Höyrysytytin on halpa putkenpala siihen hetkeen asti, kun se alkaa iskeä tukiaan vasten, ja siihen mennessä säiliö, jossa se istuu, syöttää yleensä tuotantolinjaa.
Otetaan 20 kuutiometrin säiliö, jonka on lämpenevä 15 asteesta 80 asteeseen 45 minuutissa. Teho on noin 2000 kW. 6 bar g:n paineessa lauhteen poistuessa lähellä säiliön lämpötilaa yksi kilogramma höyryä luovuttaa noin 2 400 kJ kun järkevä lämpö on hyvitetty, joten suihkuttimen tulee kulkea noin 3,0 t/h. Tämä yksittäinen luku määrittää reiän, reikien määrän ja nopeuden, jonka putken on säilyttävä.
Kokoa se liian pieneksi ja erä ei koskaan saavuta lämpötilaa. Liian suuri koko ja putki viheltää, tärisee ja halkeilee reikärivien välissä parin kauden sisällä.
Mitä Steam Sparger tekee
Höyrysumutin on suorakosketuslämmitin: nesteellä täytettyyn astiaan työnnetty porattu putki, jonka kautta höyryä ruiskutetaan ja kondensoidaan itse nesteeseen.
Määritelmä: höyrysumutin, jota kutsutaan myös suihkuputkeksi, on rei'itetty höyrynsuihkutusputki, joka purkautuu säiliön tai astian nestepinnan alapuolelle. Lämpö siirtyy suoralla kondensaatiolla kuplan rajapinnassa eikä metalliseinän läpi.
Miten lämmönsiirto toimii
Höyry lähtee jokaisesta reiästä nopeana suihkuna, hajoaa kupliksi ja romahtaa, kun piilevä lämpö siirtyy ympäröivään nesteeseen. Mikään seinä ei erota höyryä tuotteesta, joten tehokkuus injektiokohdassa on lähes 100 prosenttia. Rajoitukset ovat muualla: lauhde laimentaa erää, neste ei pääse läpäisemään höyryn kyllästyslämpötilaa syöttöpaineessa ja sekoitusenergian on tultava suihkuista itsestään.
Missä spargereita käytetään
- Pese, huuhtele ja puhdista paikoilleen ruoka- ja juomalaitosten säiliöt
- Osien pesu- ja fosfatointikylvyt metalliviimeistelyllä
- Kattiloiden syöttöveden ilmanpoistolaitteet ja lauhdesäiliöt
- Vedenkäsittely- ja neutralointialtaat
3,0 t/h Höyry 20 m3:n säiliölle 45 minuutissa 6 bar g:n paineessa
4-8 mm Tyypillinen huuhtelureiän halkaisija
300 mm Minimi upotus vesirajan alapuolelle
Useimmat höyrystimet toimivat 2–8 bar g:n höyryllä ja kulkevat 500 kg/h - 15 t/h, joten suunnitteluikkuna on laaja, mutta vikatilat ovat yhdenmukaiset.
Spargerin mitoitus: höyrykuorma, poraus- ja reikäalue
Spargerin mitoitus on kolme numeroa, ja kaikki muu, mukaan lukien melu ja tärinä, seuraa niistä: höyryn massavirtaus, huuhteluputken reikä ja reiän kokonaispinta-ala.
Höyryvirtaus tulee energiataseesta. Kerro nestemassa plus säiliön seinämän vesiekvivalentti ominaislämmöllä ja lämpötilan nousulla, jaa lämmitysajalla saadaksesi kW, ja jaa sitten lämmöllä jokainen vapautuva höyrykilo: piilevä lämpö syöttöpaineessa plus aistinvarainen lämpö, jonka lauhde luovuttaa matkalla nesteen lämpötilaan.
