التفريغ السفلي

العوامل المحيطة بإزالة المواد العالقة من الغلاية، بما في ذلك الصمامات والأنابيب وأوعية التفريغ، مع حسابات.

التفريغ السفلي

يمكن إبقاء المواد العالقة مُعلَّقة طالما أن ماء الغلاية مُضطرب، لكن بمجرد توقف الاضطراب، ستسقط إلى قاع الغلاية. إذا لم تُزال، ستتراكم ومع مرور الوقت ستمنع نقل الحرارة من أنابيب حرارة الغلاية، التي ستسخن أكثر من اللازم وقد تفشل حتى. الطريقة المُوصى لإزالة هذا الوحل هي عبر نفخات قصيرة وحادة باستخدام صمام كبير نسبيًا في قاع الغلاية. الهدف هو إعطاء الوحل وقتًا لإعادة توزيع نفسه بحيث يمكن إزالة المزيد عند التفريغ التالي. لهذا السبب، تفريغة واحدة مدتها أربع ثوانٍ كل ثماني ساعات أكثر فعالية بكثير من تفريغة واحدة مدتها اثنا عشر ثانية في فترة المناوبة الأولى من ثماني ساعات، ثم لا شيء لبقية اليوم. ماء التفريغ يمر إما إلى حفرة تفريغ مُبطَّنة بالطوب مُغلقة تحت الأرض، أو وعاء تفريغ معدني يقع فوق الأرض. يُحدد حجم الوعاء بمعدل تدفق ماء التفريغ وبخار الرش الذي يدخل الوعاء عند فتح صمام التفريغ. العوامل الرئيسية المؤثرة على معدل التفريغ هي:

• ضغط الغلاية.
• حجم خط التفريغ.
• طول خط التفريغ بين الغلاية ووعاء التفريغ. في الممارسة العملية، الحد الأدنى المقبول لطول خط التفريغ هو 7.5 متر، وأوعية التفريغ معظمها مُحجَّمة على هذا الأساس. ستحتوي خطوط التفريغ على انحناءات وصمامات عودة وصمام التفريغ نفسه؛ وهذه التجهيزات ستزيد من انخفاض الضغط على طول خط التفريغ. يمكن التفكير فيها من حيث ‘طول أنبوب مستقيم مُكافئ’، ويمكن إضافتها إلى طول الأنبوب لإعطاء طول إجمالي مُكافئ. يُعطي الجدول 3.14.1 الأطوال المُكافئة لمختلف الصمامات والتجهيزات. في الممارسة العملية، الحد الأدنى المقبول لطول خط التفريغ هو 7.5 متر، وأوعية التفريغ معظمها مُحجَّمة على هذا الأساس. ستحتوي خطوط التفريغ على انحناءات وصمامات عودة وصمام التفريغ نفسه؛ وهذه التجهيزات ستزيد من انخفاض الضغط على طول خط التفريغ. يمكن التفكير فيها من حيث ‘طول أنبوب مستقيم مُكافئ’، ويمكن إضافتها إلى طول الأنبوب لإعطاء طول إجمالي مُكافئ. يُعطي الجدول 3.14.1 الأطوال المُكافئة لمختلف الصمامات والتجهيزات. في حالة عدم احتمال أن يكون الطول الإجمالي المُكافئ أقل من 7.5 متر، يجب تحجيم الوعاء على معدل تدفق أعلى. في هذه الحالات، اضرب ضغط الغلاية في 1.15 لحساب معدل التفريغ من الشكل 3.14.1. خطوط التفريغ فوق 7.5 متر يمكن قراءتها مباشرة من هذا الرسم البياني. مثال 3.14.1: لضغط غلاية 10 بار ضغط زائد، يُحسب طول خط تفريغ مُكافئ 40 مم بأنه 10 متر، وبالتالي يكون معدل التفريغ 6.2 كجم/ثانية (انظر الشكل 3.14.1). هناك عاملان مهمان يجب التعرف عليهما في التفريغ السفلي: المحتوى الحراري للتفريغ الطاقة الموجودة في الماء المُفرَّغ هي الإنثالبي السائل للماء عند درجة حرارة الإشباع عند ضغط الغلاية. في المثال 3.14.1، ضغط الغلاية 10 بار ضغط زائد، ومن جداول البخار، hf يبلغ 782 كيلوجول/كجم. لذلك المعدل الذي تُحرر به الطاقة من الغلاية هو: 782 كيلوجول/كجم x 6.2 كجم/ثانية = 4.85 ميجاواط تغير الحجم خلال فترة تفريغ 3 ثوانٍ، كمية الماء المُفرَّغة هي: 6.2 كجم/ثانية x 3 ثوانٍ = 18.6 كجم حجم الـ 18.6 كجم من الماء المُفرَّغ هو: 18.6 كجم x 0.001 م3/كجم = 0.0186 م3 من حسابات بخار الرش، 16% من الماء عند درجة حرارة إشباع 10 بار ضغط زائد سيتحول إلى بخار عند خفض الضغط إلى الضغط الجوي. البخار عند الضغط الجوي حجمه أكبر بكثير من الماء وكل كيلوجرام يشغل 1.673 م3 من الفضاء. الحجم الناتج من بخار الرش من الـ 18.6 كجم من ماء الغلاية هو: (18.6 كجم x 16%) x 1.673 م3/كجم = 4.98 م3 للمقارنة، حجم الماء يقل إلى: (18.6 كجم x 84%) x 0.001 م3/كجم = 0.0156 م3 معدل تدفق الطاقة العالي جدًا، والتغير الهائل في الحجم بين الجانبين المنبع والمصب لصمام التفريغ، يعني أن قوى رد فعل كبيرة تتطور، وأن تفريغ الغلاية يجب أن يُعالَج بطريقة آمنة.

