Steam Sparger: Ứng dụng, Tiêu chí lựa chọn và Hướng dẫn thực hành

Máy phun hơi nước là một đoạn ống rẻ tiền cho đến thời điểm nó bắt đầu đập vào các giá đỡ và lúc đó thùng chứa nó thường đang cung cấp cho dây chuyền sản xuất.

Lấy một bể 20 mét khối phải tăng nhiệt độ từ 15 độ C lên 80 độ C trong 45 phút. Công suất khoảng 2.000 kW. Ở mức 6 bar g, với nước ngưng thoát ra gần với nhiệt độ bể, một kg hơi nước tỏa ra khoảng 2.400 kJ sau khi nhiệt lượng hiện được ghi nhận, vì vậy máy phun phải đạt tốc độ khoảng 3,0 t/h. Con số duy nhất đó xác định lỗ khoan, số lượng lỗ và vận tốc mà đường ống phải tồn tại.

Kích thước quá nhỏ và mẻ không bao giờ đạt đến nhiệt độ. Kích thước của nó quá lớn và đường ống sẽ kêu, rung và nứt giữa các hàng lỗ trong một vài mùa.

Sparger hơi nước làm gì

Máy phun hơi nước là một thiết bị gia nhiệt tiếp xúc trực tiếp: một ống khoan được lắp vào một bình chứa đầy chất lỏng, qua đó hơi nước được bơm vào và ngưng tụ thành chất lỏng.

Định nghĩa: ống phun hơi, còn được gọi là ống phun hơi, là một ống phun hơi đục lỗ xả ra bên dưới bề mặt chất lỏng của bể hoặc tàu. Nhiệt di chuyển bằng cách ngưng tụ trực tiếp tại bề mặt bong bóng chứ không phải qua bức tường kim loại.

Quá trình truyền nhiệt diễn ra như thế nào

Hơi nước rời khỏi mỗi lỗ dưới dạng tia tốc độ cao, vỡ thành bong bóng và sụp đổ khi ẩn nhiệt truyền vào chất lỏng xung quanh. Không có vách ngăn nào giữa hơi nước với sản phẩm nên hiệu suất tại điểm phun gần 100%. Các hạn chế nằm ở chỗ khác: nước ngưng làm loãng mẻ, chất lỏng không thể vượt qua nhiệt độ bão hòa của hơi ở áp suất cung cấp và năng lượng trộn phải đến từ chính các tia phun.

Nơi sử dụng máy rải rác

• Rửa, tráng và làm sạch bể chứa tại chỗ trong các nhà máy thực phẩm và đồ uống
• Bể rửa các bộ phận và phốt phát trong hoàn thiện kim loại
• Bộ khử khí nước cấp nồi hơi và bể ngưng tụ
• Bể xử lý và trung hòa nước

Hầu hết các máy rải chạy bằng hơi nước với áp suất từ 2 đến 8 bar g và đạt tốc độ từ 500 kg/h đến 15 t/h, do đó phạm vi thiết kế rộng nhưng các chế độ hư hỏng là nhất quán.

Định cỡ máy rải: Tải hơi, diện tích lỗ khoan và lỗ khoan

Kích thước của ống rưới có ba con số và mọi thứ khác, bao gồm cả tiếng ồn và độ rung, đều theo chúng: lưu lượng khối hơi, lỗ khoan của ống rưới và tổng diện tích lỗ.

Dòng hơi xuất phát từ sự cân bằng năng lượng. Nhân khối lượng chất lỏng cộng với lượng nước tương đương của thành bể với nhiệt dung riêng và độ tăng nhiệt độ, chia cho thời gian gia nhiệt để có kW, sau đó chia cho nhiệt lượng cho mỗi kg hơi thoát ra: nhiệt ẩn ở áp suất cung cấp cộng với nhiệt lượng mà nước ngưng tỏa ra trên đường xuống nhiệt độ chất lỏng.

Ở mức 6 bar g, mẫu số đó là khoảng 2.400 kJ/kg. Ở mức 3 bar g, nó giảm xuống còn khoảng 2.250 kJ/kg và máy phun cần thêm hơi nước khoảng 7% cho cùng một nhiệm vụ. Thêm 5 đến 10 phần trăm cho tổn thất nhiệt từ bề mặt bể.

Mẫu lỗ và quy tắc bố trí

Kiểu lỗ quyết định liệu bể có nóng đều hay phát triển độ dốc 10 đến 15 độ C từ đầu này sang đầu kia hay không.

1. Đặt lỗ khoan từ lưu lượng hơi nước tối đa ở mức 20 đến 25 m/s, sau đó kiểm tra xem đường ống tương tự không giảm xuống dưới 10 m/s ở tốc độ quay tối thiểu.
2. Tính toán tổng diện tích lỗ từ giới hạn vận tốc thoát ra, sau đó thêm 50 đến 100 phần trăm lỗ để cho phép tắc nghẽn một phần.
3. Sắp xếp các lỗ thành hai hàng so le 45 độ so với phương ngang hoặc một hàng úp xuống. Đừng bao giờ hướng chúng lên trên.
4. Các lỗ không gian cách nhau 8 đến 12 đường kính trên toàn bộ chiều dài đường chạy để các tia phun quét bể thay vì một góc.
5. Nghiêng đường ống về phía cửa vào và thoát nước ở đầu dưới, do đó nước ngưng không thể di chuyển như một chất lỏng khi van mở.

