Δευτερογενής Ατμός και Ανάκτηση Θερμότητας

Γιατί Δημιουργείται Δευτερογενής Ατμός

Το σημείο κορεσμού του νερού εξαρτάται από την πίεση. Σε ατμοσφαιρική πίεση το νερό βράζει περίπου στους 100°C, ενώ σε υψηλότερη πίεση η θερμοκρασία κορεσμού είναι μεγαλύτερη. Όταν συμπύκνωμα που βρίσκεται σε υψηλή πίεση και υψηλή θερμοκρασία εκτονώνεται σε χαμηλότερη πίεση, η νέα θερμοκρασία κορεσμού μειώνεται.

Η περίσσεια ενέργειας του συμπυκνώματος δεν μπορεί να παραμείνει όλη στη υγρή φάση. Ένα μέρος του συμπυκνώματος εξατμίζεται και απορροφά αυτή την ενέργεια ως λανθάνουσα θερμότητα. Το αποτέλεσμα είναι η παραγωγή δευτερογενούς ατμού και η ψύξη του υπόλοιπου συμπυκνώματος μέχρι τη νέα θερμοκρασία κορεσμού.

Βασικός Υπολογισμός Ποσοστού Flash Steam

Για προκαταρκτικό υπολογισμό, το ποσοστό δευτερογενούς ατμού υπολογίζεται από τη διαφορά ενθαλπίας του κορεσμένου νερού πριν και μετά την εκτόνωση.

Flash steam fraction = (h_f1 - h_f2) / h_fg2

Flash steam (%) = Flash steam fraction × 100

• h_f1: ειδική ενθαλπία κορεσμένου νερού στην αρχική πίεση.
• h_f2: ειδική ενθαλπία κορεσμένου νερού στη χαμηλότερη πίεση.
• h_fg2: λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης στη χαμηλότερη πίεση.

Ο υπολογισμός προϋποθέτει ότι το συμπύκνωμα βρίσκεται κοντά στην κατάσταση κορεσμού στην αρχική πίεση. Αν το συμπύκνωμα είναι υποψυγμένο, η πραγματική ποσότητα flash steam θα είναι μικρότερη.

Ενδεικτικά Παραδείγματα Υπολογισμού

Τα παραδείγματα δείχνουν ότι η ποσότητα δευτερογενούς ατμού εξαρτάται κυρίως από την πτώση πίεσης που υφίσταται το συμπύκνωμα. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά πίεσης μεταξύ εισόδου και εξόδου, τόσο μεγαλύτερο ποσοστό του συμπυκνώματος μετατρέπεται σε ατμό.

Επίδραση στη Διαστασιολόγηση Γραμμών Συμπυκνωμάτων

Η παρουσία δευτερογενούς ατμού μετατρέπει τη ροή στη γραμμή συμπυκνωμάτων σε διφασική ροή νερού και ατμού. Αυτό είναι κρίσιμο για τη διαστασιολόγηση, επειδή ο όγκος του ατμού είναι πολύ μεγαλύτερος από τον όγκο του υγρού συμπυκνώματος.

Για τον λόγο αυτό, μια γραμμή συμπυκνωμάτων δεν πρέπει να υπολογίζεται μόνο με βάση την παροχή νερού. Πρέπει να ελέγχονται η ποσότητα flash steam, η επιτρεπόμενη ταχύτητα, η αντίθλιψη, η κλίση της σωλήνωσης, τα σημεία αποστράγγισης και η δυνατότητα εξαερισμού.

Ανάκτηση Θερμότητας από Δευτερογενή Ατμό

Αν ο δευτερογενής ατμός εκτονωθεί απευθείας στην ατμόσφαιρα, η ενέργεια που περιέχει χάνεται. Σε εγκαταστάσεις με συνεχείς ή μεγάλες παροχές συμπυκνωμάτων, η ανάκτηση αυτής της ενέργειας μπορεί να έχει σημαντικό οικονομικό και ενεργειακό όφελος.

Η συνήθης λύση είναι η χρήση δοχείου δευτερογενούς ατμού, δηλαδή flash steam vessel. Στο δοχείο αυτό, το μίγμα ατμού-συμπυκνώματος εισέρχεται σε χαμηλότερη πίεση. Ο ατμός διαχωρίζεται και εξέρχεται από το πάνω μέρος του δοχείου, ενώ το συμπύκνωμα απομακρύνεται από το κάτω μέρος, συνήθως μέσω ατμοπαγίδας ή κατάλληλου συστήματος αποστράγγισης.

Ο ανακτημένος δευτερογενής ατμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταναλώσεις χαμηλής πίεσης, όπως προθέρμανση νερού τροφοδοσίας, θέρμανση χώρων, βοηθητικές διεργασίες ή άλλες εφαρμογές που λειτουργούν σε χαμηλότερη πίεση από το κύριο δίκτυο ατμού.

Τυπικός Εξοπλισμός Διάταξης Flash Vessel

Μια πρακτική διάταξη ανάκτησης δευτερογενούς ατμού δεν αποτελείται μόνο από το δοχείο. Απαιτείται πλήρης έλεγχος της μηχανολογικής διάταξης και των ασφαλιστικών μέσων.

• Δοχείο flash steam με κατάλληλη πίεση σχεδιασμού.
• Είσοδος συμπυκνώματος με διάταξη ηρεμίας ή διαχωρισμού.
• Έξοδος δευτερογενούς ατμού από το άνω μέρος του δοχείου.
• Έξοδος συμπυκνώματος από το κάτω μέρος.
• Ατμοπαγίδα ή σύστημα ελεγχόμενης αποστράγγισης συμπυκνώματος.
• Ασφαλιστική βαλβίδα, εφόσον απαιτείται από τη διάταξη και την πίεση σχεδιασμού.
• Μανόμετρο, εξαερισμός, αποστράγγιση και κατάλληλες βαλβίδες απομόνωσης.
• Βαλβίδα αντεπιστροφής όπου υπάρχει πιθανότητα επιστροφής ροής.

Πότε Έχει Νόημα η Ανάκτηση Flash Steam

Η ανάκτηση δευτερογενούς ατμού είναι τεχνικά και οικονομικά ενδιαφέρουσα όταν υπάρχουν επαρκείς παροχές συμπυκνωμάτων, σταθερή λειτουργία και διαθέσιμη κατανάλωση χαμηλής πίεσης. Δεν είναι πάντα σωστή λύση για κάθε εγκατάσταση. Πρέπει να ελέγχονται η ετήσια διάρκεια λειτουργίας, οι πραγματικές παροχές, οι πιέσεις λειτουργίας και η δυνατότητα αξιοποίησης του ανακτημένου ατμού.

Σχετικός Εξοπλισμός

Η Φιλιππόπουλος Α.Ε. διαθέτει εξοπλισμό για δίκτυα ατμού και συμπυκνωμάτων, όπως ατμοπαγίδες, δοχεία flash, διαχωριστές, φίλτρα, βαλβίδες απομόνωσης, βαλβίδες αντεπιστροφής, μειωτές πίεσης, ασφαλιστικές βαλβίδες, αντλίες συμπυκνωμάτων, όργανα ελέγχου και εξοπλισμό λεβητοστασίου.