ตัวสะสมไอน้ำ

ภาพรวมที่สมบูรณ์ของความจำเป็นในการจัดเก็บไอน้ำเพื่อตอบสนองความต้องการโหลดสูงสุดในอุตสาหกรรมเฉพาะ รวมถึงการออกแบบ การก่อสร้าง และการทำงานของตัวสะสมไอน้ำ พร้อมการคำนวณ

วัตถุประสงค์ของตัวสะสมไอน้ำคือปล่อยไอน้ำเมื่อความต้องการเกินความสามารถของหม้อไอน้ำในการจ่ายในขณะนั้น และรับไอน้ำเมื่อความต้องการต่ำ ตัวสะสมไอน้ำบางครั้งถูกมองว่าเป็นสิ่งตกค้างจาก ‘ยุคไอน้ำ’ ที่มีการใช้งานน้อยในอุตสาหกรรมสมัยใหม่

การออกแบบหม้อไอน้ำ

หม้อไอน้ำสมัยใหม่มีขนาดเล็กกว่ามากเมื่อเทียบกับรุ่นเมื่อ 30 ปีก่อน การลดขนาดของหม้อไอน้ำเกิดจากผู้ใช้ที่ต้องการให้หม้อไอน้ำ:

• มีประสิทธิภาพมากขึ้นในแง่ของเชื้อเพลินเข้าต่อผลผลิตไอน้ำ
• ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความต้องการได้ดีขึ้น
• มีขนาดเล็กลง จึงใช้พื้นที่น้อยลง
• ราคาถูกลงในการซื้อและติดตั้ง เป้าหมายเหล่านี้สำเร็จบางส่วนด้วยระบบควบคุม/หัวเผาที่ซับซ้อนกว่าในปัจจุบันซึ่งตอบสนองเร็วกว่าและแม่นกว่าต่อการเปลี่ยนแปลงความต้องการเมื่อเทียบกับสมัยก่อน อย่างไรก็ตาม การตอบสนองของหม้อไอน้ำต่อการเปลี่ยนแปลงความต้องการยังได้รับผลกระทบจากกฎธรรมชาติ เช่น: น้ำที่ต้องให้ความร้อนมีปริมาณเท่าใดและพื้นที่ถ่ายเทความร้อนที่มีในการถ่ายเทความร้อนจากเปลวไฟหัวเผาไปยังน้ำ เวลาตอบสนองได้รับการปรับปรุงโดยการลดขนาดภายนอกของหม้อไอน้ำสำหรับผลผลิตที่กำหนด และการยัดท่อเต็มภายในเพื่อเพิ่มพื้นที่ถ่ายเทความร้อน ซึ่งหมายความว่าหม้อไอน้ำสมัยใหม่เก็บน้ำน้อยลง และพื้นที่ถ่ายเทความร้อนต่อกก.น้ำมากกว่า พิจารณาสถานการณ์ในปัจจุบัน:

1. ความต้องการไอน้ำจากโรงงานเพิ่มขึ้น และความดันในหม้อไอน้ำลดลงจนถึงจุดตั้งค่าการควบคุมหัวเผา
2. ระบบควบคุมหัวเผาล้างห้องเผาไหม้ และหัวเผาถูกจุด
3. พื้นที่ถ่ายเทความร้อนขนาดใหญ่และมวลน้ำที่น้อยกว่ารวมกันเพื่อระเหยน้ำในหม้อไอน้ำอย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองความต้องการไอน้ำ ดังที่ครอบคลุมในมอดูล 3.7 ‘อุปกรณ์และการติดตั้งหม้อไอน้ำ’ พลังงานที่เก็บไว้ในหม้อไอน้ำอยู่ในน้ำที่อุณหภูมิอิ่มตัว ยิ่งมีน้ำในหม้อไอน้ำมาก พลังงานสะสมก็ยิ่งมากเพื่อรับมือกับการเปลี่ยนแปลงความต้องการ/โหลด ตาราง 3.22.1 เปรียบเทียบหม้อไอน้ำ Lancashire เก่าทศวรรษ 1950 กับหม้อไอน้ำสำเร็จรูปสมัยใหม่ สังเกตว่าหม้อไอน้ำสำเร็จรูปสมัยใหม่มีน้ำเพียง 20% ของที่เก็บในหม้อไอน้ำ Lancashire ที่ให้คะแนนเท่ากัน ดังนั้นสำรองพลังงานในหม้อไอน้ำสำเร็จรูปสมัยใหม่มีเพียง 20% ของหม้อไอน้ำ Lancashire ซึ่งแนะนำว่าหม้อไอน้ำสำเร็จรูปสมัยใหม่ไม่สามารถรับมือกับความต้องการสูงสุดในแบบที่หม้อไอน้ำ Lancashire เก่าทำได้ นอกจากนี้สังเกตจากตาราง 3.22.1 ว่า ‘อัตราการปล่อยไอน้ำ’ จากพื้นผิวน้ำภายในหม้อไอน้ำสำเร็จรูปสมัยใหม่เพิ่มขึ้น 2.7 เท่า ซึ่งหมายความว่าไอน้ำมีเวลาเพียง 1/2.7 (40%) ของที่มีในหม้อไอน้ำ Lancashire ในการแยกออกจากน้ำ ในช่วงเวลาที่ความต้องการสูงสุดอาจหมายความว่าไอน้ำเปียกถูกส่งออกจากหม้อไอน้ำสำเร็จรูปสมัยใหม่ และอาจที่ความดันต่ำกว่าที่ออกแบบให้ทำงาน - ครอบคลุมในมอดูล 3.12 ‘การควบคุม TDS ในน้ำหม้อไอน้ำ’ น้ำที่ถูกพัดไปพร้อมไอน้ำจะสกปรก (ประมาณ 3,000 ppm TDS) และจะปนเปื้อนวาล์วควบคุมและพื้นที่ถ่ายเทความร้อน อาจแม้แต่อุดตันรูเล็กๆ ในอุปกรณ์ตรวจจับความดัน วาล์วกันกลับ เป็นต้น หมายเหตุ: ข้อมูลสำหรับตาราง 3.22.1 จัดทำโดย Thermsave หน่วยอิมพีเรียลแสดงในตารางเพื่อให้เห็นปัจจัยที่ใช้ในการออกแบบหม้อไอน้ำในอดีต

ความต้องการสูงสุด

ความต้องการไอน้ำในโรงงานกระบวนการใดๆ แทบไม่คงที่ แต่ขนาดและประเภทของความผันผวนขึ้นอยู่กับการใช้งานและอุตสาหกรรม จุดสูงสุดอาจเกิดขึ้นสัปดาห์ละครั้งหรือแม้แต่วันละครั้งในช่วงเริ่มต้น ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดจากความต้องการสูงสุดมักเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมการผลิตเป็นชุด:

• การผลิตเบียร์
• สิ่งทอ
• การซักแห้ง
• การบรรจุกระป๋อง
• ผู้ผลิตบล็อกคอนกรีตเบา
• พื้นที่เฉพาะของอุตสาหกรรมเหล็ก
• อุตสาหกรรมยางที่มีเครื่องนึ่งความดันขนาดใหญ่ สำหรับกระบวนการเหล่านี้ จุดสูงสุดอาจหนักและยาวนาน วัดเป็นเศษส่วนของชั่วโมง อีกทางเลือกหนึ่ง รอบโหลดอาจประกอบด้วยจุดสูงสุดระยะสั้นที่เกิดถี่แต่ระยะเวลาสั้นมากแต่อัตราการไหลทันทีสูงมาก:
• การตกแต่งถุงเท้า
• ยาง
• การขึ้นรูปพลาสติกและโพลีสไตรีน
• การลอกผิวด้วยไอน้ำ
• การฆ่าเชื้อในโรงพยาบาลและอุตสาหกรรม รูปที่ 3.22.1 แสดงให้เห็นว่าในแต่ละกรณีความต้องการเกิดขึ้นเกือบทันทีและจุดสูงสุดอยู่เหนือค่าเฉลี่ยของโหลดมาก ผลที่ตามมาของความต้องการกะทันหันต่อโรงงานหม้อไอน้ำคือความดันลดลงในหม้อไอน้ำ เพราะหม้อไอน้ำและอุปกรณ์เผาไหม้ที่เกี่ยวข้องไม่สามารถผลิตไอน้ำในอัตราที่ถูกดึงออกไป ความต้องการสูงสุดและความดันที่ลดลงตามมาอาจมีผลร้ายแรงต่อการผลิตของโรงงาน ในกรณีที่แย่ที่สุด ผลลัพธ์คือ ‘ล็อกเอาต์’ ของหม้อไอน้ำ เนื่องจากระดับน้ำสูงขึ้นจากการเดือดอย่างรวดเร็ว ตามด้วยการยุบตัว ซึ่งถูกมองเห็นเป็นสัญญาณเตือนระดับน้ำต่ำโดยระบบควบคุมระดับ ในกรณีที่ดีที่สุด ไอน้ำที่ผลิตได้เปียกและปนเปื้อน ซึ่งเมื่อรวมกับความดันที่ลดลง อาจนำไปสู่:
• เวลากระบวนการเพิ่มขึ้น
• คุณภาพผลิตภัณฑ์ลดลงหรือแม้แต่ความเสียหายหรือสูญเสียผลิตภัณฑ์
• น้ำกระแทกในท่อหลักไอน้ำทำให้ท่อและอุปกรณ์เสียหาย และอาจเป็นอันตรายต่อบุคลากร สำหรับโรงงานหม้อไอน้ำ ความต้องการสูงสุดรับผิดชอบต่อ:
• ระดับการบำรุงรักษาที่สูงขึ้น
• อายุหม้อไอน้ำลดลง
• ประสิทธิภาพเชื้อเพลิงลดลง นี่เป็นเพราะอุปกรณ์เผาไหม้หมุนเวียนจากไฟต่ำไปไฟสูงอย่างต่อเนื่อง และแม้แต่ปิดในช่วงที่ความต้องการต่ำมาก เพียงแค่จุดใหม่ในอีกไม่กี่นาทีต่อมา พร้อมผลการทำความเย็นก่อนและหลังการล้างทั้งหมด หม้อไอน้ำหลายตัวหรือขนาดใหญ่เกินอาจถูกใช้เพื่อรับมือกับความต้องการสูงสุด (และการลดลงตามมาของความต้องการ) ซึ่งไม่อาจหลีกเลี่ยงได้ทำให้ประสิทธิภาพต่ำ เพื่อแสดงจุดนี้ สามารถสมมติได้ว่า:
• สำหรับหม้อไอน้ำโดยเฉลี่ย การสูญเสียน้อยกว่า 1% เกิดจากความร้อนที่แผ่จากเปลือกหม้อไอน้ำ (เช่น: 1% ของ Maximum Continuous Rating (MCR) ของหม้อไอน้ำ)
• หากหม้อไอน้ำผลิต 50% ของ MCR การสูญเสียจากรังสีคือ 2% เมื่อเทียบกับอัตราผลผลิต
• หากหม้อไอน้ำผลิต 25% ของ MCR การสูญเสียคือ 4% ของอัตราผลผลิต และอื่นๆ จนกระทั่งหม้อไอน้ำถูกแค่รักษาความดันโดยไม่ส่งไอน้ำไปยังโรงงาน ในจุดนี้ 1% ของ MCR คือการสูญเสีย 100% เมื่อเทียบกับอัตราผลผลิตไอน้ำ หากโรงงานหม้อไอน้ำถูกคำนวณขนาดสำหรับโหลดสูงสุด ปัญหาจะเกิดจากการคำนวณขนาดใหญ่เกินเมื่อเทียบกับความต้องการเฉลี่ย ในทางปฏิบัติ หม้อไอน้ำอาจปิดในช่วงที่ความต้องการต่ำ หากตามมาด้วยความต้องการกะทันหันและหม้อไอน้ำไม่ได้จุด สถานการณ์สัญญาณเตือนอาจเกิดขึ้น สัญญาณเตือนจะดัง หม้อไอน้ำอาจล็อกเอาต์และการกู้คืนไอน้ำจะช้าและลำบาก โดยสรุป จุดสูงสุดรับผิดชอบต่อ:
• การสูญเสียผลผลิต
• คุณภาพผลิตภัณฑ์ลดลง
• เวลาผลิตเพิ่มขึ้น
• ไอน้ำคุณภาพต่ำจากหม้อไอน้ำ
• ประสิทธิภาพเชื้อเพลิงต่ำ
• ค่าบำรุงรักษาสูง
• อายุหม้อไอน้ำลดลง

เทคนิคการปรับระดับโหลด

หม้อไอน้ำสมัยใหม่มีประสิทธิภาพมากเมื่อโหลดอย่างเหมาะสมและตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเพิ่มโหลด ตราบใดที่หม้อไอน้ำกำลังจุด อย่างไรก็ตาม หม้อไอน้ำแบบเปลือกดั้งเดิมโดยทั่วไปไม่สามารถตอบสนองความต้องการสูงสุดขนาดใหญ่ได้อย่างน่าพอใจ และควรได้รับการปกป้องจากโหลดผันผวนขนาดใหญ่ มีวิธีการต่างๆ ที่ใช้เพื่อสร้างรูปแบบโหลดที่มีเสถียรภาพเพื่อปกป้องโรงงานหม้อไอน้ำจากผลกระทบของโหลดผันผวนขนาดใหญ่

วิธีทางวิศวกรรม:

วาล์วรักษาความดัน (เรียกอีกอย่างว่าวาล์วส่วนเกิน) สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ลดโหลดโดยแยกส่วนที่ไม่จำเป็นของโรงงานออก จึงให้ความสำคัญกับโรงงานที่จำเป็น การจัดเรียงทั่วไปแสดงในรูปที่ 3.22.2 ความสำเร็จของวิธีนี้ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของจุดสูงสุดและสมมติฐานว่าหม้อไอน้ำกำลังจุดเมื่อจุดสูงสุดพัฒนา วาล์วส่วนเกินสามารถติดตั้งตรงบนหม้อไอน้ำหรือบนท่อหลักไอน้ำไปโรงงาน ตามที่แสดงในรูปที่ 3.22.3 ความดันที่ตั้งควร:

• ต่ำกว่าความดันควบคุม ‘ไฟสูง’ เพื่อป้องกันการรบกวนของระบบควบคุมส่วนเกินต่อระบบควบคุมหัวเผา
• สูงพอที่จะรักษาความดันในหม้อไอน้ำในระดับปลอดภัย ในแง่ของการคำนวณขนาดวาล์วส่วนเกิน ข้อกำหนดคือความดันตกน้อยที่สุด เป็นแนวทางทั่วไป ควรพิจารณาวาล์วขนาดท่อ การควบคุมระดับน้ำแบบสององค์ประกอบหรือสามองค์ประกอบ สามารถประสบความสำเร็จได้ตราบเท่าที่จุดสูงสุดไม่รุนแรงและหม้อไอน้ำกำลังจุดเมื่อจุดสูงสุดพัฒนา หม้อไอน้ำต้องมีความสามารถเพียงพอด้วย การควบคุมสององค์ประกอบใช้อินพุตจากระบบควบคุมระดับน้ำหม้อไอน้ำและอัตราการไหลของไอน้ำเพื่อกำหนดตำแหน่งวาล์วควบคุมน้ำเลี้ยง การควบคุมสามองค์ประกอบใช้สององค์ประกอบข้างต้นบวกอินพุตจากอุปกรณ์วัดอัตราการไหลของน้ำเลี้ยงเพื่อควบคุมอัตราการไหลของน้ำเลี้ยงเข้า แทนที่จะแค่ตำแหน่งของวาล์วควบคุมน้ำเลี้ยง (องค์ประกอบที่สามนี้เหมาะสมเฉพาะกับหม้อไอน้ำที่ใช้การควบคุมระดับแบบปรับเปลี่ยนในห้องหม้อไอน้ำที่มีท่อหลักน้ำเลี้ยง) ตัวอย่าง 3.22.1 หม้อไอน้ำให้คะแนน 5,000 กก./ชม. ‘From and At’ ค่าความดันไฟสูง/ไฟต่ำคือ 11.3/12.0 bar g ตามลำดับ (12.3/13.0 bar a) ค่าวาล์วส่วนเกินคือ 11.0 bar g (12.0 bar a)

1. จากความเร็วประมาณ 25 ม./วินาที จะเลือกท่อหลักไอน้ำ 100 มม.
2. Kvs ของวาล์วควบคุมส่วนเกิน DN100 มาตรฐานคือ 160 ลบ.ม./ชม.
3. โดยใช้สมการอัตราการไหลมวลต่อไปนี้สำหรับไอน้ำอิ่มตัว ความดันปลายน้ำของวาล์วส่วนเกิน (P2) สามารถคำนวณได้: ในตัวอย่างนี้ ที่ไฟต่ำ ความดันหม้อไอน้ำคือ 12 bar g (13 bar a) สามารถคำนวณจากสมการ 3.21.2 ว่าความดันหลังวาล์วส่วนเกินเปิดเต็มคือ 11.89 bar g (12.89 bar a) ดังนั้น ความดันตกน้อย (0.11 bar) และจะไม่มีนัยสำคัญในการทำงานปกติ อย่างไรก็ตาม หากความดันลดลงถึง 11.0 bar g วาล์วส่วนเกินจะเริ่มปิดเพื่อรักษาความดันต้นน้ำ ช่วงสัดส่วนบนตัวควบคุมควรตั้งให้แคบที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยไม่ทำให้วาล์ว ‘ล่า’ รอบจุดตั้งค่า ทั้งสองวิธีในการใช้วาล์วรักษาความดันอาจให้การปกป้องโรงงานหม้อไอน้ำ แต่จะไม่เอาชนะความต้องการพื้นฐานของไอน้ำเพิ่มเติมสำหรับกระบวนการ

วิธีการบริหารจัดการ

ซึ่งรวมถึง เช่น การเริ่มต้นแบบเหลื่อมในกระบวนการเพื่อรักษาโหลดสูงสุดให้ต่ำที่สุด วิธีการปรับจุดสูงสุดให้ราบเรียบนี้อาจเป็นประโยชน์ต่อโรงงานหม้อไอน้ำ แต่อาจเป็นอันตรายและจำกัดต่อการผลิต มีผลกระทบคล้ายกับวาล์วรักษาความดัน อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะปรับจุดสูงสุดระยะสั้นให้ราบเรียบโดยใช้เพียงวิธีการบริหารจัดการ ในโรงงานที่มีกระบวนการแต่ละอย่างมากมายที่สร้างจุดสูงสุดดังกล่าว อาจมีผลปรับระดับโหลด แต่ในขณะเดียวกัน ก็เป็นไปได้ที่กระบวนการแต่ละอย่างมากมายจะขึ้นจุดสูงสุดพร้อมกัน โดยมีผลกระทบร้ายแรง หากวิธีข้างต้นไม่ให้เสถียรภาพที่ต้องการของความต้องการ อาจถึงเวลาพิจารณาวิธีจัดเก็บไอน้ำ

ตัวสะสมไอน้ำ

วิธีที่เหมาะสมที่สุดในการจัดหาไอน้ำสะอาดแห้งทันทีเพื่อตอบสนองความต้องการสูงสุดคือการใช้วิธีจัดเก็บไอน้ำเพื่อให้สามารถ ‘ปล่อย’ ได้เมื่อต้องการ การจัดเก็บไอน้ำเป็นก๊าซภายใต้แรงดันไม่ใช่เรื่องจริงเนื่องจากต้องการปริมาตรจัดเก็บมหาศาลที่ความดันหม้อไอน้ำปกติ อธิบายได้ดีที่สุดในตัวอย่าง: ในตัวอย่างที่ใช้ในมอดูลนี้ ภาชนะที่มีปริมาตร 52.4 ลบ.ม. ถูกใช้

