Ang POWERGEN International Call for Content bukas na! Nangita kami og mga mamumulong gikan sa mga industriya sa utilities ug power generation. Ang mga hilisgutan naglakip sa conventional ug renewable power generation, digital transformation sa mga power plant, energy storage, microgrids, plant optimization, on-site power, ug uban pa.
Balik-balik nga gisusi sa mga tagsulat ang mga bag-ong detalye sa proyekto sa kuryente, diin ang mga tigdesinyo sa planta kasagarang mopili sa 304 o 316 nga stainless steel para sa condenser ug auxiliary heat exchanger tubing. Para sa kadaghanan, ang termino nga stainless steel nagmugna og aura sa dili mapildi nga kaagnasan, samtang sa tinuud, ang mga stainless steel usahay mahimong labing daotan nga kapilian tungod kay kini dali nga maapektuhan sa lokal nga kaagnasan. Ug, niining panahon sa pagkunhod sa magamit nga presko nga tubig para sa paghimo og cooling water, inubanan sa mga cooling tower nga naglihok sa taas nga konsentrasyon nga mga siklo, ang potensyal nga mga mekanismo sa pagkapakyas sa stainless steel gipadako. Sa pipila ka mga aplikasyon, ang 300 series stainless steel mabuhi lamang sulod sa mga bulan, usahay mga semana lamang, sa dili pa mapakyas. Kini nga artikulo nagpunting sa labing menos mga isyu nga kinahanglan nga tagdon kung nagpili mga materyales sa condenser tube gikan sa usa ka panan-aw sa pagtambal sa tubig. Ang ubang mga hinungdan nga wala gihisgutan niini nga papel apan adunay papel sa pagpili sa materyal naglakip sa kusog sa materyal, mga kabtangan sa pagbalhin sa kainit, ug resistensya sa mga pwersa sa mekanikal, lakip ang kakapoy ug kaagnasan sa erosyon.
Ang pagdugang og 12% o labaw pa nga chromium sa asero hinungdan nga ang haluang metal moporma og padayon nga oxide layer nga manalipod sa base metal sa ilalom. Busa ang termino nga stainless steel. Sa kawalay ubang mga materyales sa pag-alloy (ilabi na ang nickel), ang carbon steel kabahin sa ferrite group, ug ang unit cell niini adunay body-centered cubic (BCC) nga istruktura.
Kon ang nickel idugang sa sagol nga haluang metal sa konsentrasyon nga 8% o mas taas pa, bisan sa temperatura sa palibot, ang selula anaa sa usa ka face-centered cubic (FCC) nga istruktura nga gitawag og austenite.
Sama sa gipakita sa Talaan 1, ang 300 series stainless steels ug uban pang stainless steels adunay nickel content nga nagpatunghag austenitic nga istruktura.
Ang mga austenitic steel napamatud-an nga bililhon kaayo sa daghang mga aplikasyon, lakip na isip materyal alang sa taas nga temperatura nga superheater ug reheater tubes sa mga power boiler. Ang 300 series sa partikular kanunay nga gigamit isip materyal alang sa ubos nga temperatura nga heat exchanger tubes, lakip ang mga steam surface condenser. Bisan pa, niini nga mga aplikasyon nga daghan ang wala magtagad sa mga potensyal nga mekanismo sa pagkapakyas.
Ang pangunang kalisud sa stainless steel, labi na ang sikat nga 304 ug 316 nga mga materyales, mao nga ang protective oxide layer kanunay nga madaot sa mga hugaw sa cooling water ug sa mga liki ug mga deposito nga makatabang sa pag-concentrate sa mga hugaw. Dugang pa, ubos sa mga kondisyon sa pagsira, ang nagpundo nga tubig mahimong mosangpot sa pagtubo sa microbial, kansang metabolic byproducts mahimong makadaot kaayo sa mga metal.
Usa ka komon nga hugaw sa tubig nga makapabugnaw, ug usa sa pinakalisod tangtangon nga barato, mao ang chloride. Kini nga ion mahimong hinungdan sa daghang problema sa mga steam generator, apan sa mga condenser ug auxiliary heat exchanger, ang pangunang kalisud mao nga ang mga chloride sa igo nga konsentrasyon makasulod ug makaguba sa protective oxide layer sa stainless steel, nga hinungdan sa localized corrosion, ie pitting.
Ang pitting usa sa labing delikado nga matang sa taya tungod kay kini mahimong hinungdan sa pagsulod sa mga bungbong ug pagkapakyas sa kagamitan nga adunay gamay ra nga pagkawala sa metal.
