El trencaclosques de Flash Steam
Un intercanviador de calor de PTFE produeix el que sembla ser un vapor de flaix excessiu a la línia de retorn del condensat. El purgador de vapor s'ha substituït per una nova unitat de la mida correcta. La trampa gira amb normalitat. No obstant això, la línia de retorn del condensat roman plena de vapor, el receptor de condensat expulsa vapor contínuament i la pèrdua d'energia és visible en el consum de combustible de la caldera.
El supòsit natural és que la trampa de vapor està bufant-permet passar el vapor viu. Però les proves confirmen que la trampa està intacta. La temperatura del condensat que entra a la trampa és a la temperatura de saturació o propera. El problema no és una trampa que funciona malament. És que l'intercanviador de calor de PTFE està produint condensat amb una entalpia inusualment alta, més propera a la saturació que el condensat subrefredat típic dels intercanviadors metàl·lics. La física de la transferència de calor en PTFE explica per què.
El dèficit de subrefrigeració
En un intercanviador de calor metàl·lic, la temperatura de la paret del tub és gairebé uniforme des del costat del vapor fins al costat del procés. La temperatura de la superfície externa és propera a la temperatura de saturació del vapor. El condensat que drena al llarg de la paret del tub està en contacte amb una superfície gairebé tan calenta com el vapor que l'ha produït. El condensat surt de l'intercanviador a prop de la temperatura de saturació.
En un intercanviador de calor de PTFE, hi ha un gradient de temperatura important a través de la paret del tub. La superfície externa en contacte amb el fluid del procés és 20-40 graus més freda que la superfície interna en contacte amb el vapor. El condensat que drena al llarg de la paret interior està en contacte amb la superfície del costat del vapor, que es troba a la temperatura de saturació o a prop. La temperatura del condensat es manté a prop de la saturació mentre drena.
Tanmateix, el condensat experimenta una mica de subrefredament a mesura que passa pel capçal de condensat i s'acosta a la trampa. La magnitud d'aquest subrefrigerament depèn de la longitud del camí del flux del condensat, la temperatura de la capçalera i la pèrdua de calor de la capçalera a l'entorn ambiental.
En un intercanviador de PTFE, la massa tèrmica més baixa dels capçals i el disseny compacte sovint significa que hi ha menys oportunitats de subrefrigerament abans que el condensat arribi a la trampa. El condensat que arriba a la trampa es subrefreda de 2-5 graus, en comparació amb el subrefredament de 10-20 graus típic dels grans intercanviadors metàl·lics. El subrefrigerament més baix significa que una fracció més alta del condensat es transforma en vapor quan passa per la trampa i es despresuritza.
| Paràmetre Flash Steam | Intercanviador metàl·lic | Intercanviador de calor de PTFE |
|---|---|---|
| Temperatura del condensat a l'entrada de la trampa | 125-135 graus (subrefredament de 10-20 graus a partir de 143 graus de saturació) | 138-141 graus (subrefrigeració de 2-5 graus) |
| Fracció de vapor flash a la descàrrega atmosfèrica | 5-10% | 10-14% |
| Aparició de la línia de retorn de condensats | Vapor intermitent; majoritàriament líquid | Vapor continu; flux d'alta-velocitat de dues-fases |
| Pèrdua d'energia per servei de 100 kW (equivalent kW) | 3-5 | 5-7 |
| Freqüència del cicle de trampes | 4-10 cicles/minut | 2-5 cicles/minut (volum més elevat per cicle) |
La solució de recuperació d'energia
La velocitat de vapor més alta d'un intercanviador de PTFE no és un mal funcionament-és una conseqüència d'una transferència de calor eficient que deixa el condensat a prop de la saturació. El vapor flash representa energia recuperable. La solució no és reduir el vapor de flaix a l'intercanviador sinó recuperar-lo aigües avall.
Un sistema de recuperació de vapor de flaix captura el vapor de flaix de la ventilació del receptor de condensats i l'utilitza per a aplicacions d'escalfament a baixa pressió-preescalfament d'aigua d'alimentació, calefacció d'espais o calefacció de procés a baixa-temperatura. L'energia recuperada compensa el consum de combustible de la caldera. L'eficiència neta del sistema, inclosa la recuperació, pot superar la d'un intercanviador metàl·lic amb menys vapor de flaix però també una menor eficiència de transferència de calor.
Per a instal·lacions sense recuperació de vapor de flaix existent, la velocitat de flaix més alta dels intercanviadors de PTFE pot justificar la inversió en equips de recuperació. L'estalvi energètic de la recuperació s'aplica a tots els intercanviadors del sistema de condensació, no només a les unitats de PTFE.
Verificació del rendiment de la trampa
Abans d'atribuir un vapor de flaix elevat a les característiques del PTFE, comproveu que el purgador de vapor estigui de mida i funcionament correctes. Una trampa massa petita farà una còpia de seguretat del condensat a l'intercanviador, reduint la transferència de calor. Un parany massa gran farà un cicle amb poca freqüència i pot permetre el pas de vapor viu durant el cicle obert.
La mida correcta de la trampa ve determinada per la càrrega de condensat a plena capacitat de calor, amb un factor de seguretat d'1,5-2,0 per a les condicions d'arrencada. El parany ha de ser un flotador-i-termostàtic per modular les càrregues de condensat típiques dels processos de temperatura controlada. La ventilació termostàtica ha de ser funcional per evitar l'acumulació d'aire.
La mesura de la temperatura del condensat a l'entrada de la trampa confirma el nivell de subrefrigeració. Un termoparell de contacte o un termòmetre d'infrarojos proporciona una precisió adequada. Si el subrefrigerament supera els 10 graus, la trampa pot estar inundant l'intercanviador-un problema diferent que requereix investigar la contrapressió del sistema de retorn del condensat.
Resum
L'excés de vapor de flaix d'un intercanviador de calor de PTFE amb un purgador de vapor que funciona correctament és causat pel baix refredament del condensat que surt de l'intercanviador-normalment entre 2 i 5 graus enfront dels 10-20 graus per als intercanviadors metàl·lics. Aquesta és una conseqüència de les característiques de transferència de calor del PTFE, no un mal funcionament. El vapor flash representa l'energia recuperable que es pot capturar mitjançant un sistema de recuperació de vapor flash, millorant l'eficiència energètica general de la planta.
La verificació de la mida de la trampa i la temperatura del condensat confirma que el sistema funciona segons el disseny. Un subrefrigerament significativament superior a 5 graus indica un problema diferent d'-inundació de condensats-que requereix una investigació independent.
El suport d'enginyeria per a l'anàlisi del sistema de condensats de l'intercanviador de calor de PTFE i l'avaluació de la recuperació de vapor de flaix està disponible quan s'envien la pressió de vapor, les mesures de temperatura de condensat, les especificacions de la trampa i la configuració actual del sistema de condensats.