• ความดันชาร์จคือ 10 bar g (ปริมาตรจำเพาะ = 0.177 ลบ.ม./กก.)
• ความดันปล่อยคือ 5 bar g (ปริมาตรจำเพาะ = 0.315 ลบ.ม./กก.) จากพารามิเตอร์เหล่านี้ พลังงานที่เก็บไว้และพร้อมปล่อยทันทีให้โรงงานอยู่ในไอน้ำ 130 กก. ซึ่งคิดเป็นเพียง 5.2% ของพลังงานที่เก็บไว้และพร้อมใช้งาน เมื่อเทียบกับตัวสะสมที่เติมน้ำ ในทางปฏิบัติมีสองวิธีในการผลิตไอน้ำ:
• โดยเพิ่มความร้อนให้น้ำเดือด ทางอ้อมผ่านท่อเผาไหม้และหัวเผา เช่นเดียวกับในหม้อไอน้ำดั้งเดิม
• โดยลดความดันบนน้ำที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิอิ่มตัว ซึ่งทำให้เกิดพลังงานส่วนเกินในน้ำ ทำให้ส่วนหนึ่งของน้ำเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ‘flashing’ และอุปกรณ์ที่ใช้เก็บน้ำที่มีแรงดันเรียกว่าตัวสะสมไอน้ำ โดยหลักการแล้วมีสองประเภทของระบบสำหรับจัดเก็บไอน้ำ: ตัวสะสมแบบลดความดันและตัวสะสมแบบความดันคงที่ มอดูลนี้พิจารณาเฉพาะประเภทแรก ตัวสะสมไอน้ำเป็นส่วนขยายของความสามารถในการจัดเก็บพลังงานของหม้อไอน้ำ เมื่อความต้องการไอน้ำจากโรงงานต่ำและหม้อไอน้ำสามารถผลิตไอน้ำได้มากกว่าที่ต้องการ ไอน้ำส่วนเกินจะถูกฉีดเข้าไปในมวลน้ำที่เก็บไว้ภายใต้แรงดัน ตลอดระยะเวลา อุณหภูมิและแรงดันของน้ำที่เก็บไว้จะเพิ่มขึ้นจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัวสำหรับแรงดันที่หม้อไอน้ำทำงาน ความต้องการจะเกินความสามารถของหม้อไอน้ำเมื่อ:
• โหลดถูกนำไปใช้เร็วกว่าความสามารถของหม้อไอน้ำในการตอบสนอง - ตัวอย่างเช่น หัวเผาอาจดับและรอบการล้างต้องเสร็จสมบูรณ์ก่อนที่หัวเผาจะจุดได้อย่างปลอดภัย อาจใช้เวลาถึง 5 นาที และแทนที่จะเพิ่มความร้อนให้หม้อไอน้ำ รอบการล้างจะมีผลทำความเย็นเล็กน้อยให้น้ำในหม้อไอน้ำ เพิ่มเติมว่า flashing ของน้ำหม้อไอน้ำจะทำให้ระดับน้ำลดลง และระบบควบคุมระดับหม้อไอน้ำจะชดเชยโดยนำน้ำเลี้ยงเข้าที่ เช่น 90°C ซึ่งจะมีผลดับความร้อนให้น้ำที่อุณหภูมิอิ่มตัวอยู่แล้ว และจะทำให้สถานการณ์แย่ลง
• ความต้องการหนักเกิดขึ้นในช่วงเวลานานกว่าปกติ ในทั้งสองกรณี ผลลัพธ์คือความดันลดลงภายในตัวสะสมไอน้ำ และผลจากสิ่งนี้น้ำร้อนบางส่วนจะ flash เป็นไอน้ำ อัตราที่น้ำ flash เป็นไอน้ำเป็นฟังก์ชันของความดันจัดเก็บ และอัตราที่ระบบต้องการไอน้ำ การชาร์จ ตัวสะสมไอน้ำแบบลดความดันประกอบด้วยภาชนะความดันทรงกระบอกที่เติมน้ำบางส่วน ระหว่าง 50% ถึง 90% เต็มขึ้นอยู่กับการใช้งาน ไอน้ำถูกชาร์จใต้ผิวน้ำผ่านท่อจ่ายที่ติดตั้งหัวฉีดไอน้ำ จนกระทั่งเนื้อหาน้ำทั้งหมดอยู่ที่แรงดันและอุณหภูมิที่ต้องการ เป็นธรรมชาติที่ระดับน้ำจะขึ้นลงระหว่างการชาร์จและปล่อย หากตัวสะสมไอน้ำชาร์จด้วยไอน้ำอิ่มตัว (หรือเปียก) อาจมีน้ำเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากการสูญเสียรังสีจากภาชนะ ปกติ มวลไอน้ำที่ปล่อยมากกว่าที่รับเข้าเล็กน้อย วาล์วกันกลับ (แบบโฟลตบอล) ติดตั้งที่ระดับทำงานและทำหน้าที่เป็นตัวจำกัดระดับ ปล่อยน้ำส่วนเกินเล็กน้อยไปยังระบบส่งน้ำควบแน่นกลับ อย่างไรก็ตาม หากตัวสะสมไอน้ำชาร์จด้วยไอน้ำร้อนยิ่ง หรือหากการสูญเสียรังสีน้อยมาก จะมีการสูญเสียน้ำอย่างค่อยเป็นค่อยไปเนื่องจากการระเหย และต้องใช้วาล์วหรือปั๊มป้อนน้ำ ภายใต้การควบคุมของหัววัดระดับ เพื่อชดเชยการขาดดุล การปล่อย เมื่อความดันลดลงในตัวสะสมไอน้ำที่มีน้ำเก็บไว้ที่อุณหภูมิอิ่มตัว ไอน้ำ flash จะถูกสร้างในอัตราที่โหลดใดๆ ที่เกินความสามารถของหม้อไอน้ำต้องการ ดังนั้นสภาวะโอเวอร์โหลดจะถูกตอบสนอง เมื่อโอเวอร์โหลดตามด้วยความต้องการต่ำกว่าความสามารถของหม้อไอน้ำ ตัวสะสมไอน้ำจะชาร์จโดยใช้ไอน้ำส่วนเกินจากหม้อไอน้ำ รอบชาร์จและปล่อยนี้อธิบายชื่อ ‘ตัวสะสมไอน้ำ’ และช่วยให้หม้อไอน้ำทำงานถึงอัตราสูงสุดต่อเนื่องอย่างต่อเนื่อง รอบการชาร์จ/ปล่อย ตัวสะสมต้องชาร์จเต็มที่จุดเริ่มต้นของช่วงปล่อย เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง เพื่อให้สิ่งนี้เป็นไปได้ สองเหตุการณ์หลักต้องเป็นไปตาม:

1. ต้องมีเวลาเพียงพอจากจุดสิ้นสุดของช่วงโอเวอร์โหลดหนึ่งถึงจุดเริ่มต้นของรอบถัดไป เพื่อชาร์จน้ำที่เก็บในตัวสะสมใหม่
2. ความต้องการไอน้ำนอกโหลดเฉลี่ยต้องต่ำกว่าความสามารถของหม้อไอน้ำ (อัตราสูงสุดต่อเนื่องหรือ MCR) เพื่อให้มีความสามารถส่วนเกินเพียงพอของหม้อไอน้ำในการชาร์จน้ำที่เก็บในตัวสะสมใหม่ในช่วงนอกพีค เกณฑ์อื่นๆ ก็มีความสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าตัวสะสมมีความสามารถเพียงพอ และสิ่งเหล่านี้ต้องได้รับการตอบสนองโดยการออกแบบ:
3. ต้องเก็บน้ำเพียงพอเพื่อให้ปริมาณไอน้ำ flash ที่ต้องการในช่วงปล่อย สามารถตอบสนองได้โดยให้แน่ใจว่าปริมาตรตัวสะสมใหญ่เพียงพอ
4. อัตราการปล่อยไอน้ำที่สูงขึ้นจะผลิตไอน้ำเปียก ความเร็วและอัตราการไหลที่ไอน้ำ flash ปล่อยจากพื้นผิวน้ำต้องต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า สามารถตอบสนองได้โดยให้แน่ใจว่าพื้นที่ผิวน้ำใหญ่เพียงพอ ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดตัวสะสม
5. ความสามารถในการระเหยต้องเพียงพอ ซึ่งขึ้นอยู่กับความดันที่น้ำเก็บไว้เมื่อชาร์จเต็ม (ความดันหม้อไอน้ำ) และความดันต่ำสุดที่ตัวสะสมจะทำงานเมื่อสิ้นสุดช่วงปล่อย (ความดันออกแบบตัวสะสม) ยิ่งผลต่างระหว่างสองความดันนี้มาก ไอน้ำ flash จะผลิตมากขึ้น
6. ความดันออกแบบตัวสะสมต้องสูงกว่าความดันจ่ายปลายน้ำ ซึ่งจำเป็นเพื่อสร้างผลต่างความดันผ่านวาล์วลดความดันปลายน้ำ (PRV) เพื่อให้การไหลที่ต้องการจากตัวสะสมไปยังโรงงาน ยิ่งความดันตัวสะสมใกล้ความดันจ่าย ตัวสะสมยิ่งเล็ก แต่ก็ให้ผลต่างความดันผ่าน PRV น้อยกว่าด้วย ซึ่งต้องใช้ PRV ขนาดใหญ่กว่า ใหญ่พอที่จะผ่านความต้องการโอเวอร์โหลดสูงสุดเมื่อตัวสะสมอยู่ที่ความดันออกแบบ (ความดันต่ำสุดในตัวสะสมเมื่อสิ้นสุดช่วงปล่อย)

