Hơi nước và tổ chức

Những lợi ích được mô tả không phải là mối quan tâm của tất cả người dùng hơi nước. Lợi ích của hơi nước, như một công cụ giải quyết vấn đề, có thể được chia theo các quan điểm khác nhau trong doanh nghiệp. Chúng được nhìn nhận khác nhau tùy thuộc vào việc bạn là giám đốc điều hành, quản lý hay ở cấp vận hành.

Câu hỏi mà những người này đặt ra về hơi nước khác nhau đáng kể.

Giám đốc điều hành cấp cao nhất quan tâm đến giải pháp truyền năng lượng tốt nhất để đáp ứng các mục tiêu chiến lược và tài chính của tổ chức.

Nếu một công ty lắp đặt hệ thống hơi nước hoặc chọn nâng cấp hệ thống hiện có, một khoản đầu tư vốn đáng kể là cần thiết, và mối quan hệ với hệ thống và nhà cung cấp hệ thống sẽ lâu dài và phức tạp.

Giám đốc điều hành và ban quản lý cấp cao muốn trả lời các câu hỏi sau:

H. Hệ thống hơi nước đại diện cho loại đầu tư vốn nào? Hệ thống hơi nước chỉ cần đường ống nhỏ để đáp ứng yêu cầu nhiệt cao. Nó không cần bơm tốn kém hoặc cân bằng, và chỉ cần van hai cổng. Điều này có nghĩa là hệ thống đơn giản và ít tốn kém hơn so với, ví dụ, hệ thống nước nóng nhiệt độ cao. Hiệu suất cao của nhà máy hơi nước có nghĩa là nó nhỏ gọn và tận dụng tối đa không gian, điều thường rất quý giá trong nhà máy. Hơn nữa, nâng cấp hệ thống hơi nước hiện có với lò hơi và điều khiển mới nhất thường đại diện cho 50% chi phí loại bỏ và thay thế bằng hệ thống gas đốt phân tán. H. Chi phí vận hành và bảo trì của hệ thống hơi nước sẽ ảnh hưởng đến chi phí chung như thế nào? Nhà lò hơi tập trung có hiệu suất cao và có thể sử dụng mức giá nhiên liệu gián đoạn thấp. Lò hơi thậm chí có thể được cấp nhiên liệu bằng chất thải, hoặc là một phần của nhà máy Kết hợp nhiệt và điện tiên tiến. Thiết bị hơi nước thường có tuổi thọ dài - con số ba mươi năm hoặc hơn sử dụng bảo trì thấp là khá phổ biến. Nhà máy hơi nước hiện đại, từ nhà lò hơi đến thiết bị sử dụng hơi nước và quay lại, có thể được tự động hóa hoàn toàn. Điều này cắt giảm đáng kể chi phí vận hành nhà máy. Thiết bị giám sát năng lượng tinh vi sẽ đảm bảo rằng nhà máy vẫn tiết kiệm năng lượng và có yêu cầu vận hành thấp. Tất cả các yếu tố này kết hợp có nghĩa là hệ thống hơi nước có chi phí vòng đời thấp. H. Nếu hệ thống hơi nước được lắp đặt, làm thế nào để sử dụng nhiều nhất? Hơi nước có nhiều công dụng. Nó có thể được sử dụng để sưởi ấm không gian rộng lớn, cho các quy trình phức tạp và cho mục đích khử trùng. Lấy bệnh viện làm ví dụ, hơi nước lý tưởng vì nó có thể được tạo ra tập trung ở áp suất cao, phân phối qua khoảng cách xa và sau đó giảm áp suất tại điểm sử dụng. Điều này có nghĩa là một lò hơi áp suất cao duy nhất có thể phù hợp với nhu cầu của tất cả các ứng dụng xung quanh bệnh viện, ví dụ, sưởi ấm phòng bệnh, làm ẩm không khí, nấu thức ăn số lượng lớn và khử trùng thiết bị. Không dễ dàng đáp ứng tất cả những nhu cầu này với hệ thống nước. H. Nếu nhu cầu thay đổi trong tương lai thì sao? Hệ thống hơi nước linh hoạt và dễ mở rộng. Chúng có thể phát triển cùng công ty và được thay đổi để đáp ứng mục tiêu kinh doanh thay đổi. H. Sử dụng hơi nước nói lên điều gì về công ty? Sử dụng hơi nước là có trách nhiệm với môi trường. Các công ty tiếp tục chọn hơi nước vì nó được tạo ra với mức hiệu suất nhiên liệu cao. Kiểm soát môi trường ngày càng nghiêm ngặt, thậm chí đến mức các tổ chức phải xem xét chi phí và phương pháp xử lý nhà máy trước khi lắp đặt. Tất cả các vấn đề này được xem xét trong quá trình thiết kế và sản xuất nhà máy hơi nước.

