยู่ในผนังถังหรือบนเตียงเถ้า หากอุณหภูมิของผนังท่อทำความร้อนต่ำกว่าจุดน้ำค้างของกรด กรดซัลฟิวริกจะควบแน่นบนพื้นผิวและทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว ความล่าช้าจากความร้อนคือเวลาที่ปลอกหุ้มถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้หลังจากเปิดใช้งานเครื่องทำความร้อน มันถูกควบคุมโดยความหนาของผนัง ผนังที่หนากว่าจะมีมวลความร้อนมากกว่า ซึ่งหมายความว่าจะใช้เวลาในการทำความร้อนและความเย็นนานกว่า ในระหว่างการสตาร์ทขณะเครื่องเย็นหรือการหมุนเวียนพลังงาน เครื่องทำความร้อนที่มีผนังหนาอาจอยู่ต่ำกว่าจุดน้ำค้างเป็นเวลานาน ทำให้เกิดการควบแน่นของกรด งานวิจัยนี้กำหนดความหนาของผนังสูงสุดซึ่งจะไม่ยอมให้เปลือกอยู่ต่ำกว่าจุดน้ำค้างเป็นเวลานานพอที่จะทำให้เกิดการควบแน่นของกรดได้มาก

ผลต่อความสมบูรณ์ทางกล:ความเสียหายจากการควบแน่นของกรด
หากอุณหภูมิของปลอกไทเทเนียมต่ำกว่าจุดน้ำค้างของ H 2 SO 4 (ประมาณ 130 องศาสำหรับก๊าซไอเสียที่มี 10 ppm SO 3 ) กรดซัลฟูริกจะควบแน่นเป็นฟิล์มบาง (0.5–1 μm) ที่มีความเข้มข้นสูง (70–90% H 2 SO 4 ) ในเฟสควบแน่นนี้ไทเทเนียมจะไม่อยู่เฉยๆ และอัตราการกัดกร่อนอาจสูงถึง 0.5-2.0 มม. ต่อปี โลหะจะถูกดึงออกมาทุกครั้งที่เกิดการควบแน่น การเจาะอาจเกิดขึ้นได้หลังจากการควบแน่น 100 รอบ (ปกติเป็นเวลา 5 ปีของการทำงาน) โดยมีความหนาของผนัง 1.5 มม. พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดไม่ใช่อัตราการกัดกร่อนสูงสุด แต่คือเวลารวมที่เปลือกอยู่ต่ำกว่าจุดน้ำค้าง เครื่องทำความร้อน-ความร้อน-ความล่าช้าสูงมีระยะเวลานานกว่าในการทำความเย็นและการอุ่นเครื่องแต่ละครั้งในช่วงอุณหภูมิการควบแน่น

ผลต่อประสิทธิภาพเชิงความร้อน: การคำนวณความล่าช้าของความร้อน
ความหน่วงทางความร้อนของปลอกไทเทเนียมกำหนดโดยค่าคงที่เวลา τ=(ρ*C_p*t)/h โดยที่ ρ=4,500 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร, C_p=520 J/kgK, ความหนาของผนัง t= และสัมประสิทธิ์การพาความร้อนแบบพาความร้อน h= (ไปยังเถ้าโดยรอบ ~ 50 วัตต์/เมตร2K สำหรับเถ้าอัดแน่น) สำหรับความหนาของผนัง 1.0 มม. τ=(4,500 × 520 × 0.001)/50=46.8 s สำหรับผนัง 2.0 มม. τ=93.6 s ระยะเวลาในการทำความเย็นจากอุณหภูมิใช้งาน (180 องศา ต้องเก็บเปลือกไว้เหนือจุดน้ำค้าง) ถึงจุดน้ำค้าง (130 องศา ) คือประมาณ 0.7 เท่า τ. 1.0 มม. ผนัง: 33 วินาที. 2.0 มม. ผนัง: 66 วินาที ช่วงเวลาการทำความเย็นนี้จะมีเปลือกอยู่เหนือจุดน้ำค้างเพียงไม่กี่วินาทีแรก และหลังจากผ่านไป 130 องศา การควบแน่นจะเริ่มก่อตัว ผนังยิ่งหนาก็ยิ่งสัมผัสกับช่วงอุณหภูมิการควบแน่นได้นานขึ้น นี่หมายถึงการสัมผัสกรดมากขึ้น