การคำนวณขนาดตัวสะสมไอน้ำ

ตัวสะสมไอน้ำในระบบไอน้ำให้ความสามารถในการจัดเก็บเพิ่มขึ้น การออกแบบที่เหมาะสมของตัวสะสมไอน้ำทำให้แน่ใจว่าอัตราการไหลใดๆ ก็ตามสามารถรับมือได้ ไม่มีขีดจำกัดทางทฤษฎีสำหรับขนาดของตัวสะสมไอน้ำ แต่แน่นอนข้อพิจารณาทางปฏิบัติจะกำหนดข้อจำกัด ในทางปฏิบัติปริมาตรตัวสะสมไอน้ำขึ้นอยู่กับการจัดเก็บที่ต้องการเพื่อตอบสนองความต้องการสูงสุด ด้วยความดันตกที่ยอมรับได้ ในขณะที่ยังจ่ายไอน้ำสะอาดแห้งที่ความเร็วปล่อยไอน้ำที่เหมาะสมจากพื้นผิวน้ำ ตัวอย่าง 3.22.2 ด้านล่าง ใช้คำนวณศักยภาพของความสามารถไอน้ำในตัวสะสมไอน้ำแนวนอน ตัวอย่าง 3.22.2 หม้อไอน้ำ: อัตราสูงสุดต่อเนื่อง = 5,000 กก./ชม. ความดันทำงานปกติ = 10 bar g (hf = 781 kJ/kg จากตารางไอน้ำ) ช่วงสวิตชิ่งหัวเผา = 1 bar (0.5 bar แต่ละด้านของ 10 bar g) ความต้องการโรงงาน: โอเวอร์โหลดทันทีสูงสุด = 12,000 กก./ชม. ความดันจ่าย = 5 bar g แม้โอเวอร์โหลดทันทีสูงสุดคือ 12,000 กก./ชม. ค่าเฉลี่ยของโอเวอร์โหลดควรใช้เพื่อคำนวณขนาดตัวสะสม สิ่งนี้ป้องกันการคำนวณขนาดใหญ่เกินไปของตัวสะสม ในทำนองเดียวกัน จำเป็นต้องกำหนดและใช้ค่าเฉลี่ย ‘นอกพีค’ ในการคำนวณขนาด โหลดนอกพีคคือโหลดใดๆ ที่ต่ำกว่า MCR ของหม้อไอน้ำ การหาค่าเฉลี่ยของโอเวอร์โหลดและโหลดนอกพีค มีสามวิธีที่เป็นไปได้ในการกำหนดค่าเฉลี่ยโหลดสำหรับโรงงานหม้อไอน้ำที่มีอยู่:

1. การคาดเดาจากประสบการณ์
2. การสอบถามกราฟผลผลิตไอน้ำของหม้อไอน้ำที่มีอยู่เพื่อกำหนดค่าเฉลี่ยโหลดและช่วงเวลาที่เกิดขึ้น
3. การโปรแกรมคอมพิวเตอร์มาตรวัดไอน้ำเพื่อหาค่าเฉลี่ยโหลดไอน้ำทั้งในช่วงโอเวอร์โหลดและนอกพีค วิธี 1 อาจพิสูจน์ได้ว่าค่อนข้างประมาท หากตัวสะสมราคาแพงกลายเป็นเล็กเกินไป

อย่างไรก็ตาม หากโรงงานหม้อไอน้ำยังอยู่ในขั้นตอนการออกแบบ การคาดเดาอย่างมีการศึกษาจะเป็นทางเลือกเดียว จากความรู้ของผู้ออกแบบเกี่ยวกับการติดตั้ง ควรมีความเป็นไปได้ที่จะประมาณการโหลดสูงสุดของโรงงาน ความหลากหลายของโหลด และช่วงเวลาที่เกิดขึ้นได้อย่างสมเหตุสมผล

วิธี 2 ค่อนข้างง่ายที่จะดำเนินการ และควรให้ผลลัพธ์ที่แม่นพอสมควร

วิธี 3 จะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด และค่าใช้จ่ายของมาตรวัดไอน้ำน้อยเมื่อเทียบกับต้นทุนรวมของโครงการตัวสะสม

ขั้นตอนต่อไปนี้แสดงวิธีการกำหนดค่าเฉลี่ยโหลดไอน้ำจากกราฟที่มีอยู่ที่บันทึกรูปแบบโหลด ขั้นตอนสร้างจากรูปที่ 3.22.4 ซึ่งแสดงรูปแบบการไหลสำหรับตัวอย่าง 3.22.2

ระบบควบคุมและอุปกรณ์ตัวสะสมไอน้ำ

ต่อไปนี้เป็นการทบทวนอุปกรณ์ที่ต้องการสำหรับการติดตั้งตัวสะสมไอน้ำ พร้อมคำแนะนำในการคำนวณขนาดและการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม ใช้ตัวเลขจากตัวอย่าง 3.22.2: หม้อไอน้ำ: อัตราสูงสุดต่อเนื่อง = 5,000 กก./ชม. ความดันทำงานปกติ = 10 bar g ตัวสะสม: มวลน้ำที่ต้องการสำหรับจัดเก็บไอน้ำ = 65,920 กก. (ชาร์จเต็มและ 90% ของปริมาตรภาชนะ) P1 (ความดันหม้อไอน้ำ) = 10 bar g (ชาร์จเต็ม) P2 (ความดันปล่อย) = 6 bar g (ปล่อยหมด) ความต้องการโรงงาน: ความดัน = 5 bar g โอเวอร์โหลดเฉลี่ยสูงสุด = 10,300 กก./ชม. เป็นเวลา 30 นาทีทุก 95 นาที ซึ่ง 5,000 กก./ชม. จ่ายโดยหม้อไอน้ำ จากตัวเลขเหล่านี้สามารถสรุปได้ว่าน้ำ 65,920 กก. ต้องถูกให้ความร้อนจากอุณหภูมิอิ่มตัวที่ 6 bar g ไปยังอุณหภูมิอิ่มตัวที่ 10 bar g ใน 95 นาที ท่อ ท่อระหว่างหม้อไอน้ำและตัวสะสมไอน้ำควรคำนวณขนาดตามปกติด้วยความเร็วไอน้ำ 25 ถึง 30 ม./วินาที และผลผลิตสูงสุดของหม้อไอน้ำ ในกรณีของตัวอย่าง 3.22.2 จะต้องใช้ท่อ DN100 จากหม้อไอน้ำไปยังตัวสะสม เพื่อรองรับ MCR ของหม้อไอน้ำ 5,000 กก./ชม. ที่ 10 bar g ท่อจากตัวสะสมไปยัง PRV ปลายน้ำควรคำนวณขนาดจากโอเวอร์โหลดทันทีสูงสุดและความเร็วไม่เกิน 20 ม./วินาที จะต้องใช้ท่อ DN250 สำหรับตัวอย่างนี้ ด้วยความดันออกแบบตัวสะสม 6 bar g วาล์วปิด ต้องมีวาล์วปิดขนาดท่อนอกเหนือจากวาล์วครอบหม้อไอน้ำ วาล์วปิดที่มีอัตราความดันเหมาะสม ควรเป็นเหล็กหล่อ วาล์วตรวจสอบหรือวาล์วกันกลับ ต้องมีวาล์วตรวจสอบขนาดท่อเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับของไอน้ำกลับไปยังหม้อไอน้ำในกรณีที่หม้อไอน้ำถูกปิดโดยเจตนา หรือหม้อไอน้ำล็อกเอาต์ วาล์วตรวจสอบแบบดิสก์เป็นทางเลือกที่เหมาะสม วาล์วส่วนเกิน วาล์วส่วนเกินจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราที่ไอน้ำไหลจากหม้อไอน้ำไปยังตัวสะสมอยู่ในความสามารถของหม้อไอน้ำ ตัวอย่าง 3.22.1 แสดงวิธีคำนวณขนาดวาล์ว วาล์วส่วนเกินแบบขับเคลื่อนด้วยนักบิน อัตโนมัติ อาจใช้ในการติดตั้งขนาดเล็ก ตราบเท่าที่ช่วงสัดส่วนแคบ (และไม่สามารถปรับได้) เป็นที่ยอมรับ ตัวควบคุมนิวเมติกและวาล์วควบคุมเหมาะสมกว่าสำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ และมีข้อดีของช่วงสัดส่วนที่ปรับได้ สำหรับการใช้งานนี้ จะเลือกวาล์วควบคุมนิวเมติก DN100 ที่มีความสามารถในการทำงานและปิดที่เหมาะสม