اللوائح وأدلة التوجيه

في المملكة المتحدة، بسبب القوى المُتضمَّنة، وإمكانية إصابة الأشخاص والبيئة، يُغطَّى تفريغ الغلاية في عدد من القوانين وأدلة التوجيه من هيئة الصحة والسلامة.

التالي مُطبَّق في المملكة المتحدة، ولديه مُماثلات محلية في العديد من أجزاء العالم الأخرى:

• قانون المصانع (1961).
• قانون الصحة والسلامة في العمل (1974).
• قانون الصحة العامة (1936).
• أدلة توجيه الصحة والسلامة PM60 وBG01 وINDG436.
• لوائح أنظمة الضغط وأوعية الغاز القابلة للنقل (1989).
• توجيه معدات الضغط الأوروبي (PED)، (2002). قد يكون الالتزام إلزاميًا أو لا يكون، لكن حادثة في المنشأة أو إصابة لشخص ستشمل بالتأكيد مفتشي المصانع وقد تتطلب دعوى قضائية. يُرجى ملاحظة: الرسوم التوضيحية داخل هذه الوحدة مُخططات وبعض تجهيزات الغلاية الأساسية، على سبيل المثال مقاييس الزجاج أُسقطت للوضوح. الدول غير المملكة المتحدة يجب أن تؤكد المُماثلات المحلية لما سبق، لكن في جميع الحالات يجب التأكيد على أهمية:
• حسن التقدير.
• ممارسة هندسية وتركيب جيدة.
• السلامة. في جميع الحالات، من المهم ضمان العزل الكافي لأغراض الصيانة ومنع التدفق العكسي. يجب أن يتضمن تركيب معدات تحكم TDS على منشآت غلايات متعددة صمام عدم إرجاع وصمام عزل لمنع ضغط/تدفق من غلاية واحدة يُفرض على أخرى. هذا مهم بشكل خاص عند إيقاف غلاية، حيث قد لا يكون صمام تحكم TDS مُصمَّمًا للإحكام ضد الضغط على الجانب المصب. الممارسة الهندسية الجيدة تراعي دائمًا ما سيحدث إذا كان صمام التحكم يسمح بمرور الماء أو البخار. في أسوأ الحالات، غياب صمام عدم إرجاع وصمام عزل قد يُهدد الأشخاص العاملين على الغلاية المُغلقة أو فيها.

صمام التفريغ السفلي

في المملكة المتحدة، هذا النوع من الصمامات مُغطَّى في قانون المصانع (1961). القسم 34 يحظر دخول الأشخاص إلى غلايات محددة ما لم:

• تُفصل جميع المداخل التي قد يدخل منها البخار أو الماء الساخن إلى الغلاية (من أي جزء آخر من النظام) عن ذلك الجزء؛ أو
• تُغلق جميع الصمامات أو الصنابير التي تُحكم دخول البخار أو الماء وتُقفل بإحكام. حيث يوجد أنبوب تفريغ مشترك أو وعاء، يُبنى صمام التفريغ بحيث لا يمكن فتحه إلا بمفتاح لا يُزال حتى يُغلق صمام التفريغ؛ وأن هذا هو المفتاح الوحيد المُستخدم في بيت الغلاية. التفريغ السفلي التلقائي المُتحكَّم بمؤقت أصبح من الممكن الآن أتمتة صمام التفريغ السفلي باستخدام مؤقت مُلكي مُرتبط بصمام كروي مُشغَّل هوائيًا. يجب أن يكون المؤقت قادرًا على فتح الصمام في وقت محدد، وإبقائه مفتوحًا لعدد مُحدد من الثواني. استخدام التفريغ السفلي التلقائي يضمن تنفيذ هذا الإجراء المهم بانتظام ويُطلق سراح مشغّل الغلاية لمهام أخرى. مع منشآت الغلايات المتعددة، من الضروري ترابط الصمامات بحيث لا يمكن فتح أكثر من واحد في وقت واحد، لأن هذا سيُحمِّل وعاء التفريغ فوق طاقته. يمكن القيام بذلك ببساطة عن طريق تباعد أوقات ضبط مؤقتات التفريغ الفردية، أو عن طريق ضبط أوقات التفريغ الفردية بالتتابع.

