Quạt ly tâm bằng thép không gỉ ngày càng phổ biến trong các ứng dụng xử lý không khí công nghiệp có tính ăn mòn

Hệ thống thông gió công nghiệp đang phải đối mặt với các điều kiện vận hành đòi hỏi khắt khe hơn khi các nhà máy xử lý khí ăn mòn, không khí ẩm, hơi hóa chất và khí thải bị ô nhiễm. Trong các ứng dụng này, Quạt ly tâm bằng thép không gỉ ngày càng được xem xét khi kết cấu thép cacbon thông thường không thể cung cấp đủ khả năng chống ăn mòn. Tuy nhiên, điểm quan trọng là việc chỉ định rõ “thép không gỉ” không giải quyết được vấn đề. Cấp độ không gỉ, thành phần khí, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và kết cấu quạt đều phải phù hợp với điều kiện quy trình thực tế. 

Tại sao thép không gỉ lại quan trọng trong hệ thống xả công nghiệp

Một quạt ly tâm có thể hoạt động liên tục trong hàng nghìn giờ và ngay cả những vùng bị ăn mòn nhỏ cuối cùng cũng có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy cơ học. Sự ăn mòn trên bánh công tác đặc biệt nghiêm trọng vì tổn thất vật liệu làm thay đổi sự phân bổ khối lượng của bánh công tác và có thể tạo ra sự mất cân bằng. Trong khi đó, sự ăn mòn của vỏ có thể làm giảm độ dày của thành và cuối cùng gây rò rỉ.

Đây là một lý do khiến Quạt ly tâm bằng thép không gỉ thường được xem xét sử dụng cho khí thải hóa học, hệ thống lọc ướt, xử lý nước thải, thông gió chế biến thực phẩm và các ứng dụng công nghiệp ẩm ướt khác. Cấu trúc không gỉ không giúp quạt tránh bị ăn mòn nhưng việc lựa chọn hợp kim thích hợp có thể cải thiện đáng kể khả năng chống chịu với môi trường cụ thể. 

304 hay 316L? Bắt đầu với lượng khí thực tế

Một trong những sai lầm phổ biến nhất khi mua quạt là lựa chọn vật liệu trước khi xác định khí xử lý. Thép không gỉ 304 có thể là sự lựa chọn thiết thực cho không khí ẩm nói chung và khí thải ăn mòn nhẹ, nhưng nó không tự động phù hợp với môi trường ẩm ướt giàu clorua hoặc hung hãn. 316 và 316L thường cung cấp khả năng chống chịu tốt hơn trong nhiều ứng dụng chứa clorua và ướt do hàm lượng molypden của chúng.

Đối với Quạt ly tâm bằng thép không gỉ, tôi khuyên bạn nên thu thập ít nhất những dữ liệu này trước khi xác nhận vật liệu:

Thành phần khí

Nồng độ khí

Nhiệt độ hoạt động

Nhiệt độ tối đa

Độ ẩm tương đối hoặc độ ẩm

Nồng độ clorua, nếu có

Sự hiện diện của nước ngưng

Hàm lượng bụi hoặc hạt rắn

Luồng khí cần thiết

Áp suất tĩnh hoặc áp suất tổng yêu cầu

Ví dụ: việc nói “khí có tính ăn mòn” là không đủ để nhà sản xuất xác định liệu 304, 316L, thép không gỉ song công, FRP hay vật liệu khác có phù hợp hay không. Khả năng tương thích hóa học phải được kiểm tra dựa trên môi trường và điều kiện vận hành thực tế.

Đừng bỏ qua sự ngưng tụ

Sự ngưng tụ thường quan trọng hơn thành phần khí danh nghĩa. Dòng khí có vẻ tương đối vô hại khi nó nóng và khô, nhưng khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm sương, chất lỏng có thể hình thành bên trong quạt và ống dẫn. Nước ngưng tụ thu được có thể mạnh hơn đáng kể đối với bề mặt kim loại.

Do đó, đối với Quạt ly tâm bằng thép không gỉ, thiết kế nên xem xét nơi có thể xảy ra hiện tượng ngưng tụ. Cổng thoát nước ở các điểm thấp, hình dạng vỏ phù hợp, cách nhiệt phù hợp và lựa chọn vật liệu phù hợp có thể ngăn chất lỏng đọng lại bên trong vỏ. Trong các ứng dụng của máy lọc ướt, vị trí của quạt so với máy lọc cũng rất quan trọng vì các giọt chất lỏng và nước ngưng tụ có thể làm thay đổi đáng kể các điều kiện ăn mòn.

Cánh quạt xứng đáng được chú ý nhiều hơn vỏ

Khi các kỹ sư thảo luận về quạt chống ăn mòn, họ thường tập trung vào phần vỏ vì nó dễ nhìn thấy. Cánh quạt ít nhất cũng xứng đáng được chú ý như vậy.

