Câu đố Flash Steam
Bộ trao đổi nhiệt PTFE tạo ra hơi nước bốc lên quá mức trong đường hồi nước ngưng. Bẫy hơi đã được thay thế bằng một thiết bị mới có kích thước phù hợp. Bẫy quay vòng bình thường. Tuy nhiên, đường hồi nước ngưng vẫn chứa đầy hơi, bộ thu nước ngưng thoát hơi liên tục và tổn thất năng lượng có thể thấy rõ qua mức tiêu thụ nhiên liệu của lò hơi.
Giả định tự nhiên là bẫy hơi đang thổi qua-cho phép hơi nước trực tiếp đi qua. Nhưng thử nghiệm xác nhận cái bẫy vẫn còn nguyên vẹn. Nhiệt độ nước ngưng đi vào bẫy bằng hoặc gần nhiệt độ bão hòa. Vấn đề không phải là một cái bẫy bị trục trặc. Đó là bộ trao đổi nhiệt PTFE đang tạo ra nước ngưng có entanpy cao bất thường, gần bão hòa hơn so với nước ngưng được làm lạnh phụ điển hình của bộ trao đổi kim loại. Tính chất vật lý của quá trình truyền nhiệt trong PTFE giải thích tại sao.
Sự thiếu hụt hạ nhiệt
Trong bộ trao đổi nhiệt kim loại, nhiệt độ thành ống gần như đồng đều từ phía hơi nước đến phía xử lý. Nhiệt độ bề mặt bên ngoài gần với nhiệt độ bão hòa hơi nước. Nước ngưng thoát dọc theo thành ống tiếp xúc với bề mặt nóng gần bằng hơi nước tạo ra nó. Nước ngưng rời khỏi bộ trao đổi gần nhiệt độ bão hòa.
Trong bộ trao đổi nhiệt PTFE, có một gradient nhiệt độ đáng kể tồn tại trên thành ống. Bề mặt bên ngoài tiếp xúc với chất lỏng xử lý mát hơn 20-40 độ so với bề mặt bên trong tiếp xúc với hơi nước. Nước ngưng thoát dọc theo thành trong tiếp xúc với bề mặt phía hơi nước, có nhiệt độ bằng hoặc gần nhiệt độ bão hòa. Nhiệt độ ngưng tụ vẫn gần bão hòa khi nó thoát ra.
Tuy nhiên, nước ngưng gặp phải một số hiện tượng làm mát phụ khi nó đi qua ống ngưng tụ và tiếp cận bẫy. Độ lớn của quá trình làm mát phụ này phụ thuộc vào độ dài đường dẫn dòng ngưng tụ, nhiệt độ đầu phun và sự mất nhiệt từ đầu phun ra môi trường xung quanh.
Trong bộ trao đổi nhiệt PTFE, khối lượng nhiệt thấp hơn của các đầu góp và thiết kế nhỏ gọn thường có nghĩa là có ít cơ hội làm mát phụ hơn trước khi chất ngưng tụ đến bẫy. Nước ngưng đi vào bẫy được làm lạnh phụ 2-5 độ, so với mức làm mát phụ 10-20 độ điển hình của các bộ trao đổi kim loại lớn. Việc làm mát phụ thấp hơn có nghĩa là phần lớn chất ngưng tụ chuyển thành hơi nước khi nó đi qua bẫy và giảm áp suất.
| Thông số Flash Steam | Trao đổi kim loại | Bộ trao đổi nhiệt PTFE |
|---|---|---|
| Nhiệt độ ngưng tụ tại cửa bẫy | 125-135 độ (làm mát phụ 10-20 độ từ độ bão hòa 143 độ) | 138-141 độ (làm mát phụ 2-5 độ) |
| Phần hơi chớp nhoáng khi xả khí quyển | 5-10% | 10-14% |
| Xuất hiện đường hồi nước ngưng | Hơi không liên tục; chủ yếu là chất lỏng | Hơi liên tục; dòng chảy hai pha-tốc độ cao |
| Tổn thất năng lượng trên mỗi nhiệm vụ 100 kW (tương đương kW) | 3-5 | 5-7 |
| Tần số chu kỳ bẫy | 4-10 chu kỳ/phút | 2-5 chu kỳ/phút (âm lượng mỗi chu kỳ cao hơn) |
Giải pháp phục hồi năng lượng
Tốc độ hơi chớp nhoáng cao hơn từ bộ trao đổi PTFE không phải là trục trặc-mà là hệ quả của quá trình truyền nhiệt hiệu quả khiến nước ngưng gần gần bão hòa. Hơi nước chớp nhoáng đại diện cho năng lượng có thể phục hồi. Giải pháp không phải là giảm lượng hơi bốc lên ở bộ trao đổi nhiệt mà là thu hồi nó ở hạ lưu.