Dili kinahanglan nga taas kaayo ang konsentrasyon sa chloride aron mahimong hinungdan sa pitting corrosion sa 304 ug 316 stainless steel, ug para sa limpyo nga mga nawong nga walay bisan unsang deposito o mga liki, ang girekomendar nga pinakataas nga konsentrasyon sa chloride karon giisip nga:
Daghang mga hinungdan ang dali nga makahimo og konsentrasyon sa chloride nga molapas niining mga giya, sa kinatibuk-an ug sa mga lokal nga lokasyon. Talagsa na kaayo nga una nga hunahunaon ang once-through cooling para sa mga bag-ong planta sa kuryente. Kadaghanan gitukod nga adunay mga cooling tower, o sa pipila ka mga kaso, mga air-cooled condenser (ACC). Alang niadtong adunay mga cooling tower, ang konsentrasyon sa mga hugaw sa mga kosmetiko mahimong "mosaka." Pananglitan, ang usa ka kolum nga adunay make-up water chloride concentration nga 50 mg/l naglihok nga adunay lima ka concentration cycle, ug ang chloride content sa circulating water kay 250 mg/l. Kini lamang ang kasagaran kinahanglan nga magwagtang sa 304 SS. Dugang pa, sa mga bag-o ug kasamtangan nga mga planta, adunay nagkadaghan nga panginahanglan sa pag-ilis sa presko nga tubig para sa plant recharge. Usa ka komon nga alternatibo mao ang municipal wastewater. Ang Talaan 2 nagtandi sa pag-analisar sa upat ka suplay sa tab-ang nga tubig sa upat ka suplay sa wastewater.
Pagbantay sa pagtaas sa lebel sa chloride (ug uban pang mga hugaw, sama sa nitrogen ug phosphorus, nga makapausbaw pag-ayo sa kontaminasyon sa microbial sa mga cooling system). Alang sa halos tanang grey water, ang bisan unsang sirkulasyon sa cooling tower molapas sa chloride limit nga girekomenda sa 316 SS.
Ang miaging diskusyon gibase sa potensyal sa kaagnasan sa komon nga mga nawong sa metal. Ang mga bali ug mga sediment nagbag-o pag-ayo sa istorya, tungod kay pareho silang naghatag mga lugar diin ang mga hugaw mahimong magtipon. Ang usa ka tipikal nga lokasyon alang sa mga mekanikal nga liki sa mga condenser ug susamang mga heat exchanger anaa sa mga tube-to-tube sheet junctions. Ang sediment sulod sa tubo mahimong makamugna og mga liki sa utlanan sa sediment, ug ang sediment mismo mahimong magsilbing lugar alang sa kontaminasyon. Dugang pa, tungod kay ang stainless steel nagsalig sa usa ka padayon nga oxide layer alang sa proteksyon, ang mga deposito mahimong maporma nga mga lugar nga kulang sa oxygen nga makahimo sa nahabilin nga nawong sa asero nga usa ka anode.
Ang nahisgutang diskusyon naglatid sa mga isyu nga kasagaran wala gikonsiderar sa mga tigdesinyo sa planta sa pagtino sa mga materyales sa condenser ug auxiliary heat exchanger tube para sa mga bag-ong proyekto. Ang mentalidad bahin sa 304 ug 316 SS usahay daw "mao kana ang kanunay namong gibuhat" nga wala gikonsiderar ang mga sangputanan sa ingon nga mga aksyon. Adunay mga alternatibong materyales nga magamit aron maatubang ang mas grabe nga mga kondisyon sa tubig nga makapabugnaw nga giatubang sa daghang mga planta karon.
Sa dili pa maghisgot bahin sa alternatibong mga metal, kinahanglan una natong isulti ang laing punto. Sa daghang mga kaso, ang 316 SS o bisan ang 304 SS maayo ang performance atol sa normal nga operasyon, apan napakyas atol sa pagkawala sa kuryente. Sa kadaghanan sa mga kaso, ang kapakyasan tungod sa dili maayo nga drainage sa condenser o heat exchanger nga hinungdan sa stagnant nga tubig sa mga tubo. Kini nga palibot naghatag og sulundon nga mga kondisyon alang sa pagtubo sa mga microorganism. Ang mga kolonya sa microbial sa baylo nagpatunghag corrosive compounds nga direktang makadaot sa tubular metal.
