קו פוספטינג אבץ משך דוד טבילה 5 קילוואט PTFE לאחר שמונה חודשי שירות בלבד. משטח הנדן הפונה אל חלקי העבודה נראה נורמלי. הצד התחתון-הצד שפונה לקיר המיכל- היה מכוסה בשכבה דחוסה צפופה של בוצה כהה, בעובי 15-20 מ"מ. התנגדות הבידוד ירדה ל-18 MΩ. הבוצה הייתה תערובת של משקעי פוספט ברזל, בוצת אבץ פוספט וגריסת נישא שהשתקעה והתגבשה ברווח שבין המחמם לקיר.
אמבטיות פוספטיות מייצרות בוצה ברציפות. תגובת ציפוי ההמרה מייצרת פוספטים בלתי מסיסים המשקעים מתוך התמיסה. במיכל עם תנור טבילה PTFE המותקן על הקיר או בסמוך לו, הרווח בין התנור לקיר הופך למלכודת בוצה. הבוצה מצטברת, מתגבשת ובסופו של דבר מכסה את הצד התחתון של המחמם.
מדוע אמבטיות פוספטיות מייצרות כל כך הרבה בוצה
תגובת הפוספט הופכת יוני מתכת מומסים לתרכובות פוספט בלתי מסיסות. על כל מטר רבוע של משטח פלדה פוספט, מיוצרים כ-2-5 גרם בוצה. בקו-תפוקה גבוה, ייצור הבוצה היומי יכול להגיע למספר קילוגרמים.
הבוצה מורכבת פוספט ברזל, פוספט אבץ ופוספטים מורכבים של מתכות אחרות. זה בסדר, צפוף, ומתיישב בקלות. במיכל עם זרימה נמוכה, הבוצה מצטברת על משטחים אופקיים ובאזורי מהירות- נמוכה.
| תפוקת קו | פלדה משטח פוספט | ייצור בוצה יומי | צבירה חודשית |
|---|---|---|---|
| נמוך, 100 מ"ר ליום | 100 m² | 0.2-0.5 ק"ג | 6-15 ק"ג |
| בינוני, 500 מ"ר ליום | 500 m² | 1.0-2.5 ק"ג | 30-75 ק"ג |
| גבוה, 1,000 מ"ר ליום | 1,000 m² | 2.0-5.0 ק"ג | 60-150 ק"ג |
| גבוה מאוד, 2,000 מ"ר ליום | 2,000 m² | 4.0-10.0 ק"ג | 120-300 ק"ג |
שיעורי ייצור בוצה בקווי פוספט לפי תפוקה
מדוע הצד התחתון של המחמם אוסף בוצה
הפער בין מחמם הטבילה PTFE לקיר המיכל הוא אזור זרימה נמוך-. המחמם מגן על הפער ממחזור הטנק הראשי. הבוצה מתמקמת במרווח ומצטברת כי אין זרימה שתסחב אותה.
הפער גם לוכד חום. המחמם מחמם את הנוזל במרווח, אך הנוזל אינו יכול לברוח. הנוזל הכלוא הופך לעמוד עומד, והבוצה שוקעת מהר יותר. השילוב של זרימה נמוכה וטמפרטורה גבוהה מאיץ את הצטברות הבוצה.
שכבת הבוצה בצד התחתון של המחמם מבודדת מהמיכל הראשי. החום שנוצר על ידי המחמם חייב לחצות את שכבת הבוצה לפני שהוא מגיע לקיר המיכל ולנוזל בתפזורת. הבוצה מוסיפה עמידות תרמית, מה שמעלה את טמפרטורת פני המעטפת משני הצדדים. הטמפרטורה הגבוהה מאיצה את פירוק ה-PTFE ויצירת אבנית בצד התהליך.
ההשלכות התרמיות של שמיכת בוצה
שכבת בוצה בצד התחתון של המחמם משמשת כשמיכה מבודדת. טמפרטורת פני המעטפת עולה מכיוון שהחום אינו יכול לברוח דרך הבוצה. הטמפרטורה הגבוהה יותר מגבירה את הכוח המניע לשקיעת בוצה נוספת ומאיצה את פירוק ה-PTFE.
עבור תנור חימום הפועל ב-1.2 W/cm², שכבת בוצה של 10 מ"מ עם מוליכות תרמית של 0.5 W/m·K מוסיפה כ-24 מעלות של ירידה בטמפרטורה. טמפרטורת פני המעטפת עולה בכמות זו, מה שיכול לדחוף את ה-PTFE לטווח השפלה.
| עובי בוצה | התנגדות תרמית | הגדלת ΔT משטח | PTFE Life Impact |
|---|---|---|---|
| 0 מ"מ | 0 | קו בסיס | אַף לֹא אֶחָד |
| 5 מ"מ | 0.01 m²·K/W | 12 מעלות | לְמַתֵן |
| 10 מ"מ | 0.02 m²·K/W | 24 מעלות | מַשְׁמָעוּתִי |
| 15 מ"מ | 0.03 m²·K/W | 36 מעלות | חָמוּר |
| 20 מ"מ | 0.04 m²·K/W | 48 מעלות | קרִיטִי |
השפעת עובי הבוצה על טמפרטורת פני השטח של מעטפת PTFE בשירות פוספטינג
מניעת הצטברות בוצה תחת מחממי טבילה PTFE
המניעה היעילה ביותר היא ביטול הפער שבו נאספת בוצה. תנור חימום המותקן סמוך לקיר המיכל אין מרווח. למחמם המותקן על תושבת עם מרווח מבוקר שניתן לשטוף יש מרווח, אך ניתן לנקות את המרווח.
אם הפער הוא בלתי נמנע, הוא צריך להיות נגיש לניקוי. על המחמם להיות ניתן להסרה מבלי לפרק את המיכל, ויש לשטוף את הרווח במהלך תחזוקה שוטפת. פתח ניקוז בנקודה הנמוכה של הרווח מאפשר לשטוף בוצה החוצה.
ניקוי מיכל רגיל מסיר בוצה לפני שהיא מתגבשת. במיכלי פוספט עם ייצור בוצה גבוה, ייתכן שהמיכל יזדקק לניקוי כל 3-6 חודשים. יש להסיר את התנור במהלך הניקוי כדי לגשת למרווח.
| אמצעי מניעה | יְעִילוּת | יישום | עֲלוּת |
|---|---|---|---|
| הרכבה שטוחה | גָבוֹהַ | עיצוב תנור חימום | נָמוּך |
| פער נגיש | לְמַתֵן | עיצוב הרכבה | לְמַתֵן |
| ניקוי מיכל רגיל | גָבוֹהַ | לוח זמנים לתחזוקה | לְמַתֵן |
| מלכודת בוצה | לְמַתֵן | עיצוב טנק | גבוה יותר |
אמצעי מניעה להצטברות בוצה מתחת לתנורי טבילה PTFE
כאשר שמיכת בוצה מציינת בעיית עיצוב
תנור חימום שצובר בוצה במהירות למרות ניקוי קבוע מצביע על כך שעיצוב המיכל מאפשר למוצקים לשקוע במקום לא נגיש. תצורה מותאמת אישית של תנור טבילה מסוג PTFE עם עיצוב -של התקנה או מרווח ניקוז עצמי- מטפל בגורם השורש להצטברות בוצה. תהליך המפרט דורש את כימיה האמבטיה, את קצב ייצור הבוצה, את עיצוב המיכל ואת ההספק הנדרש. עבור מתקנים עם קווי פוספט, הגישה הספציפית ליישום-מפחיתה התחממות יתר הקשורה לבוצה ומאריכה את חיי השירות של המחמם.