Quản lý sẽ xem xét hơi nước như thứ sẽ cung cấp giải pháp cho vấn đề quản lý, như thứ sẽ mang lại lợi ích và giá trị gia tăng cho doanh nghiệp. Trách nhiệm của quản lý là thực hiện các sáng kiến do ban lãnh đạo cấp cao chỉ đạo. Quản lý sẽ hỏi “Hơi nước sẽ giúp thực hiện thành công nhiệm vụ này như thế nào?”

Quản lý có xu hướng thực tế và tập trung vào hoàn thành nhiệm vụ trong ngân sách. Họ sẽ chọn sử dụng hơi nước nếu họ tin rằng nó sẽ cung cấp nhiều tính thực tế và tiện lợi nhất, với chi phí hợp lý. Họ ít quan tâm đến cơ chế của hệ thống hơi nước bản thân. Một góc nhìn hữu ích sẽ là người quản lý là người muốn sản phẩm hoàn chỉnh, mà không nhất thiết muốn biết cách máy móc sản xuất nó được lắp ráp.

Quản lý cần trả lời các câu hỏi sau:

H. Hơi nước có phù hợp cho quy trình không? Hơi nước phục vụ nhiều ứng dụng và công dụng. Nó có hàm lượng nhiệt cao và giải phóng nhiệt ở nhiệt độ không đổi. Nó không tạo gradient nhiệt độ dọc theo bề mặt truyền nhiệt, không giống như nước và dầu nhiệt, có nghĩa là nó có thể cung cấp chất lượng sản phẩm nhất quán hơn. Vì hơi nước là chất lưu tinh khiết, nó có thể được phun trực tiếp vào sản phẩm hoặc làm cho bao quanh sản phẩm đang được gia nhiệt. Năng lượng cung cấp cho quy trình dễ kiểm soát bằng van hai cổng, nhờ mối quan hệ trực tiếp giữa nhiệt độ và áp suất. H. Nếu hệ thống hơi nước được lắp đặt, làm thế nào để sử dụng nhiều nhất? Hơi nước có nhiều công dụng đa dạng. Nó có thể được sử dụng để sưởi ấm không gian rộng lớn, và cho nhiều quy trình sản xuất phức tạp.

Ở cấp vận hành, ngưng tụ được tạo ra bởi quy trình sản xuất có thể được trả về bể nước cấp lò hơi. Điều này có thể giảm đáng kể chi phí nhiên liệu lò hơi và xử lý nước, vì nước đã được xử lý và ở nhiệt độ cao. Hơi nước áp suất thấp cũng có thể được tạo ra từ ngưng tụ trong bình bốc cháy, và được sử dụng trong các ứng dụng áp suất thấp như sưởi ấm không gian. H. Chi phí tạo hơi nước là bao nhiêu? Nước dồi dào và rẻ tiền, và lò hơi hơi nước có hiệu suất cao vì chúng chiết xuất một tỷ lệ lớn năng lượng chứa trong nhiên liệu. Như đã đề cập trước đó, nhà lò hơi trung tâm có thể tận dụng mức giá nhiên liệu gián đoạn thấp, điều không thể đối với hệ thống gas phi tập trung sử dụng nguồn cung cấp liên tục nhiên liệu giá cao.

Hơi nước bốc cháy và ngưng tụ có thể được thu hồi và trả về lò hơi hoặc sử dụng trong các ứng dụng áp suất thấp với tổn thất tối thiểu.

