Steam Sparger: การใช้งาน เกณฑ์การคัดเลือก และคำแนะนำเชิงปฏิบัติ

เครื่องพ่นไอน้ำเป็นท่อราคาถูกทันทีที่เริ่มกระแทกกับส่วนรองรับ และเมื่อถึงตอนนั้นถังที่มันตั้งอยู่ก็มักจะป้อนเข้าสู่สายการผลิต

ใช้ถังขนาด 20 ลูกบาศก์เมตรที่ต้องเปลี่ยนจาก 15 องศา C เป็น 80 องศา C ใน 45 นาที หน้าที่ประมาณ 2,000 กิโลวัตต์ ที่ 6 บาร์กรัม โดยคอนเดนเสทปล่อยทิ้งไว้ใกล้กับอุณหภูมิถัง ไอน้ำหนึ่งกิโลกรัมจะให้พลังงานประมาณ 2,400 กิโลจูล เมื่อให้ความร้อนที่จับต้องได้ ดังนั้นสปาร์เกอร์จะต้องผ่านประมาณ 3.0 ตันต่อชั่วโมง ตัวเลขเพียงตัวเดียวนั้นเป็นตัวกำหนดขนาดรู จำนวนรู และความเร็วของท่อที่จะอยู่รอดได้

มีขนาดเล็กเกินไปและแบทช์ไม่เคยมีอุณหภูมิถึง เมื่อมีขนาดใหญ่เกินไป ท่อก็จะส่งเสียงหวีด สั่นสะเทือน และแตกระหว่างแถวของหลุมภายในสองสามฤดูกาล

Steam Sparger ทำอะไรได้บ้าง

เครื่องพ่นไอน้ำคือเครื่องทำความร้อนแบบสัมผัสโดยตรง: ท่อเจาะที่สอดเข้าไปในถังบรรจุของเหลว ซึ่งไอน้ำจะถูกฉีดและควบแน่นเข้าไปในของเหลวนั้นเอง

คำจำกัดความ: เครื่องพ่นไอน้ำหรือที่เรียกว่าท่อกระจายเป็นท่อฉีดไอน้ำที่มีรูพรุนซึ่งปล่อยออกใต้พื้นผิวของเหลวของถังหรือภาชนะ ความร้อนเคลื่อนที่โดยการควบแน่นโดยตรงที่ส่วนต่อประสานของฟองอากาศ แทนที่จะเคลื่อนที่ผ่านผนังโลหะ

การถ่ายเทความร้อนทำงานอย่างไร

ไอน้ำออกจากแต่ละหลุมในลักษณะเป็นไอพ่นความเร็วสูง แตกออกเป็นฟองและยุบตัวเมื่อความร้อนแฝงผ่านเข้าไปในของเหลวที่อยู่รอบๆ ไม่มีผนังกั้นไอน้ำออกจากผลิตภัณฑ์ ดังนั้นประสิทธิภาพที่จุดฉีดจึงใกล้เคียง 100 เปอร์เซ็นต์ ข้อจำกัดอยู่ที่อย่างอื่น: คอนเดนเสททำให้ส่วนผสมเจือจาง ของเหลวไม่สามารถผ่านอุณหภูมิอิ่มตัวของไอน้ำที่ความดันจ่ายได้ และพลังงานในการผสมจะต้องมาจากตัวไอพ่นเอง

ในกรณีที่มีการใช้สปาร์เจอร์

• ล้าง ล้าง และทำความสะอาดถังในโรงงานอาหารและเครื่องดื่ม
• การล้างชิ้นส่วนและอ่างฟอสเฟตในการตกแต่งโลหะ
• เครื่องกำจัดอากาศป้อนน้ำป้อนหม้อไอน้ำและถังคอนเดนเสท
• อ่างบำบัดน้ำและการวางตัวเป็นกลาง

สปาร์เจอร์ส่วนใหญ่จะใช้ไอน้ำระหว่าง 2 ถึง 8 bar g และผ่านที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 500 กก./ชม. ถึง 15 ตัน/ชม. ดังนั้นหน้าต่างการออกแบบจึงกว้างแต่โหมดความล้มเหลวจะสอดคล้องกัน

การกำหนดขนาดของ Sparger: ปริมาณไอน้ำ พื้นที่เจาะและรู

ขนาดของ Sparger จะลดลงมาเหลือเพียงสามตัวเลข และทุกสิ่งทุกอย่าง รวมถึงเสียงและการสั่นสะเทือน จะตามมาด้วย: การไหลของมวลไอน้ำ รูท่อกระจาย และพื้นที่รูทั้งหมด

การไหลของไอน้ำมาจากความสมดุลของพลังงาน คูณมวลของเหลวบวกค่าเทียบเท่าน้ำของผนังถังด้วยความร้อนจำเพาะและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น หารด้วยเวลาการให้ความร้อนเพื่อให้ได้กิโลวัตต์ จากนั้นหารด้วยความร้อนแต่ละกิโลกรัมของไอน้ำที่ปล่อยออกมา: ความร้อนแฝงที่ความดันจ่ายบวกความร้อนสัมผัสที่คอนเดนเสทปล่อยออกมาเมื่อไหลลงมาจนถึงอุณหภูมิของเหลว

ที่ 6 bar g ตัวส่วนนั้นมีค่าประมาณ 2,400 kJ/kg ที่ 3 บาร์ g ลดลงเหลือประมาณ 2,250 กิโลจูล/กก. และสปาร์เจอร์ต้องการไอน้ำเพิ่มขึ้นประมาณ 7 เปอร์เซ็นต์สำหรับงานเดียวกัน เพิ่ม 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์สำหรับการสูญเสียความร้อนจากพื้นผิวถัง

รูปแบบรูและกฎการจัดวาง

รูปแบบรูจะตัดสินว่าถังจะร้อนเท่ากันหรือพัฒนาความลาดชัน 10 ถึง 15 องศาเซลเซียสจากปลายด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง

1. ตั้งค่าการเจาะจากการไหลของไอน้ำสูงสุดที่ 20 ถึง 25 ม./วินาที จากนั้นตรวจสอบว่าท่อเดิมไม่ตกต่ำกว่า 10 ม./วินาที เมื่อเทิร์นดาวน์ขั้นต่ำ
2. คำนวณพื้นที่รูทั้งหมดจากขีดจำกัดความเร็วทางออก จากนั้นเพิ่มรูอีก 50 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์เพื่อให้สามารถเกิดการอุดตันได้บางส่วน
3. จัดเรียงหลุมเป็นสองแถวที่เซ 45 องศาใต้แนวนอน หรือคว่ำหน้าลงเป็นแถวเดียว อย่าหันหน้าไปทางด้านบน
4. เจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 ถึง 12 เส้นผ่านศูนย์กลางตลอดระยะวิ่ง เพื่อให้ไอพ่นกวาดถังแทนที่จะกวาดมุมเดียว
5. ลาดท่อกลับไปที่ทางเข้าและระบายส่วนล่าง เพื่อไม่ให้คอนเดนเสทเคลื่อนที่เหมือนกระสุนเมื่อวาล์วเปิด

สปาร์เจอร์ไม่ใช่อุปกรณ์ผสม เมื่อไม่มีความปั่นป่วนใดๆ เกิดขึ้น เครื่องบินไอพ่นจะต้องกวาดปริมาตรทั้งหมด ซึ่งโดยปกติหมายถึงการวิ่งที่ยาวนานขึ้นโดยมีรูที่เล็กกว่ามากกว่า แทนที่จะเป็นท่อสั้นที่มีท่อขนาดใหญ่สองสามอัน

