Đầu Hơi và Cấp Hơi

Hướng dẫn này xem xét các sắp xếp đầu hơi và các cân nhắc thiết kế cần thiết khác cho quá trình khởi động hiệu quả, chất lượng hơi tốt và phân phối hơi đúng cách từ nhà lò hơi.

Đầu Hơi và Cấp Hơi

Lò hơi vỏ được chế tạo cho công suất lên đến khoảng 27.000 kg/h hơi. Khi tải vượt quá mức này được yêu cầu, hai hoặc nhiều lò hơi được kết nối song song, với việc lắp đặt bốn hoặc nhiều lò hơi không phải là hiếm. Thiết kế của đầu hơi kết nối là cực kỳ quan trọng. Hình 3.8.1 cho thấy phương pháp phổ biến kết nối bốn lò hơi: một phương pháp thường là nguồn gốc của vấn đề. Tham chiếu Hình 3.8.1, với tất cả lò hơi hoạt động ở cùng áp suất, áp suất tại điểm A phải thấp hơn tại điểm B để hơi chảy từ điểm B đến nhà máy. Do đó, phải có giảm áp suất lớn hơn giữa lò hơi số 4 và điểm A so với lò hơi số 3 và điểm B, trong khi sự khác biệt giữa hai giảm áp suất này diễn ra giữa A và B.

Lưu lượng phụ thuộc vào giảm áp suất, do đó, lò hơi số 4 sẽ xả nhiều hơi hơn vào đầu hơi chung so với lò hơi số 3. Tương tự, lò hơi số 3 sẽ xả nhiều hơn số 2, và cứ tiếp tục. Tác động ròng là nếu lò hơi số 1 được tải đầy, các lò hơi khác bị quá tải dần, tác động xấu hơn gần điểm cấp hơi cuối cùng.

Có thể chỉ ra rằng, điển hình, nếu lò hơi số 1 được tải đầy, số 2 sẽ quá tải khoảng 1%, số 3 khoảng 6%, và số 4 khoảng 15%. Trong khi lò hơi vỏ có thể đối phó với điều kiện quá tải ngẫu nhiên 5%, quá tải 15% là không mong muốn.

Tăng vận tốc đầu ra hơi từ lò hơi tạo ra bề mặt nước cực kỳ bất ổn, và hệ thống điều khiển mực nước có thể không kiểm soát được.

Ở tải cao, trong ví dụ này, lò hơi số 4 sẽ bị khóa, đẩy hệ thống vốn đã không ổn định sang ba lò hơi còn lại, mà sẽ sớm cũng bị khóa.

Quan sát chính là thiết kế đầu hơi phân phối này không cho phép các lò hơi chia sẻ tải đều.

Mục tiêu nên là giảm áp suất giữa đầu ra mỗi lò hơi và điểm cấp hơi từ đầu hơi đến nhà máy phải trong 0,1 bar. Điều này sẽ giảm thiểu cuốn nước và giúp ngăn quá tải và khóa lò hơi.

Bố cục thể hiện trong Hình 3.8.2 cho thấy thiết kế cải tiến của đầu hơi mới. Đầu hơi được sắp xếp để xả từ trung tâm, thay vì ở một đầu. Theo cách này, không lò hơi nào sẽ bị quá tải bởi đầu hơi quá 1%, với điều kiện đường ống đầu hơi được tính cỡ đúng cách.

Bố cục tốt hơn được thể hiện trong Hình 3.8.3 cho lắp đặt bốn hoặc nhiều lò hơi, giống như cây gia phả, nơi tải trên mỗi lò hơi được phân chia đều. Bố cục này được khuyến nghị cho các lò hơi tải nặng, với điều khiển tuần hoàn nơi một hoặc nhiều lò thường xuyên offline.

Được nhấn mạnh rằng thiết kế đầu hơi đúng sẽ tiết kiệm nhiều rắc rối và chi phí sau này. Thiết kế đầu hơi lò hơi đúng trên ứng dụng đa lò hơi sẽ luôn dẫn đến vận hành cân bằng tốt.

Cấp hơi

Sau khi xem xét bố cục chung của đầu hơi, các điều kiện sau cần được đảm bảo:

• Hơi khô được xuất ra nhà máy.
• Quá trình khởi động được kiểm soát đúng cách.
• Hơi được phân phối đúng cách đến nhà máy.
• Một lò hơi không thể vô tình tạo áp suất cho lò hơi khác.

