Енергозбереження в пароконденсатних системах, технології ремонту
Досвід компанії Спіракс Сарко
Унікальні властивості пара як теплоносія визначили його широке використання з різних галузях промисловості - від харчової до важкого машинобудування. Обмовимося відразу, що і системи теплопостачання та ГВП можуть бути віднесені до технологічних, і якщо вони використовують пар, то все освітлювані нижче рішення в рівній мірі відносяться до них.
Принципово всі технологічні процеси теплообміну засновані на конденсації пари в теплообмінниках різних типів і нагріванні, за рахунок вивільняє ентальпії пароутворення, середовища у вторинному контурі.
Тому проблема енергозбереження повинна вирішуватися з декількох позицій:
- застосування максимально ефективного теплообмінного обладнання,
- мінімізація (або повне виключення) непродуктивного витрачання пара,
- збір і повернення максимально можливої кількості конденсату.
Виключивши з розгляду сучасні теплообмінники виробництва різних фірм, які завоювали на світовому та українському ринку міцні позиції, зупинимося більш детально на двох проблемах.
Оптимізація витрачання пара - це його витрачання за принципом «рівно стільки, скільки потрібно». Це пов'язано не тільки з енергозбереженням, але і з появою сучасних технологічних процесів, що пред'являють дуже високі вимоги до точності підтримки параметрів, що в свою чергу, впливає на якість і собівартість кінцевого продукту.
Збір і повернення конденсату - це захід, здатне істотно економити теплову енергію і витрата енергоресурсів.
Вирішення цих двох проблем на практиці пов'язано з цілим комплексом інженерно - технічних заходів, починаючи зі стадії проектування і закінчуючи питань комплектації обладнання.
Говорячи про проектування, слід визнати, що переважна більшість нормативної документації, що регламентує технічні рішення і розрахунки, безнадійно застаріло і не має нічого спільного з реальними процесами в пароконденсатной системі. До речі, дуже часто проблеми, що виникають в процесі експлуатації, пов'язані саме з помилками в проектуванні. Оптимізація витрачання пара тісно пов'язана з використанням редукционной і редукційно-регулюючої арматурою, що підтримує задані параметри техпроцесу. Розрахунок регулюють і редукційних клапанів може бути якісно виконаний тільки на базі чіткого уявлення про особливості даного технологічного процесу і про принцип і характеристиках застосовуються клапанів. Поширена помилка - вибирати клапан з великим запасом - пов'язано з обмеженою номенклатурою виробів, традиційно випускаються вітчизняною промисловістю, і практично завжди призводить до незадовільних характеристиках регулювання.
Вибір параметрів пара і принципової системи регулювання є одним з найважливіших питань. Дуже часто в пароконденсатних системах використовується пар невиправдано завищених параметрів (тиску і температури), які абсолютно не потрібні в даному техпроцессе. Це пов'язано з відсутністю якісної і надійної редуцирующей арматури, а також з рапространённим помилкою - що редукування пов'язано з втратою енергією. До речі кажучи, настільки ж поширене контр помилка свідчить, навпаки, що насичений пар при скороченні перегрівається. Насправді ж відбувається ні того, ні іншого. Єдиний ефект редукування - це поліпшення якості пара і збільшення його теплосодержания. Взагалі якість пара найсерйознішим чином впливає на ефективність роботи в пароконденсатной системи, і його забезпеченні повинна приділятися особлива увага, знову таки починаючи з проектування і закінчуючи підбором обладнання - сепараторів пара, дренуючих конденсатоотводчиков, автоматичних повітряних клапанів і т.п.
Дуже часто в систему регулювання включається сам паровий котел, коли в ньому не підтримується номінальний тиск паспортне тиск, а то, на яку розраховані споживачі (теплообмінники). Це - поширене вУкаіни (і тільки вУкаіни) тиску котлом. Не кажучи про інші недоліки такого регулювання, згадаємо про двох найважливіших - зниженні акумулюючої здатності котла і його неможливості реагувати на зміну навантаження, а також про погіршення якості пара і зростанні ймовірності виникнення гідроударів.