อุปกรณ์ฉีดไอน้ำ

ท่อไอน้ำเข้าที่คำนวณขนาดอย่างเหมาะสมต้องป้อนลงไปใต้ระดับผิวน้ำมากและเข้าสู่ระบบหัวจ่าย/ท่อจ่ายไอน้ำตามที่แสดงในรูปที่ 3.22.6 ไอน้ำถูกฉีดเข้าไปในน้ำ สิ่งสำคัญที่ต้องจำคือความสามารถของหัวฉีดจะลดลงเมื่อความดันในภาชนะเพิ่มขึ้น เนื่องจากผลต่างความดันระหว่างไอน้ำที่ฉีดกับความดันภาชนะลดลง ที่อัตราการไหลต่ำมาก ไอน้ำจะออกมาจากหัวฉีดที่ใกล้ท่อไอน้ำเข้ามากที่สุด การออกแบบท่อเข้าและระบบหัวจ่าย ร่วมกับตำแหน่งของหัวฉีด ต้องให้การฉีดไอน้ำที่สม่ำเสมอตลอดความยาวของตัวสะสมโดยไม่คำนึงถึงอัตราการไหลจริงของไอน้ำ การปล่อยจากหัวฉีดจะเป็นน้ำร้อนมากและไอน้ำ อาจมีฟองไอน้ำควบแน่นบางส่วน ที่ความเร็วสูงมาก ส่งเสริมการกวนและการผสมในมวลน้ำ ไม่ควรปล่อยโดยตรงกับหรือใกล้ผนังภาชนะ ดังนั้นการติดตั้งมุมอาจแนะนำ ควรทำมุมในทิศทางต่างๆ เพื่อช่วยในการกระจายที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น การจัดเรียงโดยประมาณแสดงในรูปที่ 3.22.6 ในภาชนะที่ยาวมาก การกระจายที่สม่ำเสมอมากขึ้นอาจทำได้หากใช้ท่อมากกว่าหนึ่งท่อ ในกรณีดังกล่าว สำคัญมากที่ท่อเข้าถูกจัดหัวจ่ายร่วมกันจากท่อหลักจ่าย หัวฉีดทั้งหมดควรติดตั้งให้ต่ำที่สุดในตัวสะสมเพื่อให้แน่ใจว่ามีหัวน้ำสูงสุดเหนือหัวฉีด อาจเหมาะสมที่จะติดตั้งหัวฉีดทำมุมเล็กน้อยเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของภาชนะ ตารางคำนวณขนาดของผู้ผลิตจะให้ค่า Kvs ของหัวฉีดไอน้ำ (ดูตาราง 3.22.2) ใช้ข้อมูลจากตาราง 3.22.2 และอ้างอิงรูปที่ 3.22.8 ซึ่งเป็นส่วนที่ตัดมาจากกราฟคำนวณขนาดไอน้ำอิ่มตัว รูปที่ 3.22.9:

1. ลากเส้นแนวนอนไปทางขวาจากแกน ‘x’ ที่ 11 bar a (10 bar g) จนกระทั่งตัดเส้นความดันตกวิกฤต จุด (A)
2. ลากเส้นแนวตั้งลงกราฟจากจุด (A) จนกระทั่งตัดค่า Kvs ของหัวฉีด จุด (B) (เช่น Kvs 5.8 สำหรับหัวฉีด IM25M)
3. ลากเส้นแนวนอนไปทางซ้าย จนกระทั่งตัดแกน ‘y’ จุด (C) ค่าที่แสดงจะเป็นความสามารถของหัวฉีด (ประมาณ 760 กก./ชม. สำหรับตัวอย่างนี้)

การคำนวณขนาดและจำนวนหัวฉีด

การคำนวณข้างต้นให้ความสามารถ 760 กก./ชม. สำหรับหัวฉีดหนึ่งตัว แต่สิ่งนี้สัมพันธ์เฉพาะจุดเริ่มต้นของช่วงชาร์จ เมื่อความดันภาชนะอยู่ที่ต่ำสุด และความสามารถหัวฉีดอยู่ที่สูงสุด ต้องจำไว้ว่าเมื่อฉีดไอน้ำเข้าภาชนะมากขึ้น ความดันภาชนะจะเพิ่มขึ้น ลดความสามารถของหัวฉีดลงอย่างมีประสิทธิภาพ จนกระทั่งความดันภาชนะอาจเท่ากับความดันหม้อไอน้ำในที่สุด และไม่สามารถไหลได้ ด้วยเหตุนี้จึงไม่ใช่เรื่องจริงที่จะใช้อัตราเดียว (สูงสุด) 760 กก./ชม. ในตัวอย่างนี้ แทนที่จะเป็นเช่นนั้น จำเป็นต้องหาอัตราฉีดเฉลี่ยตลอดช่วงชาร์จ สามารถทำได้โดยใช้สมการ 3.21.2 เพื่อคำนวณการไหลที่ความดันภาชนะต่างกัน ในตัวอย่างนี้ ความดันภาชนะจะแปรผันระหว่าง 6 bar g ถึง 10 bar g ยิ่งจำนวนความดันที่นำมาคำนวณมาก ความแม่นยำยิ่งสูง แต่โดยทั่วไป การเพิ่มทุก 10% ของผลต่างระหว่างความดันหม้อไอน้ำและตัวสะสมจะให้ค่าเฉลี่ยที่น่าเชื่อถือ ตาราง 3.22.3 แสดงการคำนวณสำหรับหัวฉีด IN25 (1”) ที่มี Kv 5.8 การไหลรวม 6,076 กก./ชม. หารด้วยจำนวนรายการ ต้องจำไว้ว่ารวมรายการศูนย์ด้วย ดังนั้นมีสิบเอ็ดรายการที่ต้องพิจารณา จะเห็นว่าอัตราการไหลเฉลี่ย 553 กก./ชม. น้อยกว่าความสามารถสูงสุด 759 กก./ชม. อย่างมีนัยสำคัญ หากใช้ความสามารถสูงสุดเพื่อกำหนดจำนวนหัวฉีด จะเลือกหัวฉีดไม่เพียงพอ จำนวนหัวฉีดที่ต้องการสามารถกำหนดได้โดยหารอัตราการไหลของไอน้ำด้วยปริมาณที่หัวฉีดเดียวสามารถจ่ายได้ หมายเหตุ: หัวฉีดขนาดเล็กหลายตัวจะดีกว่าหัวฉีดขนาดใหญ่หนึ่งตัวเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผสมที่เหมาะสมภายในตัวสะสมไอน้ำ กราฟคำนวณขนาดนี้มาจากประสบการณ์และไม่ควรใช้สำหรับการใช้งานที่สำคัญ

การคำนวณเวลาที่ต้องการในการชาร์จภาชนะใหม่

จากแผนภูมิโหลดที่แสดงในรูปที่ 3.22.4 แสดงให้เห็นว่าเวลาต่ำสุดระหว่างรอบชาร์จคือ 95 นาที ตอนนี้จำเป็นต้องตรวจสอบว่าภาชนะสามารถชาร์จใหม่ได้ในเวลาน้อยกว่านี้ แสดงให้เห็นแล้วว่าปริมาณไอน้ำที่ใช้ในช่วงปล่อยคือ 2,650 กก. ค่าเฉลี่ยการไหลส่วนเกินของไอน้ำที่มีในช่วงชาร์จใหม่คำนวณจากรูปที่ 3.22.4 เป็น 2,916 กก./ชม. เวลาที่ต้องการในการชาร์จใหม่เป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนของมวลไอน้ำที่ใช้ในช่วงปล่อยต่ออัตราการไหลของไอน้ำส่วนเกินในช่วงนอกพีค: เนื่องจากเวลาชาร์จใหม่ที่ต้องการน้อยกว่าเวลาระหว่างรอบโอเวอร์โหลดสั้นที่สุดที่ 95 นาที สมดุลระหว่างเวลาโอเวอร์โหลดและเวลาชาร์จใหม่สามารถตอบสนองได้โดยตัวสะสม

