Il vapore consumato e quello utilizzato al punto di applicazione non sono uguali. Normalmente, il vapore consumato o generato in un caldaia a vapore è maggiore di quanto sia necessario per l'uso al punto di applicazione.
La differenza tra consumo di vapore e utilizzo del vapore è dovuta a:
Condensazione del vapore durante il suo tragitto fino al punto di utilizzo, principalmente a causa delle superfici esposte.
Perdite (se presenti)
Quando il vapore si condensa sulle pareti di un tubo di vapore esposto o non isolato, cede la sua entalpia di vaporizzazione.
Un utilizzo appropriato del vapore aiuta a risparmiare sui costi di input dell'acqua e del carbone. Ogni chilogrammo di vapore risparmiato è direttamente proporzionale al risparmio di una certa percentuale di acqua, carbone ed elettricità.
Il calcolo del consumo di vapore in un tubo durante l'avvio e l'operazione continua normale è possibile e sarà discusso in dettaglio di seguito.
Il consumo di vapore all'interno del sistema di tubi deve essere monitorato e controllato con cura. Il tasso di condensazione del vapore nella rete di tubi dipende dal tipo di carico (cioè carico di riscaldamento o carico di funzionamento).
Il tasso di condensazione del vapore deve essere considerato per dimensionare le trappole di vapore e anche per definire l'output della caldaia.
Durante l'avvio della pianta dopo un lungo periodo o da freddo, il vapore è necessario per riscaldare uniformemente il sistema per portarlo vicino alla temperatura di lavoro normale del sistema.
Il 'carico di riscaldamento' è il carico di vapore associato al consumo di vapore durante l'avvio della pianta. Questo può avvenire sia da un arresto freddo, sia da un avvio dopo un periodo molto lungo.
Il tasso di condensazione del vapore durante il periodo di riscaldamento è massimo. La progettazione della trappola di vapore deve basarsi su questo carico.
Una buona pratica è riscaldare il sistema lentamente per motivi di sicurezza, i tubi beneficiano di uno stress termico e meccanico ridotto. Ciò porta ai seguenti benefici:
Eliminazione delle perdite
Costi di manutenzione inferiori
Vita più lunga dei tubi
Nessun colpo d'ariete.
Il carico di funzionamento della pianta di processo è il carico di vapore relativo al carico continuo normale (a pieno carico) della pianta. Il tasso di condensazione del vapore durante il funzionamento a pieno carico della pianta è minimo.
Un riscaldamento uniforme e lento del sistema può essere ottenuto tramite una piccola valvola di bypass in parallelo alla valvola di isolamento principale.
Il tempo necessario per riscaldare la rete di tubi determina la dimensione della valvola di riscaldamento (bypass). Questa valvola può essere di tipo manuale o automatico a seconda dell'utente/cliente.
È sempre meglio scoraggiare la pratica di utilizzare la valvola principale per il riscaldamento invece della valvola di bypass. Poiché la valvola principale è molto più grande (progettata per il flusso completo richiesto) e non è adatta per un flusso ridotto durante il periodo di riscaldamento.
Come mostrato nella figura 1 sopra, prima della valvola principale/bypass viene installato un separatore per assicurare che il vapore passante attraverso la valvola sia secco per proteggere l'usura della valvola.
Se forniamo sufficiente tempo per il riscaldamento, è possibile ottenere i seguenti benefici:
Per minimizzare lo stress sui tubi
Per la sicurezza operativa
Ridurre i carichi di avvio sulla caldaia
Il flusso di vapore richiesto per portare un sistema di tubi alla temperatura di funzionamento è una funzione di:
Massa
Calore specifico del materiale
Aumento di temperatura
Entalpia di vaporizzazione del vapore o entalpia del vapore saturato
Tempo consentito
Dove:
ms: Tasso medio di condensazione del vapore in kg/ora
W: Peso totale del tubo più flange e accessori in kg
Ts: Temperatura del vapore oC
T