Sử dụng hơi nước dễ giám sát bằng lưu lượng kế hơi nước và sản phẩm tương thích SCADA. Để có con số thực tế, xem ‘Chi phí tạo hơi nước’ trong Mô-đun này. Về chi phí đầu tư và vận hành, khi trả lời mối quan tâm của giám đốc điều hành, đã thấy rằng nhà máy hơi nước có thể đại diện cho giá trị đồng tiền ở cả hai lĩnh vực. H. Có đủ không gian lắp đặt không? Tốc độ truyền nhiệt cao mà hơi nước có được có nghĩa là nhà máy nhỏ gọn hơn so với nhà máy nước hoặc dầu nhiệt. Một gói trao đổi nhiệt hơi nước-nước nóng hiện đại điển hình có công suất định mức 1 200 kW chỉ chiếm 0,7 m² diện tích sàn. So sánh với bộ gia nhiệt nước nóng có thể chiếm một phần lớn phòng thiết bị. H. Không muốn suy nghĩ quá nhiều về phần này của quy trình, có thể cung cấp giải pháp tổng thể không? Nhà máy hơi nước có thể được cung cấp dưới dạng gói đóng gói sẵn nhỏ gọn, được lắp đặt, vận hành và sẵn sàng hoạt động trong thời gian rất ngắn. Chúng cung cấp nhiều năm vận hành không gặp sự cố và có chi phí vòng đời thấp.

Ở cấp vận hành, hiệu quả hàng ngày và cuộc sống làm việc của cá nhân có thể bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhà máy hơi nước và cách vận hành. Những cá nhân này muốn biết rằng nhà máy sẽ hoạt động, hoạt động tốt đến mức nào, và tác động này sẽ có đối với thời gian và nguồn lực của họ.

Nhân viên kỹ thuật/vận hành cần trả lời các câu hỏi sau:

H. Nó có bị hỏng không? Nhà máy hơi nước được thiết kế và bảo trì tốt không nên có lý do hỏng. Cơ chế hệ thống đơn giản để hiểu và được thiết kế để giảm thiểu bảo trì. Không phải là bất thường khi các thiết bị nhà máy hơi nước có 30 hoặc 40 năm sử dụng không gặp sự cố. H. Khi cần bảo trì, nó dễ dàng đến mức nào? Nhà máy hơi nước hiện đại được thiết kế để tạo điều kiện bảo trì nhanh chóng, dễ dàng với thời gian ngừng hoạt động tối thiểu. Thiết kế hiện đại của các thành phần là một lợi ích trong khía cạnh này. Ví dụ, bẫy hơi kết nối xoay có thể được thay thế bằng cách tháo hai vít và đặt đơn vị bẫy mới vào vị trí. Các bộ gom hơi nước và ngưng tụ rèn hiện đại tích hợp van piston có thể được bảo trì trực tiếp với công cụ cầm tay đơn giản. Các hệ thống giám sát tinh vi nhắm mục tiêu vào các thành phần thực sự cần bảo trì, thay vì cho phép bảo trì phòng ngừa được thực hiện không cần thiết trên các thiết bị đang hoạt động.

Bộ phận bên trong van điều khiển có thể đơn giản được nhấc ra và thay đổi tại chỗ, và bộ chấp hành có thể được đảo ngược tại hiện trường. Bơm cơ học có thể được bảo dưỡng, chỉ bằng cách tháo nắp, có tất cả bộ phận bên trong gắn liền với nó. Bộ kết nối đường ống đa năng cho phép bẫy hơi được thay thế trong vài phút. Một điểm quan trọng cần lưu ý là khi bảo trì hệ thống là cần thiết, hệ thống hơi nước dễ cô lập và sẽ thoát nước nhanh chóng, có nghĩa là sửa chữa có thể được thực hiện nhanh chóng. Bất kỳ rò rỉ nhỏ nào xảy ra đều không độc hại. Điều này không phải luôn luôn đúng với hệ thống chất lỏng, chậm hơn và tốn kém hơn để thoát nước, và có thể bao gồm chất lưu nhiệt độc hại hoặc khó xử lý.

H. Nó có tự quản lý được không?

Bảng 1.2.1 Người dùng hơi nước

Người dùng nặng	Người dùng trung bình	Người dùng nhẹ
Thực phẩm và đồ uống Dược phẩm Chế biến dầu Hóa chất Nhựa Bột giấy và giấy Chế biến đường Dệt may Gia công kim loại Cao su và lốp Đóng tàu Phát điện	Sưởi ấm và thông gió Nấu ăn Lưu hóa Làm lạnh Lên men Xử lý Vệ sinh Nóng chảy Nướng Sấy khô	Điện tử Nông nghiệp Điều hòa không khí Làm ẩm

Những ứng dụng thú vị của hơi nước:

• Co màng bọc thịt.
• Đậy nắp trên lọ thực phẩm.
• Nổ ngô để làm ngũ cốc.
• Nhuộm bóng tennis.
• Sửa chữa đường ống ngầm (hơi nước được sử dụng để mở rộng và bịt kín bọt đã được bơm vào ống. Điều này tạo thành lớp lót mới cho ống và bịt kín bất kỳ vết nứt nào).
• Giữ sô cô la mềm, để có thể bơm và tạo hình.
• Chai đồ uống trông hấp dẫn nhưng an toàn, ví dụ chống giả mạo, bằng cách co màng bọc.
• Sấy khô keo (gia nhiệt cả keo và vật liệu để sấy trên trống).
• Sản xuất bao cao su.
• Sản xuất bọc bong bóng.
• Gọt khoai tây theo tấn (hơi nước áp suất cao được phun vào bình chứa đầy khoai tây. Sau đó nhanh chóng giảm áp suất, kéo vỏ ra).
• Gia nhiệt bể bơi.
• Sản xuất cà phê hòa tan, sữa hoặc bột ca cao.
• Tạo hình lốp.
• Là quần áo.
• Sản xuất thảm.
• Uốn sóng bìa cứng.
• Đảm bảo chất lượng sơn cao trên ô tô.
• Rửa chai sữa.
• Rửa thùng bia.
• Sấy giấy.
• Đảm bảo thuốc và thiết bị y tế vô trùng.
• Nướng khoai tây chiên.
• Khử trùng xe lăn.
• Nấu các miếng thức ăn, ví dụ hải sản, đều trong giỏ bằng hơi nước phun cho nhiệt, độ ẩm và dòng xoáy cùng lúc.
• Nấu thùng thức ăn lớn bằng phun trực tiếp hoặc gia nhiệt jacket. …và hàng trăm ứng dụng khác.

Trong ngành công nghiệp ngày nay, chi phí cung cấp năng lượng rất được quan tâm. Bảng 1.2.2 cho thấy giá nhiên liệu công nghiệp sơ bộ cho Anh Quốc, được lấy từ Báo cáo Thống kê Năng lượng Vương quốc Anh gần đây. Bảng 1.2.2 Giá nhiên liệu Anh (không bao gồm Thuế Biến đổi Khí hậu)

Chi phí tạo hơi nước dựa trên các chi phí trên

Tất cả các con số không bao gồm Thuế Biến đổi Khí hậu có hiệu lực từ tháng 4 năm 2001. Chi phí tạo 1 000 kg hơi nước sử dụng các loại nhiên liệu được liệt kê và giá nhiên liệu trung bình được hiển thị trong Bảng 1.2.3. Bảng 1.2.3 Chi phí hơi nước Anh - 2009

Lò hơi hơi nước hiện đại thường hoạt động ở hiệu suất từ 80 đến 85%. Một số tổn thất phân phối sẽ phát sinh trong đường ống giữa lò hơi và thiết bị nhà máy quy trình, nhưng đối với hệ thống cách nhiệt đạt tiêu chuẩn hiện tại, tổn thất này không vượt quá 5% tổng hàm lượng nhiệt của hơi nước. Nhiệt có thể được thu hồi từ xả đáy, hơi nước bốc cháy có thể được sử dụng cho các ứng dụng áp suất thấp, và ngưng tụ được trả về bể nước cấp lò hơi. Nếu bộ tiết kiệm nhiệt được lắp trong ống khói lò hơi, hiệu suất tổng thể của nhà máy hơi nước tập trung sẽ vào khoảng 87%. Điều này thấp hơn hiệu suất 100% đạt được với hệ thống gia nhiệt điện tại điểm sử dụng, nhưng chi phí vận hành điển hình cho hai hệ thống nên được so sánh. Rõ ràng rằng tùy chọn rẻ nhất là nhà lò hơi tập trung, có thể sử dụng mức giá gas gián đoạn thấp hơn thay vì giá đầy đủ gas hoặc điện, cần thiết cho hệ thống gia nhiệt tại điểm sử dụng. Hiệu suất tổng thể của phát điện tại nhà máy điện là khoảng 30 đến 35%, và điều này được phản ánh trong giá đơn vị. Các thành phần trong nhà máy hơi nước cũng có hiệu suất cao. Ví dụ, bẫy hơi chỉ cho phép ngưng tụ thoát khỏi nhà máy, giữ lại hơi nước có giá trị cho quy trình. Hơi nước bốc cháy từ ngưng tụ có thể được sử dụng cho các quy trình áp suất thấp hơn với sự hỗ trợ của bình bốc cháy. Các trang tiếp theo giới thiệu một số ví dụ thực tế về tình huống mà người dùng hơi nước ban đầu được tư vấn kém và/hoặc chỉ có thông tin chất lượng thấp hoặc không đầy đủ liên quan đến nhà máy hơi nước. Trong cả hai trường hợp, họ gần như đưa ra quyết định sẽ tốn kém và chắc chắn không vì lợi ích tốt nhất của tổ chức. Một số chi tiết nhận dạng đã được thay đổi.

