Jatkuvan -virtauksen jätehapon neutralointijärjestelmän on nostettava tuleva happo (vaihteleva lämpötila, tyypillisesti 20–80 astetta) asetusarvoon (esim. 60 astetta optimaalista reaktiota varten) ennen emäksen lisäämistä. Vaadittu lämmittimen teho ei perustu keskimääräiseen tulolämpötilaan, vaan pahimpaan -tapaukseen (kylmimpään) tulolämpötilaan suurimmalla virtausnopeudella. Järjestelmässä, jonka tulolämpötila vaihtelee 20 asteesta 80 asteeseen, kylmin kotelo (20 astetta) vaatii eniten tehoa. Kaava: P=ṁ × c_p × (T_set – T_in_min) / η, jossa ṁ on suurin massavirtaus (kg/s), c_p on ominaislämpö (J/kg·K), T_set on tavoitelämpötila, T_in_min on vähimmäistulolämpötila ja η on lämmittimen hyötysuhde (0,95–0). Virtaukselle 10 l/min (0,167 kg/s), 15 % HCl (c_p≈3 600 J/kg·K), tavoite 60 astetta , sisääntulo min 20 astetta, η=0.93: P=0.167 × 3 600 × 40 / {{38},{44 {0} / {}},=25.9 kW. Jos lämmitin mitoittaisi keskimääräiselle sisääntulolle (50 astetta), teho olisi puolet (12,5 kW) – riittämätön kylmäkäynnistyksiä varten. Koko aina kylmimmän tuloaukon mukaan suurimmalla virtauksella.
Muuttuva tulolämpötila: Suunnittelustrategia
Jätehapon neutralointijärjestelmät saavat usein happoa varastosäiliöistä tai prosesseista, joiden lämpötila vaihtelee. Talvella happo voi olla 20 astetta; kesällä 80 astetta. Yksittäinen 20 astetta mitoitettu lämmitin ylikuumentaa happoa, kun sisääntulo on 80 astetta (poistumislämpötila ylittää asetusarvon). Ratkaisuna on käyttää lämmitintä, jossa on säädettävä tehonsäädin (SCR) ja alavirran lämpötila-anturi. Säädin säätää tehoa pitääkseen lähtölämpötilan. Lämmitin on mitoitettava pahimpaan tapaukseen (pienin tulo, suurin virtaus), mutta säädin vähentää tehoa, kun tulo on lämpimämpää.
Vaihtoehtoisesti voit käyttää useita lämpötilan mukaan porrastettuja lämmittimiä: esim. 15 kW:n lämmitin, joka on aina käynnissä, sekä 10 kW:n lämmitin, joka aktivoituu vain sisääntulon yhteydessä.<40°C, plus a 5 kW heater for inlet <25°C. This provides energy efficiency without overshoot.
Mitoitusesimerkki: säädettävä tulo 20–80 astetta, virtaus 15 l/min, tavoite 60 astetta
| Tulolämpötila ( aste ) | ΔT Pakollinen ( aste ) | Tarvittava teho (kW) | Tarvittava lämmittimen koko | Ohjaimen toiminta |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 40 | 38.8 | 40 kW | Täysi teho |
| 30 | 30 | 29.1 | 40 kW | 73% tehoa |
| 40 | 20 | 19.4 | 40 kW | 48% tehoa |
| 50 | 10 | 9.7 | 40 kW | 24% tehoa |
| 60 | 0 | 0 | 40 kW | Pois päältä (ohita) |
| 70 | –10 | -9,7 (jäähdytystä tarvitaan) | N/A | Lisää jäähdytys |
Jos tulo ylittää asetusarvon (70 astetta, tavoite 60 astetta), lämmittimen on sammutettava ja jäähdytyslaitetta (lämmönvaihdinta) on käytettävä. Neutralointijärjestelmät sisältävät tyypillisesti jäähdytyssilmukan tällaisia tapauksia varten.
Lämmittimen valintataulukko virtausnopeuden ja tuloalueen mukaan
| Suurin virtaus (l/min) | Happotyyppi | c_p (J/kg·K) | Sisääntulo Min ( aste ) | Tavoite ( tutkinto ) | Tarvittava teho (kW) | Suositeltu lämmitin (kW) | Ohjaustyyppi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 10 % HCl | 3,800 | 15 | 55 | 13.4 | 15 | SCR |
| 10 | 15 % H2S04 | 3,500 | 20 | 60 | 25.1 | 30 | SCR |
| 15 | 20 % HNO3 | 3,200 | 10 | 50 | 34.3 | 36 | Lavastettu (20+16) |
| 20 | Sekoitettu happo | 3,400 | 20 | 65 | 55.4 | 60 | SCR |
| 30 | 10 % H3PO4 | 3,600 | 25 | 70 | 87.6 | 90 | Lavastettu (50+40) |
| 50 | Laimennettu happo | 4,000 | 15 | 60 | 161 | 180 | Useita lämmittimiä + SCR |
Käytännön huomioita
Minimivirtauksen lukitus: Jos virtaus pysähtyy, lämmittimen on sammuttava 2 sekunnin kuluessa kuivapalon estämiseksi.
Lämpömassa: Lämmittimessä on lämpöinertia. Ylitys on mahdollista, jos ohjain on liian aggressiivinen. Käytä PID:tä syöttämällä-eteen tulolämpötilasta.
Paineen lasku: Lämmitin lisää vastusta. 40 kW:n lämmittimellä (pituus 2,5 m, ulkohalkaisija 32 mm patteri) painehäviö voi olla 0,2–0,5 bar. Ota se huomioon pumpun mitoituksessa.
Asennus: Asenna lämmitin pystysuoraan T-putkeen (virtaus alhaalta ylöspäin) varmistaaksesi täyden kastumisen ja estääksesi ilmataskujen muodostumisen.
Esimerkki kentästä
Jätteenkäsittelylaitoksessa oli neutralointijärjestelmä, joka käsittelee 12 l/min 18 % H2S04:ää. Tulokulma vaihteli 18 astetta 65 asteeseen. Tavoite oli 55 astetta. Alkuperäinen lämmitin mitoitettu 25 kW:lle (keskimääräinen tulo 40 astetta). Talvella ulostulolämpötila oli vain 48 astetta. Laitos korvasi sen 40 kW:n lämmittimellä ja SCR-ohjaimella. Järjestelmä säilyttää nyt 55 astetta ± 2 astetta ympäri vuoden. Isompi lämmitin maksoi 800 enemmän, mutta poistettiin 800 enemmän, mutta 5 000 erän hylkäys riittämättömästä neutraloinnista.
Johtopäätös: Kylmimmän tulon koko × suurin virtaus, käytä SCR-ohjausta
Jatkuvan{0}}virtauksen jätehapon neutralointijärjestelmässä, jossa on vaihteleva tulolämpötila (20–80 astetta), valitse lämmittimen teho kylmimmän odotetun tulolämpötilan perusteella maksimivirtausnopeudella – ei keskiarvon perusteella. Käytä SCR-ohjainta vähentääksesi tehoa, kun tulo on lämpimämpi. Kaava P=ṁ × c_p × (T_set – T_in_min) / η antaa nimelliskoon. Lisää 10–20 % marginaalia likaantumista ja jännitteen vaihtelua varten. Laajalla tuloalueella (esim. 20–80 astetta) kannattaa harkita porrastettuja lämmittimiä tai useita pienempiä lämmittimiä energiatehokkuuden vuoksi. Pahimmassa tapauksessa{19}}tulo vaatii eniten tehoa. Jätä se huomiotta, ja järjestelmä epäonnistuu talvella. Suunnittele kylmin päivä, ja järjestelmä toimii joka päivä. Happo voi lämmetä, mutta lämmittimen on oltava valmis jäähdytystä varten. Koko pahimmalle, kontrolloi loput. Se on insinöörityötä.
