System rozprowadzania pary jest kluczowym ogniwem między generatorami pary a użytkownikami pary w dowolnej instalacji przemysłowej. Przenosi parę z centralnego źródła do miejsca jej użycia z odpowiednią jakością, ilością i ciśnieniem. Ten tutorial omówi metody projektowania, eksploatacji i konserwacji skutecznego i bezpiecznego systemu rozprowadzania pary.
System rozprowadzania pary definiuje się jako sieć rur, zaworów, elementów łączących i akcesoriów, które transportują parę z kotła lub elektrowni cieplnej do sprzętu zużywającego parę w zakładzie przemysłowym.
System rozprowadzania pary można podzielić na dwie części: główne rury i odgałęzienia. Główne rury to duże rury, które transportują parę z kotła w ogólnym kierunku zakładu. Odgałęzienia to mniejsze rury, które transportują parę z głównych rur do poszczególnych urządzeń.
Głównymi celami systemu rozprowadzania pary są:
Dostarczenie suchej i nasyconej pary do procesu w wymaganym ciśnieniu i temperaturze.
Minimalizacja strat ciepła i kondensacji w rurach i elementach łączących.
Zapobieganie uderzeniom wodnym, erozji, korozji, hałasowi i innym problemom spowodowanym nieprawidłowym projektem lub eksploatacją.
Redukcja kosztów kapitałowych i operacyjnych poprzez optymalizację wielkości rur, izolacji, wsporników i układu.
Projektowanie systemu rozprowadzania pary obejmuje kilka czynników, takich jak:
Ciśnienie robocze generacji pary: To maksymalne ciśnienie, przy którym kocioł lub elektrownia cieplna mogą produkować parę. Zależy ono od typu i pojemności kotła, paliwa używanego oraz wymagań procesowych.
Minimalne wymagane ciśnienie na końcu procesu: To minimalne ciśnienie, przy którym sprzęt zużywający parę może działać efektywnie i bezpiecznie. Zależy ono od typu i pojemności sprzętu, warunków procesowych oraz marginesów bezpieczeństwa.
Straty ciśnienia w systemie: To różnica między ciśnieniem generacji pary a ciśnieniem procesowym. Powstaje ona z powodu oporu tarcia w rurach i elementach łączących, kondensacji w rurach wynikającej z przepływu ciepła do otoczenia, oraz zaworów redukujących ciśnienie (PRVs), jeśli są używane.
Jakość pary: Jest to miara, jak sucha i nasycona jest para. Zależy ona od projektu, eksploatacji i konserwacji kotła, jak również od systemu usuwania kondensatu. Niska jakość pary może prowadzić do wilgotnej pary, która może powodować problemy, takie jak erozja, korozja, uderzenia wodne, zmniejszenie wydajności przepływu ciepła i uszkodzenie sprzętu.
Aby zaprojektować system rozprowadzania pary spełniający te cele i czynniki, należy wykonać następujące podstawowe kroki:
Określić zapotrzebowanie na parę każdego urządzenia w zakresie masyowego przepływu, ciśnienia, temperatury i jakości.
Wybrać odpowiednie ciśnienie generacji pary, które może zaspokoić minimalne wymagane ciśnienie na końcu procesu z odpowiednim marginesem dla strat ciśnienia w systemie.
Obliczyć straty ciśnienia w każdej sekcji systemu, używając empirycznych wzorów lub narzędzi oprogramowania. Wziąć pod uwagę czynniki, takie jak średnica rury, długość, chropowatość, zakręty, elementy łączące, zawory, grubość izolacji, temperatura otoczenia itp.
Wybrać odpowiednią wielkość rury dla każdej sekcji systemu, która może przewozić wymagany przepływ pary z minimalnymi stratami ciśnienia i kosztami. Używać standardowych wielkości rur i unikać niepotrzebnych zmian średnicy.
Zainstalować PRVs tam, gdzie jest to konieczne, aby obniżyć ciśnienie pary do różnych stref procesowych lub urządzeń. Używać separatorów przed PRVs, aby usunąć skondensowany kondensat i zapewnić wysokiej jakości parę. Używać zaworów bezpieczeństwa za PRVs, aby chronić system przed nadciśnieniem, gdy PRVs awariują.
