Особенности организации систем пароснабжения

Классификация систем технологического пароснабжения

Крупные промышленные предприятия от внешних источников получают в основном перегретый пар. От ТЭЦ и крупных центральных котельных поступает пар, перегретый относительно температуры насыщения на 50 – 100°С, чтобы покрыть тепловые потери при транспорте теплоносителя. Степень перегрева пара в зимний период повышается, так как возрастают потери теплоты в окружающую среду из-за понижения температуры наружного воздуха.

При использовании пара в тепловых процессах его перегрев не играет существенной роли, так как доля теплоты, передаваемой за счет его охлаждения до температуры насыщения, очень мала, по сравнению с долей теплоты, передаваемой за счет скрытой теплоты конденсации пара. Однако при этом условия эксплуатации теплообменного оборудования ухудшаются и возрастают потери с пролетным паром.

Для обеспечения тепловых нагрузок преимущественно используется насыщенный пар среднего и низкого давления. Перегретый пар среднего и высокого давления используется в силовых процессах. Если для ведения технологических процессов требуется пар более высокой температуры 400 – 600 °С, то у потребителя устанавливаются специальные центральные пароперегреватели. За счет сжигания природного топлива в них достигается необходимая температура пара, полученного от внешних источников.

В заводских котельных, в том числе и утилизационных, преимущественно вырабатывается сухой насыщенный пар. Однако вследствие слабого контроля за степенью сухости отпускаемого пара к потребителю часто поступает влажный пар. В результате возрастают тепловые потери в теплоиспользующем оборудовании и снижается гидравлическая устойчивость транспортирующей паровой сети, поскольку в паропроводе увеличивается образование конденсата.

При поиске решений по организации эффективных систем пароснабжения промышленных предприятий необходимо рассматривать разнообразные процессы производства, транспорта, регулирования и потребления промышленного пара. Таким образом, система снабжения паром промышленного предприятия представляет собой комплекс различных установок и устройств, обеспечивающих эти процессы.

В целях упорядочения пароснабжения промышленных предприятий и снижения необоснованных потерь пара, связанных с несоответствием режимов работы потребителей и источников тепловой энергии в определенные отрезки времени, необходимо оптимизировать потребление пара. Нарушение расчетных графиков прихода и расхода теплоты по расходу и параметрам приводит к отклонению режимов работы источников пароснабжения от оптимальных, необходимости резервирования мощности, возрастанию затрат на сооружение аккумулирующих установок и, следовательно, перерасходу топлива, материальных и денежных средств.

Эта задача может быть решена только математическим моделированием реальных процессов, позволяющим учесть многочисленные факторы, влияющие на эффективность и устойчивость работы систем в выявленных диапазонах отклонений параметров.

Для построения моделей необходимо иметь надежную и подробную информацию о тепловом потреблении и уровне сопутствующих потерь теплоты. К сожалению, на промышленных предприятиях практически отсутствует информационная база по пароконденсатным балансам паропотребляющих установок, что не позволяет провести достоверный анализ эффективности энергопотребления объектов и характерных режимов их эксплуатации.

Системы технологического пароснабжения промышленных предприятий классифицируются по следующим признакам:

– вид основного источника пароснабжения: ТЭЦ, центральные или местные котельные;

– объем потребления пара: малое – до 6 кг/с; среднее 6 – 20 кг/с; большое – более 20 кг/с;

– состояние пара: перегретый, насыщенный, совместное использование перегретого и насыщенного пара;

– давление пара на входе в распределительную паровую сеть предприятия: низкое – менее 0,3 МПа; среднее – от 0,3 до 0,9 МПа; повышенное – от 0,9 до 1,5 МПа и высокое – более 1,5 МПа;

– сложность паровой сети: протяженность, разветвленность и пр.;

– организация систем сбора и возврата конденсата: закрытого и открытого типов;

– структура теплопотребления: с преобладанием технологических или санитарно-технических нагрузок;

– характер графика теплопотребления в течение рассматриваемого периода (суток, сезона, года): резко выраженный, равномерный.

От внешних источников пар промышленных параметров (давлением 0,8 – 3,5 МПа) поступает по магистральному паропроводу. При давлении более 3 МПа он направляется к потребителям, минуя центральный тепловой пункт (ЦТП); пар давлением менее 3 МПа из магистрали сначала поступает на ЦТП. Здесь устанавливаются регулирующая арматура, регистрирующие и контрольно-измерительные приборы. Если на производстве используется пар давлением 0,6 – 0,9 МПа, на ЦТП предусматривается редукционная установка (РУ) или редукционно-охладительная установка (РОУ).

Центральный тепловой пункт располагается в одном из производственных зданий или специально отведенном помещении в центре системы распределения пара между потребителями. На крупных промышленных предприятиях с протяженными и разветвленными паровыми сетями устанавливается несколько ЦТП. Выбор места их расположения зависит от распределения нагрузки по территории предприятия и удаленности потребителей.

На рис.32 показана схема подключения котельной к паровой сети через парораспределительный двухступенчатый коллектор. Ступени разделяются редукционным клапаном.