Máy rải không phải là một thiết bị trộn. Khi không có sự khuấy trộn nào khác tồn tại, các tia phun phải quét toàn bộ thể tích, điều này thường có nghĩa là thời gian chạy dài hơn với nhiều lỗ nhỏ hơn thay vì một ống ngắn có một vài lỗ lớn.

Các chế độ lỗi và cách so sánh việc chia nhỏ

Ba hư hỏng gây ra hầu hết thời gian ngừng hoạt động của máy phun: búa nước khi khởi động, nứt do mỏi nhiệt giữa các hàng lỗ và hư hỏng do rung đối với các giá đỡ và kết nối nhánh.

• Gõ khi van hơi mở ra sẽ tạo ra nước ngưng tụ trong đường ống. Lắp túi thoát nước ở đầu dưới và mở van từ từ.
• Các vết nứt tỏa ra giữa các lỗ sau 12 đến 24 tháng có nghĩa là phần trên của đường ống đang chuyển động giữa ướt và khô. Tăng mức độ ngập nước hoặc thắt chặt dải kiểm soát mức độ.
• Các giá đỡ bị mòn và các mối hàn nhánh bị nứt là do rung động. Đưa vận tốc thoát ra khỏi lỗ xuống dưới 30 m/s và thêm thanh dẫn hướng gần điểm giữa.
• Vùng nóng gần cửa vào với chất lỏng lạnh ở xa hơn có nghĩa là có quá ít lỗ có đường kính quá lớn. Tính toán lại tổng diện tích lỗ trước.

Đổ là cách rẻ nhất để làm nóng chất lỏng và khó kiểm soát nhất. Khi quá trình cần đến hai cấp độ cuối cùng, một mình người rải rác sẽ không thể cung cấp được chúng.

Vật liệu, mã số và kiểm tra mua sắm

Đối với nước và hầu hết các chất lỏng trong quá trình xử lý, thép không gỉ 316L với độ dày thành tối thiểu theo lịch 40 là tiêu chuẩn thực tế cho ống rưới. Thép carbon chỉ được chấp nhận trong các hệ thống khép kín, được xử lý nơi hóa học nước được kiểm soát.

• Xác nhận mã đường ống nào chi phối đường dây: ASME B31.1 cho đường ống nguồn, B31.3 cho đường ống xử lý.
• Yêu cầu vẽ mẫu lỗ với đường kính, khoảng cách, số hàng và dung sai vị trí.
• Yêu cầu thử nghiệm thủy tĩnh ở áp suất gấp 1,5 lần áp suất thiết kế và kiểm tra chất thẩm thấu của thuốc nhuộm đối với các hàng lỗ trên các đường tới hạn.
• Yêu cầu chứng chỉ vật liệu theo EN 10204 3.1 và bản đồ mối hàn kèm hồ sơ chứng nhận thợ hàn.
• Mua từ một nhà chế tạo có thể xác nhận đầu vào nhiệt và chuyển đổi mô hình bố cục 3D trước khi bắt đầu hàn, vì đó là lúc hầu hết các công việc làm lại hiện trường bắt đầu.

Một ống rưới là một phần áp lực. Nó phải được mua cùng với tài liệu tương tự như bất kỳ bộ phận áp suất nào khác trong hệ thống hơi nước, ngay cả khi nó trông giống như một đoạn ống khoan dài.

Hệ thống thu hồi nhiệt phía sau máy rải

Ở hầu hết các nhà máy, hơi nước mà máy phun phun vào không được tạo ra theo mục đích. Nó được thu hồi từ khí thải hoặc nhiệt thải của quá trình xử lý, và đó là điều khiến nền kinh tế hoạt động.

Thông số kỹ thuật của máy phun nước thường đi kèm với nguồn hơi đã được cố định: máy tạo hơi thu hồi nhiệt trên ống xả tuabin khí, nồi hơi nhiệt thải ở hạ lưu lò nung hoặc lò nung hoặc đường ống hơi chính của nhà máy. Việc thu hồi thêm 10% nhiệt trong khí thải sẽ làm thay đổi thời gian hoàn vốn của việc lắp đặt thiết bị phun từ nhiều năm đến nhiều tháng và nó thường làm tăng áp suất có sẵn tại thiết bị phun, giúp mở rộng phạm vi nhiệt độ mà bể có thể đạt tới.