Kini nga mekanismo, nailhan nga microbially induced corrosion (MIC), nailhan nga makaguba sa mga tubo nga stainless steel ug uban pang mga metal sulod sa mga semana. Kung ang heat exchanger dili mahubsan, kinahanglan nga hatagan og seryosong konsiderasyon ang regular nga pag-circulate sa tubig pinaagi sa heat exchanger ug pagdugang og biocide atol sa proseso. (Para sa dugang detalye sa hustong mga pamaagi sa layup, tan-awa ang D. Janikowski, “Layering Up Condenser and BOP Exchangers – Considerations”; gipahigayon niadtong Hunyo 4-6, 2019 sa Champaign, IL Gipresentar sa ika-39 nga Electric Utility Chemistry Symposium.)
Alang sa mga lisod nga palibot nga gipasiugda sa ibabaw, ingon man sa mas lisod nga mga palibot sama sa parat nga tubig o tubig sa dagat, ang alternatibong mga metal mahimong gamiton aron malikayan ang mga hugaw. Tulo ka grupo sa haluang metal ang napamatud-an nga malampuson, ang komersyal nga puro nga titanium, 6% molybdenum austenitic stainless steel ug superferritic stainless steel. Kini nga mga haluang metal dili usab masudlan sa MIC. Bisan kung ang titanium giisip nga resistensyado kaayo sa kaagnasan, ang hexagonal close-packed crystal structure ug ang ubos kaayo nga elastic modulus naghimo niini nga dali nga madaot sa mekanikal. Kini nga haluang metal labing angay alang sa mga bag-ong instalasyon nga adunay lig-on nga mga istruktura sa suporta sa tubo. Usa ka maayo kaayo nga alternatibo mao ang super ferritic stainless steel nga Sea-Cure®. Ang komposisyon niini nga materyal gipakita sa ubos.
Ang asero taas og chromium apan ubos og nickel, busa kini usa ka ferritic stainless steel imbes nga austenitic stainless steel. Tungod sa ubos nga nickel content niini, mas barato kini kaysa ubang mga alloy. Ang taas nga kusog ug elastic modulus sa Sea-Cure nagtugot sa nipis nga mga dingding kaysa ubang mga materyales, nga moresulta sa mas maayong pagbalhin sa kainit.
Ang gipauswag nga mga kabtangan niining mga metal gipakita sa tsart nga "Pitting Resistance Equivalent Number", nga, sama sa gisugyot sa ngalan, usa ka pamaagi sa pagsulay nga gigamit aron mahibal-an ang resistensya sa lainlaing mga metal sa pitting corrosion.
Usa sa labing komon nga mga pangutana mao ang "Unsa ang pinakataas nga chloride content nga maagwanta sa usa ka partikular nga grado sa stainless steel?" Nagkalainlain ang mga tubag. Ang mga hinungdan naglakip sa pH, temperatura, presensya ug klase sa mga bali, ug ang potensyal alang sa aktibo nga mga espisye sa biyolohikal. Usa ka himan ang gidugang sa tuo nga axis sa Figure 5 aron matabangan kini nga desisyon. Gibase kini sa neutral nga pH, 35°C nga nagaagay nga tubig nga kasagarang makita sa daghang mga aplikasyon sa BOP ug condensation (aron malikayan ang pagporma sa deposito ug pagporma sa liki). Kung napili na ang usa ka haluang metal nga adunay usa ka piho nga komposisyon sa kemikal, ang PREn mahimong matino ug dayon i-intersect sa angay nga slash. Ang girekomenda nga labing taas nga lebel sa chloride mahimong matino pinaagi sa pagdrowing og pinahigda nga linya sa tuo nga axis. Sa kinatibuk-an, kung ang usa ka haluang metal ikonsiderar alang sa mga aplikasyon sa brackish o seawater, kinahanglan kini adunay CCT nga labaw sa 25 degrees Celsius sama sa gisukod sa pagsulay sa G 48.
