การกู้คืนความร้อนจากการเป่าทิ้งหม้อไอน้ำ (การควบคุม TDS เท่านั้น)

น้ำหม้อไอน้ำถูกระบายเพื่อควบคุมปริมาณของแข็งละลายรวม (TDS) ในหม้อไอน้ำ น้ำนี้มีแรงดัน ร้อนและสกปรก สร้างไอน้ำแฟลชปริมาณมากและอาจมีปัญหาการกำจัด ระบบกู้คืนความร้อนสามารถเรียกคืนพลังงานจำนวนมากในระหว่างกระบวนการที่จำเป็นนี้

การกู้คืนความร้อนจากการระบายหม้อไอน้ำ (การควบคุม TDS เท่านั้น)

โมดูลก่อนหน้ากล่าวถึงน้ำที่ต้องระบายจากหม้อไอน้ำเพื่อรักษาระดับ TDS ที่ยอมรับได้ น้ำนี้มีลักษณะหลายประการ:

• สกปรก - ซึ่งหมายความว่า: -น้ำโดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับการใช้งานอื่น -น้ำสกปรกอาจก่อให้เกิดปัญหาการกำจัด
• ร้อน - ซึ่งหมายความว่า: -ส่วนหนึ่งของน้ำจะเกิดแฟลชเป็นไอน้ำที่แรงดันบรรยากาศ -น้ำร้อนอาจก่อให้เกิดปัญหาการกำจัด ตัวอย่างเช่น อาจมีปริมาณมากที่ต้องกำจัด ระบบกู้คืนความร้อนสามารถแก้ปัญหาหลายประการเหล่านี้ได้ อัตราการไหลของพลังงานในการระบาย โดยใช้ข้อมูลจากการคำนวณการระบาย ตัวอย่าง 3.12.5 ปริมาณพลังงานที่ส่งไปยังการระบายสามารถคำนวณได้จากตารางไอน้ำ หมายเหตุ: 1 kJ/s = 1 kW ตัวอย่าง 3.13.1 เพื่อให้ได้อัตราพลังงานเป็น kW: เพื่อให้เห็นภาพอัตราการไหลของพลังงาน ในยุโรปตะวันตกเฉียงเหนือ ระบบทำความร้อนส่วนกลางเฉลี่ยมีกำลังประมาณ 13 kW ดังนั้นอัตราการไหลของพลังงานที่ระบายในตัวอย่าง 3.13.1 เพียงพอสำหรับให้ความร้อนบ้าน 19 หลัง เพื่อความชัดเจน การคำนวณข้างต้นใช้ตารางไอน้ำที่น้ำที่ 0°C เป็นค่าอ้างอิง ในความเป็นจริง น้ำเติมเพื่อทดแทนการระบายจะมาที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ ดังนั้นพลังงานที่ระบายจะน้อยกว่าเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น หากน้ำเติมอยู่ที่ 10°C พลังงานที่ระบายจะเป็น 228 kW

ไอน้ำแฟลช

น้ำระบายที่ปล่อยออกจากหม้อไอน้ำคือน้ำที่อุณหภูมิความอิ่มตัวตามแรงดันหม้อไอน้ำ ในกรณีของหม้อไอน้ำในตัวอย่าง 3.13.1 - 10 bar g อุณหภูมินี้คือ 184°C เห็นได้ชัดว่าน้ำไม่สามารถคงอยู่ที่ 184°C ภายใต้สภาวะบรรยากาศ เนื่องจากมีพลังงานความร้อนส่วนเกินในน้ำระบาย สมมติว่าน้ำระบายถูกปล่อยเข้าระบบไอน้ำแฟลชที่ทำงานที่ 0.5 bar g ตารางไอน้ำสามารถใช้คำนวณพลังงานส่วนเกินนี้: พลังงานส่วนเกินนี้ระเหยส่วนหนึ่งของน้ำเป็นไอน้ำ และไอน้ำเรียกว่าไอน้ำแฟลช ปริมาณไอน้ำแฟลชสามารถกำหนดได้ง่ายจากการคำนวณหรืออ่านจากตารางหรือกราฟ ตัวอย่าง 3.13.2 พลังงานความร้อนจำเพาะของการระเหยที่ 0.5 bar g (hfg) จากตารางไอน้ำคือ 2 226 kJ/kg ดังนั้น 14.1% ของน้ำที่ระบายจากหม้อไอน้ำจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำเมื่อแรงดันลดจาก 10 เป็น 0.5 bar g ผ่านวาล์วระบาย มีสองทางเลือก:

1. ระบายไอน้ำแฟลชนี้ออกสู่บรรยากาศผ่านภาชนะระบายพร้อมกับการสูญเสียพลังงานและน้ำคุณภาพดีที่อาจได้จากไอน้ำที่ควบแน่น
2. ใช้ประโยชน์จากพลังงานในไอน้ำแฟลชและกู้คืนน้ำโดยควบแน่นไอน้ำแฟลช เป็นประโยชน์ที่จะคำนวณอัตราการไหลของพลังงานในไอน้ำแฟลช สามารถทำได้โดยใช้ตารางไอน้ำ ตัวอย่าง 3.13.3 เปรียบเทียบกับอัตราพลังงาน 241 kW ที่ระบายจากหม้อไอน้ำ อาจใช้ไอน้ำแฟลชนี้ได้: ในตัวอย่างนี้คิดเป็นประมาณ 49% ของอัตราการไหลของพลังงานในการระบาย และ 14.1% ของน้ำที่ระบาย การใช้ค่าจากตารางไอน้ำสำหรับการคำนวณข้างต้นสมมติว่าน้ำเลี้ยงจะมาที่อุณหภูมิ 0°C เพื่อความแม่นยำมากขึ้น ควรใช้การเปลี่ยนแปลงจริงของอุณหภูมิน้ำเลี้ยง การกู้คืนและใช้ไอน้ำแฟลช ไอน้ำแฟลชพร้อมใช้งานสำหรับการกู้คืนที่ภาชนะแฟลช โดยพื้นฐาน ภาชนะแฟลชให้พื้นที่ที่ความเร็วต่ำพอที่จะปล่อยให้น้ำร้อนและไอน้ำแฟลชแยกตัว จากจุดนั้นส่งไปยังส่วนต่างๆ ของระบบ การออกแบบภาชนะแฟลชมีความสำคัญไม่เพียงจากมุมมองการแยกไอน้ำ/น้ำ แต่เชิงโครงสร้างก็ควรออกแบบและสร้างตามมาตรฐานภาชนะแรงดันที่ยอมรับ เช่น PD 5500 นี่ไม่เพียงแต่เป็นวิศวกรรมที่ดี ผู้ตรวจหม้อไอน้ำจะยืนยันเรื่องนี้ด้วยหากต้องการประกันระบบ สถานที่ที่ชัดเจนที่สุดสำหรับใช้ไอน้ำแฟลชคือในถังน้ำเลี้ยง ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ใกล้เคียง อุณหภูมิน้ำในถังเลี้ยงมีความสำคัญ หากต่ำเกินไป จะต้องใช้สารเคมีเพื่อขจัดออกซิเจน; หากสูงเกินไป ปั๊มป้อนอาจเกิด cavitation เห็นได้ชัดว่าหากการกู้คืนความร้อนอาจส่งผลให้อุณหภูมิถังเลี้ยงสูงเกินไป การปล่อยไอน้ำแฟลชเข้าถังไม่ practical วิธีแก้อื่นเป็นไปได้ เช่น การให้ความร้อนน้ำเลี้ยงที่แรงดันปั๊ม หรือให้ความร้อนอากาศเผาไหม้ รูปที่ 3.13.2 แสดงการติดตั้งง่ายๆ ที่ทำให้การกู้คืนพลังงาน 97 kW และน้ำคุณภาพหม้อไอน้ำ 157 kg/h คุ้มค่าอย่างยิ่ง อุปกรณ์ที่ต้องการ

• ภาชนะแฟลช - ผู้ผลิตจะมีตารางขนาดสำหรับภาชนะ หมายเหตุ: ความเร็วไอน้ำในส่วนบนของภาชนะต้องไม่เกิน 3 m/s
• กับดักไอน้ำเพื่อระบายน้ำออกจากภาชนะ - กับดักแบบลอยเหมาะสำหรับการใช้งานนี้เนื่องจากปล่อยน้ำระบายที่เหลือทันทีที่ถึงกับดัก ภาชนะแฟลชทำงานที่แรงดันต่ำ จึงแทบไม่มีพลังงานที่จะยกน้ำระบายที่เหลือหลังกับดัก จึงต้องระบายน้ำด้วยแรงโน้มถ่วงผ่านกับดักและท่อปล่อย หมายเหตุ: เนื่องจากแรงดันต่ำ กับดักจะค่อนข้างใหญ่ ซึ่งมีข้อดีเพิ่มเติมคือไม่น่าจะอุดตันจากของแข็งในน้ำระบายที่เหลือ บางครั้งตะแกรงกรองจะเลือกใช้ก่อนกับดักไอน้ำ; สำหรับการใช้งานนี้ ฝาตะแกรงกรองควรติดตั้งวาล์วระบายเพื่ออำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษา และตะแกรงกรองไม่ควรละเอียดเกินไป
• ตัวตัดสุญญากาศ - จะมีโอกาสที่หม้อไอน้ำไม่จำเป็นต้องระบาย ในเวลาเหล่านี้ ไอน้ำใดๆ ในภาชนะแฟลชและท่อที่เกี่ยวข้องจะควบแน่นและเกิดสุญญากาศ หากสุญญากาศนี้ไม่ถูกปล่อย น้ำจะถูกดูดขึ้นจากถังน้ำเลี้ยงเข้าท่อ เมื่อหม้อไอน้ำระบายอีกครั้ง น้ำนี้จะถูกบังคับไปตามท่อด้วยความเร็วสูงและจะเกิดน้ำกระแทก ตัวตัดสุญญากาศที่ติดตั้งบนฝาครอบดีแอเรเตอร์จะป้องกันเหตุการณ์นี้
• อุปกรณ์กระจายไอน้ำ - การกระจายไอน้ำแฟลชในถังน้ำเลี้ยงอย่างเหมาะสมเห็นได้ชัดว่ามีความสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ามีการควบแน่นและการกู้คืนความร้อนและน้ำ อุปกรณ์ที่ต้องการ ได้แก่ ตามลำดับประสิทธิผล: 1. ดีแอเรเตอร์บรรยากาศ 2. ตัวกระจายไอน้ำ 3. ท่อสเปิร์จ