Nồi hơi nhiệt thải công nghiệp để thu hồi khí thải HRSG Thích ứng với thép, hóa chất, xi măng và khí thải luyện kim, thu hồi nhiệt thải với công suất hơi linh hoạt và thiết kế chống ăn mòn. Xem sản phẩm →

Chuỗi phục hồi cũng quan trọng như chính người rải rác. Các ống có vây là bộ phận truyền nhiệt cơ bản trong cả bộ tiết kiệm và máy tạo hơi thu hồi nhiệt, đồng thời việc lựa chọn giữa thiết kế ống loại H, xoắn ốc và ống dẫn nhiệt sẽ quyết định mức độ bám bẩn của thiết bị và mức độ dễ dàng làm sạch của thiết bị. Trong khí thải bụi bặm, ống có vây loại H giữ cho các đường dẫn khí thẳng và dễ thổi bồ hóng hơn, trong khi ống có vây xoắn ốc chứa nhiều bề mặt hơn vào cùng một thể tích và phù hợp với khí sạch hơn.

Ống xoắn ốc để nồi hơi và thu hồi nhiệt thải Bộ phận trao đổi nhiệt hiệu suất cao với hình dạng cánh tản nhiệt có thể tùy chỉnh, phù hợp với khí thải sạch hơn khi cần có bề mặt truyền nhiệt nhỏ gọn. Xem sản phẩm →

Ở phía sau bó ống, bộ tiết kiệm thực hiện công việc ở nhiệt độ thấp, kéo nhiệt hữu ích cuối cùng ra khỏi khí thải trước khi nó đến ống khói. Trong khí thải của thiết bị xử lý, sự ăn mòn ở đầu nguội và điểm sương axit phải được cân bằng với lượng nhiệt tăng thêm được thu hồi.

Bộ tiết kiệm cho thiết bị xử lý hóa chất và hóa dầu Khí thải Thu hồi nhiệt thải ở nhiệt độ thấp từ khí thải của nhà máy lọc dầu và quy trình metanol với kết cấu kín chống ăn mòn và giám sát cho hoạt động thay đổi. Xem sản phẩm →

Dù ở cấu hình nào, bề mặt truyền nhiệt là nơi xuất hiện cặn bẩn, xói mòn và rung động đầu tiên, vì vậy lập kế hoạch kiểm tra ống vây thuộc cùng một cuộc trò chuyện với việc bảo trì máy rải.

Một cái vòi phun nước chỉ rẻ bằng hơi nước đằng sau nó. Khôi phục hơi nước ngược dòng đó và toàn bộ phép tính sẽ thay đổi.

Câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để bạn tính toán lưu lượng hơi nước cho một máy rải?

Nhân khối lượng chất lỏng cộng với lượng nước tương đương của bình với nhiệt dung riêng và độ tăng nhiệt độ, chia cho thời gian gia nhiệt để có kW, sau đó chia cho nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi kg hơi nước. Ở mức 6 bar g với nước ngưng thoát ra ở nhiệt độ bể khoảng 2.400 kJ/kg, do đó, công suất 2.000 kW cần khoảng 3,0 tấn/h. Thêm 5 đến 10 phần trăm cho tổn thất nhiệt trong quá trình khởi động.

Tại sao ống rưới lại gõ khi van hơi mở?

Ngưng tụ. Một ống rưới không hoạt động chứa đầy nước và hơi nước đi vào với lưu lượng tối đa sẽ đẩy lớp sên đó dọc theo đường ống. Nghiêng đường ống trở lại túi thoát nước, loại bỏ nước ngưng trước khi van mở và đưa dòng chảy lên từ từ. Trên các dây chuyền lớn hơn, chi phí bỏ qua khởi động thấp hơn nhiều so với thiệt hại mà một sự kiện búa nước có thể gây ra.

Nên ngâm sâu bao nhiêu?

Thấp hơn ít nhất 300 mm so với mức chất lỏng vận hành thấp nhất, với khoảng cách từ 100 đến 200 mm so với sàn bể. Việc ngập nước nông hơn gây ra hiện tượng bắn nước và tiếng ồn, đồng thời làm cho phần trên của đường ống bị khô và quay vòng, đây là nguồn gốc thường gặp của các vết nứt mỏi giữa các hàng lỗ.

Ba con số chi phối thiết bị phun: lưu lượng hơi, diện tích lỗ và độ sâu ngập nước. Làm đúng cả ba và phần còn lại là tài liệu.

Sparger không cần phải phức tạp nhưng chúng cần phải được tính toán. Thể tích bể đặt ra nhiệm vụ, nhiệm vụ đặt ra lưu lượng hơi, lưu lượng hơi đặt ra diện tích lỗ khoan và lỗ, và độ ngập nước quyết định xem đường ống có kéo dài tuổi thọ thiết kế hay bị nứt ở mùa thứ hai.

Bộ phun là bộ phận chịu áp có chức năng xử lý. Xác định kích thước của nó từ cân bằng năng lượng, bố trí các lỗ cho toàn bộ phạm vi quay vòng và mua nó với cùng giấy tờ như phần còn lại của hệ thống hơi nước.