ระบบการกระจายไอน้ำ: การออกแบบ การดำเนินงาน และการบำรุงรักษา

ระบบการกระจายไอน้ำเป็นส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญระหว่างเครื่องกำเนิดไอน้ำและผู้ใช้ไอน้ำในโรงงานผลิตใด ๆ มันขนส่งไอน้ำจากแหล่งกลางไปยังจุดใช้งานด้วยคุณภาพ ปริมาณ และความดันที่เหมาะสม การสอนนี้จะพิจารณาถึงวิธีการออกแบบ การทำงาน และการบำรุงรักษาระบบการกระจายไอน้ำที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัย

ระบบการกระจายไอน้ำคืออะไร?

ระบบการกระจายไอน้ำถูกกำหนดให้เป็นเครือข่ายของท่อ วาล์ว อุปกรณ์ต่อพ่วง และอุปกรณ์เสริมที่ขนส่งไอน้ำจากหม้อไอน้ำหรือโรงไฟฟ้าร่วมไปยังอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำในโรงงานผลิต

ระบบการกระจายไอน้ำสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน: ท่อหลักและท่อแขนง ท่อหลักเป็นท่อขนาดใหญ่ที่ขนส่งไอน้ำจากหม้อไอน้ำไปยังทิศทางทั่วไปของโรงงาน ท่อแขนงเป็นท่อขนาดเล็กที่ขนส่งไอน้ำจากท่อหลักไปยังอุปกรณ์แต่ละชิ้น

วัตถุประสงค์หลักของระบบการกระจายไอน้ำคือ:

• จัดส่งไอน้ำแห้งและอิ่มตัวไปยังกระบวนการด้วยความดันและอุณหภูมิที่ต้องการ

• ลดการสูญเสียความร้อนและการควบแน่นในท่อและอุปกรณ์ต่อพ่วง

• ป้องกันการเกิดน้ำกระแทก การกัดกร่อน การสึกหรอ เสียงรบกวน และปัญหาอื่น ๆ ที่เกิดจากการออกแบบหรือการทำงานที่ไม่เหมาะสม

• ลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานโดยการปรับขนาดท่อ การฉนวน การรองรับ และการวางผังให้เหมาะสม

การออกแบบระบบการกระจายไอน้ำ

การออกแบบระบบการกระจายไอน้ำมีหลายปัจจัย เช่น:

• ความดันการทำงานของหม้อไอน้ำ: นี่คือความดันสูงสุดที่หม้อไอน้ำหรือโรงไฟฟ้าร่วมสามารถผลิตไอน้ำได้ ขึ้นอยู่กับประเภทและกำลังการผลิตของหม้อไอน้ำ ชนิดเชื้อเพลิงที่ใช้ และความต้องการของกระบวนการ

• ความดันขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับกระบวนการ: นี่คือความดันขั้นต่ำที่อุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย ขึ้นอยู่กับประเภทและกำลังการผลิตของอุปกรณ์ สภาพแวดล้อมของกระบวนการ และขอบเขตความปลอดภัย

• การสูญเสียความดันในระบบ: นี่คือความแตกต่างระหว่างความดันการผลิตไอน้ำและความดันของกระบวนการ มันเกิดจากแรงต้านการเสียดสีในท่อและอุปกรณ์ การควบแน่นในท่อเนื่องจากการส่งผ่านความร้อนไปยังสภาพแวดล้อม และวาล์วลดความดัน (PRVs) ถ้าใช้

• คุณภาพของไอน้ำ: นี่คือการวัดว่าไอน้ำแห้งและอิ่มตัวแค่ไหน ขึ้นอยู่กับการออกแบบ การทำงาน และการบำรุงรักษาของหม้อไอน้ำ รวมถึงระบบการระบายคอนเดนเสท คุณภาพของไอน้ำที่ไม่ดีอาจทำให้เกิดไอน้ำเปียก ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น การกัดกร่อน การกระแทกของน้ำ การส่งผ่านความร้อนลดลง และความเสียหายต่ออุปกรณ์

