Steam Sparger: Mga Application, Pamantayan sa Pagpili, at Praktikal na Patnubay

Ang steam sparger ay isang murang piraso ng tubo hanggang sa sandaling magsimula itong martilyo laban sa mga suporta nito, at sa panahong iyon ang tangke na kinauupuan nito ay karaniwang nagpapakain sa isang linya ng produksyon.

Kumuha ng 20 cubic meter na tangke na kailangang pumunta mula 15 deg C hanggang 80 deg C sa loob ng 45 minuto. Ang tungkulin ay halos 2,000 kW. Sa 6 bar g, na may condensate na umaalis malapit sa temperatura ng tangke, ang isang kilo ng singaw ay nagbibigay ng humigit-kumulang 2,400 kJ kapag na-kredito ang matinong init, kaya ang sparger ay dapat pumasa ng humigit-kumulang 3.0 t/h. Itinatakda ng nag-iisang figure na iyon ang bore, ang bilang ng butas at ang bilis ng tubo upang mabuhay.

Masyadong maliit ang laki nito at hindi umabot sa temperatura ang batch. Sukat ito ng masyadong malaki at ang pipe ay sumipol, nagvibrate at nabibitak sa pagitan ng mga hanay ng butas sa loob ng ilang season.

Ano ang Ginagawa ng Steam Sparger

Ang steam sparger ay isang direct-contact heater: isang drilled pipe na ipinapasok sa isang liquid-filled na sisidlan, kung saan ang singaw ay ini-inject at na-condensed sa mismong likido.

Kahulugan: ang steam sparger, tinatawag ding sparge pipe, ay isang butas-butas na steam injection pipe na naglalabas sa ibaba ng likidong ibabaw ng tangke o sisidlan. Ang init ay gumagalaw sa pamamagitan ng direktang condensation sa bubble interface sa halip na sa pamamagitan ng metal na pader.

Paano gumagana ang paglipat ng init

Ang singaw ay umaalis sa bawat butas bilang isang high-velocity jet, nabibiyak sa mga bula at bumagsak habang ang nakatagong init ay pumapasok sa nakapalibot na likido. Walang pader na naghihiwalay sa singaw mula sa produkto, kaya ang kahusayan sa punto ng iniksyon ay malapit sa 100 porsyento. Ang mga hadlang ay nasa ibang lugar: ang condensate ay nagpapalabnaw sa batch, ang likido ay hindi maaaring pumasa sa saturation temperature ng singaw sa supply pressure, at ang paghahalo ng enerhiya ay kailangang magmula sa mga jet mismo.

Kung saan ginagamit ang mga sparge

• Hugasan, banlawan at linisin ang mga tangke sa mga halaman ng pagkain at inumin
• Paghuhugas ng mga bahagi at phosphating bath sa metal finishing
• Boiler feedwater deaerators at condensate tank
• Mga palanggana sa paggamot ng tubig at neutralisasyon

Karamihan sa mga sparge ay tumatakbo sa singaw sa pagitan ng 2 at 8 bar g at pumasa kahit saan mula 500 kg/h hanggang 15 t/h, kaya malawak ang window ng disenyo ngunit pare-pareho ang mga failure mode.

Pagpapalaki ng Sparger: Steam Load, Bore at Hole Area

Ang Sparger sizing ay bumaba sa tatlong numero, at lahat ng iba pa, kabilang ang ingay at vibration, ay sumusunod mula sa kanila: steam mass flow, sparge pipe bore at kabuuang lugar ng butas.

Ang daloy ng singaw ay nagmumula sa balanse ng enerhiya. I-multiply ang liquid mass at ang katumbas ng tubig ng tangke sa pamamagitan ng partikular na init at ang pagtaas ng temperatura, hatiin sa oras ng pag-init upang makakuha ng kW, pagkatapos ay hatiin sa init ang bawat kilo ng singaw na ilalabas: ang nakatagong init sa supply pressure at ang matinong init na ibinibigay ng condensate habang bumababa sa temperatura ng likido.

Sa 6 bar g ang denominator na iyon ay humigit-kumulang 2,400 kJ/kg. Sa 3 bar g ay bumababa ito sa humigit-kumulang 2,250 kJ/kg, at ang sparger ay nangangailangan ng humigit-kumulang 7 porsiyentong karagdagang singaw para sa parehong tungkulin. Magdagdag ng 5 hanggang 10 porsiyento para sa pagkawala ng init mula sa ibabaw ng tangke.

Pattern ng butas at mga panuntunan sa layout

Ang pattern ng butas ay nagpapasya kung ang isang tangke ay umiinit nang pantay-pantay o nagkakaroon ng 10 hanggang 15 deg C gradient mula sa isang dulo hanggang sa kabilang dulo.