Доля отопительно-вентиляционной нагрузки в общей присоединенной тепловой нагрузке промышленного предприятия непосредственно зависит от профиля данного предприятия. В частности, отопительно-вентиляционные нагрузки крупных нефтехимических предприятий составляют 5 – 7 %, а на химических предприятиях достигают 20 – 30 % общего потребления теплоты. Горячая вода на покрытие этих нужд обычно поступает от центральных внешних и заводских источников теплоты.

Отопление производственных помещений часто совмещается с системой приточной вентиляции. Температура воздуха, поступающего в помещения в отопительный период, повышается от -40 – +10 до 25 – 40°С. Отопление административных помещений организуется по той же схеме, что и объектов коммунально-бытового сектора.

В настоящее время на некоторых промышленных предприятиях еще сохранились паровые отопительные системы, но их постепенно меняют на водяные. Это продиктовано следующим: водяные системы позволяют организовать качественное регулирование температурного режима отопительных систем в соответствии с температурой наружного воздуха и обеспечить лучшие санитарно-гигиенические условия отапливаемых помещений.

Сантехнические нагрузки промышленных предприятий составляют 2 – 10% в структуре общего теплопотребления. Присоединение местных потребителей горячей воды к тепловым сетям можно осуществлять по смешанной или последовательной схеме, однако в действительности предпочитают устанавливать специальные пароводяные теплообменники. Это объясняется несоответствием режимов теплофикационных и сантехнических нагрузок. Потребление горячей воды происходит круглогодично, поэтому в длительный летний период, когда отопительно-вентиляционные нагрузки отсутствуют, содержание протяженной сильноразветвленной сети только на нужды горячего водоснабжения оказывается экономически невыгодным. Кроме того, температура воды, требуемой некоторыми технологическими потребителями, оказывается несколько завышенной по отношению к расчетным для открытых или закрытых систем горячего водоснабжения. Например, для отмывания сильно загрязненных техническим маслом или нефтепродуктами деталей требуется горячая вода температурой выше 70°С. В душевых, прачечных, столовых может использоваться вода более низкой температуры — 45 °С. В том случае, когда сантехническая нагрузка обеспечивается местными пароводяными теплообменниками, она учитывается в общей паровой нагрузке предприятия.

Дата добавления: 2015-02-10 ; просмотров: 4582 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Системы пароснабжения и теплоснабжения

Тепловые нагрузки на технологические процессы и вспомогательные нужды обеспечиваютcя системами пароснабжения и теплоснабжения.

Технологические процессы, требующие обогрева, получают тепловую энергию от различных теплоносителей: водяного пара, горячей воды, нагретого воздуха, дымовых газов, высококипящих органических (ВОТ) и масляных (ВМТ) теплоносителей.

Годовая потребность предприятия в паре, т/год:

(2.1)

где – удельный расход теплоты, ГДж/ед.;

П – годовой выпуск продукции;

– энтальпия пара и конденсата в системе пароснабже-
ния ПП.

Расчетный часовой расход пара, т/ч:

(2.2)

где – годовое число часов использования максимума паровой технологической нагрузки, ч/год; для нефнехимических ПП составляет 5500-5700 ч/год.

Система пароснабжения ПП является подсистемой СТЭС ПП и включает в свой состав:

1) комплекс станций, установок для генерирования технологическим и сантехническим потребителям пара требуемых параметров;

2) набор устройств для приема и регулирования количества и параметров пара, получаемого из районных систем теплоснабжения;

3) трубопроводы для подачи пара потребителям и распределения между ними;

4) сооружения и трубопроводы для сбора конденсата пара и возврата его от потребителей к парогенерирующим установкам.

Комплекс станций включает:

1. Парогенерирующие установки и станции систем снабжения паром производственных параметров, оборудованные паровыми котлами с рабочим давлением 0,9-4,0 МПа и температурой t = 175-195 ° С насыщенного или t = 250-440 ° С перегретого пара

В котлах пар регенерируется за счет сжигания первичных энергоресурсов (природного газа, угля, мазута и т. д.) или горючих ВЭР, образующихся в технологических агрегатах (доменного и коксового газа, коры и щепы древесины и т. д.).

2. Заводские ТЭЦ, оборудованные паровыми котлами с рабочим давлением 3,5-14,0 МПа, отпускающие пар производственных параметров из промышленных отборов или турбин противодавления, а также через редукционно-охладительные установки (РОУ).

3. Утилизационные ТЭЦ (УТЭЦ), в которых пар вырабатывается в утилизаторах (КУ) за счет использования теплоты ВЭР (горячих продуктов сгорания топлива в промышленных печах) и направляется в турбины.

Если расчетное теплопотребление предприятия

(2.3)

меньше при котором целесообразно сооружение ТЭЦ, то в качестве основного источника пароснабжения принимается котельная с паровыми котлами низкого или среднего давления.

При наличии на предприятии горючих или тепловых ВЭР целесообразно и экономическески выгодно использовать их в котельных и на ТЭЦ ПП либо же частично или полностью осуществлять пароснабжение от утилизационных источников пара (КУ), вытесняя при этом пар от котельных и ТЭЦ.

Паропроизводительность и количество котлов котельной выбираются таким образом, чтобы при выходе из строя самого крупного из них оставшиеся, включая резервные, обеспечили покрытие расчетной нагрузки в паре, потребном в технологии, для вентиляции и водоснабжения, а также для отопления при средней нагрузке самого холодного месяца.