ในการออกแบบระบบการกระจายไอน้ำที่ตอบสนองวัตถุประสงค์และปัจจัยเหล่านี้ ขั้นตอนพื้นฐานบางประการคือ:

• กำหนดความต้องการไอน้ำของอุปกรณ์แต่ละชิ้นในแง่ของอัตราการไหลของมวล ความดัน อุณหภูมิ และคุณภาพ

• เลือกความดันการผลิตไอน้ำที่เหมาะสมที่สามารถตอบสนองความต้องการความดันขั้นต่ำของกระบวนการด้วยขอบเขตที่เพียงพอสำหรับการสูญเสียความดันในระบบ

• คำนวณการสูญเสียความดันในแต่ละส่วนของระบบโดยใช้สูตรเชิงประจักษ์หรือเครื่องมือซอฟต์แวร์ พิจารณาปัจจัย เช่น ขนาดท่อ ความยาว ความขรุขระ โค้งงอ อุปกรณ์ต่อพ่วง วาล์ว ความหนาของฉนวน อุณหภูมิแวดล้อม ฯลฯ

• เลือกขนาดท่อที่เหมาะสมสำหรับแต่ละส่วนของระบบที่สามารถขนส่งไอน้ำที่ต้องการด้วยการสูญเสียความดันน้อยที่สุดและค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด ใช้ขนาดท่อมาตรฐานและหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงขนาดที่ไม่จำเป็น

• ติดตั้ง PRVs ตามที่จำเป็นเพื่อลดความดันของไอน้ำให้เหมาะสมกับโซนกระบวนการหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ใช้ตัวแยกขึ้นไปก่อน PRVs เพื่อกำจัดคอนเดนเสทที่ผสมอยู่และให้ไอน้ำคุณภาพสูง ใช้วาล์วความปลอดภัยลงมาหลัง PRVs เพื่อป้องกันระบบจากการเกินความดันหาก PRVs ล้มเหลว

• ติดตั้งอุปกรณ์การระบายคอนเดนเสทที่เหมาะสม เช่น ทรัพพล์ไอน้ำ วาล์วระบายน้ำ และปั๊มคอนเดนเสทตามระบบเพื่อป้องกันการสะสมของคอนเดนเสทและให้การส่งมอบไอน้ำแห้ง ใช้ทรัพพล์ไอน้ำประเภทต่าง ๆ ตามการใช้งาน เช่น ทรัพพล์ไอน้ำแบบความร้อนหรือแบบกลไก พิจารณาปัจจัย เช่น ประเภทการติดตั้ง (การระบายน้ำรายบุคคลหรือการระบายน้ำแบบกลุ่ม) โหลดคอนเดนเสท (ต่อเนื่องหรือเป็นระยะ) ความดันและอุณหภูมิในการทำงาน (สูงหรือต่ำ) ฯลฯ

• ให้ระบบการขยายตัวและการรองรับท่อที่เหมาะสมเพื่อรองรับการขยายตัวและหดตัวของท่อเนื่องจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ใช้ข้อต่อขยายหรือวงจรท่อที่จำเป็นเพื่อให้ท่อเคลื่อนที่ได้โดยไม่ทำให้เกิดความเครียดหรือการรั่วไหล ใช้ที่แขวนหรือที่รองรับท่อที่ระยะห่างสม่ำเสมอเพื่อป้องกันการหย่อนหรือการสั่นสะเทือนของท่อ

• ให้ฉนวนที่เหมาะสมสำหรับท่อและอุปกรณ์ทั้งหมดเพื่อลดการสูญเสียความร้อนและการควบแน่น ใช้วัสดุฉนวนที่เหมาะสมตามอุณหภูมิ ความต้านทานต่อความชื้น ความต้านทานต่อไฟ ฯลฯ หลีกเลี่ยงช่องว่างหรือความเสียหายในฉนวนที่อาจทำให้ท่อสัมผัสกับอากาศรอบข้าง