แลกเปลี่ยน-การสังเคราะห์: ความหนาของผนังสูงสุดเพื่อป้องกันความเสียหายจากการควบแน่น
ความหนาของผนัง (มม.) ค่าคงที่ของเวลา (τ, s) เวลาในการทำให้เย็นลงจาก 180 องศาถึง 130 องศา (วินาที) การเปิดรับการควบแน่นต่อคูลดาวน์ (วินาที) อายุการใช้งานโดยประมาณด้วย 2 คูลดาวน์/วัน 5 ปี (ชั่วโมงการสัมผัสทั้งหมด) 5 ปีชีวิตตรงตาม?
0.8 มม. 37 วินาที 26 วินาที 26 วินาที 26 ชั่วโมง ใช่ (การกัดกร่อนต่ำ)
1.0 มม. 47 วินาที 33 วินาที 33 วินาที 33 ชั่วโมง ใช่
1.2 มม. 56 วินาที 39 วินาที 39 วินาที 39 ชม. ใช่
1.5 มม. 70 วินาที 49 วินาที 49 วินาที 49 ชั่วโมง ขอบ (ต้องการ Ti คุณภาพสูง)
1.8 มม. 84 วินาที 59 วินาที 59 วินาที 59 ชม. ไม่ (เป็นหลุมร้ายแรง)
2.0 มม. 94 วินาที 66 วินาที 66 วินาที 66 ชั่วโมง
2.5 มม. 117 วินาที 82 วินาที 82 วินาที 82 ชม. ไม่ (ความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว)
For a typical ESP hopper with two cooldowns/day (e.g., weekend shutdowns and daily load cycling), a wall thickness of up to 1.2 mm results in less than 40 hours total acid exposure over 5 years-acceptable for Grade 2 titanium (0.1 mm corrosion). With a cumulative exposure of >50 ชม. รูพรุนมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 1.5 มม.

วิศวกรรมนอกกำแพง: การควบคุมอุณหภูมิแบบแอคทีฟและการควบคุมจุดน้ำค้าง
เทคนิคที่ดีที่สุดในการป้องกันการรวมตัวของกรดไม่ได้จำกัดความหนาของผนัง แต่ต้องรักษาเปลือกให้อยู่เหนือจุดน้ำค้างเสมอ คูลดาวน์จะถูกกำจัดโดยสิ้นเชิงโดยการติดตั้งฟังก์ชันการทำความร้อนแบบสแตนด์บายซึ่งจะรักษาปลอกไว้ที่ 150 องศาเมื่อไม่ได้ใช้งานฮอปเปอร์ การทำความร้อนขณะสแตนด์บายใช้ได้ดีกับความหนาของผนัง อีกวิธีหนึ่ง การลดความเข้มข้นของ SO3 ต้นน้ำ (เช่น การควบคุมการฉีด SO3 หรือเชื้อเพลิงอื่น) สามารถลดจุดน้ำค้างจริงลงเพื่อให้อุณหภูมิในการทำงานลดลง และลดความต้องการความล่าช้าจากความร้อน หากจุดน้ำค้างอยู่ที่ 110 องศา แทนที่จะเป็น 130 องศา แสดงว่าผนังหนา 2.0 มม. ก็ใช้ได้

สรุป: รอบ ESP Hopper ทั่วไป 1.2 มม. ความหนาของผนังสูงสุด
เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าไทเทเนียมที่ยึดถัง ESP ไว้ที่ 60 องศาในขณะที่ควบแน่นหมอกกรดซัลฟิวริก (จุดน้ำค้าง 130 องศา ) อาจมีความหนาของผนัง 1.2 มม. หรือน้อยกว่า โดยไม่มีความล่าช้าด้านความร้อนอย่างมากเพื่อให้เปลือกด้านล่างจุดน้ำค้างนานพอที่จะทำให้เกิดการควบแน่นของกรดอย่างมาก ด้วยความหนาของผนัง 1.2 มม. เวลาคงที่คือ 56 วินาที และเวลาของการควบแน่นอยู่ที่เพียง 39 วินาทีต่อการทำความเย็นแต่ละครั้ง ซึ่งให้การเปิดรับแสงสะสมน้อยกว่า 40 ชั่วโมงใน 5 ปี-ซึ่งเป็นที่ยอมรับสำหรับไทเทเนียมเกรด 2 ผนังที่หนา (มากกว่าหรือเท่ากับ 1.5 มม.) จะเพิ่มเวลาในการควบแน่นเป็นสี่เท่าและทำให้เกิดรูพรุนและความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร มาตรฐานที่แนะนำคือปลอกไทเทเนียมเกรด 2 ความหนาของผนัง 1.0–1.2 มม. และการทำความร้อนสแตนด์บายเพื่อป้องกันรอบคูลดาวน์หากเป็นไปได้ แจ้งจำนวนคูลดาวน์ต่อวันโดยประมาณแก่ผู้ผลิตและจุดน้ำค้างของกรดจริงเพื่อกำหนดความหนาของผนังสูงสุดที่อนุญาต ความหนาของผนังเป็นตัวแปรสำคัญสำหรับความล่าช้าจากความร้อน และยิ่งแคบลงก็ยิ่งดีสำหรับการหลีกเลี่ยงการควบแน่น