Dobra praktyka: Dobór odwadniacza w procesie technologicznym


W dzisiejszych systemach parowych wszędzie możemy spotkać odwadniacze. Wiemy do czego służą, znamy ich zasadę działania i wiemy gdzie należy je stosować. Czy jednak z pełną świadomością dobieramy i kupujemy odwadniacze? Zastanówmy się czym kierujemy się przy zakupie odwadniacza. Czy jest to cena, funkcjonalność, typ, a może kierują nami inne pobudki przy jego wyborze?

 

DOBÓR ODWADNIACZA – KILKA UWAG WSTĘPNYCH

Aby uzyskać wszystkie korzyści jakie niesie za sobą stosowanie odwadniaczy należy je odpowiednio dobrać pod kątem ilości odprowadzanego kondensatu, parametrów roboczych, danej aplikacji oraz prawidłowej instalacji.
Najważniejsze aspekty, które należy rozważyć to:
• wytrzymałość – dobierając odwadniacz musimy uwzględnić parametry obliczeniowe, zarówno ciśnienie jak i temperaturę;
• parametry robocze – bardzo istotne jest, by określić ciśnienie różnicowe, tj. ciśnienie przed i za odwadniaczem. Należy przy tym pamiętać, że odwadniacz powinien być dobrany dla maksymalnego ciśnienia roboczego i najgorszych warunków pracy;
• ilość odprowadzanego kondensatu – w zależności od rodzaju aplikacji stopień kondensacji pary wodnej znacznie się różni. Jeżeli nie jesteśmy w stanie sami określić ilości odprowadzanego kondensatu należy skonsultować się z wykwalifikowaną osobą techniczną;
• współczynnik bezpieczeństwa – ze względu na zmieniające się parametry robocze w różnych etapach procesów technologicznych producenci stosują współczynniki bezpieczeństwa, które różnią się wielkością w zależności od typów odwadniaczy;
• wykonanie materiałowe – przy wyborze materiałowym należy uwzględnić parametry obliczeniowe i lokalizację montażową odwadniacza, tj. możliwość narażenia na czynniki zewnętrzne takie jak zamarzanie;
• sposób montażu – pamiętajmy, że tylko niektóre typy odwadniaczy możemy zainstalować zarówno w pozycji pionowej jak i poziomej. Ponadto należy określić rodzaj i wielkość przyłącza;
• charakterystyka pracy odwadniacza – jest to niewątpliwie jeden z najważniejszych punktów, które musimy rozważyć przy zakupie odwadniaczy. Pamiętajmy, że każdy typ odwadniacza nie tylko różni się swoją budową ale również zasadą działania.

 

JAKI TYP WYBRAĆ?

Odwadniacz powinien cechować się minimalnymi stratami pary przy odprowadzaniu kondensatu, powietrza i CO2 z systemu parowego. Powinien działać stosunkowo szybko, charakteryzować się długą żywotnością, odpornością na problem występowania zanieczyszczeń i przeciwciśnienia, czy też odpornością na korozję. Czy jest odwadniacz spełniający wszystkie te cechy? Przyjrzyjmy się zatem wszystkich rodzajom odwadniaczy.
Na pierwszy plan wysuwa się odwadniacz dzwonowy. Jego geneza sięga 1911 roku, w którym to został zaprezentowany i wprowadzony do produkcji masowej przez amerykańską firmę ARMSTRONG.
Na przestrzeni lat, czerpiąc z własnych doświadczeń, ARMSTRONG zmodyfikował odwadniacz dzwonowy na tyle, że stał się jednym z najbardziej znanych i cenionych urządzeń w systemach parowych. Stąd też warto przyjrzeć mu się z bliska.
Odwadniacze dzwonowe ARMSTRONG swoją pracę opierają na różnicy gęstości między kondensatem a gęstością pary wodnej. Otwieranie i zamykanie nie odbywa się w sposób gwałtowny co minimalizuje zużycie urządzenia. Ten prosty fakt powoduje, że odwadniacze dzwonowe mniej się zużywają niż inne typy odwadniaczy. Gniazdo i grzybek zaworu w odwadniaczu dzwonowym w rzeczywistości docierają się podczas jego pracy.

Budowa odwadniacza dzwonowego

Budowa odwadniacza dzwonowego

Stykają się liniowo po okręgu, w rezultacie czego następuje ścisłe dopasowanie, gdyż cała siła zamykająca jest skoncentrowana na wąskim okręgu gniazda. Stopniowe docieranie powoduje coraz głębsze wchodzenie grzybka w gniazdo zaworu i lepsze uszczelnienie. Cechy charakterystyczne odwadniacza jak i jego budowę pokazano na rysunku obok.

 

Charakterystyka odwadniaczy dzwonowych

  • Cykl pracy: ciągłe zbieranie kondensatu, odprowadzenie okresowe
  • Długi okres żywotności odwadniacza: odporność na zużycie, korozję, zabrudzenia i uderzenia hydrauliczne
  • Natychmiastowy czas reakcji przy odprowadzaniu dużych ilości kondensatu
  • Doskonała praca przy przeciwciśnieniu
  • Dostateczne odprowadzanie powietrza przy rozruchu instalacji
  • Doskonała praca przy niewielkich ilościach kondensatu
  • Dobra odporność na zamarzanie
  • Możliwość doposażenia odwadniacza w opcje dodatkowe takie jak: wbudowany zawór zwrotny, wbudowany filtr siatkowy, drut czyszczący odpowietrznik dzwona, zawór spustowy, zwiększony otwór odpowietrzający
  • Stosunkowo duże gabaryty odwadniacza
  • Otwarta pozycja odwadniacza w przypadku jego uszkodzenia.

Drugim odwadniaczem godnym uwagi jest odwadniacz pływakowy. Swoje szczególne zastosowanie ma tam, gdzie możliwe jest zmienne ciśnienie.
Można nawet wysnuć tezę, że im bardziej zmienne ciśnienie tym bardziej niezbędne jest zastosowanie odwadniaczy pływakowych.
Odwadniacze pływakowo-termostatyczne cechują się ciągłym odprowadzaniem kondensatu i znakomitymi możliwościami odpowietrzającymi. Swoją przydatność szczególnie wykazują przy odwadnianiu wymienników ciepła, gdzie wielce prawdopodobne jest powstawanie zmiennego ciśnienia, a nawet próżni. Zmienne ciśnienia powodują zmianę w ilości odprowadzanego kondensatu, a także powietrza oraz gazów.

Są to niezwykle ciężkie warunki pracy. Odwadniacze pływakowo-termostatyczne ARMSTRONG są niezrównane w pracy przy dużym obciążeniu.

 

Charakterystyka odwadniaczy pływakowych

  • Cykl pracy: ciągłe odprowadzanie kondensatu
  • Zadowalający okres żywotności odwadniacza
  • Natychmiastowy czas reakcji przy odprowadzaniu dużych ilości kondensatu
  • Dobra odporność na zużycie, korozję
  • Słaba odporność na zabrudzenia i uderzenia hydrauliczne
  • Doskonała praca przy przeciwciśnieniu
  • Doskonałe zdolności odpowietrzające przy rozruchu instalacji
  • Doskonała praca przy niewielkich ilościach kondensatu
  • Słaba odporność na zamarzanie
  • Możliwość doposażenia odwadniacza w opcję dodatkową w postaci przerywacza próżni
  • Stosunkowo duże gabaryty odwadniacza
  • Zamknięta pozycja odwadniacza w przypadku jego uszkodzenia

Przy zakupie odwadniaczy bardzo często decyduje cena zakupu, dlatego też należy wspomnieć o stosunkowo tanich odwadniaczach termostatycznych i termodynamicznych. Ich lekka, zwarta konstrukcja sprawia, że mają zastosowanie w miejscach, gdzie mamy ograniczone możliwości montażowe.
Odwadniacze termodynamiczne działają w oparciu o prawa termodynamiki. Wykorzystują różnicę prędkości pomiędzy parą a kondensatem. Cechują się bardzo dobrą odpornością na uderzenia wodne i zamarzanie. Mogą także być stosowane w przypadku występowania wysokiej temperatury i ciśnienia. Niestety mają problemy z odpowietrzaniem systemu oraz odpornością na zabrudzenia.

 

Charakterystyka odwadniaczy termodynamicznych

  • Cykl pracy: okresowy – cykliczny
  • Średni okres żywotności odwadniacza
  • Opóźniony czas reakcji przy odprowadzaniu dużych ilości kondensatu
  • Doskonała odporność na korozję i uderzenia hydrauliczne, słaba odporność na zabrudzenia i zużycie
  • Doskonała odporność na zamarzanie
  • Słaba praca przy przeciwciśnieniu
  • Słabe zdolności odpowietrzające przy rozruchu instalacji
  • Słaba praca przy niewielkich ilościach kondensatu
  • Możliwość doposażenia odwadniacza w opcje dodatkowe: zawór spustowy, osłona pokrywy odwadniacza chroniąca go przed zamarzaniem
  • Małe gabaryty odwadniacza
  • Otwarta pozycja odwadniacza w przypadku jego uszkodzenia, zamknięta w przypadku zabrudzenia

Przy omawianiu odwadniaczy termostatycznych należy wspomnieć, iż możemy podzielić je pod względem konstrukcyjnym na odwadniacze bimetaliczne, mieszkowe oraz odwadniacze kapsułkowe. Zasadę działania opierają na różnicy temperatur między parą wodną i kondensatem. Pracują na tzw. przechłodzeniu.
Cechują się świetnym odprowadzaniem powietrza i bardzo dobrze sprawdzają się w aplikacjach, w których kondensat występuje w małych ilościach. Niestety, podobnie jak odwadniacze termodynamiczne, są mało odporne na zabrudzenia. Ze względu na niskie koszty zakupu, odwadniacze termostatyczne są jednak bardzo popularne w systemach parowych.

 

DOBÓR ODWADNIACZA POD KĄTEM ZASTOSOWANIA

Jak wspomniałem na początku, przy zakupie odwadniacza należy rozważyć aplikację, w której ma on być zastosowany i zestawić ją wraz z charakterystyką pracy odwadniacza. W związku z powyższym zestawienie wybranych aplikacji wraz z zalecanymi typami odwadniaczy można przedstawić w postaci tabeli (powyżej).
Porównując wszystkie cechy przedstawionych odwadniaczy można wywnioskować, że tam gdzie występuje stabilne ciśnienie stosujemy odwadniacze dzwonowe, a tam gdzie ciśnienie jest zmienne odwadniacze pływakowe. Wniosek ten jest jak najbardziej prawidłowy, gdyż szereg opcji w odwadniaczach dzwonowych sprawia, że są one bardzo „elastyczne” w swoim zastosowaniu. Reasumując należy stwierdzić, że zarówno odwadniacze dzwonowe jak i pływakowe są najlepszym rozwiązaniem w większości aplikacji parowych.

Warto jednak pamiętać, iż nie ma odwadniacza uniwersalnego, który spełniłby wszystkie nasze oczekiwania. Dlatego też wybór odwadniaczy należy przeprowadzać po zebraniu jak największej liczby informacji na temat parametrów roboczych, cyklu pracy i instalacji.
Przy okazji zadajmy sobie również pytanie czy ważniejsze są dla nas początkowe koszty zakupu odwadniacza, czy też nie warto zapłacić nieco więcej i mieć produkt o lepszej jakości i dłuższej żywotności, redukując tym samym wydatki podczas jego eksploatacji. Odwadniacz bowiem to często wrażliwy punkt instalacji, a jego nieprawidłowe działanie może spowodować negatywne oddziaływanie na proces technologiczny, straty pary wodnej czy uszkodzenia urządzeń odwadnianych.

praktyka4
Budowa odwadniacza pływakowego

Budowa odwadniacza pływakowego

Budowa odwadniacza termodynamicznego

Budowa odwadniacza termodynamicznego

Istotne jest również to, że wadliwa praca odwadniacza prędzej czy później wygeneruje dodatkowe koszty obsługi, serwisowania czy wymiany części wewnętrznych, bez których odwadniacz przestanie spełniać swoją rolę.

autor:
Paweł Hoła
phola@introl.pl