Cuốn nước

Khi lò hơi được thiết kế tốt tạo hơi trong điều kiện tải ổn định, phân số khô của hơi sẽ cao, khoảng 96 đến 99%. Thay đổi tải xảy ra nhanh hơn khả năng phản ứng của lò hơi sẽ ảnh hưởng xấu đến phân số khô. Kiểm soát kém TDS nước lò hơi, hoặc ô nhiễm nước cấp lò hơi, sẽ dẫn đến hơi ẩm được thải ra từ lò hơi. Một số vấn đề liên quan đến điều này:

• Hạt nước trong đường ống hơi sẽ có xu hướng xói mòn bên trong ống, và bất kỳ phụ kiện nào, và van, đặc biệt nếu vận tốc cao.
• Nước trong hệ thống hơi tạo khả năng búa nước nguy hiểm.
• Nước trong hơi không chứa entanpi bay hơi mà nhà máy đã được thiết kế để sử dụng, vì vậy vận chuyển nó đến nhà máy là không hiệu quả.
• Nước cuốn theo cùng hơi từ lò hơi sẽ不可避免 chứa chất rắn hòa tan và lơ lửng, có thể gây ô nhiễm điều khiển, bề mặt truyền nhiệt, bẫy hơi và sản phẩm. Vì những lý do này, bộ tách gần lò hơi được khuyến nghị. Bộ tách hoạt động bằng cách buộc hơi thay đổi hướng nhanh. Điều này dẫn đến các hạt nước có mật độ cao hơn bị tách khỏi hơi do quán tính, và sau đó được khuyến khích chìm xuống đáy thân bộ tách, nơi chúng tích tụ và thoát ra qua bẫy hơi.

Khởi động

Điều cần thiết là khi lò hơi được đưa vào hoạt động, nó phải được thực hiện từ từ, an toàn và có kiểm soát để tránh:

• Búa nước - Nơi lượng lớn ngưng tụ nằm bên trong ống và sau đó bị đẩy dọc theo ống ở vận tốc hơi. Điều này có thể dẫn đến hư hại khi nước va chạm với vật cản trong ống, ví dụ van điều khiển.
• Sốc nhiệt - Nơi đường ống được gia nhiệt quá nhanh đến mức giãn nở không được kiểm soát, tạo ra ứng suất trong đường ống và gây ra chuyển động lớn trên giá đỡ ống.
• Sục sôi - Nơi giảm áp suất hơi đột ngột do tải lớn áp dụng đột ngột có thể dẫn đến nước lò hơi bị hút vào đường ống. Điều này không chỉ xấu cho vận hành nhà máy, lò hơi thường có thể bị ‘khóa’ và sẽ mất một thời gian để đưa lò hơi trở lại trạng thái vận hành. Nước thải cũng có thể gây ra búa nước trong đường ống. Thời gian khởi động cho mỗi nhà máy sẽ khác nhau và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một lò hơi áp suất thấp nhỏ trong nhà máy nhỏ gọn như tiệm giặt, ví dụ, có thể được đưa lên áp suất vận hành trong ít hơn 15 phút. Một khu công nghiệp lớn có thể mất nhiều giờ. Điểm khởi đầu, khi đưa lò hơi nhỏ vào hoạt động an toàn, là van chặn chính, nên được mở từ từ.

Tuy nhiên, trên các nhà máy lớn hơn, tốc độ khởi động khó kiểm soát bằng van chặn chính. Điều này là do van chặn chính được thiết kế để cung cấp cách ly tốt; nó có ghế phẳng có nghĩa là toàn bộ lực tác động bởi việc quay tay quay tác động trực tiếp lên ghế, do đó đảm bảo kín tốt khi có áp suất. Điều này cũng có nghĩa là van không được đặc trưng và sẽ truyền khoảng 80% công suất trong 10% đầu tiên của hành trình.

Vì lý dó này, thực hành tốt là lắp van điều khiển sau van chặn chính. Van điều khiển có piston có biên dạng, có nghĩa là mối quan hệ giữa tăng lưu lượng và chuyển động của piston ít nghiêm trọng hơn nhiều. Do đó lưu lượng, và tốc độ khởi động, được kiểm soát tốt hơn.

Ví dụ van điều khiển lắp sau van chặn chính lò hơi được thể hiện trong Hình 3.8.4.

Sắp xếp khởi động điển hình có thể là van điều khiển đóng cho đến khi lò hơi được yêu cầu.