ดังนั้น ขนาดตัวสะสมยาว 7 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 4 เมตร ให้ความสามารถเพียงพอสำหรับตัวอย่างเฉพาะนี้

เกจวัดความดัน

ต้องมีเกจวัดความดันที่มีช่วงเหมาะสมเพื่อแสดงความดันภายในตัวสะสมไอน้ำ ควรทำเครื่องหมายแสดง:

• ความดันต่ำสุด (ความดันไอน้ำโรงงาน)
• ความดันสูงสุด (ความดันไอน้ำหม้อไอน้ำ)
• ความดันทำงานสูงสุดของภาชนะ

วาล์วนิรภัย

หากความดันทำงานสูงสุดของตัวสะสมเท่ากับหรือมากกว่าหม้อไอน้ำ อาจไม่ต้องมีวาล์วนิรภัย อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้อาจกังวลเกี่ยวกับสถานการณ์อื่นที่ไม่ชัดเจนนัก ตัวอย่างเช่น ในกรณีไฟไหม้โรงงาน หากตัวสะสมชาร์จเต็มและทางเข้าออกทั้งหมดถูกปิด ความดันในตัวสะสมอาจเพิ่มขึ้น การปรึกษาผู้ตรวจประกันเป็นสิ่งจำเป็นก่อนตัดสินใจ เช่นเดียวกับการติดตั้งวาล์วนิรภัยทั้งหมด การปล่อยควรไปยังพื้นที่ปลอดภัยผ่านท่อระบายที่มีขนาดเพียงพอ ซึ่งระบายน้ำอย่างเหมาะสม

ช่องระบายอากาศและตัวทำลายสุญญากาศ

เมื่อตัวสะสมไอน้ำเริ่มจากเย็น พื้นที่ไอน้ำเต็มไปด้วยอากาศ อากาศนี้ไม่มีค่าความร้อน จริงๆ แล้วจะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพโรงงานไอน้ำ (ดังที่แสดงในกฎของ Dalton) และยังมีผลเป็นผ้าห่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อน อากาศยังก่อให้เกิดการกัดกร่อนในระบบควบแน่น อากาศอาจถูกล้างด้วยก๊อกธรรมดา ปกติเปิดจนกว่าตัวสะสมไอน้ำมีแรงดันประมาณ 0.5 bar ทางเลือกแทนก๊อกคือช่องระบายอากาศแบบความดันสมดุล ซึ่งไม่เพียงแต่อำนวยความสะดวกให้ผู้ปฏิบัติงานโรงหม้อไอน้ำไม่ต้องล้างอากาศด้วยมือ (และมั่นใจว่ามันถูกทำจริง) แต่ยังน่าเชื่อถือกว่าในการล้างก๊าซอื่นๆ ที่สะสมในภาชนะระหว่างการใช้งาน ในทางกลับกัน เมื่อตัวสะสมไอน้ำหยุดทำงาน ไอน้ำในพื้นที่ไอน้ำควบแน่นและทิ้งสุญญากาศ สุญญากาศนี้ทำให้เกิดแรงดันจากภายนอกบนภาชนะ และอาจทำให้อาศาณรั่วเข้ามาผ่านประตูตรวจ ตัวทำลายสุญญากาศจะหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้

ก๊อกระบาย

วาล์วนี้จะใช้ระบายน้ำออกจากภาชนะเพื่องานบำรุงรักษาและตรวจสอบ วาล์ว DN40 จะเหมาะสำหรับขนาดตัวสะสมในตัวอย่าง 3.22.2

ทางล้น

ต้องติดตั้งวาล์วลูกบอลโฟลตพร้อมช่องระบายอากาศเทอร์โมสแตติกในตัวตามที่แสดงในรูปที่ 3.22.10 เมื่อติดตั้งตามที่แสดง ระดับน้ำภายในตัวสะสมจะไม่สูงขึ้นเหนือจุดนี้เพราะวาล์วจะทำงานเป็นวาล์วล้นอัตโนมัติ เมื่อระดับน้ำลดลง นั่นคือเมื่อไอน้ำถูกดึงเร็วกว่าที่ถูกแทนที่ วาล์วจะปิดอัตโนมัติเพื่อป้องกันการสูญเสียไอน้ำ การใช้วาล์วลูกบอลโฟลตพร้อมแคปซูลเทอร์โมสแตติกในตัวเป็นอุปกรณ์จำกัดระดับ มีข้อดีเพิ่มเติมคือการระบายอากาศ วาล์วควรติดตั้งใกล้เกจวัดระดับ การปล่อยจากวาล์วควรส่งกลับไปยังถังน้ำเลี้ยงหม้อไอน้ำ ระวังหลีกเลี่ยงแรงดันย้อนกลับหรือการยกที่มากเกินไป ขนาดวาล์วลูกบอลโฟลต/เทอร์โมสแตติกจะแปรผันตามขนาดตัวสะสม และโดยทั่วไปจะเป็นขนาด DN32 หรือ DN40 สำหรับตัวอย่าง 3.22.2

เกจวัดระดับน้ำ

การเปลี่ยนแปลงระดับภายในตัวสะสมไอน้ำจะไม่มากนักเพราะเพียง 5% (ประมาณ) ของมวลน้ำจะ flash เป็นไอน้ำ อย่างไรก็ตาม ต้องมีวิธีการดูระดับน้ำ ชัดเจนว่าเกจควรได้รับคะแนนให้ทำงานที่ความดันทำงานสูงสุดของตัวสะสมไอน้ำ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองการถือสต็อกและการมาตรฐานโรงงาน มีคุณค่าบางประการในการใช้เกจเดียวกับหม้อไอน้ำ ต้องมีเกจวัดระดับเดียว

สถานีลดความดัน

สถานีลดความดันติดตั้งที่ช่องปล่อย เมื่อวาล์วลดความดันเปิดเพื่อรักษาความดันปลายน้ำ ความดันลดลงในตัวสะสมไอน้ำทำให้น้ำบางส่วน flash เป็นไอน้ำ วาล์วลดความดันควรคำนวณขนาดจากข้อมูลต่อไปนี้: P1 = ความดันตัวสะสม (6 bar g ในตัวอย่าง) P2 = ความดันโรงงาน (5 bar g ในตัวอย่าง) ΔP = 6 - 5 = 1 bar อัตราการไหล = อัตราโอเวอร์โหลดสูงสุด (12,000 กก./ชม. ในตัวอย่าง) ตอนนี้สามารถเลือกวาล์วที่เหมาะสมจากกราฟคำนวณขนาดของผู้ผลิตหรือใช้กราฟคำนวณขนาดไอน้ำอิ่มตัวที่แสดงในรูปที่ 3.22.9 สำหรับขนาดถึง DN80 วาล์วแบบขับเคลื่อนด้วยนักบิน อัตโนมัติจะเหมาะสม ในขณะที่วาล์วควบคุมนิวเมติกเหมาะสมสำหรับขนาดใหญ่กว่า

