Το τύμπανο ατμού του λέβητα είναι το πιο σημαντικό συστατικό ενός λέβητα, αυτό το οριζόντια τοποθετημένο κυλινδρικό σχήμα λειτουργεί ως διαχωριστής φάσης για το μείγμα ατμού νερού.
Στην αρχαιότητα, οι λέβητες σχεδιάστηκαν έως και τέσσερα τύμπανα τοποθετώντας τα στο πάνω και στο κάτω μέρος και διασυνδέονται με ένα δίκτυο σωλήνων. Τώρα χρησιμοποιούνται κυρίως single και bi drums.
Τι είναι ένα τύμπανο ατμού σε ένα λέβητα;
Το τύμπανο ατμού ή το άνω τύμπανο είναι ένα βασικό συστατικό ενός λέβητα σωλήνα νερού που είναι τοποθετημένος στο επάνω τμήμα ενός λέβητα σε σχήμα οριζόντιου κυλίνδρου.
Η λειτουργία του Boiler Steam Drum είναι να συλλέγει τον παραγόμενο ατμό και επίσης να παρέχει έναν χώρο όπου ο ατμός μπορεί να διαχωριστεί από το νερό του λέβητα. Ο ατμός δημιουργείται στους σωλήνες νερού ενός λέβητα και στο σημείο κορεσμού οι ατμοί ατμού αρχίζουν να σχηματίζουν φυσαλίδες και διαχωρίζονται από το υγρό.
Λόγω της διαφοράς στη μάζα, οι ατμοί ατμού κινούνται προς τα πάνω μέσω των σωλήνων που συνδέονται στο πάνω μέρος του τυμπάνου ατμού.
Υπάρχουν βασικά δύο στάδια διαχωρισμού σε ένα τύμπανο ατμού. Στο αρχικό στάδιο αφαιρείται μόνο νερό από τον ατμό, το οποίο επιτυγχάνεται λόγω του επαρκούς χώρου πάνω από το κανονικό τύμπανο ατμού για την αποκόλληση του υγρού ατμού. Στο δεύτερο στάδιο οι σταγόνες νερού αφαιρούνται από τον ατμό
Σκοπός του τυμπάνου ατμού σε λέβητα
Το τύμπανο ατμού είναι απαραίτητο μέρος ενός λέβητα με σωλήνα νερού.
Οι κύριοι σκοποί της χρήσης ενός τυμπάνου ατμού λέβητα είναι:
Παρέχετε χώρο αποθήκευσης για το μείγμα ατμού νερού.
Λειτουργεί ως μέρος όπου ο ατμός που παράγεται στο λέβητα διαχωρίζεται από το νερό του λέβητα.
Στο επάνω μέρος του τυμπάνου ατμού συσσωρεύεται ένα στρώμα ατμού και το στρώμα νερού παραμένει κάτω λόγω της διαφοράς μάζας. Οι σωλήνες συνδέονται στο πάνω μέρος του τυμπάνου και μέσω αυτών των σωλήνων κυκλοφορεί ατμός για διαφορετικές εφαρμογές όπως θέρμανση, παραγωγή ρεύματος, απολύμανση κάποιας περιοχής κ.λπ.
Πώς λειτουργεί ένα τύμπανο ατμού λέβητα;
Ένα τύμπανο ατμού λέβητα είναι ένα ουσιαστικό μέρος ενός λέβητα σωλήνα νερού.
Ο ατμός που δημιουργείται μέσα στους σωλήνες νερού του λέβητα λόγω της καύσης του καυσίμου συλλέγεται σε ένα οριζόντιο κυλινδρικό τύμπανο τοποθετημένο στην επάνω θέση μέσω σωλήνων ανύψωσης. Ο παραγόμενος ατμός έχει μικρότερη πυκνότητα από το νερό και επομένως θα συσσωρευτεί στο υψηλότερο επίπεδο στο δοχείο.
Υλικό τυμπάνου ατμού λέβητα
Το τύμπανο ατμού είναι ο θάλαμος πίεσης στην ακραία άνω θέση του κυκλοφορικού συστήματος του λέβητα.
Τα τύμπανα ατμού λέβητα κατασκευάζονται με υλικό αποκλειστικής ποιότητας και χρησιμοποιώντας σύγχρονη τεχνολογία για να παρέχουν ιδιότητες όπως στιβαρή κατασκευή, υψηλή αντοχή, εξαιρετική λειτουργία, αξιόπιστο κ.λπ. 390 psi.