Bánh công tác quay với tốc độ cao và có thể tiếp xúc trực tiếp với khí xử lý. Rỗ hoặc ăn mòn không đều trên các lưỡi dao có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng động. Vì lý do này, Quạt ly tâm bằng thép không gỉ phải được chỉ định với phạm vi vật liệu rõ ràng thay vì chỉ nêu rõ “kết cấu bằng thép không gỉ”.

Một thông số kỹ thuật phù hợp sẽ xác định xem các thành phần sau có phải là thép không gỉ hay không:

Vỏ bọc

cánh quạt

nón đầu vào

trục

Vỏ ổ trục

Chốt

Thành phần thoát nước

Cửa kiểm tra

Con dấu tiếp xúc với khí

Trong một số dự án, chỉ các bộ phận tiếp xúc với khí mới yêu cầu thép không gỉ, trong khi phần đế và các bộ phận kết cấu không tiếp xúc khác có thể sử dụng thép cacbon. Cách tiếp cận này có thể giảm chi phí vật liệu không cần thiết mà không ảnh hưởng đến các bộ phận chống ăn mòn của hệ thống.

Áp suất quạt cũng quan trọng như luồng không khí

Một lỗi mua phổ biến khác là chọn quạt chỉ dựa trên luồng không khí. Một quạt yêu cầu 20.000 m³/h ở 1.500 Pa là một lựa chọn hoàn toàn khác với quạt yêu cầu 20.000 m³/h ở 3.000 Pa.

Khi lựa chọn Quạt ly tâm inox, hãy tính toán điện trở toàn hệ thống, bao gồm:

Ống hút

Khuỷu tay

Bộ giảm chấn

Bộ lọc

Máy chà sàn

Bộ trao đổi nhiệt

Bộ giảm thanh

Ống xả

Chống ngăn xếp

Bất kỳ thiết bị xử lý bổ sung nào

Ví dụ: giả sử hệ thống xả hóa chất cần 20.000 m³/h ở 2.500 Pa. Nếu tính toán ban đầu chỉ xem xét điện trở của ống dẫn và bỏ qua máy lọc thêm 800 Pa nữa thì yêu cầu thực tế của hệ thống sẽ là khoảng 3.300 Pa. Việc chọn quạt ở 2.500 Pa có thể dẫn đến không đủ luồng khí sau khi vận hành.

Vật liệu giải quyết vấn đề ăn mòn; nó không giải được phép tính áp suất hệ thống không chính xác.

Trường hợp thực tế: Xả hóa chất ướt

Hãy xem xét một nhà máy xử lý hóa chất có dòng khí thải ướt chứa hơi ẩm và nồng độ hợp chất ăn mòn vừa phải. Hệ thống ban đầu sử dụng quạt thép carbon sơn. Sau vài tháng, sự ăn mòn xuất hiện xung quanh cánh quạt và vỏ, đặc biệt là gần các khu vực tích tụ nước ngưng tụ.

Đội ngũ kỹ thuật đã thay thế quạt bằng Quạt ly tâm bằng thép không gỉ và xem xét lại toàn bộ hệ thống thay vì chỉ thay đổi chất liệu quạt. Thông số kỹ thuật sửa đổi bao gồm cấp độ không gỉ phù hợp hơn, các bộ phận tiếp xúc với khí chống ăn mòn, hệ thống thoát nước và khả năng tiếp cận kiểm tra.

Bài học quan trọng từ loại dự án này là việc thay thế thép carbon bằng thép không gỉ chỉ là một phần của giải pháp. Nếu hơi nước tiếp tục tích tụ bên trong vỏ, ngay cả một chiếc quạt chống ăn mòn cũng có thể bị hư hỏng sớm.

Trường hợp thực tế: Khí thải có chứa clorua

Hãy xem xét một cơ sở lắp đặt khác nằm gần một cơ sở công nghiệp ven biển. Quạt xử lý không khí ẩm tiếp xúc với clorua. Đề xuất ban đầu sử dụng thép không gỉ 304 vì thông số kỹ thuật của dự án chỉ đơn giản ghi là “thép không gỉ”.

Sau khi xem xét các điều kiện của quy trình, nhóm kỹ thuật nhận ra rằng việc tiếp xúc với clorua tạo ra nguy cơ ăn mòn cao hơn. Thông số kỹ thuật vật liệu đã được nâng cấp lên 316L cho các bộ phận tiếp xúc với khí có liên quan.

Điều này minh họa một quy tắc mua hàng quan trọng: Không bao giờ nên chọn Quạt ly tâm bằng thép không gỉ chỉ theo tên vật liệu. Cơ chế ăn mòn thực tế phải được xem xét. 304 và 316L không thể thay thế cho nhau trong mọi môi trường.

