Tipik Kurulumlar

Aşırı ısınma giderici kurulurken bir dizi önemli hususun göz önünde bulundurulması gerekir. Bu eğitim, su kalitesi ve basınç kontrolü gibi konuları kapsamaktadır. Bir aşırı ısınma giderici seçim tablosu ve uygulama listesi de dahildir.

Kurulum

Bir aşırı ısınma giderici kurulurken göz önünde bulundurulması gereken bir dizi önemli husus vardır,

şunlar:

• Soğutma suyunun özellikleri.
• Aşırı ısınma gidericinin kendisinin kurulumu.
• Gerekli yardımcılar.
• Soğutma suyu hattı ve aşırı ısınmış buhar hattında kullanılan kontrol vanaları. Hat içi bir aşırı ısınma gidericinin genelleştirilmiş bir kurulumu Şekil 15.4.1’de gösterilmektedir.

Soğutma suyunun özellikleri:

• Sıcaklık - En etkili aşırı ısınma giderme, tercihen doyma sıcaklığına mümkün olduğunca yakın olan sıcak soğutma suyu kullanılarak elde edilir. Ancak kesinlikle gerekliyse 5°C kadar düşük soğutma suyu sıcaklıkları da kullanılabilir. Sıcak suyun kullanılmasının aşağıdaki avantajları vardır:
• Suyun buharda askıda kaldığı süreyi en aza indirir.
• Daha hızlı buharlaşır.
• Boru tesisatının iç duvarlarına düşen su miktarını en aza indirir. Ancak yüksek sıcaklıklı soğutma suyu kullanmanın iki dezavantajı vardır:

1. Soğutma suyunun sıcaklığı ne kadar yüksekse, soğutma etkisinin daha düşük olması nedeniyle gerekli debi o kadar büyük olur.
2. Gerekli sıcaklıktaki suyun bir kaynağı mevcut değilse, ek ısıtma mekanizmaları dahil edilmesi gerekebilir. Sıcak suyun kullanılmasının faydaları nedeniyle, ısı kaybını en aza indirmek ve personeli korumak için sıcak su tedarik borularını yalıtmak mantıklıdır.

• Kalite - Enjekte edilen suyun kalitesi önemlidir. Enjeksiyon suyunun Çözünmüş Toplam Katı Madde (TDS) içeriği mümkün olduğunca düşük olmalıdır, çünkü çözeltiden çıkan katılar şuralara birikecektir:

1. Vanaların yüzeyleri.
2. Aşırı ısınma giderici memelerindeki küçük orifisler.
3. Aşırı ısınma gidericinin altındaki boru tesisatının iç tarafı. TDS seviyelerini düşürmenin yanı sıra, tüm soğutma suyu, su kontrol vanasından önce takılmış uygun bir deaeratör ve süzgeçten geçirilmelidir. Deaeratör, sudaki oksijeni uzaklaştırarak sistemde oksijen korozyonu potansiyelini azaltır.

• Basınç ve debi - Modül 15.2’de belirtildiği gibi, soğutma suyunun basıncı, memelerin alanıyla birlikte aşırı ısınma gidericiye soğutma suyu akışını belirler. Tablo 15.3.1, her aşırı ısınma giderici türü için gerekli tipik minimum basınçları (aşırı ısınmış buhar basıncının üzerinde) göstermektedir. Bunların üreticilere ve farklı buhar basınçlarına göre değişebileceğine dikkat edilmelidir. Bir takviye pompası kullanılıyorsa, pompadan her zaman yeterli akışı sağlamak için düşük soğutma suyu talebi zamanlarında bir ‘geri akış hattı’ gerekecektir.
• Kontrol - Su kontrol vanası üzerinde kaçınılmaz bir basınç düşüşü gerekecektir. Doygunluk sıcaklığına yakın soğutma suyu kullanırken, suyun buhara dönüşmesine neden olmayacak kadar büyük bir basınç düşüşü olmadığından emin olmak için dikkat gerekir. Su kontrol vanasında eşit yüzdelik karakteristikli bir tıkaç seçilebilir ve bu genellikle pompa karakteristiğini tamamlayacaktır.
• Kaynak - Yüksek basınç ve sıcaklıkta suyun bulunabilirliği zor olabilir. Soğutma suyunun bir dizi olası kaynağı vardır; seçenekler şunları içerir:

1. Kazan besleme pombasının basınç tarafındaki su (kazan modülasyonlu seviye kontrolü kullanıyorsa).
2. De-mineralize su.
3. Kondens.
4. Şebeke suyu. Ancak bu, kaliteyi iyileştirmek için arıtma gerektirebilir; aksi takdirde tuzlar, aşırı ısınma giderici alt boru tesisatının içine birikebilir.