Το πάχος των πλακών ανθρακούχου χάλυβα για Steam Drum επιλέγεται ανάλογα με την πίεση σχεδιασμού του λέβητα. Από την άλλη πλευρά, ο όγκος ενός τυμπάνου καθορίζεται από τον απαραίτητο όγκο που απαιτείται για τον καθαρό διαχωρισμό του νερού από τον ατμό για να ληφθεί ξηρός κορεσμένος ατμός. Το τύμπανο αποθηκεύει επίσης επαρκή ποσότητα ατμού.
Εξαρτήματα τυμπάνου ατμού λέβητα
Το τύμπανο ατμού του λέβητα είναι η δεξαμενή για το μείγμα ατμού και νερού και παρέχει την απαραίτητη κεφαλή για την κυκλοφορία του νερού μέσω της ζώνης εξάτμισης.
Τα εσωτερικά μέρη ενός τυμπάνου ατμού λέβητα είναι:
1. Σωλήνας διανομής νερού τροφοδοσίας
2. Βαλβίδα ασφαλείας
3. Σωλήνας δοσομέτρησης χημικών
4. Σωλήνας Continuous Blow down
5. Μετρητής στάθμης τυμπάνου
6. Θάλαμος κιβωτίου Cyclone
7. Στεγνωτήρας ατμού/αποθάμβωσης/ξηραντής ατμού
8. Σωλήνες εξόδου κορεσμένου ατμού
9. Κάτω
10 διαλείπουσα Blow down Pipe
Υπολογισμός πάχους τυμπάνου ατμού λέβητα
Ο τύπος για τον υπολογισμό του πάχους του τυμπάνου του λέβητα αναφέρεται στον Κωδικό Λέβητα και Δοχείου Πίεσης ASME PG-27 για κυλινδρικά εξαρτήματα υπό εσωτερική πίεση, σελίδα 10.
Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ελάχιστου πάχους όπως αναφέρεται στο ASME, παράγραφος PG-27.2.2, σελίδα αρ.-10 είναι γραμμένος παρακάτω:
Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της μέγιστης επιτρεπόμενης πίεσης εργασίας αναφέρεται παρακάτω:
Που,
t= ελάχιστο πάχος τοιχώματος σχεδιασμού σε ίντσες.
P = πίεση σχεδίασης σε psi
D = εξωτερική διάμετρος σωλήνα σε ίντσες
e=συντελεστής πάχους (0.04 για διογκωμένους σωλήνες, 0 για συγκολλημένους σωλήνες αντοχής)
S= μέγιστη επιτρεπόμενη τάση σύμφωνα με την ενότητα II ASME
Μέτρηση στάθμης τυμπάνου ατμού λέβητα
Το Boiler Steam Drum λειτουργεί ως σημαντικό μέρος μιας βιομηχανίας σταθμών παραγωγής ενέργειας λόγω της ικανότητας παραγωγής ατμού.
Η στάθμη του νερού του τυμπάνου είναι σταθερή όταν οι συνθήκες λειτουργίας είναι σταθερές και οι ροές ισορροπημένες. Ο πομπός διαφορικής πίεσης είναι το όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της στάθμης του τυμπάνου. Η βελτιστοποίηση του τυμπάνου ατμού και η όσο το δυνατόν πιο ασφαλής και αποτελεσματική χρήση τους απαιτεί αξιόπιστη μέτρηση της στάθμης του νερού.
Το τύμπανο ατμού δημιουργεί μια σταθερή στάθμη νερού υπό σταθερές συνθήκες λειτουργίας και για τις ισορροπημένες ροές. Η στάθμη του νερού ενός τυμπάνου ατμού είναι μια παράμετρος που πρέπει να παρακολουθείται και να ελέγχεται σωστά.
Εξαερισμός τυμπάνου ατμού λέβητα
Κατά την εκκίνηση, στο τύμπανο ατμού συσσωρεύεται κορεσμένος ατμός που αυξάνει την πίεση, μέσω των αεραγωγών απελευθερώνεται αέρας και διαλυμένα αέρια. Κατά το κλείσιμο του λέβητα, αυτές οι βαλβίδες εξαερισμού επιτρέπουν στον καθαρό αέρα να εισέλθει στο τύμπανο του λέβητα για να αποφευχθεί η κατάρρευσή του υπό πίεση.