Nghiên cứu điển hình: Bệnh viện ở miền Tây nước Anh xem xét thay thế hệ thống hơi nước

Trong một tình huống thực tế vào giữa thập niên 1990, một bệnh viện ở miền Tây nước Anh đã xem xét thay thế hệ thống hơi nước cũ kỹ bằng hệ thống nước nóng nhiệt độ cao, sử dụng thêm lò hơi đốt gas để xử lý một số tải. Mặc dù hệ thống hơi nước mới cực kỳ hiện đại và hiệu quả trong thiết kế, hệ thống cũ bị bỏ bê đôi khi được bắt gặp và người dùng này cần đưa ra quyết định either nâng cấp hoặc thay thế hệ thống. Phân bổ tài chính cho dự án là 2,57 triệu bảng Anh trong ba năm, bao gồm phí chuyên nghiệp cộng thuế VAT. Đã được chứng minh, trong tư vấn với bệnh viện, rằng chỉ 1,2 triệu bảng Anh chi tiêu trong mười năm sẽ cung cấp đổi mới lò hơi hơi nước, đường ống và số lượng lớn bộ gia nhiệt nước nóng. Cũng rõ ràng rằng đổi mới hệ thống hơi nước sẽ yêu cầu đầu vào chuyên nghiệp giảm nhiều. Thực tế, chuyển sang nước nóng nhiệt độ cao (HTHW) sẽ tốn hơn 1,2 triệu bảng Anh so với đổi mới hệ thống hơi nước. Lý do bệnh viện ban đầu đưa ra để thay thế hệ thống hơi nước là:

• Với hệ thống HTHW, người ta cho rằng chi phí bảo trì và vận hành sẽ thấp hơn.

• Nhà máy hơi nước hiện có, lò hơi và đường ống cần thay thế bằng mọi cách. Chi phí bảo trì cho hệ thống hơi nước được cho là bao gồm bảo hiểm bộ gia nhiệt nước nóng, bảo trì bẫy hơi, van giảm áp và thiết bị xử lý nước, cũng như thay thế đường ống ngưng tụ. Chi phí vận hành được cho là bao gồm xử lý nước, nước bổ sung, vận hành nhà lò hơi, và tổn thất nhiệt từ bộ gia nhiệt nước nóng, xả đáy và bẫy hơi. Chi phí vận hành hàng năm xấp xỉ mà bệnh viện đang sử dụng cho HTHW so với hơi nước, được cung cấp trong Bảng 1.2.4.

Bảng 1.2.4 Chi phí vận hành

Các tuyên bố bổ sung ủng hộ lò hơi gas riêng lẻ được đưa ra như: **-**Không có tổn thất đường ống chính.

• Lò hơi thay thế nhỏ hơn.

• Không yêu cầu nhiên liệu dự phòng. Bảng chi phí được trình bày ở trên làm cho hệ thống HTHW trông như tùy chọn thuận lợi hơn về chi phí vận hành. Hệ thống HTHW mới sẽ tốn 1.953.000 bảng Anh cộng 274.600 bảng Anh mỗi năm cho chi phí vận hành và bảo trì. Điều này, trên thực tế, có nghĩa là ngừng hoạt động nhà máy và thay thế với chi phí hơn 2 triệu bảng Anh, để tiết kiệm chỉ hơn 130.000 bảng Anh mỗi năm. Các yếu tố sau cần được tính đến:

• Khoản tiết kiệm 130.000 bảng Anh sử dụng HTHW bắt nguồn từ 406.400 - 274.600 bảng Anh. Chi phí nhiên liệu hơi nước có thể giảm xuống cùng mức với HTHW bằng cách sử dụng trả ngưng tụ và thu hồi hơi nước bốc cháy. Điều này sẽ giảm tổng cộng 65.000 bảng Anh xuống còn 341.400 bảng Anh.