Вибір принципової системи регулювання також не така проста задача, як здається на перший раз. Треба врахувати особливості процесу, його параметрів, параметрів пари, що застосовується теплообмінного обладнання, можливих коливань навантажень і багато іншого. І тільки після цього переходять до розрахунку клапанів та іншого відповідного обладнання.
Конденсатовідвідники є найважливішим елементом будь-якої пароконденсатной системи, вирішуючи одночасно завдання оптимізації витрати пари і збору та повернення конденсату.
Призначення конденсатоотводчиков - затримувати пар в теплообміннику до повної його конденсації, а після цього відводити конденсат з парового простору. Таким чином, конденсатовідвідник є автоматичним клапаном, що виключає появу пролітної пари в системі. Пролітний пар - це прямі економічні втрати, підвищену засунений в конденсатной системі, гідроудари, практична неможливість регулювання процесу. Існує дуже обмежена кількість нових технологічних процесів, що припускають наявність пролітної пари, але в переважній більшості процесів він неприпустимий.
Конденсатоотводчик повинен відводити конденсат при будь-яких умовах без додаткового регулювання.
Випускаються конденсатоотводчики засновані на різних принципах дії. Однак слід пам'ятати, що універсальних конденсатоотводчиков в природі не існує.
Наприклад, термодинамічний конденсатовідвідник, що ідеально підходить для дренажу паропроводів, ніколи не забезпечить нормальної роботи теплообмінника з температурним регулюванням.
Вибір типу і розміру конденсатовідвідника повинен супроводжуватися вивченням специфіки роботи теплообмінника в складі установки, всіх можливих режимів його роботи, коливання тиску в паровій і протитиску в конденсатне системі і т.д.
У свою чергу, проектування конденсатной системи має забезпечувати нормальну роботу конденсатоотводчиков і стійке видалення конденсату при будь-яких умовах роботи обладнання.
Оскільки пропускна здатність конденсатовідвідника, як і будь-якого клапана, залежить від перепаду тиску на ньому, одним з принципів проектування конденсатной системи є забезпечення мінімально можливого тиску в ній. Тому часто не представляється можливим доставити конденсат в котельню під його власним тиском, тим більше що технологічні установки не вимагають такого високого тиску. Найкращий спосіб - це локальний збір конденсату від однієї або від групи установок, з подальшою перекачуванням за допомогою електричних або парових конденсатних насосів. Іноді (а це знову залежить від специфіки технологічного процесу) конденсат не вдається видалити з теплообмінника самопливом навіть при атмосферному тиску в конденсатной лінії. Однак і в цьому випадку є технічні рішення, прекрасно відпрацьовані і випробувані, що дозволяють видаляти конденсат навіть під вакуумом.
Визначення діаметра трубопроводу - один з найважливіших моментів проектування та розрахунку конденсаткі. Як відомо, потрапляючи в зону зниженого тиску відразу за конденсатовідвідників конденсат закипає і утвориться деяка кількість пролітної пари (воно залежить від перепаду тиску на конденсатовідвідники). Маючи значно великий питомий об'єм, ніж конденсат, вторинний пар здатний заблокувати конденсатку і бути причиною підвищеного протитиску в ній. Тому за певних перепадах конденсатна лінія повинна розраховуватися на пар.
Крім цього, факт утворення вторинного пара може бути використаний для більш глибокої, а також способи їх утилізації тепла. Цілий ряд технічних рішень може бути запропонований для вирішення цього завдання, наприклад, в системах вентиляції і кондиціонування повітря або в системах продувки котельних установок.
В рамках даної статті не представляється можливим висвітлити всі питання і проблеми, що можуть виникати в пароконденсатних системах, а також способи їх вирішення.
Маючи величезний досвід в області ефективного використання пара і конденсату, компанія Спіракс Сарко проводить інженерні опрацювання, консультації, розрахунок, підбір і постачання устаткування для систем технологічного пара.