کاربرد و نحوه عملکرد سپریتور در دیگ بخار چیست؟

سپریتورها:

بخار مرطوب دارای مقداری آب بوده و یکی از معضلات سیستم های بخار می باشد. وجود رطوبت می تواند منجر به کاهش تولید، کاهش کیفیت تولید و نیز صدمه به اکثر تجهیزات سیستم شود. اگر چه با استفاده مناسب از تله بخار می توان مقدار زیادی از آب را خارج نمود،ولی قطرات آب مخلوط با بخار همچنان باقی خواهند ماند.

به منظور جداسازی این قطرات آب، از سپریتور در خط بخار استفاده می شود. بخار تولیدی دربویلری که به منظور تولید بخار اشباع طراحی شده است، بصورت ذاتی مرطوب می باشد. اگر چه ضریب خشکی بخار باتوجه به نوع بویلر و دیگ بخار متفاوت است ولی اکثر بویلرها در بهترین شرایط بخار را با ضریب خشکی 95% الی 98% تولید می کنند.

در صورت عملکرد نادرست بویلر و نفوذ آب به داخل بخار خروجی، درصد رطوبت به مراتب باز هم افزایش خواهد یافت. در خطوط انتقال بخار همواره اتلاف حرارت وجود دارد که منجر به تولید کندانس در خط بخار خواهد شد. کندانس حاصل در اثر وزن خود از روی جداره های لوله به سمت پایین لغزیده و با سرعت کمتر از بخار حرکت می کند. بخاری که در بالای این آب حرکت می کند باعث ایجاد موج شده و قطرات آب از نوک موج ها به داخل بخار پرتاب و همراه آن حرکت می کنند.

وجود آب در بخار می تواند منجر به مشکلات مختلفی گردد.

• از آنجائی که آب مانعی در برابر انتقال حرارت است، وجود آن می تواند به کاهش کیفیت و کمیت تولید منجر شود.
• قطرات آب که با سرعت بالای بخار حرکت می کنند موجب خوردگی قسمت های درونی شیر(سیت وپلاگ) شده که اصطلاحا به Wiredrawing  معروف است.
• افزایش رسوب جدار داخلی لوله ها و سطوح انتقال حرارت بر اثر ناخالصی حمل شده با قطرات آب.
• صدمه و شکست به شیرهای کنترل و جریان سنج بر اثر ضربه چکش یا خوردگی سریع.

سپریتورها در انواع مختلفی طراحی و ساخته می شوند و به منظور جداسازی قطرات و رطوبت مخلوط بخار، که قابل برداشت با تله های بخار نیستند، استفاده می گردند. به طور عمده سه نوع مختلف سپریتور وجود دارد:

• سپریتور نوع پره دار(Baffle Type ):

سپریتور پره ای از تعدادی پره داخلی تشکیل شده که به دفعات موجب تغییر جهت جریان بخار در داخل بدنه می گردد. قطرات آب دارای جرم و اینرسی زیادتر از بخار بوده و هنگام تغییر جهت بخار از اطراف پره ها، بر روی آنها جمع می شوند. در نتیجه کاهش سرعت سیال در اثر سطح مقطع بزرگ سپریتور، انرژی جنبشی قطرات نیز کاسته شده و اکثر آنها از مخلوط جدا می شوند. و در نهایت کندانس جمع شده در زیر سپریتور توسط تله بخار زیرین تخلیه می شود.

• سپریتور نوع Cyclonic :

سپریتور سیکلون یا سانتریفیوژ دارای تعدادی پره داخلی است که تولید حرکت گردابی پرسرعت می کند. سرعت بخار در حال چرخش موجب پرتاب قطرات به دیواره ها شده و سپس به سمت انتهای سپریتور و محل نصب تله بخار هدایت می شوند.

• سپریتور Coalescence :

این نوع از سپریتور مانعی در برابر حرکت بخار ایجاد می کند. مانع مذکور معمولا از صفحه مشبک سیمی تشکیل شده که در بالای سطح ورودی لوله بخار و قطرات آب نصب می شود. این شبکه موجب تشکیل قطرات بزرگ آب که نمی توانند توسط  بخار حمل شوند، خواهد شد. قطرات حاصل با افزایش اندازه، به اندازه ای سنگین می شوند که به زیر سپریتور می افتند.

برخی سپریتورها از ترکیب دونوع سیکلون و Coalescence تشکیل شده که راندمان عمومی را افزایش خواهد داد. راندمان سپریتور با محاسبه وزن آب جدا شده نسبت به وزن آب موجود در بخار محاسبه می شود.

محاسبه راندمان سپریتور در بیرون از آزمایشگاه مشکل است زیرا این راندمان به ضریب خشکی بخار ورودی، سرعت و الگوی جریان بستگی دارد. خوردگی زانوئی ها، ضربه چکش و … نشان دهنده وجود رطوبت در بخارمی باشد.

یکی از مهم ترین تفاوت های بین سپریتورهای پره ای و سیکلون و Coalescence ، قابلیت حفظ راندمان مدل پره ای در محدوده زیادی از سرعت لوله ورودی است. دو نوع دیگر، معمولا در سرعت های تا 13 m/s دارای راندمان 98% هستند ولی این مقدار در سرعت 25m/s تا اندازه 50% پایین می آید.

بررسی های انجام شده نشان می دهد مقدار راندمان در سپریتوهای نوع پره ای در محدوده سرعت 10 الی 30m/s تقریبا ثابت می ماند. در نتیجه این نوع سپریتور در سیستم های بخار که تغییرات سرعت جریان معمول است، مناسب تر می باشد. همچنین در صورت کوچک بودن قطر لوله معمولا سرعت بخار بیش از30m/s خواهدبود. به منظور رفع این مشکل می توان از سپریتور بزرگتر از خط لوله با نصب تبدیل در ورودی استفاده نمود تا سرعت بخار کاهش یابد.