Οι αεραγωγοί τυμπάνου ατμού λέβητα αφαιρούν το κενό κατά τη διακοπή λειτουργίας λόγω συμπύκνωσης ατμού στο τύμπανο του λέβητα.
Τύμπανο ατμού λέβητα απορριμμάτων θερμότητας
Οι λέβητες θερμότητας ανακυκλώνουν κυρίως τη θερμική ενέργεια, η θερμότητα ανακτάται από τα καυσαέρια και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού ως έξοδο που μειώνει το συνολικό κόστος λειτουργίας
Ένας λέβητας απορριπτόμενης θερμότητας συνδέεται με ένα υπερυψωμένο τύμπανο ατμού για κυκλοφορία νερού και ατμού με υψηλότερο ρυθμό ανακυκλοφορίας για αποτελεσματική ψύξη. Τα τύμπανα ατμού είναι εξοπλισμένα με τεχνική διαχωρισμού φάσεων δύο σταδίων για λήψη ατμού υψηλής καθαρότητας. Για τον διαχωρισμό του νερού ατμού χρησιμοποιούνται εσωτερικοί διαχωριστές κυκλώνων και επιθέματα αποθάμβωσης.
Τα βαρέλια ατμού κατασκευάζονται σύμφωνα με τους κωδικούς ASME ή άλλους κωδικούς έτσι ώστε να μπορούν να ικανοποιούν τις απαιτήσεις των λεβήτων απορριπτόμενης θερμότητας. Με το τύμπανο παρέχονται κατάλληλα όργανα για την ασφαλή και ομαλή λειτουργία του λέβητα απορριμμάτων θερμότητας.
Τύμπανο ατμού Boiler Water Tube
Λόγω της διαφοράς στις πυκνότητες ατμού και νερού, καθιστούν δυνατή τη συσσώρευση κορεσμένου ατμού και νερού μέσα στο τύμπανο ατμού. Το τύμπανο ατμού συγκρατεί νερό (για 10 έως 60 δευτερόλεπτα) για να τροφοδοτήσει τον λέβητα αποτρέποντας την απώλεια υγρού στους σωλήνες καθόδου και ανύψωσης.
Το μέγεθος του τυμπάνου Steam που απαιτείται για έναν λέβητα με σωλήνα νερού καθορίζεται από τον απαιτούμενο όγκο για το διαχωρισμό ατμού και νερού για την παραγωγή ξηρού κορεσμένου ατμού και το τύμπανο ατμού θα πρέπει επίσης να παρέχει επαρκή χώρο για αποθήκευση ατμού.
Λέβητας χωρίς τύμπανο ατμού
Ακόμη και ένας σκληρός λέβητας Benson είναι ένας λέβητας με σωλήνα νερού, έχει ένα μοναδικό χαρακτηριστικό της απουσίας τυμπάνου διαχωρισμού ατμού, με απλά λόγια είναι ένας λέβητας χωρίς τύμπανο.
Εδώ το νερό συμπιέζεται σε υπερκρίσιμη πίεση και η λανθάνουσα θερμότητα του νερού μειώνεται στο μηδέν και το νερό μετατρέπεται απευθείας σε ατμό χωρίς να σχηματίζονται φυσαλίδες.
Σε υπερκρίσιμη πίεση τόσο ο ατμός όσο και το νερό έχουν τις ίδιες πυκνότητες που εμποδίζουν το σχηματισμό φυσαλίδων. Ως εκ τούτου, δεν χρειάζεται ένα τύμπανο ατμού για τον διαχωρισμό των φυσαλίδων αέρα από το νερό στον λέβητα Benson.
Λόγω της απουσίας τυμπάνου ατμού το βάρος αυτών των τύπων λεβήτων είναι τουλάχιστον 20% μικρότερο από τους άλλους τύπους λεβήτων.
Συμπέρασμα:
Το τύμπανο ατμού ενός λέβητα με σωλήνα νερού είναι ένα απαραίτητο συστατικό που παρέχει χώρο για διαχωρισμό ατμού και νερού. θα πρέπει να έχουμε σωστή γνώση των διαφορετικών γεγονότων που σχετίζονται με ένα τύμπανο ατμού για να διασφαλίσουμε την αποτελεσματική λειτουργία ενός λέβητα με σωλήνα νερού.