Aşırı ısınma giderici kurulumu

Bir aşırı ısınma giderme istasyonunun toplam kurulum uzunluğu boyuta ve türe bağlı olarak değişir, ancak tipik olarak yaklaşık 7,5 m’dir. Çoğu aşırı ısınma giderici herhangi bir yönde kurulabilir (değişken orifisli tür belirgin bir istisnadır), ancak dikey olarak kurulursa akış yukarı doğru olmalıdır. Venturi tipi, su ve buharın karışmasına yardımcı olduğundan, akışın yukarı yönde olduğu dikey bir boruda en iyi şekilde kurulur. Ancak, gerekli dikey alan nedeniyle bu tür kurulumlar genellikle mümkün değildir.

Aşırı ısınmış buhar basıncı kontrolü

Aşırı ısınma giderme kurulumlarının değişken üst basınçlarla çalışacak şekilde tasarlanması mümkün olsa da, sabit bir tedarik basıncının korunması çok daha basittir. Eklenen soğutma suyu miktarı, aşırı ısınma gidericiden sonra buharın sıcaklığı ile kontrol edilir. Sıcaklık ne kadar yüksekse, kontrol vanası o kadar çok açılır ve eklenen su miktarı o kadar artar. Hedef, buhar sıcaklığını tasarım deşarj sıcaklığının küçük bir marjı dahilinde düşürmektir. Aşırı ısınmış buhar tedarik basıncı artırılırsa, doyma sıcaklığı da artacaktır.

Ancak, soğutucu kontrolöründeki ayar değeri değişmeyecek ve aşırı miktarda su eklenerek ıslak buhar ortaya çıkacaktır. Aşırı ısınmış buhar basıncının kontrolünde kullanılan basınç sensörleri ideal olarak, basınç kontrol vanasının aşırı ısınma giderici ile kullanım noktası arasındaki hat kaybını telafi edebilmesi için kullanım noktasında konumlandırılmalıdır.

Sensör konumlandırması

Su enjeksiyon noktasından sıcaklık algılama noktasına minimum mesafe kritiktir:

• Sensör su enjeksiyon noktasına çok yakınsa, buhar ve suyun karışımı tamamlanmamış olacak ve sıcaklık sensörü yanlış bir çıkış verecektir.
• Sensör çok uzakta olursa, kurulumu gereksiz yere uzun hale getirecektir. Minimum kurulum mesafesi, farklı aşırı ısınma giderici türleri ve farklı üreticiler arasında değişecektir. Genellikle, gerekli çıkış sıcaklığı ile giriş sıcaklığı veya soğutucu sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkının bir fonksiyonu olarak belirtilir.

Şekil 15.4.2, tipik bir üretici sensör konumlandırma grafiğini göstermektedir.

Ayırıcı istasyonu

Aşırı ısınma gidericiden sonra boru tesisatının verimli drenajı çok önemlidir. Suyun herhangi bir noktada birikmemesini sağlamak için boru, akış yönünde metre başına yaklaşık 20 mm düşecek şekilde düzenlenmeli ve bir ayırıcı istasyonu ile donatılmalıdır. Ayırıcıyı boşaltmak için kullanılan buhar kapanı, hava bağlanmasını önlemek için dikkatle seçilmelidir ve buhar kapanının deşarj borusu, drenajla başa çıkabilecek yeterli kapasiteye sahip olmalı ve mümkün olduğunca dikey olarak sabitlenmelidir. Ayrıca, drenaj borusunda suyun aşağı akması ve havanın yukarı geçmesi için yeterli alan olmalıdır. Buhar kapanı aynı zamanda aşırı ısınma koşullarına dayanabilmelidir. Kritik uygulamalarda, örneğin bir türbinden önce, ayırıcı daha da önemlidir; ayırıcı istasyonu, kontrol arızası durumunda sudaki tutulan suyu çıkaracak ve buhara çok fazla su eklenmesini önleyecektir. İzolasyon vanaları Bakımın güvenli bir şekilde yapılabilmesi için, şuraların önüne izolasyon vanaları önerilir:

• Aşırı ısınmış buhar basınç kontrol vanası.
• Aşırı ısınma giderici.
• Soğutma suyu tedariki. Bunlar tipik olarak, ancak izole ettikleri öğeden 10 boru çapından az olmayacak mesafeye kurulmalıdır.

