Изазов абразивног хабања у претходном загревању биогаса
Ефлуент анаеробног дигестора садржи суспендоване честице силицијум диоксида из песка, земље и минералних остатака који се преносе у дигестор са сировинама. Ове честице, обично од 20 до 150 микрона у пречнику у концентрацијама од 500 до 3000 мг/Л, стварају ерозивно окружење за грејаче за урањање. Тврдоћа ПФА инкапсулације, мерена на Схоре Д скали, директно одређује колико дубоко абразивне честице пробијају површину полимера током продуженог рада. Подаци са терена са 36 пољопривредних и општинских дигестора показују да повећање тврдоће ПФА са Схоре Д 65 на 72 смањује дубину ерозивног хабања за 55% до 65% након 8760 сати непрекидног рада.
Утицај тврдоће на ерозију честица
Брзина ерозије полимера суспендованим абразивним честицама прати однос -потенцијског закона са тврдоћом материјала. За ПФА у Схоре Д опсегу од 60 до 75, свако повећање тврдоће за једну{4}}тачку смањује стопу запреминске ерозије за приближно 8% под идентичним оптерећењем честицама и брзином протока. Стандардне неиспуњене ПФА класе обично мере Схоре Д 65 до 67 након обликовања. Очврсли ПФА разреди који постижу Схоре Д 71 до 73 садрже 10% до 15% тежине стаклених или угљеничних влакана ојачања која повећавају површинску отпорност на продирање честица. -Микроскопија попречног пресека узорака грејача из дигестора који раде при брзини протока од 1,2 м/с са пуњењем силицијум диоксида од 1500 мг/Л показује да Схоре Д 65 ПФА развија просечну дубину ерозије од 0,28 мм после једне године. Схоре Д 72 ПФА под идентичним условима показује просечну дубину од 0,11 мм, смањење од 61%.
Зависност обрасца хабања од угла налета протока
Угао под којим абразивне честице ударају о површину грејача мења предност тврдоће. Перпендикуларни удар (угао од 90- степени) изазива максималну ерозију јер се кинетичка енергија честица у потпуности преноси на површину полимера. При окомитом удару, Схоре Д 72 ПФА показује 52% мање ерозије од Схоре Д 65 степена. Удар под плитким{11}}углом (15 до 30 степени) производи првенствено клизну абразију, а не стварање кратера. У условима плитког угла, предност у тврдоћи се смањује на 30% до 35% јер се доминантни механизам хабања помера на сечење и орање, где тврдоћа пружа мању заштиту од жилавости лома. У конфигурацијама анаеробног дигестора где су грејачи постављени вертикално паралелно са протоком, углови удара обично се крећу од 30 до 60 степени, дајући ефективну предност тврдоће од 45% до 50% за тврђи слој.
Интеракције температуре и величине честица
Радна температура дигестора мења ефективну отпорност на ерозију оба степена тврдоће. На 35 до 40 степени (мезофилна дигестија), Схоре Д 65 ПФА задржава већину своје тврдоће и отпорности на ерозију. На 55 до 60 степени (термофилна дигестија), исти полимер омекшава, при чему се Схоре Д смањује за 3 до 4 поена. Схоре Д 72 тврда класа на 55 степени мери приближно Схоре Д 68, још увек тврђа од стандардне класе на собној температури. Величина честица такође утиче на предност тврдоће. За честице испод 50 микрона, разлика у тврдоћи између разреда доводи до само 25% смањења ерозије јер мале честице абразују полирањем, а не стварањем кратера. За честице веће од 100 микрона, корист од тврдоће прелази 70% јер веће честице стварају дубље ударне кратере где се тврдоћа директно опире продирању.
{0}}Пројекције дуготрајног хабања према степену тврдоће
| Тип дигестора и учитавање честица | ПФА тврдоћа (Схоре Д) | Предвиђена дубина ерозије након 1 године | Предвиђено време до хабања од 0,5 мм (праг квара) |
|---|---|---|---|
| Термофилан (55 степени), висок песак (2500 мг/Л), велике честице | 71 до 73 (тврда оцена) | 0,20 до 0,25 мм | 2,0 до 2,5 године |
| Термофилан (55 степени), висок песак (2500 мг/Л), велике честице | 65 до 67 (стандардно) | 0,45 до 0,55 мм | 0,9 до 1,1 године |
| Мезофилан (38 степени), умерен песак (1000 мг/Л), мешовите величине | 71 до 73 (тврда оцена) | 0,08 до 0,12 мм | 4,0 до 6,0 година |
| Мезофилан (38 степени), умерен песак (1000 мг/Л), мешовите величине | 65 до 67 (стандардно) | 0,18 до 0,24 мм | 2,0 до 2,8 година |
| дигестор са мало чврсте материје (< 300 mg/L silica), any temperature | 65 до 67 (стандардно) | 0,05 до 0,08 мм | 6,0 до 10,0 година |
Интеракција завршне обраде са стопом ерозије
Почетна глаткоћа површине ПФА грејача је у интеракцији са тврдоћом да би се одредила прогресија ерозије. Глатке површине (Ра < 0,8µм) на ПФА тврдог-квалитета одржавају ниске стопе ерозије током дужег периода јер одсуство почетних места концентрације напона спречава локализовано убрзање хабања. Грубе површине (Ра > 1,5 µм) на истом тврдом слоју развијају стопе хабања након 2000 сати које се приближавају оним глатких површина стандардног-класа, пошто почетни неравнини стварају пожељна места ерозије. Инжењери који одређују тврди-ПФА за абразивну употребу такође треба да захтевају глатку завршну обраду са Ра испод 0,8 µм да би се постигло потпуно смањење ерозије од 60%. Комбинација тврдоће Схоре Д 72 и завршне обраде Ра од 0,6 µм даје 70% мању дубину ерозије од Схоре Д 65 са Ра 1,8 µм након једне године у високо-вареницима песка.
Смернице за спецификације за избор предгрејача дигестера
За анаеробне дигесторе који прерађују сировине са концентрацијом честица силицијум-диоксида већом од 500 мг/Л, специфицирање ПФА инкапсулације са Схоре Д тврдоћом од минимум 71 обезбеђује мерљиво продужење радног века грејача. Дебљину зида треба повећати на 2,5 мм када се користи ПФА тврдог-класа да би се прилагодила смањена, али још увек присутна ерозија без излагања грејног језгра. ПФА стандардног{6}}класа је прихватљив за дигесторе са ефикасним системима за уклањање песка или оне који раде испод 500 мг/Л суспендованог силицијум-диоксида. Када тражите понуде, захтевајте од добављача сертификована мерења тврдоће по Схоре Д заједно са документацијом о типу арматуре и проценту оптерећења, јер арматура од угљеничних влакана постиже тврдоћу кроз другачији механизам од стаклених влакана и може другачије да утиче на топлотну проводљивост.