• ให้การระบายอากาศที่เหมาะสมสำหรับพื้นที่ปิดที่ท่อตั้งอยู่เพื่อป้องกันการร้อนเกินหรือการสะสมความชื้น ใช้ช่องระบายอากาศหรือพัดลมตามที่จำเป็นเพื่อให้การไหลเวียนของอากาศ

การปฏิบัติงานและการบำรุงรักษาระบบการกระจายไอน้ำ

การปฏิบัติงานและการบำรุงรักษาระบบการกระจายไอน้ำเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือของระบบ แนวทางปฏิบัติที่พบบ่อยคือ:

• ตรวจสอบและควบคุมพารามิเตอร์สำคัญ เช่น อัตราการไหลของไอน้ำ ความดัน อุณหภูมิ และคุณภาพ โดยใช้เครื่องมือ เช่น เมตรวัดการไหล เครื่องวัดความดัน เครื่องวัดอุณหภูมิ และเครื่องวัดความนำไฟฟ้า ปรับการทำงานของหม้อไอน้ำ PRVs หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ตามที่จำเป็นเพื่อรักษาสภาพที่เหมาะสม

• ตรวจสอบและทดสอบส่วนประกอบทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอเพื่อความเหมาะสม การรั่วไหล การสึกหรอ หรือความเสียหาย แทนที่หรือซ่อมแซมส่วนที่ชำรุดโดยเร็วที่สุด

• ทำความสะอาดและล้างท่อและอุปกรณ์ต่อพ่วงอย่างสม่ำเสมอเพื่อกำจัดตะกอน การกัดกร่อน หรือเศษวัสดุที่อาจทำให้เกิดการอุดตัน การส่งผ่านความร้อนลดลง หรือการสูญเสียความดันเพิ่มขึ้น

• หล่อลื่นส่วนที่เคลื่อนที่ เช่น วาล์ว ทรัพพล์ไอน้ำ หรือปั๊ม ตามคำแนะนำของผู้ผลิตเพื่อป้องกันการเสียดสี เสียงดัง หรือการติดขัด

• ตรวจสอบและเติมวัสดุฉนวนตามที่จำเป็นเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพหรือการสูญเสียเนื่องจากการสัมผัส ความชื้น หรือความเสียหายทางกลไก

ข้อดีและข้อเสียของการผลิตไอน้ำที่ความดันสูง

การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงมีข้อดีและข้อเสียเมื่อเทียบกับความดันต่ำหรือกลาง

ข้อดีบางประการคือ:

• การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงมีปริมาตรน้อยกว่าที่ความดันต่ำ ซึ่งลดขนาดท่อ ค่าใช้จ่าย และการสูญเสียความร้อน

• การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงเพิ่มคุณภาพของไอน้ำโดยลดปริมาณความชื้นและเพิ่มความร้อนเกิน

• การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงให้ความยืดหยุ่นในการตั้งค่า PRV สำหรับโซนกระบวนการหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ

ข้อเสียบางประการคือ:

• การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงเพิ่มการสูญเสียแก๊สไอเสียเนื่องจากอุณหภูมิท่อไอเสียสูงและประสิทธิภาพการเผาไหม้น้อยลง

• การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงเพิ่มการสูญเสียจากการปล่อยน้ำทิ้งและค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำป้อน

• การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงต้องการการออกแบบ การสร้าง และการบำรุงรักษาหม้อไอน้ำที่มีราคาแพงเนื่องจากระดับความเครียดสูง

อย่างไรก็ตาม การบริโภคน้ำมันของหม้อไอน้ำขึ้นอยู่กับโหลดที่เชื่อมต่อแทนที่จะเป็นความดันเอาต์พุต