Miscellaneous Boiler Types, Economisers and Superheaters
คำอธิบายเกี่ยวกับประเภทหม้อไอน้ำเฉพาะทางและคุณสมบัติเฉพาะทางอื่นๆ
Steam generators
เครื่องกำเนิดไอน้ำ
ในการใช้งานหลายประการ:
- ปริมาณไอน้ำที่ต้องการน้อยเกินไปที่จะคุ้มค่ากับหม้อไอน้ำแบบเปลือก กล่าวน้อยกว่า 1 000 kg/h
- กระบวนการเล็กๆ ที่ต้องการไอน้ำทำงานเฉพาะกะกลางวัน หมายความว่าระบบจะสตาร์ททุกเช้าและหยุดทุกคืน
- ต้นทุนทุนของหม้อไอน้ำแบบเปลือกทั่วไปจะมีผลเสียต่อความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของกระบวนการ
- ระดับความเชี่ยวชาญในสถานที่ เกี่ยวกับหม้อไอน้ำ ไม่สูงเท่าที่ต้องการบนระบบไอน้ำขนาดใหญ่กว่า
เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะเหล่านี้ หม้อไอน้ำสองประเภทถูกพัฒนาขึ้น
หม้อไอน้ำขดลวด
เป็นประเภทท่อน้ำ ‘ผ่านครั้งเดียว’ และเรียกในข้อบังคับบางฉบับว่า ‘หม้อไอน้ำที่ไม่มีระดับน้ำที่มองเห็นได้’
อุปทานน้ำสู่หม้อไอน้ำโดยทั่วไปอยู่ที่ 10 ถึง 15% เหนืออัตราการผลิตไอน้ำเพื่อ: - ให้แน่ใจว่าน้ำทั้งหมดไม่ระเหย จึงรับประกันว่าไม่ผลิตไอน้ำร้อนยิ่งยวด
- ให้ตัวพาสำหรับ TDS ของน้ำเลี้ยงที่จะถูกพาออกไป หากไม่มีตัวพานี้ เกลือในน้ำเลี้ยงจะสะสมที่ด้านในท่อและขัดขวางการถ่ายเทความร้อน นำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและท่อเสียหายในที่สุด เห็นได้ชัดว่าตัวแยกเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นของหม้อไอน้ำประเภทนี้เพื่อกำจัดน้ำปนเปื้อนนี้ การเป็นประเภทท่อน้ำ สามารถผลิตไอน้ำที่แรงดันสูงมาก การใช้งานทั่วไปสำหรับเครื่องกำเนิดไอน้ำและหม้อไอน้ำขดลวด ได้แก่ ร้านซักรีดและการผลิตเครื่องนุ่งห่ม ที่ความต้องการน้อยและอัตราการเปลี่ยนแปลงภาระช้า
Vertical tubeless packaged steam boiler
หม้อไอน้ำตั้งตรงแบบไม่มีท่อสำเร็จรูป
มีหลายรุ่นที่มีกำลังผลิต 50 ถึง 1 000 kg/h และแรงดันสูงถึง 10 bar g ความสูงของหม้อไอน้ำแตกต่างกันโดยทั่วไปจาก 1.7 ม. ถึง 2.4 ม. สำหรับกำลังผลิตประมาณ 100 kg/h ถึง 1 000 kg/h ตามลำดับ
ภาพตัดขวางของออกแบบแสดงในรูปที่ 3.4.2 สังเกตเส้นทางเปลวเพลิงลงและการหมุนวน เส้นทางความร้อนกลับด้านที่ก้นหม้อไอน้ำและก๊าซร้อนลอยขึ้น ปล่อยความร้อนสู่ครีบ
สังเกตปริมาณน้ำเล็กในหม้อไอน้ำด้วย ซึ่งช่วยให้หม้อไอน้ำถึงอุณหภูมิทำงานเร็วมาก โดยทั่วไป 15 นาที อย่างไรก็ตาม ปริมาณน้ำเล็กนี้หมายความว่ามีเพียงพลังงานเล็กน้อยเก็บไว้ในหม้อไอน้ำ จึงรับมือกับการเปลี่ยนแปลงภาระกะทันหันและต่อเนื่องได้ไม่ง่าย หากการเปลี่ยนแปลงภาระเกิดเร็วกว่าที่หม้อไอน้ำตอบสนอง แรงดันภายในจะลดลงและในที่สุดหม้อไอน้ำจะกระเด็นด้วยน้ำเลี้ยง สิ่งนี้รุนแรงขึ้นจากพื้นที่ผิวน้ำเล็ก ซึ่งให้ความเร็วการปล่อยไอน้ำสูง อย่างไรก็ตาม เส้นทางของไอน้ำขึ้นตรงและห่างจากผิวน้ำ (ต่างจากแนวนอนข้ามผิวน้ำในหม้อไอน้ำแบบเปลือก) ซึ่งลดผลกระทบนี้
