2012年11月8日 星期四

卻水器與蒸氣節能

節能減碳為近年來最為熱門的話題,企業界也投注了相當多的資金與人力,希望藉由此類投資對抗日漸高漲的能源費用,降低生產成本,提高企業競爭力。

對於一般製造業來說,因為我們無法創造能源,因此,如何更有效率的使用能源,可視為當前最重要的課題。如何讓公用系統能以最低成本產生能源提供給生產單位使用,以及如何讓工廠生產製造系統能更有效率的使用能源,降低生產單位產品的耗能量,來達到節能減碳及降低成本的目標。

一般業界較普遍聚焦在電能方面,因為用電量很容易藉由電錶取得客觀的數據。成果較易顯現。然而也有許多工廠使用較多的能源為蒸汽,因為蒸汽流量計的安裝不是很普遍,經常造成節能效果無法量化,而讓許多廠商較不願做這方面的節能投資。

蒸氣從被應用於工業生產迄今已逾百年歷史,蒸氣可說是最好的傳熱媒介之一。其能很有效率的將熱從甲地傳送到乙地,且易於控制的特性,被大量的用來作為加熱的媒介。然而,一般工廠對於蒸氣的管理付之闕如,造成了蒸氣的使用效率普遍偏低,尚有很大的改善空間。


其中很大的一部分是大家都忽略了的卻水器。
為何要裝卻水器?
其主要功能為排除冷凝水,“且”蒸汽的洩漏降至最低(最好為零洩漏)。而減少蒸汽洩漏才是卻水器的主要功能。卻水器優劣由蒸汽的洩漏量決定。價格也因此有很大的差異,以同一個應用,價格從數千到數萬都有。因為一個不起眼的卻水器每小時多洩漏個幾公斤蒸汽(不容易目測)每年就可漏掉好幾萬元的蒸汽。

目前工廠習用之傳統卻水器,如機械式浮球式卻水器倒筒式卻水器熱靜力式(感溫式卻水器雙金屬式卻水器)及熱動力卻水器碟片式卻水器因為其需要重複開關的特性,必然造成零件的磨損,開關動作越來越不靈敏,造成逐漸積水蒸汽洩漏增加的問題,以下分別探討:

積水
造成設備升溫不足,輕微影響則產能變低,嚴重的話會產生不良品的問題,造成生產損失,此損失的金額依產品價值而異,此時卻水器一定會被換掉。不會造成能源損失,當然,生產損失可能遠大於能源損失。

蒸汽洩漏增加
因為蒸汽洩漏的情況是逐漸加大的,往往不容易被察覺。例如,如果蒸汽洩漏量由3、5公斤增加到7、8公斤,依其排水功能來看還是正常,而且完全不會影響設備升溫及生產,就算要維修還要申請費用,被質疑。就放任此所謂“微漏”不管。殊不知所謂“微漏”的代價有多高,舉例來說,一個小型卻水器如果每小時多漏個看不出來的2公斤,一年將會漏掉將近20噸的蒸汽,這也就是為何工廠寧可花大錢也要買所謂進口貴很多的卻水器。

近來一種新一代的卻水器採用文氏管原理設計,藉由精確計算之孔道來達成排除冷凝水,能將蒸氣洩漏量控制在最小的範圍。此類卻水器沒有可動零件,幾乎無使用壽命問題。避免了上述蒸汽洩漏逐漸加大造成的巨額財務損失。其實此類型卻水器乃是利用熱流工程計算設計適當的文氏管來取代既有的卻水器,達成排水及阻擋蒸汽洩漏的目的。應該歸類為“非卻水器”的排水阻汽裝置。

任何問題,歡迎回覆,發問。

0937989434 傅




2011年6月28日 星期二

文氏管式卻水器的原理

文氏管式卻水器的工作原理
此類卻水器一般使用不銹鋼所製成,其特殊設計能連續式地排放蒸汽加熱裝置中形成之冷凝水,以相當於冷凝水形成之速度予以排除之。本裝置沒有可移動之零件,故無磨損,免於維修。
本節汽閥的主要功能為:
1 .在各種不同的流體壓力下,皆可有效且快速排放冷凝水。
2 .當液態及汽態流體同時存在時,只有冷凝水通過節汽孔道,保留蒸汽在前段部份繼續使用。
3 .在保留蒸汽於節汽孔道前段的同時,此類卻水器仍可連續排放不同流量之冷凝水。


此類卻水器的設計,就是基於一個簡單的原理一冷凝水的密度值大於蒸汽的密度值。這個原理在任何壓力變化下皆成立,因此此類卻水器可處理各種不同密度的汽態或液態流體。當此二種流體同時被壓力推擠於小管徑的管路中時,此孔道恰形成一種排除裝置。因為密度較高之流體在相同壓力下有較低之線性移動速度,因此密度較高的之冷凝水被壓力推擠到更狹窄的噴嘴時,形成一個阻礙效應(choking Effect ) ;亦即移動較慢的冷凝水會阻礙移動較快的蒸汽。在此狀況下,冷凝水將會被連續排出,而蒸汽始終被阻檔於噴嘴入口。而在不同壓力的狀況下,冷凝水的排放速度(排放量)也會隨之不同。要使此效應發生,節流孔道內部管路的長度及管徑的比例愈大愈好。

第二個重點為節汽孔道內部後段直徑稍微擴大。此節汽孔道的擴大乃為提供足夠的空間給予因動態壓力變化而產生之少量閃化水氣,此乃柏努力定律之應用,在冷凝水被節流孔道排除後,由於管徑的變化使得冷凝水以分散狀的型態向回收管噴出。

此類卻水器主要優點有:

1. 無可動零件,無維修需求。
2. 藉由適當選型,幾乎無蒸氣外洩,較傳統卻水器節能。
3. 不會因為故障造成蒸汽洩漏。
4. 安裝保養簡單迅速。
5. 冷凝水回收管線不會有背壓升高的疑慮。
6. 幾乎不須庫存備品。
7. 低建置成本。
8. 不受水錘及熱震影響。
9. 一般而言,壽命可超過十年。

缺點:
1. 需要專業機構人員,確認安裝成效。
2. 冷凝水量變化過劇時,須搭配控制閥已達到最佳節能效果。


有任何問題,可詢問
傅繼義
chiyifu@gmail.com
0937989434

2010年11月12日 星期五

蒸氣節能(一)

節能減碳為近年來最為熱門的話題,企業界也投注了相當多的資金與人力,希望藉由此類投資對抗日漸高漲的能源費用,降低生產成本,提高企業競爭力。

對於一般製造業來說,因為我們無法創造能源,因此,如何更有效率的使用能源,可視為當前最重要的課題。如何讓公用系統能以最低成本產生能源提供給生產單位使用,以及如何讓工廠生產製造系統能更有效率的使用能源,降低生產單位產品的耗能量,來達到節能減碳及降低成本的目標。

一般業界較普遍採用的節能方式有照明轉動機械、熱泵等。因為有較多的廠商可以提供以上幾種方案的節能服務。蒸汽節能較少被提及,然而蒸氣的產生費用又常常佔了工廠相當高的成本支出。


蒸氣從被應用於工業生產迄今已逾百年歷史,蒸氣可說是最好的傳熱媒介之一。其能很有效率的將熱從甲地傳送到乙地,且易於控制的特性,被大量的用來作為加熱的媒介。然而,一般工廠對於蒸氣的管理付之闕如,造成了蒸氣的使用效率普遍偏低,尚有很大的改善空間。


最常見也最容易執行的蒸氣節能方案不外乎冷凝水回收,而且普遍的錯誤觀念是,認為一旦冷凝水回收了,就不會有蒸氣洩漏損失。因而忽略了蒸氣的使用效率,也就是儘量降低蒸氣排放到回收系統的量。降低蒸氣排放也就是卻水器的主要功能。

目前工廠習用之傳統卻水器,如機械式熱靜力式及熱動力卻水器。因為其需要重複開關的特性,必然造成零件的磨損,而有產品壽命的問題。當產品磨損後會造成其效能降低,因而導致蒸氣的浪費。最後因故障導致無法正常開啟或關閉。一般而言無法正常開啟導致系統無法正常升溫,較容易被偵測而修復,但也會犧牲一些產能。若是無法正常關閉,此時蒸氣大量的洩露,但因冷凝水回收系統為密閉管線而難以偵測,但生產線仍可正常運作。大家也誤認為此現象無法避免,而仍舊採用傳統的卻水器。

殊不知,近十年來有一種新一代的卻水器被大量的採用,採用文氏管原理設計,藉由精確計算之孔道來達成排除冷凝水,且將蒸氣洩漏量控制在最小的範圍。此類卻水器沒有可動零件,幾乎無使用壽命問題。也就沒有因為無法正常關閉產生的大量蒸汽洩漏的疑慮。大大的增進了蒸氣的使用效率。而且將維修成本降至最低,不失為一個一勞永逸的解決方案。


對此議題有興趣請連繫:
傅繼義
0937-989434


下一篇將簡單介紹<a href="http://tweesco.blogspot.tw/2011/06/blog-post.html">文氏管式卻水器的原理。