أوعية التفريغ، وفقًا للمعايير البريطانية

أوعية التفريغ هي بديل مفضل على حفر التفريغ. المعلومات التالية مُستخلصة من دليل التوجيه PM60 وتُقدم معلومات قد تكون مفيدة في أماكن غير المملكة المتحدة: تقليديًا، كانت أوعية التفريغ لديها مداخل مُماسية. ومع ذلك، هذا يعني أن الأوعية كانت ضعيفة إنشائيًا عند النقطة التي يدخل فيها المدخل. البديل المفضل هو إدخال خط التفريغ بشكل شعاعي، مما يُعطي وعاء إنشائيًا أفضل، ثم تركيب مُشتِّت داخل الوعاء. هذا الترتيب يُقلل أيضًا من التآكل الذي قد يحدث داخل وعاء بمدخل مُماسي. معيار البناء سيحتاج الوعاء للتوافق مع توجيه معدات الضغط الأوروبي (2002) للغازات المجموعة 2. هذا التوجيه يُوجِّه المُصنِّع للتوافق مع معايير التصميم والتصنيع. نظرًا لأن هذا مواصفات وعاء ضغط، يحتاج الوعاء أيضًا إلى ت provision للفحص بما في ذلك باب وصول وتصريف. درجة حرارة وضغط التصميم يجب أن يكون ضغط تصميم وعاء التفريغ على الأقل 25% من أقصى ضغط تشغيل للغلاية ويجب أن تكون درجة حرارة التصميم أكبر من أو تساوي درجة حرارة الإشباع لضغط تصميم الوعاء. الحجم يعتمد على ضغط الغلاية وحجم خط التفريغ، ومع ذلك:

• يجب أن يكون التهوية كبيرًا بما يكفي، بحيث لا يتجاوز الضغط داخل الوعاء 0.35 بار ضغط زائد.
• يجب أن يضمن حجم الماء الراكد أن درجة حرارة الماء المُتدفق لا تتجاوز 43 درجة مئوية. التشغيل يجب أن يعمل الوعاء مع كمية من الماء الراكد، ويجب أن تكون كمية الماء على الأقل ضعف كمية ماء التفريغ. تقريبًا نصف حجم الخزان يجب أن يشغله الماء الراكد والباقي فراغ هوائي. التهوية يجب أن تضمن التهوية أن بخار الرش يُفرَّغ بأمان ولا يوجد انتقال ماء مهم عند مخرج أنبوب التهوية. يجب أن تكون التهوية مستقيمة قدر الإمكان وتُنهى بشكل مثالي برأس تهوية. وصلة لمقياس الضغط يجب أن يكون للوعاء وصلة لمقياس الضغط، حيث يُصنع الوعاء وفقًا لمواصفات وعاء ضغط وتُطلب اختبارات وفحوصات دورية. نظام التبريد يجب تركيب جهاز تبريد على الوعاء إذا كانت درجة حرارة الماء الساخن تسبب تجاوز درجة حرارة المخرج عند التفريغ للحد المسموح. الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة لهذا التطبيق هو صمام تحكم ذاتي التشغيل. إذا تجاوزت درجة الحرارة درجة الحرارة المُحددة، سيفتح الصمام ويسمح للماء البارد الرئيسي بالدخول إلى الوعاء.

منشآت الغلايات المتعددة

ترتيب الأنابيب لمنشآت الغلايات المتعددة مُغطَّى في دليل HSE البريطاني (PM60)؛ تُوضَّح النقاط التالية: التشغيل يمكن تفريغ غلاية واحدة فقط في وقت واحد. في الواقع، يُبنى تحجيم وعاء التفريغ على أعلى ضغط غلاية مع أكبر حجم خط تفريغ. يُشار أيضًا إلى قانون المصانع البريطاني (1961) الذي ينص على نفس الشيء. الأنابيب يُوضَّح الشكل 3.14.5 التخطيط المُوصى لمنشآت الغلايات المتعددة حيث تُعاد خطوط التفريغ السفلي وTDS بشكل منفصل إلى وعاء التفريغ. يجب أن يكون التجميع عند الوعاء وليس عند الغلاية. وصلات منفصلة مطلوبة على الوعاء لخط التفريغ السفلي ولخط إرجاع تفريغ TDS. وصلة ثالثة مطلوبة أيضًا على الوعاء للتوافق مع أدلة التوجيه البريطانية (BG01 وINDG436) فيما يتعلق بتحكم مستوى الماء في الغلايات. تتطلب وصلة لتفريغ من غرف التحكم ومقياسات الماء الزجاجية. الصمامات حيث تتصل خطوط التفريغ بتجميع مدخل على الوعاء، يجب تركيب صمام عدم إرجاع مُلولب لكل منها أو، صمام عدم إرجاع وصمام عزل. هذا لمنع احتمال نفخ البخار والماء الساخن المضغوط من غلاية عاملة إلى أخرى (قد يعمل فيها أشخاص) أثناء الصيانة. التفضيل هو صمامان منفصلان. صمام العودة سيعمل بانتظام، وبالتالي التآكل على المقعد حتمي.