На рис. 2.2 представлена принципиальная схема пароснабжения от кательной с котельными агрегатами низкого или среднего давления.

Рис. 2.2. Принципимальная схема пароснабжения от котельной с кательными агрегатами низкого или среднего давления:

БВХО – блок химической водяной очистки; ПХОВ – подогреватель химически очищенной воды; Д – деаэратор; ПН – питательный насос; РОУ – редукционно-охладительная установка.

При комплексном обеспечении крупных предприятий и промышленных районов горячей водой с температурой до 150 ° С и паром с давлением 0,5-1,5 МПа от ТЭЦ или АТЭЦ, расположенных на расстоянии 15 км и дальше, перспективной является система пароснабжения сетевой водой (ПСВ) (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Принципиальная схема пароснабжения с использованием теплоты

сетевой воды (ПСВ):

1 – источник дальнего пароснабжения (ТЭЦ, АТЭЦ); 2 – транзитная водяная
тепловая сеть; 3 – испарители; 4 – компрессор для сжатия пара; 5 – паровая турбина для привода компрессора; 6 – электродвигатель; 7 – потребитель пара; 8 – потребитель горячей воды; 9 – конденсатор приводной турбины; 10 – конденсатоотводчик; 11 – сетевой насос

Сетевая вода с t = 170-200 °С транспортируется от ТЭЦ к потребителям. На месте потребления в испарителях за счет охлаждения сетевой воды до 120-150 °С генерируется пар с р = 0,2-0,6 МПа, который при необходимости сжимают компрессором с электрическим или паротурбинным приводом. После испарителей сетевая вода поступает к потребителям горячей воды. Конденсатор пара и охлажденная сетевая вода возвращаются на ТЭЦ или АТЭЦ [7].

Децентрализация теплоснабжения – процесс частичного отказа от центрального теплоснабжения (из национальной энергосистемы) и переход к автономным системам теплоснабжения от заводских мини-ТЭЦ, пристроенных к зданиям блочных, блочно-модульных, крышных котельных и т. д. и встроенных в них.

Децентрализация способствует формированию рынка энергоносителей и конкуренции в области энергообеспечения. Потребитель получает возможность выбора производителя и поставщика энергии.

Блочно-модульные котельные (БМК) имеют высокую самоокупаемость: в зависимости от мощности и конфигурации от 1 до 3 лет. КПД котлов на природном газе 93-95%.

Рекомендации для проектирования и монтажа систем пароснабжения

Прерыватели вакуума

Сепараторы

Редукционные клапаны

Типоразмер паропровода

Выбор типоразмера паропровода должен осуществляться с соблюдением допустимых скоростей пара. Рекомендуемая скорость пара 15-40 м/с. При снижении давления необходимо учитывать увеличение объема пара. Таким образом, диаметр паропровода за редукционным клапаном (регулятором давления после себя) должен быть больше и рассчитываться с учетом сохранения скорости пара в диапазоне 15-40 м.с.

Одной из проблем возникающих в системах пароснабжения, является гидроудар. Основными причинами которого является избыток конденсата или высокая скорость пара. Причем, зачастую вторая причина является следствием первой, из-за сужения сечения трубопровода.

Для того чтобы избежать возникновение гидроударов, нужно обратить внимание на следующие моменты:

• установка конденсатоотводчиков должна производится не только за потребителями пара, но и на протяжении всего паропровода (рекомендуемый интервал на ровных участках 50 метров).

• перед подъемами паропровода также должны устанавливаться конденсатоотводчики, по возможности, желательно избегать обратного потока, а также провисания трубопроводов и образования не дренируемых карманов в паропроводе (установка фильтра на паропроводе должна осуществляться крышкой вбок.

не рекомендуется использование эксцентрических сужений паропровода.

• в случае использования пара с различными значениями давления, рекомендуется использовать несколько линий возврата конденсата, во избежание передавливания конденсатом с линии более высокого давления.

• в качестве запорной арматуры предпочтительно использовать вентили (малая скорость открытия), в случае использования шаровых кранов, рекомендуется использовать червячный редуктор.

• для качественного дренирования паропровода, конденсатоотводчики должны устанавливаться с использованием дренажных карманов, а также с соответствующей обвязкой (обратный клапан за конденсатоотводчиком, предотвращает попадание конденсата в паропровод при остановках системы).

Минимальная комплектация узла отвода конденсата, включает в себя следующие позиции:

1. конденсатоотводчик,
2. смотровое стекло,
3. обратный клапан,
4. вентиль запорный,
5. фильтр сетчатый.

Конденсатоотводчики

Конденсатоотводчик, как элемент пароконденсатной системы, необходим для того, чтобы автоматически осуществлять отвод конденсата. Это позволяет предотвратить возникновение гидроударов и избежать незапланированного снижения давления на потребителе из-за повышенного сопротивления вследствие сужения сечения паропровода.

Кроме того, избыток конденсата в трубопроводе может существенно снижать теплосодержание пара, что влечет к необоснованному увеличению расхода топлива. Перечисленные выше задачи, которые решаются с помощью конденсатоотводчиков, относятся к дренажу паропровода

Помимо дренажа, также существует необходимость отведения конденсата не только по пути к потребителю пара, но и непосредственно после потребителя. Когда пар отдаст все тепло и сконденсирует, требуется как можно скорее удалить образовавшийся конденсат для того, чтобы он не препятствовал поступлению пара в потребитель.

Таким образом, по назначению можно выделить две задачи для решения которых служат конденсатоотводчики: дренаж подающего паропровода и дренаж теплообменного оборудования.

Важно правильно осуществить подбор конденсатоотводчика. Для этого необходимо принимать во внимание, что не существует универсального конденсатоотводчика, подходящего для любой системы. При выборе необходимо учитывать множество параметров, поэтому настоятельно рекомендуем в том случае, если Вы не уверены в своих силах, обратитесь к специалистам нашей компании и Вам предложат именно то оборудование, которое наиболее соответствует параметрам Вашей системы.

Основные типы конденсатоотводчиков и их принцип действия

Термодинамические конденсатоотводчики

В основе принципа действия термодинамического конденсатоотводчика лежит разница скоростей прохождения пара и конденсата в зазоре между диском и седлом.

При прохождении конденсата из-за низкой скорости диск поднимается и пропускает конденсат. При поступлении пара в термодинамический конденсатоотводчик скорость увеличивается, приводя к падению статического давления, и диск опускается на седло. Пар, находящийся над диском, благодаря большей площади контакта удерживает диск в закрытом положении. По мере конденсации пара давление над диском падает, и диск снова начинает подниматься, пропуская конденсат.

Основные модели термодинамических конденсатоотводчиков: DT40S, DT42S.

Поплавковые конденсатоотводчики

Принцип действия поплавкового конденсатоотводчика основан на разности плотности пара и конденсата.

Выпускной клапан конденсатоотводчика приводится в действие поплавком, соединенным с клапаном рычагом. Конденсат поступает в корпус конденсатоотводчика и, наполняя его, поднимает поплавок, при этом открывая выпускной клапан. При поступлении пара в конденсатоотводчик, уровень конденсата снижается, и выпускной клапан закрывается. Изначально, при пуске системы, в конденсатоотводчик поступает воздух, который удаляется в конденсатную ветку через встроенный термостатический клапан.

Особенностью конструкции поплавковых конденсатоотводчиков производства Valsteam ADCA Engineering является использование для выпуска воздуха биметаллического клапана, обладающего более высокой прочностью, что имеет большое значение в системах с возможностью возникновения гидроударов.

Основные модели поплавковых конденсатоотводчиков: FLT17, FLT14I, FLT22, FLT32, FLT50S, FLT65S, FLT120S, FLT150S.

Конденсатоотводчики с перевернутым стаканом

Принцип действия конденсатоотводчика с перевёрнутым стаканом основан на разности плотности пара и конденсата.

Выпускной клапан конденсатоотводчика приводится в действие поплавком, соединенным с клапаном рычагом. Конденсат поступает через входное отверстие в нижней части конденсатоотводчика и в том случае когда корпус полностью заполнен конденсатом, удаляется через выпускной клапан в верхней части конденсатоотводчика. При поступлении в корпус конденсатоотводчика пара, он заполняет стакан, поднимая его вверх.

При этом рычаг прижимает седло к выпускному клапану, блокируя выход из конденсатоотводчика. Постепенно пар в стакане конденсируется, поплавок опускается, открывая клапан и конденсат выходит из конденсатоотводчика. Вместе с паром в конденсатоотводчик могут попадать воздух и другие неконденсируемые газы, которые могут блокировать стакан (поплавок) в поднятом положении. Для их удаления в корпусе стакана предусмотрено выпускное отверстие.

Основные модели конденсатоотводчиков с перевёрнутым стаканом: IB12, IBB12, IB30S, IB30SS, IB35S, IB35SS.

Термостатические конденсатоотводчики (капсульные)

Принцип действия термостатического конденсатоотводчика основан на разности температур пара и конденсата.

Рабочим элементом термостатического конденсатоотводчика является капсула с расположенным в нижней части седлом, выполняющим функцию запорного механизма. Капсула закреплена в корпусе конденсатоотводчика, причем диск расположен непосредственно над седлом, на выходе из конденсатоотводчика. В холодном состоянии между диском капсулы и седлом существует зазор, позволяющий конденсату, воздуху и другим неконденсируемым газам беспрепятственно выходить из конденсатоотводчика.

При нагреве специальный состав в капсуле расширяется, воздействуя на диск, который при расширении опускается на седло, препятствуя выходу пара. Данный тип конденсатоотводчиков помимо отвода конденсата, позволяет также удалять из системы воздух и газы, то есть использоваться в качестве воздухоотводчика для паровых систем. Существуют три модификации термостатических капсул позволяющих отводить конденсат при температуре на 5°С, 10°С или 30°С ниже температуры парообразования.

Основные модели термостатических конденсатоотводчиков: TH13A, TH21, TH32Y, TSS22, TSW22, TH35/2, TH36, TSS6, TSS7.

Биметаллические конденсатоотводчики

Принцип действия биметаллического конденсатоотводчика основан на разности температур пара и конденсата.

Рабочим элементом биметаллического конденсатоотводчика является шток клапана с закрепленными на нем биметаллическими пластинами. Данный узел состоит из отдельно скрепленных пар пластин с разным коэффициентом расширения. Пластины подобраны таким образом, что в холодном состоянии пластины представляют собой плоский диск. При нагреве, пластины расширяются неравномерно, что приводит к их выгибанию.

Блок биметаллических пар скомбинирован таким образом, что взаимодействуя друг с другом при нагреве, изгиб пластин перемещает шток на расстояние, необходимое для закрытия выпускного клапана. Таким образом, воздух и конденсат беспрепятственно проходят через клапан, пар, нагревая биметаллические пластины, задерживается в корпусе конденсатоотводчика, до конденсации.

Основные модели биметаллических конденсатоотводчиков поставляются настроенными. В том случае если требуется регулировка, можно использовать тип BM20R с возможностью ручной регулировки, без демонтажа крышки. В модельном ряду представлен биметаллический конденсатоотводчик BM-HC, с возможностью подбора групп биметаллических пластин с учетом индивидуальных параметров системы.

Основные модели биметаллических конденсатоотводчиков: BSS20, BS32, BM20, BM20SS, BM20R, BM24, BM32, BM35, BM45, BM80, BM140, BM-HC.

Воздухоотводчики для пара

Наличие воздуха и неконденсируемых газов в паропроводе приводит к увеличению времени прогрева системы, а также к снижению эффективности и производительности потребителей. В качестве воздухоотводчиков в системах пароснабжения используют термостатические конденсатоотводчики. Рекомендуется устанавливать воздухоотводчики непосредственно перед потребителями пара. Наиболее распространена модель TH13A, с угловой конструкцией.

ВНИМАНИЕ! Данные модели не предназначены для отвода воздуха из жидкостных систем!

Воздухоотводчики для жидкости

Отвод воздуха из жидкостных систем, также необходим. Воздух препятствует нормально работе насосов, приводит к преждевременной коррозии трубопроводом. В отличие от паровых систем для жидкостей используется механическая поплавковая конструкция воздухоотводчиков. Набольшее распространение получила модель AE16SS Ру16 1/2″ или 3/4″, конструкция которой выполнена полностью из нержавеющей стали.

ВНИМАНИЕ! Воздухоотводчики AE16 не предназначены для отвода воздуха из паропроводов!

Прерыватели вакуума

При прекращении подачи пара в трубопроводе образуется вакуум.

Воздействие вакуума может привести к повреждению дорогостоящего теплообменного оборудования. Кроме того, возможен выход из строя уплотнений трубопроводной арматуры, так как их конструкция предназначена прежде всего для удержание рабочей среды в трубопроводе, в то время как вакуум, приводит к воздействию на уплотнения извне, при котором они могут разрушиться, вследствие чего возможна потеря герметичности паропровода.

Установку прерывателя вакуума, как и воздухоотводчика, рекомендуется осуществлять непосредственно перед теплообменным оборудованием. Как правило, их установку осуществляют на общем отводе, используя при этом один общий отсечной вентиль.

Сепараторы

Даже в том случае, если конденсатоотводчики установлены в необходимом количестве, с соблюдением рекомендаций по организации карманов и правильно обвязаны, они в состоянии отвести только выделившийся конденсат.

В системах с протяженными паропроводами и особенно в тех случаях, когда пар поставляется котельной принадлежащей сторонней организации, могут возникать ситуации, когда пар поступает к потребителю влажным и использования конденсатоотводчиков в этом случае не поможет увеличить теплосодержание пара. Решением проблемы при этом может явиться установка сепаратора пара.

Циклонная конструкция пара способствует выделению и отделению влаги, тем самым улавливая не только выделившийся конденсат, но и пароводяную взвесь. При этом происходит осушение пара. Рекомендуется устанавливать сепараторы непосредственно перед потребителями и/или перед редукционными узлами.

Редукционный узел

Помимо редукционного клапана (регулятора давления после себя) редукционный узел как правило требует установки предохранительного клапана, функцией которого является предотвращение роста давления при неправильной настройке или выходе из строя редукционного клапана.

Также узел включает отсечную трубопроводную арматуру , фильтр и при необходимости сепаратор пара с конденсатоотводчиком и обвязкой. В том случае, если сепаратор пара не используется, перед редукционным клапаном рекомендуется установка узла отвода конденсата.

Редукционные клапаны

Редукционные клапаны наряду с перепускными (регуляторы давления до себя), относятся к регуляторам давления. В номенклатуре поставляемой компанией Астима представлены редукционные клапаны различных конструкций: пружинные, мембранные, а также пилотные клапаны. Стандартные модели поставляются с уплотнением по седлу металл по металлу. Однако в случае использования клапанов в системах с прерывистым циклом работы возможна поставка клапанов с герметичными седлами. Мягкие уплотнения позволяют обеспечить герметичность и тем самым избежать роста давления за клапаном. Подробнее о преимуществах редукционных клапанов с мягкими седлами вы можете познакомиться в статье “Редукционные клапаны в паровых системах” на нашем сайте в разделе: Техническая информация / Статьи.

Конденсатные насосы и установки сбора и возврата конденсата

Установки сбора и возврата конденсата ADCAMAT POPK-S и PPOK-S производства португальской компании Valsteam ADCA Engineering широко используются многими предприятиями.

Конструкция применяемых в установках насосов POP-S и PPO-14 не использует электродвигатели и не нуждается в подводе электроэнергии. Вся работа осуществляется автоматически. Управляющей средой является пар из паровой магистрали или сжатый воздух. Благодаря своей автономности широко используется в нефтедобывающей отрасли.

Преимущества по сравнению с системами возврата конденсата на базе электрических насосов:

Назначение основных и вспомогательных производств

Завод состоит из следующих структурных подразделений:

-сырьевой цех (обеспечение завода подработанным сырьём);

-цех по выпуску спирта;

-ремонтно-механическая мастерская (выполнение работ по обслуживанию и ремонту оборудования);

-транспортный цех (обеспечение доставки грузов);

-котельная (теплоснабжение предприятия);

-ремонтно-строительный участок (ремонт зданий и сооружений);

-энергетический участок (энергоснабжение предприятия);

-производственная лаборатория (контроль производственного процесса).

Водоснабжение, электроснабжение, пароснабжение, снабжение топливом

Пароснабжение

На заводе имеется котельная, в которой установлено 2 котла ДЕ производительностью 16 тонн пара в час при давлении 7 атм. Топливом служит природный газ. Есть газораспределительный пункт ГРП с регулятором давления РДУК-500. Котельная предназначена для обеспечения паром и горячей водой производственные цеха и лабораторию, а также для хозяйственных нужд. Зимой котельная обеспечивает отопление завода (паровое отопление).

Котельное помещение – это отдельно стоящее здание, построенное по проекту, разработанному институтом. Котельное помещение оборудовано аварийным местным переносным освещением, аптечкой, телефоном, часами, вентиляцией,отоплением, огнетушителями, противопожарными щитками, служебными и бытовыми помещениями.

Котлы оборудованы устройствами для котловой обработки воды, состоящей из натрий-катионовых фильтров, солерастворителя. Контроль качества питательной воды ведут аппаратчики химводоочистки.

Для очистки воды установлено 3 фильтра: один фильтр первой ступени и два фильтра второй ступени. В фильтры засыпается сульфоуголь. Вода очищается путём ионообмена. Для восстановления свойств угля применяется поваренная соль. Заполнение котлов водой осуществляется через натрий-катионовые фильтры 1Ф-700и 1Ф-1000.

Техника безопасности. Все трубопроводы, паропроводы, в которых температура более 45 изолированы. Не допускается разлива на полу каких-либо масел. Электрощиты должны быть закрыты. Котельное помещение относится ко 2-ой категории безопасности. Курить запрещено, посторонние люди не допускаются.

Электроснабжение

Электроснабжение предприятия осуществляется от трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ-ТП-453, ГКТП-573.

Трансформаторные подстанции ТП-453 и ГКТП-573 запитаны по двум линиям: от деревни Оболь (фидер 126) и деревни Догановка (фидер 140). На ТП-453 установлены два трансформатора: 2х400 кВА и в ГКТП-573 – 1х250 кВА. Секционирование шин РУ 10 кВ производится выключателями нагрузки ВН-10. На каждом трансформаторе по низкой стороне установлены счётчики активной и реактивной электроэнергии.

Компенсация реактивной мощности осуществляется статистическими батареями типа КС, которые установлены в производственных помещениях.

Снабжение топливом

Источником теплоснабжения предприятия является заводская котельная, которая обеспечивает тепловой энергией сторонних потребителей и коммунально-бытовой сектор предприятия.

В котельной установлены два паровых котлоагрегата: ДКВР-10/13- 2 шт. Топливо – природный газ, резервное топливо – мазут. На котлоагрегатах установлены горелки ГМГ-5М. Подача воздуха в зону горения производится индивидуальными дутьевыми вентиляторами; удаление продуктов сгорания – индивидуальными дымососами в кирпичную дымовую трубу диаметром 2,5х1,5м и высотой 45м. Котлоагрегаты оснащены индивидуальными чугунными экономайзерами ЭБ1-300 и автоматикой.

Котлоагрегаты работают на давлении пара 0,8 МПа, имеется редукционная установка. Питательная вода готовится по схеме двухступенчатого Na-катионирования, для чего установлены 4 фильтра диаметром 1,0 м: два – первой ступени, два – второй. Имеется деаэратор ДА-50/15, который используется в качестве бака запаса питательной воды.

Установка подогрева сетевой воды состоит из двух пароводяных водоподогревателей типа МП 25-6.

Возврат конденсата – 4,2 %, осуществляется от паропроводов, подогревателей сетевой воды в деаэратор.

Учёт выработки тепловой энергии производится теплосчётчиками типа ФС-34.

Водоснабжение и канализация

На предприятии существуют подземный водозабор. Подземный водозабор осуществляется тремя артезианскими скважинами, на которых установлены два насоса ЭЦВ 8-25-100 и один ЭЦВ 6-10-110. Вода из артезианских скважин подается в водонапорный бак, установленный на высоте 23 м, и в верхний бак, установленный на высоте 11м.

Предприятие использует воду, полученную из собственных скважин, которых имеется три. На входе стоит счётчик воды СТВ ЮОЮ, после которого установлено два насоса: рабочий и резервный, для увеличения давления нагнетаемой воды на производство. Среднемесячный расход воды 45 тыс. м 3 .

На предприятии по всей территории установлено 7 канализационных колодцев, которые связаны между собой трубопроводом и имеют один общий выход. Диаметр труб 150 мм. Имеется также ливневая канализация, диаметр трубы которой 100 мм. Имеются три последовательно соединенных отстойника. Все промышленные сточные воды сбрасываются в городскую канализационную сеть, откуда поступают на очистку.

Система пароснабжения предприятий общественного питания

На многих мощных промышленных предприятиях, в том числе и на предприятиях общественного питания, имеются котельные, в которых, используя газообразное или жидкое (реже твердое) топливо, вырабатывается влажный насыщенный пар, который транспортируется и используется в тепловых аппаратах, установленных в различных зонах промышленных предприятий. Такой способ централизованного использования теплоты, выделяемой при сжигании топлива, имеет ряд преимуществ. Главные из них заключаются в возможности использования мощных, совершенных в теплотехническом отношении паровых энергетических котлов, простоте и высокой надежности паропотребляющих аппаратов. В результате, централизованное пароснабжение предприятий экономически эффективно. Кроме того, благодаря более полному и качественному сжиганию топлива система в целом характеризуется экологическим совершенством, а возможность обеспечить топочный процесс в отдельном специально оборудованном помещении уменьшает пожарную опасность и дает возможность правильно организовать процесс сжигания топлива, улучшить условия эксплуатации тепловых энергетических агрегатов. Необходимо отметить, что при этом упрощается и процесс эксплуатации, а также ремонта и обслуживания паровых технологических аппаратов, исключается необходимость в создании специальных вентиляционных каналов, отводящих продукты сгорания топлива от каждого аппарата в отдельности. Это также положительно сказывается на экологическом состоянии воздушной среды в горячих цехах предприятий общественного питания.

Однако для создания системы пароснабжения необходимо дополнительное использование отдельных элементов и узлов, которые не используются в автономных вариантах сжигания топлива, что предопределяет дополнительные экономические затраты.

Естественно, что эти затраты оправданы только при достаточно большом количестве паропотребляющих аппаратов.

Принципиальная схема подключения отдельного паропотребляющего аппарата к центральному парогенератору представлена на рис. 5.21.

Пар вырабатывается в мощном центральном парогенераторе, из которого по паропроводу направляется к паропотребляющему аппарату. Перед аппаратом пар проходит через редукционный клапан, благодаря чему его давление снижается до необходимого, предусмотренного конструкцией аппарата уровня. Этот уровень давления, отрегулированный редукционным клапаном, поддерживается автоматически постоянным независимо от изменения расхода пара во всей системе при одновременном включении или выключении значительной группы паропотребляющих аппаратов. Аппарат подключается к специальному участку парового канала – коллектору, который представляет собой часть канала увеличенного сечения (диаметра). Увеличенное сечение коллектора, в соответствии с законом Бернулли, переводит динамический напор парового потока в статический. В итоге обеспечивается равномерное распределение пара по различным паропотребляющим аппа­ратам.

Каждый паропотребляющий аппарат снабжен предохранительным (или двойным предохранительным) клапаном, манометром и регулирующим подачу пара парозапорным вентилем. На выходе из аппарата устанавливаются конденсатоотводчики, обратный клапан и продувочный вентиль.

Конденсатоотводчик задерживает “пролетный”, т. е. не успевший сконденсироваться в аппарате, пар и тем самым обеспечивает более полное использование теплоты, которой пар располагает. В результате расход пара уменьшается.

Обратный клапан обеспечивает одностороннее направленное движение конденсата и исключает его возврат в теплообменное устройство аппарата после момента прекращения подачи пара, характеризующегося конденсацией пара и образованием разрежения.

Продувочный кран служит для удаления воздуха из теплообменника в момент пуска теплового аппарата, что необходимо для улучшения условий теплообмена и обеспечения эффективности работы теплообменника.

Предохранительный клапан и манометр, установленные на паровом патрубке, обеспечивают контроль давления пара и безопасную эксплуатацию теплообменников, находящихся под избыточным давлением, предохраняя их от взрыва и деформаций.

Пар, пройдя через теплообменник, отдает теплоту парообразования, конденсируется и по специальному каналу – конденсатопроводу – направляется в конденсатный бак. Из конденсатного бака конденсат при помощи насоса закачивается в центральный парогенератор.

Схема, представленная на рис. 5.21, упрощенная. От реальной схемы она отличается тем, что обычно с целью увеличения надежности системы в целом источником пара служит не один, а минимум два включенных параллельно парогенератора. В систему включают несколько групп паропотребляющих аппаратов, в каждую из которых входят аппараты, работающие приодинаковом давлении. Обычно это три группы: высокого давления (автоклавы, проточные водонагреватели, работающие при давлении пара до 2,5 ати); среднего давления (паровые пищеварочные котлы, пароварочные шкафы и т.д., работающие при давлении пара до 0,5 ати) и низкого давления (темостаты, мармиты, тепловые шкафы, работающие при давлении пара в теплообменнике до 0,1 ати). Естественно, что в этом случае данная схема представляет собой лишь первую ступень системы, обеспечивающую паром аппараты высокого давления, например автоклавы и кипятильники, работающие под давлением пара 300. 400 кПа, после чего схема должны быть продолжена; она должна включать редукционный клапан, снижающий давление с 300. 400 до 150. 140 кПа, и коллектор, к которому подключаются паровые аппараты среднего давления (котлы, паровые шкафы).

