Vandudskillere

Vandudskillerens opgave er at udlede kondensat, luft og andre gasser fra et dampsystem, samtidig med at de sørger for, at damp ikke slipper ud af dampsystemet.

Spirax Sarco har været frontløbere gennem al den tid, hvor damp er blevet anvendt, og har været med til at forbedre dampsystemers effektivitet. Siden 1935 er vores produktudvalg blevet bredere og bredere, og er nu en del af mange dampsystemer over hele verden og indenfor alle brancher. I dag er der kun få produktionsprocesser, som ikke er afhængige af damp for at kunne fremstille et slutprodukt.

En vandudskiller er en vigtig del i alle dampsystemer. Den er et vigtigt link mellem god dampkvalitet og styring af kondensat, og holder damp indenfor processen for at opnå en optimal udnyttelse af varmen, samtidig med, at den frigiver kondensat og gasser på det rigtige tidspunkt.

Selvom det kan være fristende at se på vandudskillere som enkeltstående komponenter, er det deres effekt på hele dampsystemet, som ofte overses. De følgende 3 spørgsmål er vigtige:

Når anlægget hurtigt den rette temperatur eller er det langsomt til at reagere, og er driftseffektiviteten lavere end forventet?

Kører anlægget problemfrit eller opstår der vandslag, korrosion og lækager, samt høje vedligeholdelsesomkostninger pga. defekte vandudskillere?

Har dampsystemets design en negativ effekt på vandudskillernes levetid og effektivitet?

Det holder ofte stik, at hvis en forkert type vandudskiller vælges til en bestemt applikation, vil der vise sig uhensigtsmæssigheder. Nogle gange sker der endda det, at vandudskillerne helt ned uden nogen umiddelbar årsag. For eksempel på en damp-hovedledning hvor ufuldstændig dræning af kondensat fra et drænpunkt ofte betyder, at den overskydende kondens bare transporteres til det næste dræningspunkt. Dette kunne meget vel være et problem, hvis det næste dræningspunkt er blokeret eller er blevet lukket.

Den opmærksomme tekniker vil opdage, at slitage på reguleringsventiler, lækager og reduceret anlægs-output, kan afhjælpes ved at holde godt øje med vandudskillerne. Der vil være slitage på alt mekanisk udstyr, og vandudskillere er ingen undtagelse. Når en vandudskiller ikke åbner, vil en vis mængde damp kunne passere til kondensatsystemet. Heldigvis findes der nu metoder til hurtigt at kunne opdage og udbedre sådanne fejl i et dampsystem.

Hvorfor bruge vandudskillere?

En vandudskillers opgave er at udlede kondensat, samtidig med at de sørger for, at damp ikke slipper ud af dampsystemet.

Et dampsystem er ikke komplet uden en vandudskiller. Den er det vigtigste led i et kondensatsystem, fordi den forbinder dampforbrug med retur-kondensat.

En vandudskiller udrenser bogstavelig talt kondensat (og andre gasser) fra systemet, og gør det muligt for dampen at nå frem til sit brugspunkt i en så tør form som mulig, for at udføre sin opgave effektivt og økonomisk.

Den mængde kondensat en vandudskiller skal kunne håndtere, varierer meget. Vandudskilleren skal måske kunne udlede kondensat ved dampens temperatur (fx lige så snart det dannes i systemet) eller det skal udlede under damptemperatur, og afvende noget af dens varme i processen.

Det tryk en vandudskiller kan arbejde ved kan være fra vakuum til godt over 100 bar, nogle gange endnu højere. For at kunne passe til disse varierende forhold, findes der mange forskellige typer vandudskillere, som hver har deres egen fordele og ulemper. Erfaring viser, at en vandudskiller er mest effektiv, når dens egenskaber matcher applikationen. Det er altafgørende, at den korrekte vandudskiller vælges til at udføre en given funktion under givne forhold. Ved første øjekast er det måske ikke indlysende hvad disse forhold er. De involverer måske variationer i driftstryk, varmebelastning eller kondensattryk. Vandudskillerne er måske udsat for ekstreme temperatur eller vandslag. De skal måske være modstandsdygtige overfor korrosion eller snavs. Uanset hvilke forhold de skal arbejde under, er det vigtigt at vælge den rigtige vandudskiller for at opnå den højeste driftseffektivitet.

Overvejelser i forbindelse med valg af vandudskiller

Luftventilation

Ved opstart, dvs. i begyndelse af processen, er varmetanken fyldt med luft, som, medmindre det udlades, vil forringe varmeoverførslen og forlænge opvarmningstiden. Opstartstider forlænges og anlægseffektiviteten forringes. Det bedste er at udlade luft så hurtigt som muligt, før den når at blande sig med den indkommende damp. Hvis luft og damp blandes sammen, kan de kun adskilles ved at kondensere dampen for at få den til at forlade luften, som derefter skal udluftes til et sikkert sted. Der kan være behov for separate luftventilatorer i større eller svært tilgængelige damprum, men i de fleste tilfælde udledes luft i systemet gennem vandudskillere. Her har termostatiske vandudskiller en klar fordel i forhold til andre typer vandudskillere, da de er helt åbne ved opstart. Svømmevandudskillere med indbyggede termostatventil (luftudlader) er specielt nyttige, mens andre termodynamiske vandudskillere også kan håndtere moderate mængder luft.

Kondensatudladning

Efter at have udluftet luften, skal vandudskilleren derefter passere kondensatet, men ikke dampen. Damplækage på dette tidspunkt er ineffektiv og uøkonomisk. En effektiv vandudskiller tillader kondensat at passere, mens dampen fanges i processen. Hvis god varmeoverførsel er kritisk for processen, skal kondensat udledes straks og ved damptemperatur.

Anlægsdrift

Når de grundlæggende krav til fjernelse af luft og kondensat er blevet overvejet, kan opmærksomheden rettes mod anlægsdrift. Den valgte type vandudskiller vil påvirke dette. For eksempel holder termostatiske vandudskillere kondensat, indtil det afkøles til under mætningstemperatur. Hvis kondensatet forbliver i damprummet, reducerer det varmeoverføringsområdet og varmelegemets ydeevne. Udledningen af kondensat ved den lavest mulige temperatur kan virke meget attraktiv, men generelt kræver de fleste anvendelser, at kondensat fjernes fra processen ved damptemperatur. Her er der brug for en vandudskiller med andre driftsegenskaber end den termostatiske type, og det betyder normalt enten en mekanisk eller en termodynamisk vandudskiller.

Før du vælger en bestemt vandudskiller, er det nødvendigt at overveje processens behov, og dermed afgøre, hvilken type vandudskiller, der kræves. Den måde, hvorpå processen er forbundet med damp- og kondensatsystemet, kan derefter bestemme, hvilken type vandudskiller der vil kunne udføre jobbet bedst. Når valget er truffet, er det nødvendigt at dimensionere vandudskilleren.

Dette gøres ved at se på dampsystemet og følgende procesparametre:

- Maximal damp- og kondensat tryk

- Damp- og kondensat tryk ved drift

- Temperaturer og flowrater

- Er processen temperaturkontrolleret?

Pålidelighed

Erfaring viser, at det rigtige valg af vandudskillere er lig med pålidelighed, det vil sige optimal drift med minimal overvågning.

Et upålideligt system hænger ofte sammen med følgende:

- Korrosion, grundet kondensatforhold. Dette kan imødegås ved hjælp af bestemte konstruktionsmaterialer og god fødevandskonditionering

- Vandslag, ofte på grund af et løft efter vandudskilleren, som er blevet overset i designfasen og ofte årsagen til unødvendige skader på ellers pålidelige vandudskillere.

- Snavs, der akkumuleres fra et system, hvor vandbehandlingsforbindelse overføres fra kedlen, eller hvor røraffald forstyrrer vandudladerens drift.

En vandudskillers primære formål er, at fjerne kondensat og luft og dette kræver en klar forståelse af, hvordan vandudskillere fungerer.

Flashdamp

Overføring af varmt kondensat fra et højtrykssystem til et lavtrykssystem kan medføre flashdamp. Dette kan forvirre operatøren med hensyn til vandudskillerens tilstand.

Se fx på entalpi af frisk dannet kondensat ved damptryk og temperatur (brug damptabeller). Kondensat vil ved et tryk på 7 bar g indeholde 721 kJ / kg ved en temperatur på 170,5 °C. Hvis dette kondensat udledes til atmosfæren, kan det kun eksistere som vand ved 100 °C, der indeholder 419 kJ / kg entalpi-mættet vand. Det overskydende entalpi-indhold på 721 - 419, dvs. 302 kJ / kg, koger en del af vandet fra og producerer en mængde damp ved atmosfærisk tryk.

Det producerede lavtryksdamp oftest kaldet flashdamp. Mængden af flashdamp der frigives beregnes således:

Hvis vandudskilleren udleder 500 kg / t kondensat ved 7 bar g til atmosfæren, vil mængden af genereret flashdamp være 500 x 0,134 = 67 kg / t, svarende til cirka 38 kW energitab!

Dette repræsenterer en ganske væsentlig mængde nyttig energi, som alt for ofte går tabt fra dampens varmebalance og kondensvandsløjfe, men giver mulighed for at øge driftseffektiviteten ret simpelt, hvis dampen kan indfanges og bruges.

Typer af vandudskillere

Alle vandudskillere kan kategoriseres i 3 grupper, som alle er klassificeret efter den internationale standard ISO 6704: 1982.

Termostatisk vandudskillere (betjenes af ændringer i væsketemperatur)

Mættet damps temperatur bestemmes af dets tryk. I processen afgiver damp sin entalpi af fordampning (varme) og producerer kondensat ved damptemperatur. Som et resultat af yderligere varmetab falder kondensatets temperatur. En termostatisk vandudskiller udleder kondensat, når denne lavere temperatur registreres. Når damp hen til vandudskilleren, stiger temperaturen, og vandudskilleren lukker.

Mekanisk vandudskiller (betjenes af ændringer i væsketæthed)

Denne type vandudskillere fungerer ved at registrere forskellen i densitet mellem damp og kondensat. Disse vandudskillere kaldes oftest svømmevandudskillere. I svømmevandudskillere stiger kuglen når der dannes kondensat og åbner en ventil, der udlader kondensat.

Termodynamisk vandudskiller (drives af ændringer i væskedynamik)

Termodynamiske vandudskillere er delvis afhængige af dannelsen af flashdamp fra kondensat. Termodynamiske vandudskillere kan anvendes til overhedet damp og høje tryk. De er hårdføre overfor vandslag og vibrationer, og er specielt gode ved dræn af hovedledning både indendørs og udendørs.