1. Itakda ang bore mula sa maximum na daloy ng singaw sa 20 hanggang 25 m/s, pagkatapos ay suriin na ang parehong tubo ay hindi bababa sa 10 m/s sa pinakamababang turndown.
2. Kalkulahin ang kabuuang lugar ng butas mula sa limitasyon ng bilis ng paglabas, pagkatapos ay magdagdag ng 50 hanggang 100 porsiyentong higit pang mga butas upang payagan ang bahagyang pagbara.
3. Ayusin ang mga butas sa dalawang staggered row na 45 degrees sa ibaba ng pahalang, o isang solong row na nakaharap pababa. Huwag kailanman humarap sa kanila pataas.
4. Mga butas ng espasyo na 8 hanggang 12 na diyametro ang pagitan sa buong haba ng pagtakbo upang mawalis ng mga jet ang tangke sa halip na isang sulok.
5. I-slope pabalik ang tubo patungo sa inlet at alisan ng tubig ang mababang dulo, kaya hindi maaaring maglakbay ang condensate bilang slug kapag bumukas ang balbula.

Ang sparger ay hindi isang mixing device. Kung saan walang ibang agitation, kailangang walisin ng mga jet ang buong volume, na karaniwang nangangahulugan ng mas mahabang pagtakbo na may mas marami, mas maliliit na butas sa halip na isang maikling tubo na may ilang malalaking butas.

Mga Failure Mode at Paano Naghahambing ang Sparging

Tatlong pagkabigo ang dahilan para sa karamihan ng sparger downtime: water hammer sa pagsisimula, thermal fatigue cracking sa pagitan ng mga hanay ng butas, at pagkasira ng vibration sa mga suporta at mga koneksyon sa sangay.

• Ang pagkatok kapag bumukas ang balbula ng singaw ay tumuturo sa condensate na nakaupo sa linya. Magkabit ng bulsa ng drain sa mababang dulo at dahan-dahang buksan ang balbula.
• Ang mga bitak na lumalabas sa pagitan ng mga butas pagkatapos ng 12 hanggang 24 na buwan ay nangangahulugan na ang tuktok ng tubo ay umiikot sa pagitan ng basa at tuyo. Dagdagan ang paglubog o higpitan ang antas ng control band.
• Ang mga sira na suporta at basag na mga weld ng sanga ay nagmumula sa vibration. Dalhin ang bilis ng paglabas ng butas sa ibaba 30 m/s at magdagdag ng gabay malapit sa mid-point.
• Ang isang mainit na zone na malapit sa pumapasok na may malamig na likido na mas malayo ay nangangahulugan ng masyadong kaunting mga butas na masyadong malaki ang diameter. Muling kalkulahin ang kabuuang lugar ng butas muna.

Ang sparging ay ang pinakamurang paraan upang magpainit ng likido at ang hindi gaanong nakokontrol. Kapag ang proseso ay nangangailangan ng huling dalawang degree, isang sparger lamang ang hindi maghahatid sa kanila.

Mga Materyales, Mga Kodigo at Pagsusuri sa Pagkuha

Para sa tubig at karamihan sa mga likidong proseso, ang 316L na hindi kinakalawang na asero na may pinakamababang kapal ng pader na iskedyul na 40 ay ang praktikal na default para sa isang sparge pipe. Ang carbon steel ay katanggap-tanggap lamang sa mga closed, treated system kung saan kinokontrol ang kimika ng tubig.

• Kumpirmahin kung aling piping code ang namamahala sa linya: ASME B31.1 para sa power piping, B31.3 para sa process piping.
• Hilingin ang pagguhit ng pattern ng butas na may diameter, spacing, bilang ng mga hilera at isang positional tolerance.
• Nangangailangan ng hydrostatic test sa 1.5 beses na presyon ng disenyo at inspeksyon ng dye-penetrant ng mga hilera ng butas sa mga kritikal na linya.
• Humiling ng mga sertipiko ng materyal sa EN 10204 3.1 at isang weld map na may mga talaan ng kwalipikasyon ng welder.
• Bumili mula sa isang fabricator na maaari kumpirmahin ang input ng init at i-convert ang mga modelo ng 3D na layout bago magsimula ang welding, dahil doon magsisimula ang karamihan sa field rework.

Ang sparge pipe ay isang bahagi ng presyon. Dapat itong bilhin gamit ang parehong dokumentasyon tulad ng anumang iba pang bahagi ng presyon sa sistema ng singaw, kahit na mukhang isang haba ng drilled pipe.

Ang Heat Recovery System sa Likod ng Sparger

Sa karamihan ng mga halaman ang singaw ng sparger injects ay hindi nabuo para sa layunin. Ito ay nakuhang muli mula sa maubos na gas o proseso ng basurang init, at iyon ang nagpapagana sa ekonomiya.

Karaniwang dumarating ang ispesipikong sparger na may nakapirming pinagmumulan ng singaw: isang heat recovery steam generator sa isang gas turbine exhaust, isang waste heat boiler sa ibaba ng agos ng tapahan o pugon, o isang planta ng steam main. Ang pagbawi ng isa pang 10 porsiyento ng init sa flue gas ay nagbabago sa payback sa isang sparger installation mula taon hanggang buwan, at madalas nitong pinapataas ang pressure na available sa sparger, na nagpapalawak sa hanay ng temperatura na maaabot ng tangke.