ท่อ

เป็นการเหมาะสมที่จะตรวจสอบว่าท่อระหว่างสถานีลดความดันตัวสะสมไอน้ำและโรงงานมีขนาดเพียงพอ ท่อนี้ควรคำนวณขนาดตามปกติด้วยความเร็วไอน้ำ 25 ถึง 30 ม./วินาที แต่ใช้อัตราการไหลสูงสุดจากตัวสะสมไอน้ำที่ความดันโรงงาน ในกรณีนี้ 5 bar g

การจัดเรียงทั่วไปของตัวสะสมไอน้ำ:

รูปที่ 3.22.11 แสดงไอน้ำทั้งหมดที่ผลิตโดยโรงงานหม้อไอน้ำผ่านตัวสะสมไอน้ำ นี่คือการจัดเรียงที่ทันสมัยและเป็นที่ต้องการทั่วไปมากกว่า การจัดเรียงที่แสดงในรูปที่ 3.22.12 ใช้กันทั่วไปในอดีตและยังมีประโยชน์เมื่อตัวสะสมไอน้ำต้องอยู่ห่างจากท่อหลักไอน้ำ อย่างไรก็ตาม วาล์วตรวจสอบควรตรวจสอบเป็นประจำ เนื่องจากวาล์ว ‘ติด’ และ ‘ผ่าน’ รวมกันอาจทำให้ไอน้ำถูกชาร์จเหนือผิวน้ำ ซึ่งไม่ให้ประโยชน์ รูปที่ 3.22.13 แสดงการจัดเรียงที่ต้องการไอน้ำที่ความดันหม้อไอน้ำและไอน้ำที่ความดันต่ำกว่า กระบวนการบางอย่างไม่สามารถทนไอน้ำความดันต่ำได้ และอาจต้องการไอน้ำที่ความดันหม้อไอน้ำตลอดเวลา (โดยทั่วไปสำหรับกระบวนการอบแห้ง) หากจุดสูงสุดเกิดจากผู้ใช้ความดันสูง วาล์วรักษาความดันในรูปที่ 3.22.13 จะรับรู้ความดันที่ลดลงและปรับไปทางที่นั่ง จึงสงวนไอน้ำความดันสูงสำหรับผู้ใช้ความดันสูง ปล่อยให้ตัวสะสมไอน้ำจ่ายความต้องการความดันต่ำในช่วงเวลานี้ ด้วยวิธีนี้ระบบจ่ายโหลดผันผวนความดันต่ำผ่านตัวสะสมไอน้ำและอัตราการไหลสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับโหลดความดันสูงรับประกันโดยการทำงานของวาล์วรักษาความดัน ในรูปที่ 3.22.14 หม้อไอน้ำผลิตไอน้ำที่ความดันออกแบบปกติ เช่น 10 bar และไอน้ำผ่านไปยังโหลดที่แปรผันซึ่งต้องการไม่เกิน เช่น 5 bar วาล์วลดความดัน A ลดความดันระหว่างหัวจ่ายหม้อไอน้ำและท่อหลักจ่ายในโรงงาน ตอบสนองต่อความดันที่รับรู้ในท่อ 5 bar หากความต้องการไอน้ำเกินความสามารถของอุปทานนี้จากหม้อไอน้ำ และความดันในท่อหลักความดันต่ำลดลงต่ำกว่า เช่น 4.8 bar วาล์ว B จะเริ่มเปิดและเสริมอุปทาน ซึ่งดึงไอน้ำจากตัวสะสมไอน้ำ และตลอดช่วงเวลายาวนาน ความดันตัวสะสมไอน้ำจะลดลง วาล์ว B ตอบสนองต่อความดันปลายน้ำในท่อหลักจ่าย จึงทำหน้าที่เป็นวาล์วลดความดันด้วย ความสามารถควรตรงกับอัตราปล่อยที่อนุญาตสำหรับตัวสะสมไอน้ำ และจะเล็กกว่าวาล์วลดความดัน A วาล์ว C เป็นวาล์วรักษาความดัน ตอบสนองต่อความดันหม้อไอน้ำ หากความดันเพิ่มขึ้นเนื่องจากความต้องการลดลงจากโรงงาน วาล์วรักษาความดัน C เปิด ไอน้ำจึงถูกปล่อยเข้าสู่ตัวสะสมไอน้ำที่ชาร์จใหม่ไปยังความดันสูงสุด เล็กน้อยต่ำกว่าความดันหม้อไอน้ำ วาล์วลดความดัน B จะปิดในขณะนี้เพราะโรงงานได้รับไอน้ำเพียงพอผ่านวาล์วลดความดัน A (ที่ปิดบางส่วน)

ข้อพิจารณาทางปฏิบัติสำหรับตัวสะสมไอน้ำ

ทางบายพาส ในโรงงานใดๆ ผู้จัดการวิศวกรรมต้องพยายามจัดให้มีบริการขั้นต่ำในกรณีที่ตัวสะสมไอน้ำและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องต้องการการบำรุงรักษาหรือเสียหาย ซึ่งรวมถึงการจัดให้มีการแยกตัวสะสมที่เพียงพอและปลอดภัยด้วยวาล์ว และอาจมีวิธีปกป้องหม้อไอน้ำจากโอเวอร์โหลดหากการเปลี่ยนแปลงโหลดขนาดใหญ่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ ทางออกที่ชัดเจนที่สุดที่นี่คือวาล์วรักษาความดันสำรอง

บทสรุป

ตัวสะสมไอน้ำไม่ใช่สิ่งตกค้างล้าสมัยจากอดีต แท้จริงแล้วตรงกันข้าม ตัวสะสมไอน้ำถูกติดตั้งในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ทั่วไป รวมถึงเทคโนโลยีชีวภาพ การฆ่าเชื้อในโรงพยาบาลและอุตสาหกรรม แท่นทดสอบผลิตภัณฑ์ การพิมพ์และการผลิตอาหาร รวมถึงอุตสาหกรรมดั้งเดิมมากขึ้น เช่น โรงเบียร์และโรงย้อมสี หม้อไอน้ำสมัยใหม่มีขนาดเล็กลงและมีการเพิ่มขึ้นของการใช้หม้อไอน้ำท่อน้ำขนาดเล็ก หม้อไอน้ำขดลวด และหม้อไอน้ำวงแหวน ทั้งหมดมีประสิทธิภาพ แต่ลดความจุความร้อนของระบบ และทำให้เสี่ยงต่อปัญหาโหลดสูงสุด มีการใช้งานอีกมากมายสำหรับตัวสะสมไอน้ำ สำหรับจุดสูงสุดระยะยาวที่โรงงานหม้อไอน้ำต้องจัดการในที่สุด ตัวสะสมไอน้ำสามารถใช้จัดเก็บ เช่น 5 นาทีของอัตราการไหลสูงสุด ให้เวลาโรงงานหม้อไอน้ำถึงผลผลิตที่เหมาะสมอย่างปลอดภัย ตัวสะสมไอน้ำยังสามารถใช้กับหม้อไอน้ำแบบขั้วไฟฟ้าหรือเครื่องทำความร้อนจุ่ม เพื่อให้สามารถผลิตไอน้ำนอกช่วงพีค เก็บ และใช้ในช่วงพีค ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุด โดยสรุป ตัวสะสมไอน้ำเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากอาจให้วิธีที่คุ้มค่าที่สุดในการจ่ายไอน้ำให้กระบวนการเป็นชุด กิตติกรรมประกาศ Spirax Sarco ขอขอบคุณความช่วยเหลือและข้อมูลที่จัดทำโดย: Wilson Steam Storage Ltd., Chesterfield, Derbyshire, S41 8NG