Klaro nga ang mga super ferritic alloys nga girepresentahan sa Sea-Cure® kasagaran angay bisan alang sa mga aplikasyon sa tubig sa dagat. Adunay laing benepisyo niining mga materyales nga kinahanglan hatagan og gibug-aton. Ang mga problema sa manganese corrosion naobserbahan alang sa 304 ug 316 SS sulod sa daghang katuigan, lakip na sa mga planta sa daplin sa Ohio River. Bag-ohay lang, ang mga heat exchanger sa mga planta sa daplin sa Mississippi ug Missouri Rivers giatake. Ang manganese corrosion usa usab ka komon nga problema sa mga sistema sa paghimo og tubig sa atabay. Ang mekanismo sa corrosion giila nga manganese dioxide (MnO2) nga mo-react sa usa ka oxidizing biocide aron makamugna og hydrochloric acid ubos sa deposito. Ang HCl mao gyud ang moatake sa mga metal. [WH Dickinson ug RW Pick, "Manganese-Dependent Corrosion in the Electric Power Industry"; gipresentar sa 2002 NACE Annual Corrosion Conference, Denver, CO.] Ang mga ferritic steel dili makasamad niining mekanismo sa corrosion.
Ang pagpili og mas taas nga grado nga mga materyales para sa mga tubo sa condenser ug heat exchanger dili gihapon kapuli sa hustong pagkontrol sa kemistri sa pagtambal sa tubig. Sama sa gilatid sa awtor nga si Buecker sa miaging artikulo sa power engineering, gikinahanglan ang usa ka hustong pagkadisenyo ug pagpadagan nga programa sa pagtambal sa kemikal aron maminusan ang potensyal sa scaling, corrosion, ug fouling. Ang kemistri sa polimer mitumaw isip usa ka gamhanang alternatibo sa mas karaan nga kemistri sa phosphate/phosphonate aron makontrol ang corrosion ug scaling sa mga sistema sa cooling tower. Ang pagkontrol sa kontaminasyon sa mikrobyo kaniadto ug magpadayon nga usa ka kritikal nga isyu. Samtang ang oxidative chemistry nga adunay chlorine, bleach, o susamang mga compound mao ang pundasyon sa pagkontrol sa mikrobyo, ang mga suplemento nga pagtambal kanunay nga makapauswag sa kahusayan sa mga programa sa pagtambal. Usa ka pananglitan mao ang stabilization chemistry, nga makatabang sa pagdugang sa rate sa pagpagawas ug kahusayan sa mga biocide nga nakabase sa chlorine nga wala magpaila sa bisan unsang makadaot nga mga compound sa tubig. Dugang pa, ang suplemento nga feed nga adunay mga non-oxidizing fungicide mahimong mapuslanon kaayo sa pagkontrol sa pag-uswag sa mikrobyo. Ang resulta mao nga adunay daghang mga paagi aron mapauswag ang pagpadayon ug kasaligan sa mga heat exchanger sa planta sa kuryente, apan ang matag sistema lahi, busa ang maampingong pagplano ug konsultasyon sa mga eksperto sa industriya hinungdanon alang sa pagpili sa mga materyales ug mga pamaagi sa kemikal. Kadaghanan niini nga artikulo gisulat gikan sa Sa panglantaw sa pagtambal sa tubig, wala kami nalambigit sa mga desisyon sa materyal, apan gihangyo kami nga motabang sa pagdumala sa epekto sa maong mga desisyon sa higayon nga ang kagamitan magamit na ug modagan na. Ang katapusang desisyon sa pagpili sa materyal kinahanglan nga himoon sa mga personahe sa planta base sa daghang mga butang nga gitino alang sa matag aplikasyon.
Mahitungod sa Awtor: Si Brad Buecker usa ka Senior Technical Publicist sa ChemTreat. Siya adunay 36 ka tuig nga kasinatian sa o kaubanan sa industriya sa kuryente, kadaghanan niini sa kemistri sa pagmugna og alisngaw, pagtambal sa tubig, pagkontrol sa kalidad sa hangin ug sa City Water, Light & Power (Springfield, IL) ug ang Kansas City Power & Light Company nahimutang sa La Cygne Station, Kansas. Naggugol usab siya og duha ka tuig isip acting water/wastewater supervisor sa usa ka planta sa kemikal. Si Buecker adunay BS sa Chemistry gikan sa Iowa State University nga adunay dugang nga kurso sa Fluid Mechanics, Energy and Materials Equilibrium, ug Advanced Inorganic Chemistry.
Si Dan Janikowski mao ang Technical Manager sa Plymouth Tube. Sulod sa 35 ka tuig, nalambigit siya sa pagpalambo sa mga metal, paggama ug pagsulay sa mga tubular nga produkto lakip ang mga copper alloys, stainless steel, nickel alloys, titanium ug carbon steel. Tungod kay nagtrabaho na siya sa Plymouth Metro sukad niadtong 2005, si Janikowski naghupot sa nagkalain-laing mga senior nga posisyon sa wala pa mahimong Technical Manager niadtong 2010.