Economisers
เครื่องประหยัดความร้อน
ก๊าซจากปล่องไฟ หลังผ่านหม้อไอน้ำหลักและ superheater แล้ว จะยังร้อน พลังงานในก๊าซจากปล่องไฟเหล่านี้สามารถใช้ปรับปรุงประสิทธิภาพความร้อนของหม้อไอน้ำ เพื่อบรรลุสิ่งนี้ ก๊าซจากปล่องไฟถูกส่งผ่านเครื่องประหยัดความร้อน
เครื่องประหยัดความร้อนเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่น้ำเลี้ยงถูกสูบผ่าน น้ำเลี้ยงจึงมาถึงหม้อไอน้ำที่อุณหภูมิสูงกว่าที่จะเป็นหากไม่มีเครื่องประหยัดความร้อน จากนั้นต้องการพลังงานน้อยลงเพื่อผลิตไอน้ำ หรือหากจ่ายพลังงานเท่าเดิม ก็ผลิตไอน้ำมากขึ้น ซึ่งให้ประสิทธิภาพสูงกว่า โดยสรุป อุณหภูมิน้ำเลี้ยงที่เพิ่มขึ้น 10°C จะให้การปรับปรุงประสิทธิภาพ 2%
หมายเหตุ:
เนื่องจากเครื่องประหยัดความร้อนอยู่ด้านแรงดันสูงของปั๊มป้อน อุณหภูมิน้ำเลี้ยงเกิน 100°C จึงเป็นไปได้ ระบบควบคุมระดับน้ำหม้อไอน้ำควรเป็นประเภท ‘ปรับกำลัง’ (ไม่ใช่ ‘เปิด/ปิด’) เพื่อรับประกันการไหลต่อเนื่องของน้ำเลี้ยงผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไม่ควรใหญ่เกินไปเพื่อที่:
- ก๊าซจากปล่องไฟถูกทำให้เย็นต่ำกว่าจุดน้ำค้าง เนื่องจากของเหลวที่เกิดอาจเป็นกรดและกัดกร่อน
- น้ำเลี้ยงเดือดในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
Superheaters
เครื่องทำไอน้ำร้อนยิ่งยวด
ไม่ว่าจะใช้หม้อไอน้ำประเภทใด ไอน้ำจะออกจากน้ำที่ผิวและเข้าสู่พื้นที่ไอน้ำ ไอน้ำที่ก่อตัวเหนือผิวน้ำในหม้อไอน้ำแบบเปลือกเป็นไอน้ำอิ่มตัวเสมอและไม่สามารถกลายเป็นไอน้ำร้อนยิ่งยวดในเปลือกหม้อไอน้ำ เนื่องจากสัมผัสผิวน้ำอย่างต่อเนื่อง
หากต้องการไอน้ำร้อนยิ่งยวด ไอน้ำอิ่มตัวต้องผ่านเครื่องทำร้อนยิ่งยวด นี่เป็นเพียงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เพิ่มความร้อนให้ไอน้ำอิ่มตัว
ในหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ เครื่องทำร้อนยิ่งยวดอาจเป็นขดลวดเพิ่มเติมห้อยในพื้นที่เตาเผาที่ก๊าซร้อนจะให้ระดับความร้อนยิ่งยวดที่ต้องการ (ดูรูปที่ 3.4.4) ในกรณีอื่น เช่น ในโครงการ CHP ที่ก๊าซไอเสียกังหันก๊าซค่อนข้างเย็น อาจต้องมีเครื่องทำร้อนยิ่งยวดแยกเผาเพื่อให้ความร้อนเพิ่มเติม
หากต้องการควบคุมระดับความร้อนยิ่งยวดอย่างแม่นยำ ดังกรณีที่ไอน้ำใช้ขับกังหัน จะติดตั้ง attemerator (desuperheater) นี่คืออุปกรณ์ที่ติดตั้งหลังเครื่องทำร้อนยิ่งยวด ซึ่งฉีดน้ำเข้าไอน้ำร้อนยิ่งยวดเพื่อลดอุณหภูมิ