Паропровод и конденсатопровод представляют собой трубопроводы, выполненные из стандартных газоводопроводных труб, которые соединяют между собой посредством сварки, резьбы или фланцев. Наиболее надежным является сварное соединение, но такое соединение является неразъемным. Резьбовое соединение осуществляется за счет применения фасонных частей (фиттингов), которые помимо разъемного соединения труб используют для изменения направления или диаметра труб.

Толщина стенки трубы (м), находящейся под давлением, определяется по выражению

(5.17)

где ΔP — избыточное давление в трубопроводе, кПа;

d_вн — внутренний диаметр трубы, м;

[σ_р] – допустимое напряжение на растяжение, кПа;

φ — коэффициент прочности шва (для бесшовных и сварных труб малого диаметра φ = 1, для сварных труб диаметром больше 0,1 м (φ = 0,85);

с — прибавки на коррозию с учетом материала труб и агрессивности среды.

Напряжение в стенках трубопровода при нагревании (кПа) определяется по закону Гука

(5.18)

где Е— модуль упругости, кПа (для стали E = 2 • 10 8 кПа);

α — тепловое относительное удлинение, м/(м • К);

Δt — разность температур, °С.

Усилие, возникающее на прямолинейном участке трубопровода,

(5.19)

где f— площадь поперечного сечения стенки трубопровода, м 2 .

Чтобы предотвратить разрушение трубопровода, вызванное его тепловым удлинением, на трубопровод ставят специальные компенсаторы.

В трубопроводах, монтируемых на предприятиях общественного питания и не имеющих прямолинейных участков большой протяженности, тепловое удлинение труб компенсируется, как правило, за счет упругой деформации трубопровода в местах естественных изгибов последнего при правильном чередовании подвижных и неподвижных опор, крепящих трубопровод. Такая компенсация теплового удли­нения называется самокомпенсацией. Самокомпенсация отдельных элементов трубопровода зависит от способа закрепления трубы. Так, поворот трубы будет компенсировать ее тепловое удлинение только в том случае, если закрепление будет на прямолинейных участках трубы.

Удлинение трубопровода определяют по формуле

(5.20)

где α — коэффициент теплового удлинения труб, м/(м∙К), для стальных труб α = 0,000012 м/(м∙К);

l — длина отрезка трубопровода, расположенного между неподвижными опорами, м;

Δt — разность температур между начальным и конечным состояниями трубопровода, °С.

Если нельзя использовать самокомпенсацию трубопровода, устанавливают специальные П – образные (Z или Г – образные) компенсаторы.

Размеры П – образного компенсатора (рис. 5.22) определяют по формуле

, (5.21)

где E – модуль упругости, МПа;

d_н – наружный диаметр трубы, м;

[σ_р] — допустимое напряжение, МПа;

k — отношение l/Н, обычно k = 1,5.

Компенсаторы во избежание гидравлических ударов и воздушных пробок располагают в строго горизонтальном положении.

Расстояние между опорами трубопровода / (м) определяют по формуле

, (5.22)

где [σ_и]— допускаемое напряжение на изгиб, кПа;

W – момент сопротивления (м 3 ), который рассчитывают по выражению

(5.23)

где d_H, d_BН – соответственно наружный и внутренний диаметры трубы, м;

m — масса одного погонного метра трубопровода; наполненного перемещаемой жидкостью и покрытого изоляцией, кг.

Трубопровод после окончания монтажа окрашивают масляной краской определенного цвета: паропровод – красной, а конденсатопровод – зеленой. На трубопроводе помимо основной краски иногда наносят цветные кольца по обе стороны вентилей, задвижек, у мест входа в стену и выхода трубопровода из нее, для паропровода концы обозначают желтым цветом, а конденсатопровода – белым.

Любой трубопровод должен иметь минимально возможные длину, число поворотов и разъемных соединений, обеспечивая при этом необходимые условия для эксплуатации и ремонта.

С точки зрения последних требований трубопроводы проклады­вают на расстоянии h (см) от стен, равном

(5.24)

Конденсатоотводчики.

На предприятиях общественного питания наиболее распространены сильфонные и поплавковые конденсатоотводчики.

Назначение конденсатоотводчика заключается в том, чтобы не пропускать через греющую рубашку аппарата «пролетный» (т. е. неконденсирующийся) пар. Появление пролетного пара возможно в том случае, если количество поступающего в аппарат пара больше, чем может сконденсироваться на поверхности нагрева.

Конденсатоотводчик сильфонного типа (рис. 5.23) характеризуется малыми габаритами и высокой надежностью. Он срабатывает за счет удлиненнения сильфона (тонкостенной полой гофрированной гормошки из латуни) в момент попадания внутрь конденсатоотводчика пролетного пара. Такое удлинение вызвано вскипанием и расширением паров этанола, находящегося в качестве промежуточного теплоносителя внутри сильфона. При закрытом положении клапана пар в теплообменнике останавливается и полностью конденсируется. