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流体制御エンジニアリング

空気・CO2ガスの除去

1.空気の除去

蒸気装置や蒸気主管を始動するとき、まず初存空気を除去しなければなりません。
ドレン除去を第1目的とするスチームトラップは、 その使用される作動原理によって排気能力に大きな差があります。
排気能力が小さいと始動に大きな時間を要します。

空気は始動時ばかりでなく、運転中も問題となります。
蒸気は普通ごくわずかな空気を含んでいますが、これが運転中に装置内に蓄積されます。
装置伝熱面上で蒸気が凝縮すると、含まれているわずかな空気は、不凝縮性であるため表面上に残されます。
次々に新しい蒸気が凝縮するたびに空気が追加され、伝熱面上に空気膜が形成されます。
空気の熱伝導率は水の約1/20であるため、空気膜は伝熱の大きな障害となります。

さらに重要なことは、蒸気中に空気が混入すると、その圧力の飽和温度よりも温度が下がります。
たとえば、圧力1.0MPaの蒸気の温度は183.2℃ですが、容積比で10%の空気を含んでいるときには、
絶対圧力1.1MPa・Aの0.9倍、すなわち絶対圧力0.99MPa・Aに対する飽和温度178.6℃となり、4.6℃下がります。
空気が蓄積して35%になると、温度は18.2℃下がり装置の出力は大きく低下します。

装置を効率的に運転するためには、この有害な空気を除去しなければなりません。
そのためにはエアベントを使用します。
エアベントは空気混入による蒸気温度の低下を検出して開弁し、これを自動的に排出する装置です。
蒸気と空気を分離する能力を持っていないので、 蒸気と空気の混合物を排出します。

100%蒸気で満たされた容器 90%蒸、10%エアーで満たされた容器

蒸気中のエアー混入による温度低下
横走管の支持間隔(SHASE-010)
管径(A) 15~20 25~32 40~80 90~150 175以上
間隔[m] 1.8以下 2.0以下 3.0以下 4.0以下 5.0以下
圧力MPa・G 蒸気中の空気混合率(容積)%
0 5 10 15 20 25 30
0.1 119.6 118.8 118.3 117.2 116.3 115.4 114.5
0.2 132.9 131.7 130.5 129.3 128.1 126.7 125.4
0.3 142.9 141.4 139.9 138.4 136.9 135.4 133.9
0.4 151.1 149.5 147.8 146.2 144.6 142.6 140.9
0.5 158.1 156.3 154.6 152.8 151.1 149.1 147.9
0.6 164.2 162.3 160.5 158.7 156.7 154.6 151.8
0.7 169.6 167.7 165.8 163.9 161.7 159.6 157.4
0.8 174.5 172.6 170.2 168.5 166.3 164.2 161.7
0.9 179.0 177.0 174.5 172.8 170.2 168.3 165.8
1.0 183.2 181.1 179.0 176.8 174.5 172.1 169.6
1.2 190.7 188.5 186.3 184.0 181.5 179.0 176.3
1.4 197.4 195.1 192.8 190.3 187.8 185.1 182.4
1.6 203.4 201.0 198.6 195.9 193.4 190.7 187.8
1.8 208.8 206.4 203.9 201.3 198.6 196.0 192.8
2.0 213.8 211.4 208.8 206.2 203.4 200.4 197.4

蒸気とエアーの混合体により満たされている容器は、その全圧における熱量を伝達するのではなく、その混合比による蒸気の分圧に相当する熱量だけを伝達することになります。

2.CO2ガスの除去

ボイラー給水の水処理が不完全であると、ボイラー内で炭酸ガスが発生し、蒸気とともに送られます。
この炭酸ガスは水に溶解すると強い腐食性を示すので、飽和蒸気温度でも排出する事を考える必要があります。
特に装置の運転休止前には十分にブローして除去して下さい。
さもないと休止後温度が下がると水に溶解して装置やトラップを腐食します。

アドバイス

空気はどこに集まるか?
空気は常に蒸気とドレンの流れの少ない場所にあつまります。
したがって装置における蒸気入口及びドレン排出口の位置によって変化します。

装置の構造をもう一度確認し、空気抜弁の取り付け位置を見直してください

TSF-11Fスチームトラップ

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