Industrial Waste Heat Boiler para sa HRSG Flue Gas Recovery Naaangkop sa bakal, kemikal, semento at smelting flue gas, pagbawi ng basurang init na may kakayahang umangkop na kapasidad ng singaw at mga disenyong lumalaban sa kaagnasan. Tingnan ang Produkto →

Ang kadena ng pagbawi ay mahalaga gaya ng mismong sparger. Ang mga finned tube ay ang pangunahing elemento ng heat transfer sa parehong mga economizer at heat recovery steam generator, at ang pagpili sa pagitan ng H-type, spiral at heat pipe na mga disenyo ay nagpapasya kung gaano kalaki ang pag-foul ng isang unit at kung gaano kadali itong linisin. Sa maalikabok na tambutso ng gas, pinapanatili ng isang H-type na finned tube ang mga daanan ng gas na tuwid at mas madaling i-soot-blow, habang ang spiral finned tube ay nakakabit ng mas maraming ibabaw sa parehong volume at nababagay sa mas malinis na gas.

Spiral Finned Tube para sa Boiler at Waste Heat Recovery High-efficiency heat exchange component na may nako-customize na fin geometry, na angkop sa mas malinis na flue gas kung saan kailangan ang compact heat transfer surface. Tingnan ang Produkto →

Sa ibaba ng agos ng tube bundle, ginagawa ng economizer ang mababang temperatura, hinihila ang huling kapaki-pakinabang na init mula sa flue gas bago ito umabot sa stack. Sa proseso ng tambutso ng kagamitan, ang cold-end corrosion at acid dew point ay kailangang balansehin laban sa sobrang init na nakuhang muli.

Economizer para sa Chemical at Petrochemical Process Equipment Flue Gas Binabawi ang mababang temperatura ng basurang init mula sa refinery at methanol process exhaust na may selyadong corrosion-resistant construction at pagsubaybay para sa variable na operasyon. Tingnan ang Produkto →

Anuman ang pagsasaayos, ang ibabaw ng paglipat ng init ay kung saan unang lumalabas ang fouling, erosion at vibration, kaya pagpaplano ng inspeksyon ng finned tube kabilang sa parehong pag-uusap bilang sparger maintenance.

Ang isang sparger ay kasing mura lamang ng singaw sa likod nito. Ibalik ang singaw na iyon sa itaas ng agos at ang buong pagkalkula ay nagbabago.

Mga Madalas Itanong

Paano mo kinakalkula ang daloy ng singaw para sa isang sparger?

I-multiply ang likidong masa at ang katumbas ng tubig ng tangke sa pamamagitan ng tiyak na init at pagtaas ng temperatura, hatiin sa oras ng pag-init upang makakuha ng kW, pagkatapos ay hatiin sa init na inilabas sa bawat kilo ng singaw. Sa 6 bar g na may condensate na umaalis sa temperatura ng tangke na humigit-kumulang 2,400 kJ/kg, kaya ang 2,000 kW na tungkulin ay nangangailangan ng humigit-kumulang 3.0 t/h. Magdagdag ng 5 hanggang 10 porsiyento para sa pagkawala ng init sa panahon ng warm-up.

Bakit kumakatok ang sparge pipe kapag bumukas ang steam valve?

Condensate. Ang isang idle sparge pipe ay napupuno ng tubig, at ang singaw na pumapasok sa buong daloy ay nagtutulak sa slug na iyon sa linya. I-slope ang tubo pabalik sa isang drain pocket, tanggalin ang condensate bago bumukas ang balbula, at dahan-dahang pataasin ang daloy. Sa mas malalaking linya, mas mura ang halaga ng warm-up bypass kaysa sa pinsalang maaaring idulot ng isang water hammer event.

Gaano kalalim ang dapat ilubog ng sparger?

Hindi bababa sa 300 mm sa ibaba ng pinakamababang antas ng operating liquid, na may 100 hanggang 200 mm na clearance sa itaas ng sahig ng tangke. Ang mas mababaw na paglubog ay nagdudulot ng pagsaboy at ingay, at hinahayaan nitong matuyo at umikot ang tuktok ng tubo, na siyang karaniwang pinagmulan ng mga bitak ng pagkapagod sa pagitan ng mga hilera ng butas.

Tatlong numero ang namamahala sa isang sparger: daloy ng singaw, lugar ng butas at lalim ng paglubog. Kunin ang lahat ng tatlong tama at ang natitira ay dokumentasyon.

Hindi kailangang kumplikado ang mga Sparger, ngunit kailangan nilang kalkulahin. Ang dami ng tangke ang nagtatakda ng tungkulin, ang tungkulin ang nagtatakda ng daloy ng singaw, ang daloy ng singaw ang nagtatakda ng butas at ang lugar ng butas, at ang paglubog ay nagpapasya kung ang tubo ay magtatagal sa buhay ng disenyo nito o mga bitak sa ikalawang season nito.

Ang sparger ay isang bahagi ng presyon na may function ng proseso. Sukatin ito mula sa balanse ng enerhiya, ilatag ang mga butas para sa buong hanay ng turndown, at bilhin ito gamit ang parehong papeles gaya ng iba pang bahagi ng steam system.