Паровые теплообменные аппараты и эффективность их работы
Среди паропотребляющих установок, которые можно встретить на предприятиях, львиную долю занимают пароводяные теплообменные аппараты поверхностного типа или рекуператоры. Пароводяные теплообменники применяются везде, где необходимо иметь теплоноситель с достаточно высокой температурой и/или где требуется передавать большое количество теплоты. Такие теплообменные аппараты можно обнаружить на разных участках производства: технологические теплообменники, пастеризаторы, стерилизаторы, паровоздушные алориферы, тепловые пункты приготовления горячей воды для отопления и ГВС.
Весьма распространенным является заблуждение о том, что для подготовки горячего теплоносителя необходим только теплообменный аппарат. Безусловно, теплообменник - это «сердце» тепловой системы, так же, как сердце автомобиля - двигатель, но только двигатель без кузова, колес, трансмиссии и рулевого управления не в состоянии решить задачу перемещения из пункта «А» в пункт «Б». Также и паровой теплообменный аппарат без системы подготовки пара, надежного отвода конденсата и системы автоматического регулирования не может решить задачу обеспечения заданных технологических температурных режимов. Непонимание данного обстоятельства приводит к тому, что зачастую теплообменные аппараты работают в режиме ручного регулирования и не оборудованы конденсатоотводчиками.
Типичные проблемы и пути их решения
В совокупности с низким качеством подаваемого на теплообменные аппараты пара это оборачивается такими серьезными последствиями, как:
* низкая эффективность функционирования теплообменных установок
* нарушение технологических режимов работы оборудования
* гидравлические удары
* выход из строя технологического оборудования
Этих проблем можно избежать с помощью грамотной организации пароконденсатной системы
и правильной обвязки паропотребляющего оборудования.
Следует придерживаться следующих простых правил при организации систем регулирования на паропотребляющих установках.
* Для обеспечения высокого качества теплоносителя и, соответственно, высокой эффективности теплообменных процессов необходимо применять сепараторы пара, фильтры- грязевики и устройства автоматического отвода воздуха, т.е. пар должен поступать в теплообменный аппарат сухим, чистым и без неконденсируемых газов.
* Желательно снижать давление пара до минимально приемлемого уровня, что замедлит процессы образования накипи на стенках теплообменного аппарата и позволит снизить потери, связанные с образованием пара вторичного вскипания.
* Теплообменные аппараты малого объема должны оснащаться только механическими конденсатоотводчиками поплавкового типа.
* Для систем со значительными колебаниями тепловой нагрузки рекомендуется спользовать системы активного отвода конденсата на базе перекачивающих конденсатоотводчиков или пары насос-конденсатоотводчик.
В случаях, когда отсутствует противодавление в точке слива конденсата из аппарата, рекомендуется непосредственно перед теплообменником устанавливать прерыватель вакуума.
* Регулирующий клапан рекомендуется устанавливать со стороны подачи пара, так как системы с регулированием «по конденсату» не позволяют добиться высокой точности поддержания заданных температурных режимов и неприемлемы для некоторых конструкций теплообменных аппаратов.
Опыт компании Spirax Sarco показывает, что грамотная обвязка теплообменного оборудования позволяет снизить паропотребление в ряде случаев на 40 % с одновременным обеспечением более высокой точности поддержания температурных режимов. Технико-экономические расчеты показывают, что в девяти из десяти случаев инвестиции по оптимизации тепловых пунктов полностью окупаются за один год.
Принудительный отвод конденсата из паровых теплообменных аппаратов
Одна из часто возникающих проблем - то, что образующийся конденсат в теплообменниках не всегда удается своевременно удалять. Это может быть вызвано рядом причин:
* Низкое давление пара на входе в теплообменник.
* Процесс конденсации пара в аппарате вызывает падение давления в зоне конденсации, часто приводящие к образованию вакуума.
* Высокий подъем конденсатной линии после аппарата и большое количество изгибов конденсатопровода вызывает большое противодавление.
* Наличие «пролетного» пара в конденсатной магистрали, возникающее из-за отсутствующих или неработающих конденсатоотводчиков на других узлах паропотребления.
* Неверно подобранные, зауженные конденсатопроводы не имеют необходимой пропускной способности.
Как результат - затопление теплообменных аппаратов приводит к ряду нежелательных последствий:
* гидроудары в аппаратах и физическое разрушение внутренних элементов,
* коррозионное воздействие кислотной среды конденсата,
* термические деформации вследствие возникающего градиента температур в аппарате,
* частые простои, ремонты и замены дорогостоящего технологического оборудования.
Решением данной проблемы может стать принудительный отвод конденсата. К примеру, рассмотрим механизм действия специального перекачивающего конденсатоотводчика Spirax Sarco APT10/14.
Как и любой другой конденсатоотводчик, он является полностью автоматическим устройством, подстраивающимся под условия техпроцесса. Но его существенное преимущество в том, что в ситуации, когда обычный конденсатоотводчик перестает работать из-за возникающего противодавления, APT10/14 начинает работать как паровой насос, «вытягивая» конденсат из корпуса теплообменника или калорифера и перекачивает его по конденсатопроводу до ближайшего участка сбора. Удаление конденсата может происходить даже от оборудования, находящегося под вакуумом. Движущей силой процесса перекачки в данном случае является привод острого пара к корпусу APT10/14, при паропотреблении 10-15 кг/ч устройство в режиме насоса может обеспечить производительность 1500 кг/ч.
Рисунок 1. Схема работы АРТ 10/14
Такое решение проблемы отвода конденсата уже зарекомендовало себя по всему миру, в том числе на предприятиях России, заслужив доверие технологических и энергетических служб предприятий пищевой промышленности.
Рисунок 2. Установка АРТ 10/14
Применение перекачивающих конденсатоотводчиков на пищевом производстве позволит оборудованию быстро выходить на технологический режим, тем самым заметно повысив производительность установок, избежать разрушительных гидроударов, исключить проскок пара в конденсатную магистраль, сократить расход пара в целом на группе паропотребляющих установок.
Весьма распространенным является заблуждение о том, что для подготовки горячего теплоносителя необходим только теплообменный аппарат. Безусловно, теплообменник - это «сердце» тепловой системы, так же, как сердце автомобиля - двигатель, но только двигатель без кузова, колес, трансмиссии и рулевого управления не в состоянии решить задачу перемещения из пункта «А» в пункт «Б». Также и паровой теплообменный аппарат без системы подготовки пара, надежного отвода конденсата и системы автоматического регулирования не может решить задачу обеспечения заданных технологических температурных режимов. Непонимание данного обстоятельства приводит к тому, что зачастую теплообменные аппараты работают в режиме ручного регулирования и не оборудованы конденсатоотводчиками.
Типичные проблемы и пути их решения
В совокупности с низким качеством подаваемого на теплообменные аппараты пара это оборачивается такими серьезными последствиями, как:
* низкая эффективность функционирования теплообменных установок
* нарушение технологических режимов работы оборудования
* гидравлические удары
* выход из строя технологического оборудования
Этих проблем можно избежать с помощью грамотной организации пароконденсатной системы
и правильной обвязки паропотребляющего оборудования.
Следует придерживаться следующих простых правил при организации систем регулирования на паропотребляющих установках.
* Для обеспечения высокого качества теплоносителя и, соответственно, высокой эффективности теплообменных процессов необходимо применять сепараторы пара, фильтры- грязевики и устройства автоматического отвода воздуха, т.е. пар должен поступать в теплообменный аппарат сухим, чистым и без неконденсируемых газов.
* Желательно снижать давление пара до минимально приемлемого уровня, что замедлит процессы образования накипи на стенках теплообменного аппарата и позволит снизить потери, связанные с образованием пара вторичного вскипания.
* Теплообменные аппараты малого объема должны оснащаться только механическими конденсатоотводчиками поплавкового типа.
* Для систем со значительными колебаниями тепловой нагрузки рекомендуется спользовать системы активного отвода конденсата на базе перекачивающих конденсатоотводчиков или пары насос-конденсатоотводчик.
В случаях, когда отсутствует противодавление в точке слива конденсата из аппарата, рекомендуется непосредственно перед теплообменником устанавливать прерыватель вакуума.
* Регулирующий клапан рекомендуется устанавливать со стороны подачи пара, так как системы с регулированием «по конденсату» не позволяют добиться высокой точности поддержания заданных температурных режимов и неприемлемы для некоторых конструкций теплообменных аппаратов.
Опыт компании Spirax Sarco показывает, что грамотная обвязка теплообменного оборудования позволяет снизить паропотребление в ряде случаев на 40 % с одновременным обеспечением более высокой точности поддержания температурных режимов. Технико-экономические расчеты показывают, что в девяти из десяти случаев инвестиции по оптимизации тепловых пунктов полностью окупаются за один год.
Принудительный отвод конденсата из паровых теплообменных аппаратов
Одна из часто возникающих проблем - то, что образующийся конденсат в теплообменниках не всегда удается своевременно удалять. Это может быть вызвано рядом причин:
* Низкое давление пара на входе в теплообменник.
* Процесс конденсации пара в аппарате вызывает падение давления в зоне конденсации, часто приводящие к образованию вакуума.
* Высокий подъем конденсатной линии после аппарата и большое количество изгибов конденсатопровода вызывает большое противодавление.
* Наличие «пролетного» пара в конденсатной магистрали, возникающее из-за отсутствующих или неработающих конденсатоотводчиков на других узлах паропотребления.
* Неверно подобранные, зауженные конденсатопроводы не имеют необходимой пропускной способности.
Как результат - затопление теплообменных аппаратов приводит к ряду нежелательных последствий:
* гидроудары в аппаратах и физическое разрушение внутренних элементов,
* коррозионное воздействие кислотной среды конденсата,
* термические деформации вследствие возникающего градиента температур в аппарате,
* частые простои, ремонты и замены дорогостоящего технологического оборудования.
Решением данной проблемы может стать принудительный отвод конденсата. К примеру, рассмотрим механизм действия специального перекачивающего конденсатоотводчика Spirax Sarco APT10/14.
Как и любой другой конденсатоотводчик, он является полностью автоматическим устройством, подстраивающимся под условия техпроцесса. Но его существенное преимущество в том, что в ситуации, когда обычный конденсатоотводчик перестает работать из-за возникающего противодавления, APT10/14 начинает работать как паровой насос, «вытягивая» конденсат из корпуса теплообменника или калорифера и перекачивает его по конденсатопроводу до ближайшего участка сбора. Удаление конденсата может происходить даже от оборудования, находящегося под вакуумом. Движущей силой процесса перекачки в данном случае является привод острого пара к корпусу APT10/14, при паропотреблении 10-15 кг/ч устройство в режиме насоса может обеспечить производительность 1500 кг/ч.
Рисунок 1. Схема работы АРТ 10/14
Такое решение проблемы отвода конденсата уже зарекомендовало себя по всему миру, в том числе на предприятиях России, заслужив доверие технологических и энергетических служб предприятий пищевой промышленности.
Рисунок 2. Установка АРТ 10/14
Применение перекачивающих конденсатоотводчиков на пищевом производстве позволит оборудованию быстро выходить на технологический режим, тем самым заметно повысив производительность установок, избежать разрушительных гидроударов, исключить проскок пара в конденсатную магистраль, сократить расход пара в целом на группе паропотребляющих установок.