Emniyet vanası

Basınç kontrol istasyonunun arızalanması durumunda, aşırı ısınma giderme istasyonunun altındaki ekipmanı aşırı basınçtan korumak için bir emniyet vanası gerekebilir. Emniyet vanasının deşarj boru tesisatının güvenli bir alana yönlendirilmesini sağlamak gerekir. Bu, yüksek sıcaklıktaki aşırı ısınmış buharın boşaltılabileceği göz önüne alındığında özellikle önemlidir.

Sıcaklık ve basınç derecelendirmeleri

Buhar sistemlerinde kullanılacak çoğu ekipman doygun buhar göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. Bu nedenle, aşırı ısınma giderme istasyonunda kullanılan tüm ekipmanın hem aşırı ısınmış buharın maksimum sıcaklığına hem de basıncına dayanabilmesi önemlidir. Çoğu ekipmanın, malzemenin nominal basınç (PN) derecelendirmesine ve cihazın spesifik tasarımına dayanan belirli basınç ve sıcaklık sınırlamaları olacaktır. Tanım olarak, PN derecelendirmesi, bir malzemenin 120°C’de dayanabildiği maksimum basıncı ifade eder. Örneğin, PN16 derecelendirmesi, malzemenin 120°C’de 16 bar g basınca dayanabildiği anlamına gelir. Daha yüksek sıcaklıklarda, maksimum basınç azalacaktır, ancak kesin ilişki değişir ve malzemeye bağlıdır. Şekil 15.4.3, belirli olmayan bir malzemede PN16, PN25 ve PN40 dereceli ürünler için tipik basınç/sıcaklık gradyanlarını göstermektedir. Farklı malzemelerin, spesifikasyon gereği sıcaklık gradyanında varyasyonlar üreteceğini unutmamak önemlidir. Ayrıca, conta, bağlantı elemanları ve dahili bileşenler gibi bileşenler, maksimum sıcaklık ve basınç üzerinde daha kısıtlayıcı bir etkiye sahip olabilir.

Kontroller

Bir aşırı ısınma giderme istasyonunda kullanılacak kontrol cihazlarının seçimi ve kurulumu önemli bir husustur; çünkü aşırı ısınma gidericinin genel turndown’unu etkileyebilirler. Kurulan kontroller, aşırı ısınma gidericinin kendisinden daha düşük bir turndown oranına sahipse, aşırı ısınma giderme istasyonunun turndown’u düşecektir (bkz. Modül 15.2). Temel kontrol teorisi ve uygulaması hakkında daha fazla bilgi 5 ila 8 Bloklar dahilinde bulunabilir.

Seçim

Belirli bir uygulama için uygun aşırı ısınma giderici türü seçilirken aşağıdaki faktörlerin göz önünde bulundurulması gerekir:

• Turndown - Bu muhtemelen en önemli hususlardan biridir, çünkü farklı aşırı ısınma giderici türleri, etkili bir şekilde aşırı ısınmanın giderilebileceği aşırı ısınmış buhar debisi aralıklarında önemli ölçüde farklılık gösterir. Burada, cihazın karşılaşılması muhtemelen akış için yeterli turndown’a sahip olmasını sağlamanın yanı sıra, gerçekten ihtiyaç duyulandan daha fazla turndown kapasitesi belirtmemenin de önemli olduğuna dikkat edilmelidir. Bu esas olarak maliyeti etkiler, ancak aynı zamanda kötü sistem performansına da yol açabilir. Kötü performans genellikle, çoğu aşırı ısınma gidericinin belirlenen debilerin daha yüksek ucunda daha iyi performans gösterme eğiliminde olması ve bir sistem tasarımcısının genişleme nedeniyle kapasite artışına izin verme eğilimiyle kötüleşir. Aşırı bir örnekte, mevcut gereksinimin on katı maksimum akış belirlenirse (gelecekteki büyümeyi hesaba katmak için), aşırı ısınma giderici, tasarlandığı %10 ila %100 yerine tam debisinin %1 ila %10’u arasında çalışacaktır.
• Giderilmiş buhar sıcaklığı - Bir önceki Modülde görüldüğü gibi, farklı aşırı ısınma giderici türleri, buhar sıcaklığını doyma sıcaklığına birkaç derece yaklaştıracak kapasitededir. Örneğin, doyma sıcaklığı (TS) yakınında 5°C içinde giderilmiş buhar sıcaklıkları gerekiyorsa, venturi veya değişken orifisli bir aşırı ısınma giderici seçilecektir (bkz. Tablo 15.3.1). Genel olarak, belirli bir kalıntı aşırı ısınma derecesinin tolere edilebildiği yerlerde, giderilmiş buhar sıcaklığı doyma sıcaklığının üzerinde mümkün olduğunca yüksek olmalıdır. Bu birkaç nedenden dolayı faydalıdır:

1. Maliyet - doyma sıcaklığına yakın yaklaşım genellikle yalnızca daha maliyetli aşırı ısınma giderici türleriyle elde edilebilir.
2. Kontrolör hassasiyeti - giderilmiş buhar sıcaklığının doyma sıcaklığına yakın olması gereken yerlerde bu bir sorun olabilir. Sınırlı kontrolör hassasiyeti, çoğu aşırı ısınma gidericinin doyma sıcaklığına yaklaşmada sınırlı olmasının nedenlerinden biridir. Örneğin, bir kontrolörün hassasiyeti ±5°C olsaydı, doyma sıcaklığı ile 5°C üstü arasındaki farkı ayırt edemezdi. Böyle bir kontrolör buhar sıcaklığını TS’nin 5°C üstünde yorumlasa ve buhar aslında TS’de olsa, soğutma suyu akışını artıracaktır. Ancak doygun buharın sıcaklığı (buharlaşma gizli ısısı nedeniyle) düşmeyeceğinden, kontrolör sistemin TS’nin 5°C üstünde olduğuna inanmaya devam edecek ve giderek daha fazla soğutucu ekleyecektir. Bu, aşırı ısınma giderme istasyonundan sonra buhar ana hattını çok ıslak buharın basmasına neden olacaktır.
3. Aşırı ısınmış buhar sıcaklığı doyma sıcaklığına doğru düştükçe, ikisi arasındaki sıcaklık farkının azalması nedeniyle soğutma suyunu buharlaştırmak giderek zorlaşır.
4. Daha düşük sıcaklık farkı ayrıca su ve buhar arasındaki ısı transfer hızını da düşürür ve bu nedenle su damlacıklarının buharlaşmak için askıda kalması gereken süre uzar. Bu, su parçacıklarının boruda askıdan düşme olasılığını artırır. Bunun olmasını önlemek için, sıcaklık TS’ye yaklaştıkça, daha fazla türbülans yaratmak için buharın hızının artırılması gerekir.

• Mevcut soğutucu tedarik basıncı - Aşırı ısınma giderici türünün seçimi aynı zamanda gerekli basınçta soğutma suyunun bulunabilirliğine de bağlı olacaktır. Zaten mevcut olan soğutma suyunu kullanmak maliyet avantajı sağlayacaktır; örneğin, bir kazan besleme suyu pombasının basınç tarafından. Mevcut basınç belirli bir aşırı ısınma giderici türü için yeterli değilse, ek pompalama düzenlemeleri yapılması gerekecektir. Tipik bir üretici seçim tablosu Şekil 15.4.4’te gösterilmektedir. Tablo 15.3.1’de bulunabilecek tipik performans ve kurulum özelliklerine dayanmaktadır. Bir aşırı ısınma gidericinin boyutlandırılmasında kullanılan yöntem, belirli üreticiye ve aşırı ısınma giderici türüne bağlı olarak değişecektir ve bu nedenle bu yayının kapsamı dışındadır.

Tipik uygulamalar

Aşırı ısınma gidericiler esas olarak iki alanda uygulanır:

1. Enerji üretimi - Aşırı ısınma gidericiler esas olarak türbin baypas sistemlerinden çıkan buharın sıcaklığını, ısı transferi için doygun buhar gerektiren tesisin diğer bölümlerinde verimli bir çalışma seviyesine düşürmek için kullanılır.
2. Proses endüstrisi - Proses endüstrilerinde, aşırı ısınma gidericiler, kazanlardan gelen buharın sıcaklığını ve basıncını ekonomik çalışma seviyelerine düşürmek için bir sistemin parçası olarak kullanılır. Tablo 15.4.1, belirli endüstrilerdeki bazı yaygın uygulama örneklerini göstermektedir.