• Khoản tiết kiệm lớn nhất được tuyên bố là do loại bỏ lò hơi có người vận hành. Tuy nhiên, nhà lò hơi hiện đại được tự động hóa hoàn toàn và không có yêu cầu vận hành.

• Khoản giảm 37.000 bảng Anh trong chi phí bảo trì trông rất lạc quan khi xem xét giải pháp HTHW bao gồm giới thiệu 16 lò hơi gas mới, 4 máy tạo hơi nước mới và 9 máy làm ẩm mới. Điều này sẽ mang lại yêu cầu bảo trì đáng kể.

• Máy tạo hơi nước và máy làm ẩm có yêu cầu nhiên liệu không được tính đến và chi phí xử lý nước. Nhiên liệu sẽ được cung cấp ở mức giá cao để đáp ứng tuyên bố rằng không cần nhiên liệu dự phòng. Ngược lại, lò hơi hơi nước tập trung có thể sử dụng các giải pháp thay thế chi phí thấp ở mức giá gián đoạn.

• Khoản tiết kiệm từ tổn thất nhiệt đường ống chính thấp hơn (loại bỏ khỏi lò hơi gas không có đường ống) là không đáng kể so với tổng chi phí, và thực tế được bù đắp bởi nhu cầu nhiên liệu ở mức giá cao.

• Một sự thật được đưa ra ủng hộ thay thế hệ thống hơi nước là chi phí cao của việc thay thế đường ống ngưng tụ. Tuyên bố này cho chúng ta biết rằng ăn mòn đang xảy ra, nguyên nhân phổ biến nhất là khí hòa tan, có thể được loại bỏ bằng vật lý hoặc bằng xử lý hóa học. Loại bỏ hệ thống vì điều này giống như thay xe ô tô vì gạt tàn đầy!

• Một bất lợi được đưa ra cho hệ thống hơi nước là nhu cầu kiểm tra bảo hiểm bộ gia nhiệt nước nóng hơi nước/nước. Tuy nhiên, bộ gia nhiệt HTHW cũng cần kiểm tra!

• Một bất lợi khác được đưa ra là nhu cầu bảo trì van giảm áp hơi nước. Nhưng hệ thống nước chứa van ba cổng với yêu cầu bảo trì đáng kể.

• Chi phí nước bổ sung và xử lý nước cho hệ thống hơi nước bị chỉ trích. Tuy nhiên, khi hệ thống hơi nước cần bảo trì, phần liên quan có thể dễ dàng được cô lập và nhanh chóng thoát nước với ít tổn thất (điều này giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động). Ngược lại, hệ thống nước yêu cầu toàn bộ phần phải được làm mát và sau đó thoát nước. Sau đó phải được đổ đầy lại và loại bỏ không khí sau bảo trì. Hệ thống HTHW cũng yêu cầu xử lý hóa học, giống như hệ thống hơi nước. Được trình bày với những giải thích này, bệnh viện nhận ra rằng nhiều bằng chứng mà họ đã dựa vào để đưa ra quyết định là thiên vị và không đầy đủ. Đội ngũ kỹ thuật bệnh viện đã đánh giá lại trường hợp, và quyết định giữ lại nhà máy hơi nước và nâng cấp lên với điều khiển và thiết bị hiện đại, tiết kiệm một khoản tiền đáng kể.

Trace gia nhiệt là yếu tố quan trọng trong vận hành đáng tin cậy của đường ống và bể lưu trữ/quy trình, trải rộng trên nhiều ngành công nghiệp.

