Steam Blanketing (DNB Condition)

 

Steam Blanketing (DNB Condition)

4.2.11 Steam Blanketing (DNB Condition)

Steam generating equipment का operation fuel combustion से आने वाले heat flow और tube के अंदर steam generation के बीच एक balance पर depend करता है। Waterwall या generating tube की ID surface पर heat transfer के कारण छोटे-छोटे steam bubbles बनते हैं, जिसे nucleate boiling कहते हैं। यह flowing fluid इन bubbles को continuously remove करता रहता है। लेकिन जब यह heat flow balance disturb हो जाता है, तो ये छोटे bubbles आपस में मिलकर एक continuous steam layer बना लेते हैं, जिसे steam blanket कहा जाता है। इस condition को Departure From Nucleate Boiling (DNB) कहा जाता है।

एक बार steam blanket बन जाने के बाद tube में heat transfer बहुत तेजी से खराब हो जाता है और tube wall का temperature अचानक बढ़ जाता है। इससे कुछ ही minutes में short term overheating के कारण tube rupture हो सकता है।

Affected Materials
Carbon steel और low alloy steels इस damage के लिए susceptible होते हैं।

Critical Factors
इस mechanism में मुख्य factors heat flux और fluid flow हैं। Misdirected या damaged burners से होने वाला flame impingement इतना high heat flux पैदा कर सकता है कि tube उसे dissipate नहीं कर पाती। दूसरी तरफ, water side पर अगर कोई flow restriction हो (जैसे steam circuit में नीचे की तरफ pinhole leaks, या slag fall से tubes का dent होना), तो fluid flow reduce हो जाता है और DNB condition develop हो सकती है। Failure तब होता है जब elevated temperature पर internal steam pressure के कारण tube wall में high hoop stress develop हो जाता है।

Affected Units or Equipment
यह problem सभी steam-generating units में हो सकती है, जैसे fired boilers, sulfur plants के waste heat exchangers, hydrogen reformers और FCC units। Start-up के दौरान superheaters और reheaters में भी failures हो सकते हैं, जब condensate steam flow को block कर देता है।

Appearance or Morphology of Damage
इस प्रकार के short-term high-temperature failures में हमेशा एक open burst दिखाई देता है, जिसमें fracture edges लगभग knife-edge की तरह sharpened होते हैं। Microstructure में severe grain elongation देखा जाता है, जो failure के समय हुई intense plastic deformation को show करता है।

Prevention / Mitigation
DNB condition develop होने के बाद tube rupture बहुत जल्दी हो जाता है, इसलिए prevention बहुत important है। Proper burner management जरूरी है ताकि flame impingement avoid किया जा सके। Proper BFW (Boiler Feed Water) treatment से fluid flow restrictions को minimize किया जा सकता है। Tubes की regular visual inspection भी जरूरी है ताकि bulging early stage में detect हो सके।

Inspection and Monitoring
Burners को properly maintain करना चाहिए ताकि flame impingement न हो और stable combustion conditions बनी रहें।

Related Mechanisms
Steam blanketing से caustic corrosion (caustic gouging) भी हो सकता है। इसके अलावा इसके failure characteristics काफी हद तक short term overheating (4.2.10) के समान होते हैं।

References
इस mechanism के लिए references में steam generation और boiler failure analysis से संबंधित standard texts शामिल हैं जैसे “Steam – Its Generation and Use” (Babcock & Wilcox), “Combustion Fossil Power Systems”, NALCO Guide to Boiler Failure Analysis, और EPRI Boiler Tube Failures आदि।