การระบายก้น

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดของแข็งแขวนลอยออกจากหม้อไอน้ำ รวมถึงวาล์ว ท่อ และภาชนะระบาย พร้อมการคำนวณ

การระบายก้น

ของแข็งแขวนลอยสามารถคงอยู่ในสถานะระงับได้ตราบเท่าที่น้ำในหม้อไอน้ำถูกกวน แต่เมื่อการกวนหยุดลง ของแข็งจะตกลงก้นหม้อไอน้ำ หากไม่ถูกกำจัด จะสะสมและเมื่อเวลาผ่านไปจะขัดขวางการถ่ายเทความร้อนจากท่อไฟของหม้อไอน้ำ ซึ่งจะร้อนเกินไปและอาจเสียหาย วิธีที่แนะนำในการกำจัดตะกอนนี้คือการระบายแบบสั้นและแรงโดยใช้วาล์วขนาดค่อนข้างใหญ่ที่ก้นหม้อไอน้ำ วัตถุประสงค์คือให้ตะกอนมีเวลากระจายตัวเพื่อให้สามารถกำจัดได้มากขึ้นในการระบายครั้งถัดไป ด้วยเหตุนี้ การระบายครั้งละ 4 วินาทีทุก 8 ชั่วโมงจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าการระบาย 12 วินาทีในช่วงกะแรก 8 ชั่วโมง แล้วไม่มีอะไรในช่วงที่เหลือของวัน น้ำระบายจะผ่านเข้าบ่อระบายก่ออิฐใต้ดิน หรือภาชนะระบายโลหะเหนือพื้นดิน ขนาดของภาชนะถูกกำหนดโดยอัตราการไหลของน้ำระบายและไอน้ำแฟลชที่เข้าสู่ภาชนะเมื่อวาล์วระบายเปิด ปัจจัยหลักที่มีผลต่ออัตราการระบาย ได้แก่:

• แรงดันหม้อไอน้ำ
• ขนาดท่อระบาย
• ความยาวท่อระบายระหว่างหม้อไอน้ำและภาชนะระบาย ในทางปฏิบัติ ความยาวขั้นต่ำที่เหมาะสมของท่อระบายคือ 7.5 ม. และภาชนะระบายส่วนใหญ่ถูกกำหนดขนาดบนพื้นฐานนี้ ท่อระบายจะมีข้อโค้ง วาล์วกันกลับ และวาล์วระบายตัวเอง; และอุปกรณ์เหล่านี้จะเพิ่มแรงดันตกคร่อมตามท่อระบาย อาจคิดในแง่ของ ‘ความยาวท่อตรงเทียบเท่า’ และสามารถเพิ่มความยาวท่อเพื่อให้ได้ความยาวรวมเทียบเท่า ตาราง 3.14.1 ให้ความยาวเทียบเท่าของวาล์วและอุปกรณ์ต่างๆ ในทางปฏิบัติ ความยาวขั้นต่ำที่เหมาะสมของท่อระบายคือ 7.5 ม. และภาชนะระบายส่วนใหญ่ถูกกำหนดขนาดบนพื้นฐานนี้ ท่อระบายจะมีข้อโค้ง วาล์วกันกลับ และวาล์วระบายตัวเอง; และอุปกรณ์เหล่านี้จะเพิ่มแรงดันตกคร่อมตามท่อระบาย อาจคิดในแง่ของ ‘ความยาวท่อตรงเทียบเท่า’ และสามารถเพิ่มความยาวท่อเพื่อให้ได้ความยาวรวมเทียบเท่า ตาราง 3.14.1 ให้ความยาวเทียบเท่าของวาล์วและอุปกรณ์ต่างๆ ในกรณีที่ไม่น่าจะเกิดขึ้นที่ความยาวรวมเทียบเท่าน้อยกว่า 7.5 ม. ภาชนะควรกำหนดขนาดจากอัตราการไหลที่สูงกว่า ในกรณีเหล่านี้ คูณแรงดันหม้อไอน้ำด้วย 1.15 เพื่อคำนวณอัตราการระบายจากรูปที่ 3.14.1 ท่อระบายที่ยาวเกิน 7.5 ม. สามารถอ่านได้โดยตรงจากกราฟนี้ ตัวอย่าง 3.14.1: สำหรับแรงดันหม้อไอน้ำ 10 bar g ความยาวท่อระบาย 40 มม. เทียบเท่าคำนวณได้ 10 ม. ดังนั้นอัตราการระบายคือ 6.2 kg/s (ดูรูปที่ 3.14.1) มีปัจจัยสำคัญสองประการที่ต้องรับรู้เกี่ยวกับการระบายก้น: ปริมาณพลังงานในการระบาย พลังงานที่อยู่ในน้ำที่ระบายคือพลังงานความร้อนของเหลวของน้ำที่อุณหภูมิอิ่มตัวที่แรงดันหม้อไอน้ำ ในตัวอย่าง 3.14.1 แรงดันหม้อไอน้ำคือ 10 bar g และจากตารางไอน้ำ hf คือ 782 kJ/kg ดังนั้นอัตราที่พลังงานถูกปล่อยออกจากหม้อไอน้ำคือ: 782 kJ/kg x 6.2 kg/s = 4.85 MW การเปลี่ยนแปลงปริมาตร ในช่วงการระบาย 3 วินาที ปริมาณน้ำที่ระบายคือ: 6.2 kg/s x 3 วินาที = 18.6 kg ปริมาตรของน้ำ 18.6 kg ที่ระบายคือ: 18.6 kg x 0.001 m3/kg = 0.018 6 m3 จากการคำนวณไอน้ำแฟลช 16% ของน้ำที่อุณหภูมิอิ่มตัว 10 bar g จะเกิดแฟลชเป็นไอน้ำเมื่อแรงดันลดลงสู่บรรยากาศ ไอน้ำที่แรงดันบรรยากาศมีปริมาตรมากกว่าน้ำอย่างมีนัยสำคัญ และแต่ละกิโลกรัมใช้พื้นที่ 1.673 m3 ปริมาตรที่เกิดขึ้นของไอน้ำแฟลชจากน้ำหม้อไอน้ำ 18.6 kg คือ: (18.6 kg x 16%) x 1.673 m3/kg = 4.98 m3 เพื่อเปรียบเทียบ ปริมาตรของน้ำลดลงเหลือ: (18.6 kg x 84%) x 0.001 m3/kg = 0.015 6 m3 อัตราพลังงานที่สูงมากและการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างมหึมาระหว่างด้านต้นน้ำและปลายน้ำของวาล์วระบาย หมายความว่ามีแรงปฏิกิริยาอย่างมากเกิดขึ้น และการระบายหม้อไอน้ำต้องจัดการอย่างปลอดภัย

ข้อบังคับและคำแนะนำ​

ในสหราชอาณาจักร เนื่องจากแรงที่เกี่ยวข้องและความเสี่ยงต่อบุคลากรและสิ่งแวดล้อม การระบายหม้อไอน้ำอยู่ภายใต้กฎหมายหลายฉบับและบันทึกคำแนะนำจาก Health & Safety Executive

สิ่งต่อไปนี้ใช้บังคับในสหราชอาณาจักรและมีข้อเทียบเท่าในท้องถิ่นในหลายส่วนอื่นๆ ของโลก:

• พระราชบัญญัติโรงงาน (พ.ศ. 2504)
• พระราชบัญญัติความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (พ.ศ. 2517)
• พระราชบัญญัติสาธารณสุข (พ.ศ. 2479)
• บันทึกคำแนะนำด้านความปลอดภัยและสุขภาพ PM60, BG01 และ INDG436
• ข้อบังคับระบบแรงดันและภาชนะก๊าซเคลื่อนที่ (พ.ศ. 2532)
• คำสั่งอุปกรณ์แรงดันยุโรป (PED) (พ.ศ. 2545) การปฏิบัติตามอาจเป็นภาคบังคับหรือไม่ก็ได้ แต่อุบัติเหตุในระบบหรือการบาดเจ็บของบุคลากรจะต้องเกี่ยวข้องกับโรงงานผู้ตรวจและอาจมีการดำเนินคดี โปรดทราบ: ภาพประกอบในโมดูลนี้เป็นแผนผังและอุปกรณ์เสริมที่จำเป็นบางอย่าง เช่น หลอดวัดระดับ ถูกตัดออกเพื่อความชัดเจน ประเทศอื่นนอกเหนือจากสหราชอาณาจักรควรยืนยันข้อเทียบเท่าในท้องถิ่นของข้างต้น แต่ในกรณีใดก็ตามควรเน้นย้ำความสำคัญของ:
• สามัญสำนึก
• วิศวกรรมและการติดตั้งที่ดี
• ความปลอดภัย ในทุกกรณี สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่ามีการแยกเพียงพอสำหรับการบำรุงรักษาและการป้องกันการไหลย้อนกลับ การติดตั้งอุปกรณ์ควบคุม TDS บนระบบที่มีหม้อไอน้ำหลายตัวควรมีวาล์วกันกลับและวาล์วแยกเพื่อป้องกันแรงดัน/การไหลจากหม้อไอน้ำหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง สิ่งนี้สำคัญเป็นพิเศษเมื่อหม้อไอน้ำหยุดทำงาน เนื่องจากวาล์วควบคุม TDS อาจไม่ได้ออกแบบมาเพื่อปิดผนึกแรงดันด้านปลายน้ำ วิศวกรรมที่ดีจะพิจารณาเสมอว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากวาล์วควบคุมรั่ว ในกรณีเลวร้ายที่สุด การไม่มีวาล์วกันกลับและวาล์วแยกอาจเป็นอันตรายต่อบุคลากรที่ทำงานบนหรือในหม้อไอน้ำที่หยุดทำงาน