Một trace hơi nước là đường ống hơi nước nhỏ chạy dọc theo bề mặt ngoài của (thường là) đường ống quy trình lớn hơn. Keo dẫn nhiệt thường được sử dụng giữa trace và đường ống quy trình. Hai đường ống sau đó được cách nhiệt cùng nhau. Nhiệt được cung cấp từ trace (bằng dẫn) ngăn chặn chất bên trong đường ống quy trình lớn đóng băng (chống băng cho đường nước) hoặc duy trì nhiệt độ của chất lưu quy trình để nó vẫn dễ bơm. Trace thường được tìm thấy trong ngành dầu mỏ và hóa dầu, nhưng cũng trong ngành thực phẩm và dược phẩm, cho dầu, chất béo và glucose. Nhiều chất lỏng này chỉ có thể được bơm ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với môi trường xung quanh. Trong xử lý hóa học, một loạt sản phẩm từ axitetic qua đến asphal, lưu huỳnh và hợp chất kẽm chỉ có thể được vận chuyển qua đường ống nếu duy trì ở nhiệt độ phù hợp. Đối với các đường ống dài rộng rãi trong phần lớn ngành công nghiệp quy trình, trace hơi nước vẫn là lựa chọn phổ biến nhất. Đối với đường rất ngắn hoặc khi không có nguồn cung cấp hơi nước, trace điện thường được chọn, mặc dù nước nóng cũng được sử dụng cho nhu cầu nhiệt độ thấp. Lợi ích tương đối của trace hơi nước và điện được tóm tắt trong Bảng 1.2.5.

Bảng 1.2.5 Ưu điểm tương đối của trace gia nhiệt hơi nước và điện

	Trace gia nhiệt hơi nước	Trace gia nhiệt điện
Độ bền - khả năng chống chịu thời tiết khắc nghiệt và hư hại vật lý	Tốt	Kém
Linh hoạt - khả năng đáp ứng nhu cầu sản phẩm khác nhau	Tuyệt vời	Kém
An toàn - tính phù hợp sử dụng trong khu vực nguy hiểm	Tuyệt vời	Không thể sử dụng ở tất cả các vùng
Chi phí năng lượng mỗi GJ	0 đến £7,70	£22,00
Tuổi thọ hệ thống	Dài	Hạn chế
Độ tin cậy	Cao	Cao
Dễ mở rộng hệ thống	Dễ	Khó
Kiểm soát nhiệt độ - độ chính xác duy trì nhiệt độ	Rất tốt/Cao	Tuyệt vời
Phù hợp cho nhà máy lớn	Tuyệt vời	Trung bình
Phù hợp cho nhà máy nhỏ	Trung bình	Tốt
Dễ lắp đặt trace	Trung bình	Yêu cầu kỹ năng chuyên môn
Chi phí bảo trì	Thấp	Trung bình
Yêu cầu nhân viên bảo trì chuyên biệt	Không	Có
Có sẵn dưới dạng dự án chìa khóa trao tay	Có	Có

Nghiên cứu điển hình: Nhà máy lọc dầu Anh sử dụng trace hơi nước cho đường ống 4 km