Kiểm tra tình trạng hàn và bề mặt

Bản thân lớp không gỉ không phải là toàn bộ câu chuyện. Chất lượng chế tạo có thể ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn xung quanh các khu vực hàn. Đối với các kết cấu hàn không gỉ, cần xem xét vùng chịu ảnh hưởng nhiệt và tình trạng bề mặt sau hàn, đặc biệt trong môi trường ăn mòn đòi hỏi khắt khe.

Đối với Quạt ly tâm inox, người mua nên yêu cầu chứng chỉ vật liệu khi dự án yêu cầu truy xuất nguồn gốc. Tùy thuộc vào đặc điểm kỹ thuật của dự án, tài liệu hữu ích có thể bao gồm chứng chỉ vật liệu, hồ sơ kiểm tra kích thước, báo cáo cân bằng động và tài liệu hàn hoặc chế tạo.

Đối với các ứng dụng xử lý hóa học có giá trị cao, việc xác định chính xác thành phần nào yêu cầu chứng nhận vật liệu có giá trị cao cũng rất hữu ích thay vì chỉ yêu cầu “chứng chỉ thép không gỉ” chung chung.

Bảo trì vẫn còn vấn đề

Thép không gỉ làm giảm nguy cơ ăn mòn nhưng không loại bỏ việc bảo trì.

Trong quá trình kiểm tra định kỳ, kỹ thuật viên nên kiểm tra:

Tình trạng bề mặt cánh quạt

tiền gửi lưỡi

Hố ăn mòn

Mối hàn

Lỗ thoát nước

Tình trạng trục

Nhiệt độ vòng bi

Rung

Dòng điện động cơ

Khớp nối hoặc căn chỉnh đai

Luồng khí và áp suất thực tế

Nếu cặn ăn mòn tích tụ trên bánh công tác, không nên trì hoãn việc vệ sinh cho đến khi độ rung trở nên quá mức. Ngay cả một lượng nhỏ tích tụ không đồng đều cũng có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng động.

Đối với Quạt ly tâm bằng thép không gỉ, việc theo dõi độ rung đặc biệt hữu ích vì độ rung tăng có thể cung cấp dấu hiệu sớm về cặn bám, sự mất cân bằng liên quan đến ăn mòn, các vấn đề về ổ trục hoặc độ lệch cơ học. Thông tin nào nên được gửi đến Nhà sản xuất Quạt? Để có báo giá chính xác, hãy gửi nhiều hơn công suất yêu cầu của quạt hoặc kích thước động cơ. Một cuộc điều tra hữu ích nên bao gồm:

Luồng khí: 20.000 m³/h

Áp suất tĩnh: 2.500 Pa

Nhiệt độ khí: 80°C

Thành phần khí: khí thải quá trình/hơi hóa chất

Độ ẩm: cao

Bụi: thấp

Yêu cầu vật liệu: bộ phận tiếp xúc với khí 316L

Lắp đặt: trong nhà

Ổ đĩa: ổ đĩa trực tiếp hoặc khớp nối

Nguồn điện: 400 V/50 Hz/3 pha

Giờ hoạt động: 24h/ngày

Với các thông số này, nhà sản xuất có thể lựa chọn kích thước quạt, thiết kế cánh quạt, tốc độ quay, công suất động cơ, cấu hình vật liệu và cách bố trí truyền động chính xác hơn nhiều.

Cân nhắc cuối cùng

Việc sử dụng ngày càng nhiều Quạt ly tâm bằng thép không gỉ không chỉ đơn giản là xu hướng hướng tới các vật liệu đắt tiền hơn. Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, đó là phản ứng đối với các vấn đề thực tế liên quan đến độ ẩm, hơi hóa chất, tiếp xúc với clorua, ngưng tụ và tuổi thọ của thiết bị.

Cách tiếp cận đúng là thực hiện ngược lại quy trình: xác định khí, tính toán luồng không khí và áp suất, xác định nhiệt độ và điều kiện ngưng tụ, chọn loại vật liệu thích hợp và sau đó xác nhận thiết kế cơ khí.

Đối với ứng dụng có độ ẩm nhẹ, thép không gỉ 304 có thể là đủ. Đối với dịch vụ ẩm ướt hoặc có nguy cơ clorua, 316L có thể là điểm khởi đầu thích hợp hơn. Tuy nhiên, đối với môi trường hóa học khắc nghiệt hơn, thép không gỉ có thể không phải là vật liệu tốt nhất và có thể cần phải đánh giá các lựa chọn thay thế như FRP, PPH, PVDF, thép không gỉ song công hoặc titan.

Bí quyết không chỉ đơn giản là mua Quạt ly tâm inox. Mục tiêu là chỉ định một chiếc quạt có vật liệu, hiệu suất, kết cấu và điều kiện vận hành phù hợp ngay từ đầu. Cách tiếp cận đó làm giảm sự ăn mòn sớm, tránh phải thay thế thiết bị nhiều lần và mang lại cho hệ thống thông gió cơ hội tốt hơn nhiều để duy trì hiệu suất ổn định trong suốt thời gian sử dụng.