วาล์วระบายก้น​

ในสหราชอาณาจักร วาล์วประเภทนี้อยู่ภายใต้พระราชบัญญัติโรงงาน (พ.ศ. 2504) มาตรา 34 ห้ามบุคลากรเข้าหม้อไอน้ำเฉพาะเว้นแต่:

• ช่องเข้าทั้งหมดที่ไอน้ำหรือน้ำร้อนอาจเข้าหม้อไอน้ำ (จากส่วนอื่นของระบบ) ถูกถอดออกจากส่วนนั้น; หรือ
• วาล์วหรือก๊อกทั้งหมดที่ควบคุมการเข้าของไอน้ำหรือน้ำถูกปิดและล็อกอย่างปลอดภัย เมื่อมีท่อระบายหรือภาชนะร่วม วาล์วระบายถูกสร้างเพื่อให้เปิดได้ด้วยกุญแจที่ไม่สามารถถอดออกได้จนกว่าวาล์วระบายจะปิด; และนี่เป็นกุญแจเดียวที่ใช้ในห้องหม้อไอน้ำ การระบายก้นอัตโนมัติควบคุมด้วยตั้งเวลา ปัจจุบันสามารถทำให้วาล์วระบายก้นทำงานอัตโนมัติได้โดยใช้ตั้งเวลาที่เชื่อมต่อกับวาล์วบอลแบบนิวเมติก ตั้งเวลาควรมีความสามารถในการเปิดวาล์วในเวลาที่กำหนดและเปิดไว้เป็นจำนวนวินาทีที่กำหนด การใช้การระบายก้นอัตโนมัติรับประกันว่าการดำเนินงานที่สำคัญนี้จะทำเป็นประจำและปล่อยผู้ดูแลหม้อไอน้ำไปทำงานอื่น ในการติดตั้งหม้อไอน้ำหลายตัว จำเป็นต้อง interlock วาล์วเพื่อไม่ให้มากกว่าหนึ่งตัวเปิดพร้อมกัน เนื่องจากจะทำให้ภาชนะระบายรับภาระเกิน สามารถทำได้ง่ายที่สุดโดยเหลื่อมเวลาตั้งค่าของตั้งเวลาระบายแต่ละตัว หรือตั้งเวลาการระบายแต่ละตัวตามลำดับ

ภาชนะระบาย ตามที่มาตรฐานสหราชอาณาจักรกำหนด

ภาชนะระบายเป็นทางเลือกที่ดีกว่าบ่อระบาย ข้อมูลต่อไปนี้สกัดจากบันทึกคำแนะนำ HSE PM60 และให้ข้อมูลที่อาจเป็นประโยชน์ในที่อื่นนอกเหนือจากสหราชอาณาจักร: ตามประเพณี ภาชนะระบายมีช่องเข้าแบบ tangent อย่างไรก็ตาม นี่หมายความว่าภาชนะอ่อนแอเชิงโครงสร้างที่จุดที่ช่องเข้าเข้ามา ทางเลือกที่ดีกว่าคือนำท่อระบายเข้าแบบ radial ให้ภาชนะที่เหนือกว่าเชิงโครงสร้าง จากนั้นติดตัวกระจายภายในภาชนะ การจัดเรียงนี้ยังลดการกัดเซาะที่อาจเกิดขึ้นภายในภาชนะที่มีช่องเข้าแบบ tangent มาตรฐานการก่อสร้าง ภาชนะจะต้องเป็นไปตามคำสั่งอุปกรณ์แรงดันยุโรป (พ.ศ. 2545) สำหรับก๊าซกลุ่ม 2 คำสั่งนี้สั่งให้ผู้ผลิตปฏิบัติตามมาตรฐานการออกแบบและการผลิต เนื่องจากนี่เป็นข้อกำหนดภาชนะแรงดัน ภาชนะจึงต้องมี provision สำหรับการตรวจสอบรวมถึงประตูเข้าและจุดระบายน้ำ อุณหภูมิและแรงดันออกแบบ แรงดันออกแบบของภาชนะระบายควรอย่างน้อย 25% ของแรงดันทำงานสูงสุดของหม้อไอน้ำ และอุณหภูมิออกแบบควรสูงกว่าหรือเท่ากับอุณหภูมิความอิ่มตัวสำหรับแรงดันออกแบบของภาชนะ ขนาด ขึ้นอยู่กับแรงดันหม้อไอน้ำและขนาดท่อระบาย อย่างไรก็ตาม:

• ช่องระบายอากาศต้องใหญ่พอที่แรงดันภายในภาชนะไม่เกิน 0.35 bar g
• ปริมาตรน้ำนิ่งต้องรับประกันว่าอุณหภูมิน้ำล้นไม่เกิน 43°C การทำงาน ภาชนะควรทำงานด้วยน้ำนิ่งปริมาณหนึ่ง และปริมาณน้ำควรอย่างน้อยสองเท่าของน้ำระบาย ประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาตรถังควรเป็นน้ำนิ่งและที่เหลือเป็นพื้นที่อากาศ ช่องระบาย ช่องระบายควรรับประกันว่าไอน้ำแฟลชถูกระบายออกอย่างปลอดภัยและไม่มีน้ำพัดพาออกจากท่อระบายอย่างมีนัยสำคัญ ช่องระบายควรตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และสิ้นสุดด้วยฝาครอบระบาย ข้อต่อสำหรับเกจวัดแรงดัน ภาชนะต้องมีข้อต่อสำหรับเกจวัดแรงดัน เนื่องจากภาชนะผลิตตามข้อกำหนดภาชนะแรงดันและต้องมีการทดสอบและตรวจสอบเป็นประจำ ระบบทำความเย็น ควรติดตั้งอุปกรณ์ทำความเย็นบนภาชนะหากอุณหภูมิน้ำร้อนทำให้อุณหภูมิปลายน้ำที่ระบายเกินขีดจำกัดที่อนุญาต ตัวเลือกที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานนี้คือวาล์วควบคุมแบบกระทำเอง หากอุณหภูมิเกินค่าที่ตั้งไว้ วาล์วจะเปิดและปล่อยน้ำประปาเย็นเข้าสู่ภาชนะ

การติดตั้งหม้อไอน้ำหลายตัว

การจัดท่อสำหรับการติดตั้งหม้อไอน้ำหลายตัวอยู่ในบันทึกคำแนะนำ HSE ของสหราชอาณาจักร (PM60); ประเด็นต่อไปนี้ระบุไว้: การทำงาน หม้อไอน้ำเพียงตัวเดียวสามารถระบายได้ในแต่ละครั้ง ที่จริงการกำหนดขนาดภาชนะระบายจะอิงจากหม้อไอน้ำแรงดันสูงสุดที่มีขนาดท่อระบายใหญ่ที่สุด มีการอ้างอิงถึงพระราชบัญญัติโรงงานของสหราชอาณาจักร (พ.ศ. 2504) ซึ่งระบุสิ่งเดียวกัน ท่อ รูปที่ 3.14.5 แสดงเลย์เอาต์ที่แนะนำสำหรับการติดตั้งหม้อไอน้ำหลายตัวที่ท่อระบายก้นและ TDS ถูกนำกลับแยกกันไปยังภาชนะระบาย ท่อรวมควรอยู่ที่ภาชนะไม่ใช่ที่หม้อไอน้ำ ต้องมีข้อต่อแยกบนภาชนะสำหรับระบายก้นและท่อส่งคืน TDS ต้องมีข้อต่อที่สามบนภาชนะเพื่อปฏิบัติตามบันทึกคำแนะนำของสหราชอาณาจักร (BG01 และ INDG436) เกี่ยวกับการควบคุมระดับน้ำในหม้อไอน้ำ ซึ่งต้องการข้อต่อสำหรับระบายจากห้องควบคุมและหลอดวัดระดับ วาล์ว เมื่อท่อระบายต่อเข้าท่อรวมบนภาชนะ แต่ละท่อต้องติดตั้งวาล์วกันกลับแบบสกรู หรือวาล์วกันกลับและวาล์วแยก นี่เพื่อป้องกันความเป็นไปได้ที่ไอน้ำและน้ำร้อนแรงดันจะถูกเป่าจากหม้อไอน้ำที่ทำงานอยู่เข้าไปในอีกตัว (ภายในซึ่งบุคลากรอาจกำลังทำงาน) ระหว่างการบำรุงรักษา ความต้องการคือสองวาล์วแยก วาล์วกันกลับต้องทำงานเป็นประจำ ดังนั้นการสึกหรอบนที่นั่งจึงหลีกเลี่ยงไม่ได้