Năm 1998, hệ thống trace gia nhiệt hơi nước được lắp đặt tại một trong những nhà máy lọc dầu lớn nhất nước Anh. Bối cảnh Công ty dầu khí liên quan xuất khẩu một loại sản phẩm sáp. Sáp có nhiều công dụng, như cách nhiệt trong cáp điện, như nhựa trong giấy gợn sóng và như lớp phủ bảo vệ trái cây tươi. Sáp có tính chất tương tự sáp nến. Để vận chuyển nó dưới dạng chất lỏng, nó cần được duy trì ở một nhiệt độ nhất định. Nhà máy lọc dầu do đó cần đường ống với trace quan trọng. Dự án yêu cầu lắp đặt đường ống sản phẩm đường kính 200 mm, chạy từ khu bể chứa đến đầu cuối hàng hải ngoài biển - đường ống dài khoảng 4 km. Dự án bắt đầu vào tháng 4 năm 1997, lắp đặt hoàn thành vào tháng 8 năm 1998, và lần xuất khẩu sáp thành công đầu tiên diễn ra một tháng sau đó. Mặc dù ban ban quản lý nhà máy lọc dầu cam kết giải pháp trace điện, họ đã bị thuyết phục xem xét đề xuất thiết kế so sánh và bảng chi phí cho cả tùy chọn trace điện và hơi nước. Ứng dụng sáp Tham số quan trọng cho ứng dụng trace quan trọng này là cung cấp kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ của sản phẩm ở 80°C, nhưng có khả năng nâng nhiệt độ lên 90°C cho điều kiện khởi động hoặc chảy lại. Các yếu tố quan trọng khác bao gồm thực tế là sản phẩm sẽ đông rắn ở nhiệt độ dưới 60°C, và hư hỏng nếu bị phơi nhiễm nhiệt độ trên 120°C. Hơi nước có sẵn tại chỗ ở 9 bar g và 180°C, ngay lập tức đặt ra vấn đề nhiệt độ bề mặt quá cao nếu trace ống thép carbon lịch trình 80 thông thường được sử dụng. Điều này đã được nhà thầu đề xuất là giải pháp trace hơi nước truyền thống cho công ty dầu khí. Tổng chiều dài ống trace cần thiết là 11,5 km, có nghĩa là lắp đặt ống thép carbon sẽ rất tốn nhân công, đắt đỏ và không thực tế. Với tất cả các mối nối liên quan, đó không phải là tùy chọn hấp dẫn. Tuy nhiên, hệ thống trace hơi nước ngày nay rất tiên tiến về công nghệ. Spirax Sarco và đối tác dự án của họ, một công ty trace chuyên biệt, đã có thể đề xuất hai đường ống trace đồng cách nhiệt song song, thực sự đặt một lớp cách nhiệt giữa đường ống sản phẩm và trace hơi nước. Điều này cho phép sử dụng nguồn cung cấp hơi nước ở 9 bar g, mà không có nguy cơ điểm nóng có thể vượt quá giới hạn sản phẩm 120°C quan trọng. Lợi ích lắp đặt là vì ống trace hơi nước dẻo tôi được sử dụng có sẵn ở cuộn liên tục, các đường chạy 50 m được đề xuất sẽ có số lượng mối nối hạn chế, giảm khả năng rò rỉ trong tương lai từ các kết nối. Điều này cung cấp giải pháp đáng tin cậy, bảo trì thấp. Sau các phép tính kiểm toán năng lượng toàn diện, và sản xuất bản vẽ lắp đặt sơ đồ cho mục đích định giá, cùng với một số kỹ thuật cẩn thận, đề xuất là sử dụng hệ thống phân phối 9 bar g hiện có với ống thép carbon 15 mm để cấp hệ thống trace, cùng với bộ lọc và điều khiển nhiệt độ. Ống ngưng tụ thép carbon được sử dụng cùng với bẫy trace nhẹ giảm thiểu nhu cầu giá đỡ chế tạo chắc chắn. Các đường chạy trace điển hình sẽ là 50 m ống trace đồng cách nhiệt đôi, lắp đặt ở vị trí 4 giờ và 8 giờ xung quanh đường ống sản phẩm, giữ vào đường ống sản phẩm bằng dải thép không gỉ ở khoảng cách 300 mm. Chi phí vật liệu và lắp đặt cho trace gia nhiệt hơi nước thấp hơn khoảng 30% so với tùy chọn trace điện. Ngoài ra, chi phí vận hành liên tục cho hệ thống hơi nước sẽ chỉ bằng một phần nhỏ so với tùy chọn điện. Trước khi ban quản lý công ty dầu khí cam kết hệ thống trace hơi nước, họ không chỉ yêu cầu bảo hành sản phẩm mở rộng và đảm bảo hiệu suất nhà máy, mà còn khăng khăng rằng một giàn thử nghiệm phải được xây dựng để chứng minh tính phù hợp của trace điều khiển tự hoạt động cho ứng dụng khắc nghiệt như vậy. Spirax Sarco có thể đảm bảo với họ về tính phù hợp của thiết kế bằng cách tham chiếu đến một lắp đặt hiện có ở nơi khác trên nhà máy của họ, nơi mười bộ điều khiển tự hoạt động đã được lắp đặt và hoạt động thành công trên trace gia nhiệt đường ống bơm. Công ty dầu khí sau đó bị thuyết phục về lợi ích của trace hơi nước cho đường ống sản phẩm sáp và tiếp tục lắp đặt hệ thống trace hơi nước. Các khảo sát chuyên sâu hơn về tuyến đường ống 4 km đã được thực hiện để cho phép sản xuất bản vẽ lắp đặt đầy đủ. Công ty cũng được cung cấp đào tạo tại chỗ cho nhân viên về thực hành và quy trình lắp đặt đúng. Sau khi lắp đặt, thiết kế tải nhiệt đã được xác nhận và sản phẩm được duy trì ở mức 80°C yêu cầu. Các giám đốc công ty dầu khí ấn tượng với thành công của dự án và chọn lắp đặt trace hơi nước cho đường ống sản phẩm sáp dài 300 m khác thay vì trace điện, mặc dù ban đầu họ tin rằng trace điện là giải pháp duy nhất cho các ứng dụng quan trọng.