Số lượng hơi nước tiêu thụ và sử dụng tại điểm áp dụng không bằng nhau. Thông thường, số lượng hơi nước tiêu thụ hoặc sản xuất trong nồi hơi (steam boiler) lớn hơn so với nhu cầu sử dụng tại điểm áp dụng.
Sự khác biệt giữa tiêu thụ và sử dụng hơi nước là do:
Hơi nước ngưng tụ khi di chuyển đến điểm sử dụng chủ yếu do bề mặt tiếp xúc.
Rò rỉ (nếu có)
Khi hơi nước ngưng tụ trên thành của ống hơi không được cách nhiệt, nó sẽ mất đi nhiệt độ bay hơi.
Việc sử dụng hơi nước hiệu quả giúp tiết kiệm chi phí đầu vào cho nước và than. Việc tiết kiệm mỗi kg hơi nước tương ứng với việc tiết kiệm một phần trăm nào đó của nước, than và điện.
Có thể tính toán sự tiêu thụ hơi nước trong ống trong quá trình khởi động và hoạt động liên tục bình thường, và sẽ được thảo luận chi tiết dưới đây.
Sự tiêu thụ hơi nước trong hệ thống ống cần được theo dõi và kiểm soát cẩn thận. Tốc độ ngưng tụ của hơi nước trong mạng ống phụ thuộc vào loại tải (tức là tải khởi động hoặc tải chạy).
Tốc độ ngưng tụ của hơi nước cần được xem xét để xác định kích thước van xả hơi và cũng để xác định công suất đầu ra của nồi hơi.
Trong quá trình khởi động nhà máy sau một thời gian dài hoặc từ trạng thái lạnh, hơi nước được yêu cầu để làm nóng hệ thống đồng đều, đưa hệ thống gần đến nhiệt độ hoạt động bình thường.
'Tải khởi động nóng' là lượng hơi nước tiêu thụ trong quá trình khởi động nhà máy. Điều này có thể xảy ra từ tình trạng đóng cửa lạnh, hoặc từ việc khởi động sau một thời gian rất dài.
Tốc độ ngưng tụ của hơi nước trong thời gian khởi động nóng là lớn nhất. Thiết kế van xả hơi phải dựa trên tải này.
Một thực hành tốt là khởi động hệ thống rất chậm vì lý do an toàn, đường ống sẽ có lợi ích từ việc giảm thiểu ứng suất nhiệt và cơ học. Điều này dẫn đến các lợi ích sau:
Loại bỏ rò rỉ
Giảm chi phí bảo trì
Tuổi thọ lâu hơn cho đường ống
Không có hiện tượng búa nước.
Tải vận hành của nhà máy xử lý là tải hơi nước liên quan đến tải liên tục bình thường (tải đầy đủ) của nhà máy. Tốc độ ngưng tụ của hơi nước trong quá trình tải chạy đầy đủ của nhà máy là nhỏ nhất.
Khởi động nóng hệ thống đồng đều và chậm có thể đạt được bằng cách sử dụng van by-pass nhỏ song song với van cách ly chính.
Thời gian cần thiết để khởi động nóng mạng lưới đường ống quyết định kích thước van khởi động nóng (by-pass). Van này có thể là loại thủ công hoặc tự động tùy thuộc vào người dùng/khách hàng.
Luôn luôn tốt hơn khi ngăn chặn việc sử dụng van chính để làm nóng thay vì van bypass. Vì van chính có kích thước lớn hơn nhiều (được thiết kế cho yêu cầu lưu lượng toàn bộ) và không phù hợp để sử dụng cho lưu lượng nhỏ trong thời gian làm nóng.
Như được thể hiện trong hình 1 ở trên, trước khi cài đặt van chính/van bypass cần đảm bảo rằng hơi nước đi qua van phải khô để bảo vệ van khỏi mòn và hỏng hóc.
Nếu chúng ta cung cấp đủ thời gian để làm nóng, thì có thể đạt được các lợi ích sau:
Để giảm thiểu ứng suất ống
Đảm bảo an toàn vận hành
Giảm tải khởi động của nồi hơi
Lưu lượng hơi nước cần thiết để đưa hệ thống ống dẫn lên nhiệt độ hoạt động là hàm của:
Khối lượng
Nhiệt riêng của vật liệu
Tăng nhiệt độ
Nhiệt đọng của hơi nước hoặc Nhiệt đọng của hơi nước bão hòa
Thời gian cho phép
Trong đó:
ms: Tốc độ trung bình của quá trình ngưng tụ hơi nước (kg/giờ)
W: Tổng trọng lượng của ống cùng với các flanges và phụ kiện (kg)
Ts: Nhiệt độ hơi nước oC
Tamb: Nhiệt độ môi trường xung quanh
Cp: Nhiệt riêng của vật liệu ống (kj/kgoC)
hfg: Nhiệt đọng của quá trình bay hơi hoặc nhiệt đọng bão hòa ở áp suất hoạt động (kj/kg)
t: Thời gian làm nóng (phút)
Lưu ý: Giả sử nếu thời gian khởi động/làm nóng của hệ thống tăng từ 6 phút lên 12 phút, thì lưu lượng hơi ban đầu có thể dễ dàng giảm xuống một nửa. Nếu thời gian khởi động/làm nóng của hệ thống tăng lên, ví dụ 24 phút, thì lưu lượng hơi ban đầu cho làm nóng có thể được giảm thêm.
Phương pháp tính tải ngưng tụ trong quá trình khởi động trong 30 phút trong hệ thống hơi
Đặt:
Hệ thống bao gồm ống thép cacbon có kích thước — 150 mm
Áp suất hơi — 16 bar(g)
Nhiệt độ hơi (Ts) — 201oC
Năng lượng hơi hóa tương ứng với các thông số trên hfg — 1933
Nhiệt độ không khí xung quanh (Tamb) — 20oC
Chiều dài ống là — 120 m
Cp của thép là —- 0.49 kj/kgo C
Thời gian khởi động tính theo phút (t) — 30
Tổng trọng lượng của ống cùng với các khớp nối và phụ kiện tính bằng kg (W)
Mạng lưới ống bao gồm 10 cặp khớp nối PN-40 và hai van cách ly
Bảng 1: Trọng lượng điển hình của ống thép, khớp nối và bu lông, và van cách ly tính bằng kg.
Kích thước ống (mm) |
Trọng lượng ống Sch.40 (kg/m) |
Trọng lượng cặp van bích |
Van cách ly PN40 có bích |
||
PN40 |
ANSI150 |
ANSI300 |
|||
150 |
28.2 |
28.0 |
26.0 |
32 |
88 |
Để tìm W, hãy tìm khối lượng của các mục chính hơi nước khác nhau từ Bảng 1
Ống chính thép 150 mm = 28,2 kg/m
Mặt bích 150 mm đến PN-40 = 28 kg mỗi cặp
Van chặn 150 mm = 88 kg mỗi cái
Tốc độ ngưng tụ được tạo ra trong thời gian khởi động được cho bởi:
Tuyên bố: Kính trọng bản gốc, các bài viết tốt đáng chia sẻ, nếu có vi phạm quyền tác giả xin liên hệ để xóa.