Hệ thống thu hồi hơi nước nhanh sẽ thu lại hơi nước nhanh từ lỗ thông hơi của bộ thu ngưng tụ và sử dụng hơi nước đó cho-các ứng dụng làm nóng áp suất-làm nóng sơ bộ nước cấp, làm nóng không gian hoặc làm nóng quá trình ở nhiệt độ-thấp. Năng lượng thu hồi sẽ bù đắp mức tiêu thụ nhiên liệu của lò hơi. Hiệu suất thực của hệ thống, bao gồm cả việc thu hồi, có thể vượt quá hiệu suất của bộ trao đổi kim loại với lượng hơi chớp nhoáng thấp hơn nhưng hiệu suất truyền nhiệt cũng thấp hơn.
Đối với các cơ sở hiện không có hệ thống thu hồi hơi nhanh, tốc độ chớp cao hơn từ bộ trao đổi nhiệt PTFE có thể phù hợp cho việc đầu tư vào thiết bị thu hồi. Tiết kiệm năng lượng từ việc thu hồi áp dụng cho tất cả các bộ trao đổi nhiệt trên hệ thống ngưng tụ, không chỉ các thiết bị PTFE.
Xác minh hiệu suất bẫy
Trước khi quy cho đặc tính của hơi nước bốc hơi cao là do đặc tính của PTFE, hãy xác minh rằng bẫy hơi có kích thước và hoạt động chính xác. Một bẫy quá nhỏ sẽ ứ đọng nước ngưng tụ vào bộ trao đổi nhiệt, làm giảm khả năng truyền nhiệt. Bẫy quá lớn sẽ quay vòng không thường xuyên và có thể cho phép một số hơi nước trực tiếp đi qua trong chu trình mở.
Kích thước bẫy chính xác được xác định bằng tải ngưng tụ ở công suất nhiệt tối đa, với hệ số an toàn là 1,5-2,0 đối với điều kiện khởi động. Bẫy phải là loại phao-và-ổn định nhiệt để điều chỉnh tải nước ngưng đặc trưng của các quy trình kiểm soát nhiệt độ. Lỗ thông hơi điều nhiệt phải có chức năng ngăn chặn sự tích tụ không khí.
Đo nhiệt độ nước ngưng ở đầu vào bẫy xác nhận mức độ làm mát phụ. Cặp nhiệt điện tiếp xúc hoặc nhiệt kế hồng ngoại cung cấp độ chính xác đầy đủ. Nếu nhiệt độ hạ nhiệt vượt quá 10 độ thì bẫy có thể làm ngập bộ trao đổi nhiệt-một vấn đề khác cần phải điều tra về áp suất ngược của hệ thống hồi lưu nước ngưng.
Bản tóm tắt
Hơi chớp nhoáng quá mức từ bộ trao đổi nhiệt PTFE có bẫy hơi hoạt động bình thường là do chất ngưng tụ được làm lạnh phụ ở mức thấp khiến bộ trao đổi nhiệt-thường là 2-5 độ so với 10-20 độ đối với bộ trao đổi kim loại. Đây là hệ quả của đặc tính truyền nhiệt của PTFE chứ không phải do trục trặc. Hơi nhanh thể hiện năng lượng có thể thu hồi được thông qua hệ thống thu hồi hơi nhanh, cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể của nhà máy.
Việc xác minh kích thước bẫy và nhiệt độ ngưng tụ xác nhận rằng hệ thống đang vận hành như thiết kế. Nhiệt độ hạ nhiệt lớn hơn 5 độ đáng kể cho thấy một vấn đề khác-ngập nước ngưng tụ-cần được điều tra riêng.
Hỗ trợ kỹ thuật cho việc phân tích hệ thống ngưng tụ của bộ trao đổi nhiệt PTFE và đánh giá thu hồi hơi nhanh được cung cấp khi gửi áp suất hơi, đo nhiệt độ ngưng tụ, thông số kỹ thuật của bẫy và cấu hình hệ thống ngưng tụ hiện tại.