Tại thời điểm này, bộ hẹn giờ xung mở từ từ van điều khiển trong khoảng thời gian xác định trước. Sắp xếp này cũng có lợi thế là không cần nhân lực (trừ khi lò hơi được khởi động từ lạnh) trong thời gian khởi động lò hơi, có thể vào giờ chạng vạng. Chủ đề đưa lò hơi vào hoạt động được đề cập bởi hướng dẫn HSE tại Anh. Trên hệ thống phân phối lớn, van điều khiển cỡ đường ống thường vẫn quá thô để cung cấp khởi động chậm cần thiết. Trong những trường hợp này, van điều khiển nhỏ trong vòng lặp quanh van cách ly có thể được sử dụng. Điều này cũng có lợi thế là khi van trượt song song được sử dụng để cách ly, áp suất có thể được cân bằng hai bên van trước khi mở. Điều này sẽ làm cho chúng dễ mở hơn, và giảm mài mòn. Ngăn một lò hơi tạo áp suất cho lò hơi khác Từ BS 2790, Mục 8.8.3. Nơi hai hoặc nhiều lò hơi được kết nối với đầu hơi chung, ngoài van chặn chính lò hơi, van thứ hai phải được lắp trong kết nối hơi, và van này phải có khả năng được khóa ở vị trí đóng. Điều này cho phép bảo vệ tốt hơn cho lò hơi ngừng hoạt động khi được cách ly khỏi đầu hơi phân phối. Trừ khi van một chiều riêng biệt được lắp trong kết nối hơi, một trong hai van chặn phải tích hợp tính năng một chiều. Mục tiêu của phần này của Tiêu chuẩn Anh là cung cấp điều kiện làm việc an toàn khi lò hơi được tắt để sửa chữa hoặc kiểm tra. Van một chiều dạng cánh đơn giản không phù hợp cho mục đích này, vì thay đổi nhỏ trong áp suất lò hơi có thể khiến chúng dao động, đặt tải quá mức lên lò hơi này hoặc lò hơi kia luân phiên. Điều này có thể, trong điều kiện nghiêm trọng, gây ra quá tải tuần hoàn của các lò hơi. Nhiều trường hợp mất ổn định với lắp đặt hai lò hơi được gây ra theo cách này. Van chặn chính với van một chiều tích hợp có xu hướng ít bị ảnh hưởng bởi hiện tượng này. Thay vào đó, van kiểm tra đĩa tải lò xo có thể cung cấp tác dụng giảm chấn có xu hướng giảm các vấn đề do dao động gây ra (Hình 3.8.5). BS 2790 quy định rằng van một chiều phải được lắp trong đường ống này cùng với van chặn chính, thay vào đó, van chặn chính phải tích hợp van một chiều tích hợp.

Tiêu chuẩn liên quan đến lò hơi (Anh)”)

Công cụ pháp lý 1989 Số 2169 (Quy định về hệ thống áp suất và bình khí di động 1989) cùng với hướng dẫn liên quan và quy tắc thực hành được phê duyệt. Đảm bảo phân phối hơi đúng cách Điểm khởi đầu cho hệ thống phân phối là nhà lò hơi, nơi thường tiện lợi cho các đường hơi lò hơi hội tụ tại bộ chia hơi thường được gọi là đầu hơi phân phối chính. Kích thước đầu hơi phụ thuộc vào số lượng và kích thước lò hơi và thiết kế hệ thống phân phối. Trong nhà máy lớn, cách tiếp cận thực tế nhất là phân phối hơi qua đường ống áp suất cao chính quanh khu nhà. Phân phối áp suất cao thường được ưa thích vì giảm kích thước ống so với công suất và vận tốc. Tổn thất nhiệt cũng có thể giảm do đường kính ống tổng thể nhỏ hơn. Điều này cho phép nguồn cung hơi được lấy từ đường ống chính, either trực tiếp đến người dùng áp suất cao, hoặc đến trạm giảm áp cung cấp hơi cho người dùng địa phương ở áp suất giảm. Đầu hơi tại nhà lò hơi cung cấp điểm khởi đầu tập trung hữu ích. Nó cung cấp chức năng tách bổ sung nếu bộ tách lò hơi bị quá tải, và phương tiện cho phép các lò hơi kết nối chia sẻ tải hệ thống phân phối. Áp suất vận hành Đầu hơi nên được thiết kế cho áp suất vận hành lò hơi và tuân thủ Quy định Hệ thống Áp suất. Điều quan trọng cần nhớ là tiêu chuẩn mặt bích dựa trên nhiệt độ và áp suất và áp suất cho phép giảm khi nhiệt độ vận hành tăng.

Ví dụ, định mức PN16 là 16 bar ở 120°C, nhưng chỉ phù hợp cho hơi bão hòa lên đến 13,8 bar (198°C).

Đường kính Đường kính đầu hơi nên được tính với vận tốc hơi tối đa 15 m/s trong điều kiện tải đầy. Vận tốc thấp quan trọng vì nó giúp bất kỳ hơi ẩm nào bị cuốn theo lắng xuống.

Cấp hơi Chúng nên luôn từ đỉnh của đầu hơi phân phối.

Trọng lực và vận tốc thấp sẽ đảm bảo rằng bất kỳ ngưng tụ nào lắng xuống và thoát ra từ đáy đầu hơi. Điều này đảm bảo chỉ hơi khô được xuất ra.

Xả ngưng tụ Điều quan trọng là ngưng tụ phải được loại bỏ khỏi đầu hơi ngay khi hình thành. Vì lý do này, bẫy hơi cơ khí, ví dụ bẫy phao, là lựa chọn tốt nhất. Nếu đầu hơi là điểm xả ngưng tụ đầu tiên sau khi cấp hơi từ lò hơi, ngưng tụ có thể chứa hạt cuốn theo và có thể hữu ích khi xả bẫy hơi này vào bình xả lò hơi, thay vì bể cấp lò hơi.

Tài liệu liên quan:

1. Vòng lặp Hơi và Ngưng tụ, Khối 11, ‘Xả ngưng tụ’

2. Vòng lặp Hơi và Ngưng tụ, Khối 10, ‘Phân phối hơi’