โหมดความล้มเหลวและการเปรียบเทียบแบบกระจาย

ความล้มเหลวสามประการเป็นสาเหตุของการหยุดทำงานที่น้อยลงมากที่สุด: ค้อนน้ำเมื่อสตาร์ทเครื่อง การแตกร้าวเมื่อยล้าจากความร้อนระหว่างแถวของรู และความเสียหายจากแรงสั่นสะเทือนต่อส่วนรองรับและการเชื่อมต่อสาขา

• การเคาะเมื่อวาล์วไอน้ำเปิด ชี้ว่ามีคอนเดนเสทนั่งอยู่ในท่อ ติดตั้งช่องระบายน้ำที่ด้านล่างสุดแล้วเปิดวาล์วอย่างช้าๆ
• รอยแตกที่แผ่กระจายระหว่างรูหลังจากผ่านไป 12 ถึง 24 เดือน หมายความว่าด้านบนของท่อมีการหมุนเวียนระหว่างเปียกและแห้ง เพิ่มการจมน้ำหรือกระชับแถบควบคุมระดับ
• ส่วนรองรับที่สึกหรอและรอยเชื่อมกิ่งที่แตกร้าวนั้นมาจากการสั่นสะเทือน ทำให้ความเร็วออกจากรูต่ำกว่า 30 ม./วินาที และเพิ่มไกด์ใกล้กับจุดกึ่งกลาง
• โซนร้อนใกล้กับทางเข้าซึ่งมีของเหลวเย็นอยู่ไกลออกไป หมายความว่ามีรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่เกินไปน้อยเกินไป คำนวณพื้นที่รูทั้งหมดใหม่ก่อน

การพ่นเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการให้ความร้อนของเหลวและควบคุมได้น้อยที่สุด เมื่อกระบวนการต้องการสององศาสุดท้าย โปรเจอร์เพียงอย่างเดียวจะไม่สามารถส่งพวกมันได้

การตรวจสอบวัสดุ รหัส และการจัดซื้อจัดจ้าง

สำหรับน้ำและของเหลวในกระบวนการส่วนใหญ่ สแตนเลส 316L ที่มีความหนาของผนังขั้นต่ำ 40 ถือเป็นค่าเริ่มต้นในทางปฏิบัติสำหรับท่อกระจาย เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นที่ยอมรับเฉพาะในระบบปิดที่ได้รับการบำบัดซึ่งมีการควบคุมเคมีของน้ำ

• ยืนยันว่ารหัสท่อใดควบคุมบรรทัด: ASME B31.1 สำหรับท่อส่งกำลัง, B31.3 สำหรับท่อกระบวนการ
• สอบถามการวาดลวดลายของรูด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง ระยะห่าง จำนวนแถว และพิกัดความเผื่อของตำแหน่ง
• ต้องมีการทดสอบอุทกสถิตที่ความดันการออกแบบ 1.5 เท่า และการตรวจสอบสารแทรกซึมด้วยสีย้อมของแถวรูบนเส้นวิกฤต
• ขอใบรับรองวัสดุตาม EN 10204 3.1 และแผนที่การเชื่อมพร้อมบันทึกคุณสมบัติของช่างเชื่อม
• ซื้อจากผู้ผลิตที่สามารถ ยืนยันอินพุตความร้อนและแปลงโมเดลเค้าโครง 3 มิติ ก่อนการเชื่อมจะเริ่มขึ้น เนื่องจากนั่นคือจุดที่การปรับปรุงภาคสนามส่วนใหญ่เริ่มต้นขึ้น

ท่อสแปร์จเป็นส่วนรับแรงดัน ควรซื้อพร้อมเอกสารเดียวกันกับส่วนประกอบแรงดันอื่นๆ ในระบบไอน้ำ แม้ว่าจะดูเหมือนความยาวของท่อเจาะก็ตาม