การกู้คืนความร้อนโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

การกู้คืนความร้อนจากระบายที่เหลือ ประมาณ 40% ของพลังงานในการระบายหม้อไอน้ำสามารถกู้คืนได้ผ่านการใช้ภาชนะแฟลชและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง; อย่างไรก็ตาม ยังมีโอกาสในการกู้คืนความร้อนเพิ่มเติมจากระบายที่เหลือเอง ต่อเนื่องจากตัวอย่าง 3.13.3 หากภาชนะแฟลชทำงานที่แรงดัน 0.5 bar g นั่นหมายความว่าระบายที่เหลือผ่านกับดักลอยของภาชนะแฟลชที่ประมาณ 105°C พลังงานที่เป็นประโยชน์เพิ่มเติมสามารถกู้คืนจากระบายที่เหลือก่อนส่งไปท่อระบายน้ำ วิธีที่ยอมรับคือส่งผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ให้ความร้อนน้ำเติมระหว่างทางไปถังเลี้ยง วิธีนี้โดยทั่วไปทำให้ระบายที่เหลือเย็นลงถึงประมาณ 20°C ระบบนี้ไม่เพียงกู้คืนพลังงานในน้ำเสียจากการระบาย แต่ยังทำให้น้ำเย็นก่อนปล่อยลงระบบระบายน้ำ (อุณหภูมิที่น้ำเสียอาจปล่อยได้จำกัดที่ 42°C ในสหราชอาณาจักร; ประเทศอื่นมีข้อจำกัดที่คล้ายกัน) ตัวอย่าง 3.13.4 (ต่อเนื่องจากตัวอย่าง 3.13.3) การจัดเรียงทั่วไปสำหรับการกู้คืนพลังงานนี้แสดงในรูปที่ 3.13.3 ข้อพิจารณาการออกแบบ ปัญหาของการจัดเรียงที่แสดงในรูปที่ 3.13.3 คือการไหลพร้อมกันของน้ำเติมเย็นและระบายที่เหลือจากภาชนะแฟลชอาจไม่รับประกัน การจัดเรียงที่ต้องการหนึ่งแสดงในรูปที่ 3.13.4 ที่มีถังพักน้ำเย็นเป็น heat sink เทอร์โมสแตตถูกใช้ควบคุมปั๊มหมุนเวียนขนาดเล็กเพื่อว่าเมื่อระบายที่เหลือมีอุณหภูมิสูงพอ น้ำจะถูกสูบผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เพิ่มอุณหภูมิเฉลี่ยของถังและประหยัดพลังงาน หากอุณหภูมิน้ำเสียจากการระบายที่ออกจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสูงกว่า 43°C ควรส่งไปยังภาชนะระบายแทนที่จะไปท่อระบายน้ำเสียโดยตรง (ดูโมดูล 3.14) ประเภทเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต้องการ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานนี้ เนื่องจากกะทัดรัดมากและบำรุงรักษาง่าย

ประสบการณ์แสดงว่าความเร็วสูงกว่าและสภาวะปั่นป่วนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นช่วยรักษาความสะอาด จึงแทบไม่จำเป็นต้องถอดประกอบ อย่างไรก็ตาม หากต้องทำความสะอาด ค่อนข้างง่ายที่จะเปิดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและทำความสะอาดแผ่น

การทำความสะอาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ shell and tube ซับซ้อนกว่า และจะเกี่ยวข้องกับการรื้อถอดทั้งหมดและบ่อยครั้งท่อเองไม่สามารถถอดออกมาทำความสะอาดได้ เมื่อกู้คืนพลังงานจากไอน้ำแฟลชและคอนเดนเสท 82% ของพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ในการระบายเดิมถูกกู้คืนแล้ว นอกจากนี้ 14% (ตามมวล) ของน้ำถูกกู้คืน มีส่วนช่วยประหยัดเพิ่มเติม