Головоломка Flash Steam
Теплообмінник з PTFE виробляє те, що виглядає як надлишкова миттєва пара в лінії повернення конденсату. Контейнер було замінено на новий відповідного розміру. Пастка працює нормально. При цьому лінія повернення конденсату залишається заповненою парою, ресивер конденсату постійно випускає пару, а втрати енергії помітні у споживанні палива котлом.
Природним припущенням є те, що конденсатовідвідник продувається-, пропускаючи живу пару. Але тестування підтверджує, що пастка неушкоджена. Температура конденсату, що надходить в уловлювач, дорівнює або наближається до температури насичення. Проблема не в несправній пастці. Це те, що теплообмінник з ПТФЕ виробляє конденсат з надзвичайно високою ентальпією, ближче до насичення, ніж переохолоджений конденсат, типовий для металевих теплообмінників. Фізика теплопередачі в PTFE пояснює чому.
Дефіцит переохолодження
У металевому теплообміннику температура стінки труби є майже рівномірною від сторони пари до сторони процесу. Температура зовнішньої поверхні близька до температури насичення парою. Конденсат, що стікає вздовж стінки труби, контактує з поверхнею, яка майже така ж гаряча, як пара, яка його утворила. Конденсат залишає теплообмінник при температурі насичення.
У теплообміннику з ПТФЕ існує значний градієнт температури на стінці труби. Зовнішня поверхня, яка контактує з технологічною рідиною, на 20-40 градусів холодніша, ніж внутрішня поверхня, яка контактує з парою. Конденсат, що стікає вздовж внутрішньої стінки, контактує з поверхнею з боку пари, яка має температуру насичення або близьку до неї. Температура конденсату залишається близькою до насичення під час його стікання.
Однак конденсат відчуває деяке переохолодження, коли він проходить через колектор конденсату та наближається до пастки. Величина цього переохолодження залежить від довжини шляху потоку конденсату, температури колектора та втрати тепла з колектора в навколишнє середовище.
У теплообміннику з ПТФЕ менша теплова маса колекторів і компактна конструкція часто означають, що менше можливостей для переохолодження перед тим, як конденсат досягне уловлювача. Конденсат, що надходить до уловлювача, переохолоджується на 2-5 градусів, у порівнянні з переохолодженням на 10-20 градусів, характерним для великих металевих теплообмінників. Менше переохолодження означає, що більша частка конденсату перетворюється на пару, коли він проходить через уловлювач і знижує тиск.
| Параметр Flash Steam | Металевий обмінник | PTFE теплообмінник |
|---|---|---|
| Температура конденсату на вході в сифон | 125-135 градусів (10-20 градусів переохолодження від 143 градусів насичення) | 138-141 градус (переохолодження 2-5 градусів) |
| Парова фракція спалаху при атмосферному викиді | 5-10% | 10-14% |
| Зовнішній вигляд лінії повернення конденсату | Переривчаста пара; в основному рідина | Безперервна пара; високо{0}}швидкісний дво-фазний потік |
| Втрати енергії на 100 кВт роботи (еквівалент кВт) | 3-5 | 5-7 |
| Частота циклу пастки | 4-10 циклів/хв | 2-5 циклів/хвилину (більший обсяг за цикл) |
Рішення для відновлення енергії
Вища швидкість спалаху пари з теплообмінника з PTFE не є несправністю-це наслідок ефективної теплопередачі, яка залишає конденсат майже насиченим. Вивільнена пара представляє відновлену енергію. Рішення полягає не в тому, щоб зменшити викид пари в теплообміннику, а в тому, щоб відновити його за потоком.
Система швидкої рекуперації пари вловлює пару, що виділяється з вентиляційного отвору приймача конденсату, і використовує її для нагрівання-нижчим тиском-попереднього підігріву живильної води, обігріву приміщень або низькотемпературного-нагрівання процесу. Рекуперована енергія компенсує споживання палива котлом. Чистий ККД системи, включаючи рекуперацію, може перевищувати ефективність металевого теплообмінника з меншим рівнем випаровування пари, але також нижчою ефективністю теплопередачі.
Для об’єктів, де немає рекуперації пара, вища швидкість рекуперації з PTFE може виправдати інвестиції в обладнання для рекуперації. Економія енергії від рекуперації стосується всіх теплообмінників у системі конденсату, а не лише блоків PTFE.
Перевірка ефективності пастки
Перш ніж пов’язувати високу спалахову пару з характеристиками PTFE, переконайтеся, що конденсатовідвідник правильного розміру та функціонує. Занадто малий сифон накопичуватиме конденсат в теплообміннику, зменшуючи теплопередачу. Занадто велика пастка буде працювати рідко і може пропускати деяку кількість живої пари під час відкритого циклу.
Правильний розмір уловлювача визначається навантаженням конденсату при повному нагріванні з коефіцієнтом безпеки 1,5-2,0 для умов запуску. Сифон має бути поплавкового-і-термостатичного типу для модуляції навантажень конденсату, характерних для процесів з контрольованою температурою. Термостатичний вентиляційний отвір має бути функціональним, щоб запобігти накопиченню повітря.
Вимірювання температури конденсату на вході в сифон підтверджує рівень переохолодження. Контактна термопара або інфрачервоний термометр забезпечує відповідну точність. Якщо переохолодження перевищує 10 градусів, уловлювач може затопити теплообмінник-інша проблема, яка потребує дослідження протитиску в системі повернення конденсату.
Резюме
Надмірна миттєва пара з теплообмінника з ПТФЕ з належним чином функціонуючим пароуловлювачем спричинена низьким переохолодженням конденсату, що виходить з теплообмінника-зазвичай 2-5 градусів проти 10-20 градусів для металевих обмінників. Це наслідок характеристик теплопередачі PTFE, а не несправність. Пара миттєво являє собою відновлену енергію, яку можна вловити за допомогою системи рекуперації пари миттєво, покращуючи загальну енергоефективність установки.
Перевірка розмірів уловлювача та температури конденсату підтверджує, що система працює за проектом. Переохолодження, що значно перевищує 5 градусів, вказує на іншу проблему-затоплення конденсату-, яка потребує окремого дослідження.
Інженерна підтримка для аналізу системи конденсату теплообмінника з ПТФЕ та оцінки миттєвого відновлення пари доступна після надання даних про тиск пари, вимірювання температури конденсату, специфікації уловлювача та поточну конфігурацію системи конденсату.
