गीले भाप में छिपा जोखिम: कैसे प्रभावित करता है एंट्रेन्ड जल सुरक्षा वाल्व के प्रदर्शन को

आपका बॉयलर ठीक है। दाब गेज: सामान्य। तापमान गेज: सामान्य। प्रवाह मीटर: सामान्य। तीन यंत्र, शून्य दोष।

लेकिन आपके बॉयलर से निकलने वाली भाप शुरू से ही पूरी तरह शुष्क नहीं हो सकती है।

सामान्य संचालन स्थितियों में, भाप शुष्कता अंश ०.९५ से ०.९८ के बीच होता है — जिसका अर्थ है कि प्रत्येक मीट्रिक टन भाप में २० से ५० किलोग्राम एंट्रेन्ड जल होता है। न तो दाब गेज और न ही तापमान गेज इसे पता लगा सकता है। लेकिन जब वह जल आपके सुरक्षा वैल्व इसके परिणाम ऊष्मा विनिमयक के कम उत्पादन से कहीं अधिक विस्तृत होते हैं।

एक स्प्रिंग-लोडेड सुरक्षा वैल्व (DN100/150, PN25/16) एक उत्पादन सुविधा में। स्प्रिंग री-सीटिंग बल को नियंत्रित करती है और यह गीले भाप की सेवा से सीधे प्रभावित होती है।

यह लेख दबाव राहत वाल्वों पर घुलित आर्द्रता के प्रभाव की जाँच करता है, जो प्रकाशित मानकों, नियामक निष्कर्षों और प्रयोगात्मक डेटा पर आधारित है।

1. सुरक्षा वाल्व शुष्क भाप के लिए अनुमोदित हैं — लेकिन बॉयलर भाप आमतौर पर पूर्णतः शुष्क नहीं होती है

सुरक्षा वैल्व क्षमता प्रमाणन शुष्क संतृप्त भाप पर आधारित है। ASME और नेशनल बोर्ड की आवश्यकताओं के अनुसार, किसी वाल्व पर अंकित प्रमाणित क्षमता प्रति घंटा पाउंड (या किलोग्राम) में संतृप्त भाप के रूप में व्यक्त की जाती है। डिस्चार्ज गुणांक विधि में शुष्क भाप की स्थितियों के लिए विकसित सैद्धांतिक प्रवाह सूत्रों का उपयोग किया जाता है।

व्यवहार में, हालाँकि, नामांकित संचालन की स्थितियों पर बॉयलर की भाप आमतौर पर केवल 0.96 से 0.97 के शुष्कता अंश के साथ होती है। उदाहरण के लिए, चीनी बॉयलर मानक जल-नलिका बॉयलरों के लिए संतृप्त भाप की नमी को 3% तक और शेल बॉयलरों के लिए 4% तक सीमित करते हैं — जो क्रमशः 0.97 और 0.96 के शुष्कता अंश के अनुरूप हैं।

इसलिए, प्रमाणित स्थिति और क्षेत्र स्थिति के बीच एक अंतर है: वाल्व को एक ऐसे माध्यम के लिए नामांकित किया गया है जो दुर्लभता से ही ठीक वैसा ही मौजूद होता है जैसा कि निर्दिष्ट किया गया है।

जब शुष्कता 0.95 तक गिर जाती है, तो प्रत्येक मीट्रिक टन भाप के साथ 50 किलोग्राम पानी भी आता है। वह पानी सुरक्षा वैल्व प्रवेश द्वार पर पहुँचता है और वाल्व के प्रदर्शन को बदल देता है।

2. दो-चरण प्रवाह: एक मान्यता प्राप्त अनिश्चितता

जब एक सुरक्षा वाल्व खुलता है और भाप-जल मिश्रण को निकालता है, तो प्रवाह की स्थिति दो-चरण होती है। यह कोई सीमा का मामला नहीं है — यह एक मान्यता प्राप्त इंजीनियरिंग चुनौती है, जिसके लिए कोई पूर्ण रूप से मान्यता प्राप्त आकार निर्धारण विधि मौजूद नहीं है।

एपीआई आरपी ५२० परिशिष्ट डी में दो-चरणीय राहत आकार निर्धारण का उल्लेख किया गया है, लेकिन यह भी बताया गया है कि यह विषय अभी भी विवादास्पद है: कोई भी आकार निर्धारण विधि परीक्षणों द्वारा सत्यापित नहीं की गई है, न ही दो-चरणीय राहत क्षमता के प्रमाणन के लिए कोई मान्यता प्राप्त प्रक्रिया है।

वर्तमान विधियाँ — समांगी साम्य मॉडल (हेम) और समांगी असाम्य मॉडल (हेने) — सरलीकृत मान्यताओं पर आधारित हैं। प्रयोगात्मक आँकड़ों से पता चलता है कि वास्तविक परिस्थितियों में हेम द्रव्यमान प्रवाह का अति-निचला अनुमान लगा सकता है। शोधकर्ताओं को परीक्षण आँकड़ों के अनुरूप बनाने के लिए गैस निकास गुणांक से काफी अधिक मान के अनुभवजन्य सुधार कारकों को शामिल करना पड़ा है।

व्यावहारिक रूप से: यदि भाप की शुष्कता ०.९५ से कम हो जाती है, तो वाल्व की वास्तविक क्षमता अनिश्चित हो जाती है। यह नामपट्टिका क्षमता से अधिक भी हो सकती है, या कम भी। इनमें से कोई भी विचलन सुरक्षा के लिए चिंता का विषय है।

३. बूँद अपरदन: एक दीर्घकालिक क्षति क्रियाविधि

पानी की बूँदें भाप से सैकड़ों गुना अधिक घनी होती हैं। जब भाप-पानी का मिश्रण वाल्व सीट और डिस्क के अंतरालों के माध्यम से त्वरित होता है, तो ये बूँदें अपघर्षक कणों के रूप में कार्य करती हैं।

फ्लैंज-एंड स्प्रिंग-लोडेड सुरक्षा वैल्व (क्लास १५०, WCB बॉडी)। इनलेट फ्लैंज वह स्थान है जहाँ गीली भाप प्रवेश करती है और अंतर्निहित पानी की बूँदें पहली बार उच्च वेग से सीट और डिस्क की सतहों से टकराती हैं।

प्रमुख वाल्व निर्माता अब इसे स्वीकार कर चुके हैं। IMI Critical Engineering ने २०२४ में एक तकनीकी बुलेटिन जारी किया, जिसमें कहा गया कि गीली भाप महत्वपूर्ण वाल्व आंतरिक भागों (डिस्क, सीट) के क्षरण का कारण बनती है, जिससे सुरक्षा जोखिम उत्पन्न होते हैं और अनियोजित बंद होने की संभावना भी हो सकती है। कंपनी ने एक समर्पित उत्पाद श्रृंखला, EroSolve Wet Steam, विकसित की है और २०० से अधिक स्थापनाओं की रिपोर्ट की है — जो यह संकेत देती है कि गीली भाप के कारण क्षरण एक दोहराए जाने वाली संचालन समस्या है।

संचालकों के लिए: एक वाल्व जो शुष्क भाप स्वीकृति परीक्षणों को पास करता है, वह गीली भाप की सेवा में तेज़ी से क्षरित हो सकता है।

४. पानी के संपर्क के बाद खुला रहना

जबकि क्षरण एक दीर्घकालिक चिंता है, जल संपर्क के बाद खुले रहना एक तीव्र समस्या है।

संयुक्त राज्य परमाणु नियामक आयोग (एनआरसी) ने एक निष्कर्ष दस्तावेज़ित किया है कि स्प्रिंग-लोडेड सुरक्षा वाल्व भाप सेवा के लिए डिज़ाइन किए गए, जब तरल निर्वहन के सामने आते हैं, तो उनमें खुले रहने या गंभीर रूप से रिसने की संभावना पहले अनुमानित ३×१०⁻² से अधिक होती है।

एनआरसी के मूल्यांकन में इस संभावना को ३×१०⁻² आंकड़े से "बहुत अधिक" बताया गया है। इसकी तकनीकी समीक्षा में ईपीआरआई के परीक्षण आँकड़ों का उल्लेख किया गया है, जिसमें लगभग २६ सुरक्षा वैल्व जल परीक्षणों में से लगभग एक-तिहाई में डिस्क-टू-सीट चैटरिंग हुई — जिससे या तो आंतरिक क्षति हुई या इसे रोकने के लिए कुछ सेकंड के भीतर हस्तचालित समापन की आवश्यकता पड़ी।

कार्यप्रणाली: सुरक्षा वैल्व इनका कार्य स्थिर द्रव के विस्तार पर निर्भर करता है जो डिस्क के नीचे होता है, जिससे उत्थान बल उत्पन्न होता है। शुष्क भाप आसानी से विस्तारित होती है और स्थिर उत्थान उत्पन्न करती है। तरल या उच्च-नमी दो-चरण प्रवाह के साथ, फ्लैशिंग व्यवहार बदल जाता है। डिस्क चैटर कर सकती है, पूर्ण उत्थान तक नहीं पहुँच सकती है, या — सबसे खराब स्थिति में — पुनः सीटिंग होने के बाद भी खुली रह सकती है।

एक पायलट-संचालित सुरक्षा वाल्व असेंबली (ग्रे कास्ट बॉडी, स्टेनलेस स्टील की पायलट ट्यूबिंग)। पायलट और सेंसिंग लाइनों के कारण विश्वसनीय पुनः सीटिंग विशेष रूप से महत्वपूर्ण है — पानी के कारण होने वाला चैटर या पायलट सर्किट में फँसना श्रृंखला प्रभाव उत्पन्न कर सकता है।

ऐतिहासिक घटनाएँ यहाँ प्रासंगिक हैं। थ्री माइल आइलैंड यूनिट २ दुर्घटना (१९७९) में एक खुला रह गया शक्ति-संचालित राहत वाल्व (पीओआरवी) शामिल था, जिसने पानी को निकाला और पुनः सीट नहीं किया। हालाँकि पीओआरवी और स्प्रिंग-लोडेड सुरक्षा वाल्व में अंतर है, लेकिन मूल भौतिकी — गीले भाप के निर्वहन के कारण अविश्वसनीय पुनः सीटिंग — प्रासंगिक बनी हुई है।

५. मानकों का अंतराल

एएसएमई खंड I और खंड VIII सुरक्षा वैल्व शुष्क संतृप्त भाप के आधार पर क्षमता का प्रमाणन करते हैं। नेशनल बोर्ड क्षमता डेटा भी इसी आधार पर होता है।

परिणामस्वरूप एक प्रणालीगत असंगति होती है: वाल्वों का चयन शुष्क भाप के लिए किया जाता है, लेकिन वे गीले भाप पर संचालित होते हैं।

एक अपवाद मौजूद है। रूसी मानक गोस्ट २४५७०-८१ भाप-जल मिश्रण अनुपात को आकार निर्धारण के समय ध्यान में रखने की अनुमति देता है — लेकिन इसे अनिवार्य नहीं बनाता है। सुरक्षा वाल्व गर्म पानी के बॉयलर और इकोनोमाइज़र के लिए। अधिकांश अधिकार क्षेत्र और परियोजनाएँ अभी भी शुष्क भाप आकार निर्धारण पर डिफ़ॉल्ट करती हैं।

6. बॉयलर ऑपरेटरों के लिए व्यावहारिक सिफारिशें

1. शुष्कता के बारे में प्रश्न पूछें। किसी सुरक्षा वैल्व को निर्दिष्ट करते समय, 1.0 के शुष्कता अंश को मान लेना नहीं चाहिए। यदि बॉयलर के निकास पर भाप की शुष्कता नियमित रूप से 0.95 से कम हो जाती है, तो वाल्व की क्षमता का पुनः मूल्यांकन वास्तविक स्थितियों के आधार पर किया जाना चाहिए।

2. वाल्व तक पहुँचने से पहले पानी को नियंत्रित करें। सुरक्षा वैल्व संचित कंडेनसेट के साथ इनलेट पाइपिंग उठाने पर पानी छोड़ देगी। स्टीम ट्रैप सही ढंग से कार्य करने चाहिए, और ड्रेन लाइनें साफ़ बनी रहनी चाहिए।

3. क्षरण को ध्यान में रखकर सामग्री का चयन करें। मानक सीट सामग्री गीली भाप के प्रभाव के तहत तेज़ी से क्षरित हो जाती है। गीली भाप सेवा के लिए कठोर सीलिंग सतह सामग्री पर विचार करें।

4. निरीक्षण अंतराल को कड़ा करें। उठाए जाने के बिना भी, सुरक्षा वैल्व गीली भाप सेवा में सीट क्षति का शिकार हो सकता है, क्योंकि लगातार बूँदों के प्रभाव से क्षति हो सकती है। NBIC द्वारा अनुशंसित परीक्षण अंतराल को गीली भाप की स्थितियों में लक्ष्य के बजाय अधिकतम के रूप में माना जाना चाहिए।

सारांश

प्रत्येक मीट्रिक टन भाप में सामान्य शुष्कता अंशों के तहत २० से ५० किलोग्राम जल होता है। न तो दाब और न ही तापमान उपकरण इसे प्रकट करते हैं।

यह जल ऊष्मा विनिमयक के उत्पादन को कम करता है। सुरक्षा वैल्व इससे क्षमता की सटीकता, सीट का जीवनकाल और — सबसे खराब स्थिति में — उठने के बाद वाल्व के पुनः सीट होने की क्षमता प्रभावित होती है।

क्या आपके संयंत्र में बॉयलर निकास पर भाप की शुष्कता मापी जाती है? आपकी भाप का दाब और तापमान क्या है, और क्या आपका आपूर्ति अनुबंध एक निर्दिष्ट शुष्कता अंश का उल्लेख करता है?

संदर्भ

• क्षमता प्रमाणन आधार: संतृप्त भाप रिलीफ वाल्व की क्षमता के लिए ASME धारा I/VIII और नेशनल बोर्ड मानक।

• दो-चरण आकार निर्धारण की सीमाएँ: API RP ५२०, परिशिष्ट D — दो-चरण प्रवाह के लिए सुरक्षा रिलीफ वाल्व का आकार निर्धारण।

• HEM के नीचे का अनुमान: दो-चरण रिलीफ वाल्व प्रवाह परीक्षण पर प्रकाशित प्रयोगात्मक अध्ययन।

• खुले रहने की संभावना: संयुक्त राज्य एनआरसी का तकनीकी मूल्यांकन सुरक्षा वैल्व द्रव निर्वहन के तहत प्रदर्शन (EPRI परीक्षण डेटा समीक्षा)।

• क्षरण का तंत्र: वाल्व निर्माता की तकनीकी साहित्य, जिसमें आईएमआई क्रिटिकल इंजीनियरिंग की ईरोसॉल्व वेट स्टीम उत्पाद पत्रिका (2024) शामिल है।

• टीएमआई-2 घटना की पृष्ठभूमि: थ्री माइल आइलैंड यूनिट 2 दुर्घटना पर संयुक्त राज्य एनआरसी के ऐतिहासिक दस्तावेज़।