ระบบการนำความร้อนกลับคืนมาด้านหลัง Sparger

ในโรงงานส่วนใหญ่ ไอน้ำที่โปรยเข้าไปไม่ได้ถูกสร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์ มันถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากก๊าซไอเสียหรือความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการ และนั่นคือสิ่งที่ทำให้เศรษฐศาสตร์ทำงานได้

ข้อมูลจำเพาะของสปาร์เจอร์มักจะมาพร้อมกับแหล่งไอน้ำที่กำหนดไว้แล้ว: เครื่องกำเนิดไอน้ำนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่บนไอเสียกังหันแก๊ส หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งที่อยู่ด้านล่างของเตาเผาหรือเตาเผา หรือไอน้ำหลักของโรงงาน การนำความร้อนกลับคืนมาอีก 10 เปอร์เซ็นต์ในก๊าซไอเสียจะเปลี่ยนการคืนทุนของการติดตั้งสปาร์เจอร์จากหลายปีเป็นเดือน และมักจะเพิ่มความดันที่สปาร์เจอร์ ซึ่งจะทำให้ช่วงอุณหภูมิที่ถังสามารถเข้าถึงได้กว้างขึ้น

หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งทางอุตสาหกรรมสำหรับการกู้คืนก๊าซไอเสีย HRSG ปรับให้เข้ากับเหล็ก สารเคมี ซีเมนต์ และการถลุงก๊าซไอเสีย การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ด้วยความจุไอน้ำที่ยืดหยุ่นและการออกแบบที่ทนต่อการกัดกร่อน ดูผลิตภัณฑ์ →

ห่วงโซ่การกู้คืนมีความสำคัญพอๆ กับตัวสปาร์เจอร์เอง ท่อครีบเป็นองค์ประกอบการถ่ายเทความร้อนขั้นพื้นฐานในทั้งเครื่องประหยัดและเครื่องกำเนิดไอน้ำนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ และตัวเลือกระหว่างการออกแบบประเภท H, เกลียวและท่อความร้อนจะตัดสินว่าหน่วยทนต่อการเปรอะเปื้อนได้มากเพียงใดและทำความสะอาดได้ง่ายเพียงใด ในก๊าซหุงต้มที่มีฝุ่น ท่อครีบชนิด H จะรักษาช่องทางก๊าซให้ตรงและง่ายต่อการเขม่า ในขณะที่ท่อครีบแบบเกลียวจะอัดพื้นผิวให้มีปริมาตรเท่ากันและเหมาะกับก๊าซที่สะอาดกว่า

ท่อครีบเกลียวสำหรับหม้อไอน้ำและการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ส่วนประกอบการแลกเปลี่ยนความร้อนประสิทธิภาพสูงพร้อมรูปทรงครีบที่ปรับแต่งได้ เหมาะสำหรับก๊าซไอเสียที่สะอาดกว่าซึ่งจำเป็นต้องมีพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนขนาดกะทัดรัด ดูผลิตภัณฑ์ →

ด้านล่างของมัดท่อ เครื่องประหยัดจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำ โดยดึงความร้อนที่มีประโยชน์สุดท้ายออกจากก๊าซไอเสียก่อนที่จะไปถึงปล่องไฟ ในกระบวนการไอเสียของอุปกรณ์ การกัดกร่อนปลายเย็น และจุดน้ำค้างของกรด จะต้องสมดุลกับความร้อนพิเศษที่ได้รับ

เครื่องประหยัดสำหรับอุปกรณ์กระบวนการเคมีและปิโตรเคมี ก๊าซไอเสีย นำความร้อนทิ้งที่อุณหภูมิต่ำกลับมาจากโรงกลั่นและไอเสียจากกระบวนการเมทานอลด้วยโครงสร้างป้องกันการกัดกร่อนแบบปิดผนึกและการตรวจสอบการทำงานแบบแปรผัน ดูผลิตภัณฑ์ →

ไม่ว่าการกำหนดค่าจะเป็นอย่างไร พื้นผิวการถ่ายเทความร้อนจะเป็นจุดที่การเปรอะเปื้อน การกัดเซาะ และการสั่นสะเทือนปรากฏขึ้นเป็นอันดับแรก การวางแผนการตรวจสอบท่อครีบ อยู่ในการสนทนาเดียวกันกับการบำรุงรักษาแบบกระจาย

สปาร์เจอร์ราคาถูกพอๆ กับไอน้ำที่อยู่ด้านหลังเท่านั้น กู้คืนไอน้ำต้นทางและการเปลี่ยนแปลงการคำนวณทั้งหมด

คำถามที่พบบ่อย

คุณจะคำนวณการไหลของไอน้ำสำหรับสปาร์เจอร์ได้อย่างไร?

คูณมวลของเหลวบวกค่าเทียบเท่าน้ำในถังด้วยความร้อนจำเพาะและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น หารด้วยเวลาทำความร้อนเพื่อให้ได้กิโลวัตต์ จากนั้นหารด้วยความร้อนที่ปล่อยออกมาต่อไอน้ำหนึ่งกิโลกรัม ที่ 6 บาร์กรัม โดยคอนเดนเสททิ้งไว้ที่อุณหภูมิถังประมาณ 2,400 กิโลจูล/กก. ดังนั้นหน้าที่ 2,000 กิโลวัตต์ต้องใช้ประมาณ 3.0 ตันต่อชั่วโมง เพิ่ม 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์สำหรับการสูญเสียความร้อนระหว่างการวอร์มอัพ

ทำไมท่อสปาร์คถึงกระแทกเมื่อวาล์วไอน้ำเปิด?

คอนเดนเสท ท่อสปาร์คที่ไม่ได้ใช้งานจะเต็มไปด้วยน้ำ และไอน้ำที่ไหลเข้ามาเต็มจะดันกระสุนไปตามเส้น ลาดท่อกลับไปที่ช่องระบายน้ำ กำจัดคอนเดนเสทออกก่อนที่วาล์วจะเปิด และควบคุมการไหลขึ้นอย่างช้าๆ บนเส้นทางขนาดใหญ่ การบายพาสการอุ่นเครื่องมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าความเสียหายที่เกิดจากเหตุการณ์ค้อนน้ำ

สปาร์เกอร์ควรจมอยู่ใต้น้ำลึกแค่ไหน?

ต่ำกว่าระดับของเหลวในการทำงานต่ำสุดอย่างน้อย 300 มม. โดยมีระยะห่างจากพื้นถัง 100 ถึง 200 มม. การจมน้ำในระดับตื้นทำให้เกิดการกระเด็นและเสียงรบกวน และปล่อยให้ส่วนบนของท่อแห้งและเป็นวงจร ซึ่งเป็นสาเหตุตามปกติของรอยแตกเมื่อยล้าระหว่างแถวของรู

ตัวเลขสามตัวควบคุมสปาร์เจอร์: การไหลของไอน้ำ พื้นที่รู และความลึกใต้น้ำ รับสิทธิ์ทั้งสามข้อและที่เหลือเป็นเอกสารประกอบ

Sparger ไม่จำเป็นต้องซับซ้อน แต่จำเป็นต้องคำนวณด้วย ปริมาตรของถังจะกำหนดหน้าที่ หน้าที่จะกำหนดการไหลของไอน้ำ การไหลของไอน้ำจะกำหนดรูเจาะและพื้นที่ของรู และการจมน้ำจะตัดสินว่าท่อมีอายุการใช้งานยาวนานตามการออกแบบหรือรอยแตกร้าวในฤดูกาลที่สอง

โปรเจอร์เป็นส่วนความดันที่มีฟังก์ชันกระบวนการ ปรับขนาดจากความสมดุลของพลังงาน เจาะรูสำหรับช่วงเทิร์นดาวน์ทั้งหมด และซื้อโดยใช้เอกสารเดียวกันกับระบบไอน้ำส่วนที่เหลือ