ボイラー出口に水が混入している、一体何が原因なのか？

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長年にわたる現地調査により、多くの蒸気利用ユーザーのボイラー出口において水分が多く含まれており、生産に大きな影響を与えていることが明らかになった。一体何が原因なのでしょうか？今日はフレッドがみなさんと1、2を共有します。 1）蒸気負荷の変動が大きい 工業用蒸気ユーザーにおいて、蒸気負荷の変動が大きく、蒸気使用量が一時的に15％以上増加することがある。 例えば、工場や設備の起動時における蒸気供給バルブが急速に開く場合や、工場内の複数の生産ラインが突然稼働を開始するような場合には、蒸気量が一時的に15％以上増加することがあります。昼間は稼働し夜間は停止する企業にとって、毎日機械を起動して蒸気を通す際、問題はさらに深刻になります。 蒸気使用量が瞬間的に15％以上増加すると、まずボイラーの燃焼システムでは急激な蒸気需要の増加に迅速に対応できないため、炉内の蒸気圧が急速に低下し、その結果出口の蒸気に水分が混入する。 次に、炉内圧力が低下すると、一部の飽和水が急速に気化し、炉水内に多数の気泡が発生します。その結果、炉水の液面が急上昇し、大量のボイラー水が蒸気配管に吸い込まれるため、出口の蒸気に多量の水分が混入します。炉水の急速な減少により、ボイラーの管群内の水蒸気混合物中の蒸気含有量が増加し、これによってボイラーの管群が過度に加熱され、寿命に影響を与えやすくなる。また、大量のボイラー水が蒸気と共に排出されるため、実際にはボイラーへの補水量を増やす必要がある。しかし、液面センサーは液面が上昇していると感知し、制御ユニットがボイラーへの補水量を減らすという誤った指令を出すことになり、その結果ボイラーの水位が急激に低下し、最終的に低水位警報が発せられてボイラーが停止する。 現代のコンパクトで効率的なボイラーでは、問題はさらに深刻になる。これは、これらのボイラーの蒸気空間が小さいため、蒸気負荷がわずかに増加するだけで炉内圧力が大幅に低下し、さらに炉水の液面と蒸気出口の距離が近いことから、旧式の大型ボイラーと比べて、蒸気負荷の瞬間的な増加によって蒸気中に水分が混入する現象がより深刻になるからです。 2）ボイラーが低圧で運転されていると、気泡が炉水の液面から離れる際に炉水を巻き込む。 まず、気泡が破裂する、あるいは気泡の水膜が破裂すると、内部の蒸気がその破裂した水膜の水を伴って高速で蒸気空間に入っていきます。 同時に、気泡が破裂すると液面に瞬時に空洞ができ、周囲の炉水がその空洞の外から様々な方向から瞬時に空洞内に流れ込み、水の衝突や飛散が生じる。飛散した水滴は容易に蒸気空間に入ってしまう。 気泡の大きさはボイラー内の圧力と直接的な関係がある。ボイラーが低圧で運転されると、蒸気の比容が上昇し、炉水の液面により多くかつ大きな気泡が発生し、液面の振動がより激しくなる。これらの気泡が水面から破裂して離れる際には、より多くの水膜を運び去り、必然的により多くて大きな空洞が生じ、それによってより激しい水の衝突や飛散が起こり、さらに多くの水滴が蒸気空間に入っていく。また、ボイラーが低圧で運転されると、蒸気の流速が上昇し、より多くの水滴が重力によって水面に戻ることができず、蒸気系統内に持ち込まれることになる。 蒸気ボイラーの出口で水分が混入する原因には他にもあり、フレッドが今後皆さんとさらに共有していきます。