Höyryvirtaus (kg/h) = 3600 x teho (kW) / (latentti lämpöherkkä lämpö)
6 baarin g paineessa nimittäjä on noin 2 400 kJ/kg. 3 bar g:n paineella se putoaa noin 2250 kJ/kg:iin, ja suihkutin tarvitsee noin 7 prosenttia enemmän höyryä samaan tehtävään. Lisää 5-10 prosenttia säiliön pinnan lämpöhäviöille.
| Parametri | Tyypillinen arvo | Miksi sillä on väliä |
| Höyryn nopeus putkessa | 20-25 m/s | Korkeampi aiheuttaa melua ja eroosiota, matalampi tarkoittaa ylimitoitettua putkea |
| Reiän ulostulonopeus | 25-30 m/s | Pitää suihkut vakaina ja rajoittaa tärinää |
| Reiän halkaisija | 4-8 mm | Pienet reiät tulppa ja asteikko, suuret reiät kuumenevat epätasaisesti |
| Upotus | 300 mm vähintään | Matalammat reiät roiskuvat ja kuivuvat |
| Tila säiliön pohjan yläpuolella | 100-200 mm | Välttää lietteen kerääntymisen ja irtoamisen |
| Huoneen yökuntoon laitto | 3:1 - 5:1 | Tämän alapuolella jakautuminen putkea pitkin muuttuu epätasaiseksi |
Reikäkuvio ja asettelusäännöt
Reikäkuvio päättää, kuumeneeko säiliö tasaisesti vai kehittääkö 10-15 asteen kaltevuus ääripäästä toiseen.
- Aseta reikä maksimihöyryvirtauksesta arvoon 20-25 m/s ja tarkista sitten, ettei sama putki putoa alle 10 m/s minimikäännöksessä.
- Laske reiän kokonaispinta-ala ulostulonopeuden rajasta ja lisää sitten 50–100 prosenttia lisää reikiä osittaisen tukkeutumisen mahdollistamiseksi.
- Järjestä reiät kahteen porrastettuun riviin 45 astetta vaakatason alapuolelle tai yhteen riviin alaspäin. Älä koskaan käännä niitä ylöspäin.
- Välireiät 8–12 halkaisijan päässä toisistaan koko ajon aikana, jotta suihkut pyyhkäisevät säiliön yhden kulman sijaan.
- Kallista putki takaisin sisääntuloa kohti ja tyhjennä alempi pää, jotta kondenssivesi ei pääse kulkeutumaan etana venttiilin avautuessa.
Sumutin ei ole sekoituslaite. Jos muuta sekoitusta ei ole, suihkujen on lakaistava koko tilavuus, mikä yleensä tarkoittaa pidempää juoksua, jossa on enemmän, pienempiä reikiä kuin lyhyttä putkea, jossa on muutama suuri.
Vikatilat ja Spargingin vertailu
Kolme vikaa selittää useimmat sparger-seisokit: vesivasara käynnistettäessä, lämpöväsymishalkeilu reikärivien välissä ja tärinävauriot tukiin ja haaraliitäntöihin.
- Koputus höyryventtiilin avautuessa osoittaa kondenssivettä, joka jää linjaan. Asenna tyhjennystasku alaosaan ja avaa venttiili hitaasti.
- Reikien välistä säteilevät halkeamat 12–24 kuukauden kuluttua tarkoittavat, että putken yläosa kiertää märän ja kuivan välillä. Lisää upotusta tai kiristä tasonsäätönauhaa.
- Kuluneet tuet ja halkeilevat haarahitsaukset johtuvat tärinästä. Tuo reiän ulostulonopeus alle 30 m/s ja lisää ohjain lähelle keskipistettä.
- Kuuma vyöhyke tuloaukon lähellä ja kylmää nestettä kauempana tarkoittaa liian vähän liian suuria reikiä. Laske ensin reiän kokonaispinta-ala uudelleen.
Höyrysuihkutus
- Alhaisimmat pääomakustannukset: porattu putki, säätöventtiili ja viemäri
- Ei lämmönsiirtopintaa likaantumaan
- Lauhde laimentaa erän ja se on suunniteltava reseptin mukaan
- Huoneen yökuntoon laitto depends entirely on hole design
Epäsuora lämmitys
- Höyry ja tuote pysyvät erillään, joten ei laimentumista
- Säätö on saavutettavissa 1 - 2 °C:n sisällä asetuspisteestä
- Lämmönsiirtopinta likaantuu ja vaatii puhdistusta
- Korkeammat pääomakustannukset ja suurempi jalanjälki
Ruiskutus on halvin tapa lämmittää nestettä ja se on vähiten hallittavissa. Kun prosessi tarvitsee kaksi viimeistä astetta, pelkkä sparger ei tuota niitä.
Materiaalit, koodit ja hankintatarkastukset
Vedelle ja useimmille prosessinesteille 316 litran ruostumaton teräs, jonka seinämän vähimmäispaksuus on aikataulu 40, on käytännöllinen oletussuutinputken. Hiiliteräs on hyväksyttävä vain suljetuissa, käsitellyissä järjestelmissä, joissa veden kemiaa valvotaan.
| Palvelu | Suositeltava materiaali | Käytännön muistiinpanoja |
| Käsitellyt vesi- ja kondenssivesisäiliöt | Hiiliteräs SA-106 Gr B | Alhaisimmat kustannukset, salli 1,5 mm korroosiovara |
| Prosessivesi, lievästi hapan tai emäksinen | 316L ruostumatonta | Vakiovalinta elintarvike- ja lääketehtäviin |
| Suolavesi, merivesi, kloridipitoinen vesi | Duplex 2205 tai 6Mo | Austeniittiset laadut voivat aiheuttaa kloridijännityskorroosiohalkeamia yli 60 asteen lämpötilassa |
| Korkean lämpötilan höyryn kokoojat | Seosteräs, kuten P11 tai P22 | Yhdistä päälinjan spesifikaatiot ja hitsausmenetelmät |
- Tarkista, mikä putkistokoodi ohjaa linjaa: ASME B31.1 tehoputkistoa varten, B31.3 prosessiputkistoa varten.
- Pyydä reikäkuvio, jossa on halkaisija, etäisyys, rivimäärä ja paikkatoleranssi.
- Vaadi hydrostaattinen testi 1,5-kertaisella suunnittelupaineella ja väriaineen tunkeutumisen tarkastus kriittisten linjojen reikäriville.
- Pyydä materiaalitodistukset standardin EN 10204 3.1 mukaan ja hitsauskartta hitsaajan pätevyyskirjaineen.
- Osta valmistajalta, joka pystyy vahvistaa lämmönsyötön ja muuntaa 3D-asettelumalleja ennen hitsauksen alkamista, koska suurin osa kenttätyöstä alkaa siitä.
Suihkuputki on paineosa. Se tulee ostaa samoilla asiakirjoilla kuin mikä tahansa muu höyryjärjestelmän painekomponentti, vaikka se näyttäisikin poratulta putkelta.
Lämmöntalteenottojärjestelmä Spargerin takana
Useimmissa laitoksissa spargerin ruiskuttamaa höyryä ei synny tätä tarkoitusta varten. Se otetaan talteen pakokaasusta tai prosessin hukkalämmöstä, ja se saa talouden toimimaan.
Sumutinspesifikaatio saapuu yleensä niin, että höyrylähde on valmiiksi asennettuna: lämmöntalteenottohöyrynkehitin kaasuturbiinin poistoputkessa, hukkalämpökattila uunin tai tulipesän jälkeen tai laitoksen höyryn pääjohto. Toisen 10 prosentin talteenotto savukaasujen lämmöstä muuttaa sumuttimen asennuksen takaisinmaksukyvyn vuosista kuukausiin, ja se usein nostaa sumuttimessa olevaa painetta, mikä laajentaa säiliön saavuttamaa lämpötila-aluetta.
Teollisuuden jätelämpökattila HRSG-savukaasujen talteenottoon Mukautuu teräs-, kemikaali-, sementti- ja sulatussavukaasuihin, ottamalla talteen hukkalämmön joustavalla höyrykapasiteetilla ja korroosionkestävällä rakenteella. Näytä tuote → Palautusketjulla on yhtä paljon merkitystä kuin itse spargerilla. Ripaputket ovat peruslämmönsiirtoelementti sekä ekonomaisereissa että lämmöntalteenottohöyrynkehittimissä, ja valinta H-tyypin, spiraalin ja lämpöputkien välillä ratkaisee sen, kuinka paljon likaa laite sietää ja kuinka helposti se voidaan puhdistaa. Pölyisissä savukaasuissa H-tyypin ripaputki pitää kaasuväylät suorina ja on helpompi nokea, kun taas spiraaliripaputki pakkaa enemmän pintaa samaan tilavuuteen ja sopii puhtaampaan kaasuun.
Kierrelamelliputki kattiloiden ja hukkalämmön talteenottoon Tehokas lämmönvaihtokomponentti mukautetulla ripageometrialla, joka sopii puhtaammille savukaasuille, missä tarvitaan kompaktia lämmönsiirtopintaa. Näytä tuote → Putkinipun alavirtaan ekonomaiseri tekee matalan lämpötilan työn ja vetää viimeisen hyödyllisen lämmön pois savukaasusta ennen kuin se saavuttaa piipun. Prosessilaitteiden pakokaasuissa kylmäpään korroosio ja happokastepiste on tasapainotettava talteen otettua ylimääräistä lämpöä vastaan.
Economizer kemian- ja petrokemian prosessilaitteiden savukaasuille Ottaa talteen matalan lämpötilan hukkalämmön jalostamon ja metanoliprosessin pakokaasuista suljetulla korroosionkestävällä rakenteella ja vaihtelevalla toiminnalla. Näytä tuote → Olipa kokoonpano mikä tahansa, lämmönsiirtopinta on paikka, jossa likaantumista, eroosiota ja tärinää ilmaantuu ensimmäisenä ripaputken tarkastuksen suunnittelu kuuluu samaan keskusteluun spargerin huollon kanssa.
Sumutin on yhtä halpaa kuin sen takana oleva höyry. Ota tämä höyry talteen ylävirtaan ja koko laskenta muuttuu.
Usein kysytyt kysymykset
Kuinka lasket höyrysuuttimen höyryvirran?
Kerro nestemassa plus säiliön vesiekvivalentti ominaislämmöllä ja lämpötilan nousulla, jaa lämmitysajalla, jolloin saadaan kW, ja jaa sitten höyrykiloa kohden vapautuvalla lämmöllä. 6 bar g:lla kondenssiveden poistuessa säiliön lämpötilassa, joka on noin 2 400 kJ/kg, joten 2 000 kW:n käyttö vaatii noin 3,0 t/h. Lisää 5-10 prosenttia lämpöhäviöille lämmityksen aikana.
Miksi huuhteluputki koputtaa, kun höyryventtiili avautuu?
Kondensaatti. Tyhjänä käyvä huuhteluputki täyttyy vedellä, ja täydellä virtauksella sisään tuleva höyry työntää tätä etanaa linjaa pitkin. Kallista putki takaisin tyhjennystaskuun, poista kondenssivesi ennen venttiilin avautumista ja nosta virtausta hitaasti. Suuremmilla linjoilla lämpenemisen ohitus maksaa paljon vähemmän kuin vahinko, jonka yksi vesivasara voi aiheuttaa.
Kuinka syvälle sparger tulisi upottaa?
Vähintään 300 mm alimman käyttönesteen tason alapuolella ja 100-200 mm etäisyys säiliön pohjan yläpuolella. Matalampi upottaminen aiheuttaa roiskeita ja melua, ja se antaa putken yläosan kuivua ja pyöriä, mikä on tavallinen syy väsymishalkeamiin reikärivien välissä.
Kolme numeroa ohjaa suihkutinta: höyryvirtaus, reiän pinta-ala ja upotussyvyys. Ota kaikki kolme oikein ja loput on dokumentaatiota.
Spargereiden ei tarvitse olla monimutkaisia, mutta ne on laskettava. Säiliön tilavuus määrää tehon, tulli määrää höyryvirran, höyryvirtaus porauksen ja reiän alueen, ja upotus päättää, kestääkö putki suunniteltua käyttöikää vai halkeileeko se toisella käyttökaudellaan.
Sumutin on paineosa, jossa on prosessitoiminto. Kokoa se energiataseesta, aseta reiät koko turndown-alueelle ja osta se samoilla papereilla kuin muukin höyryjärjestelmä.
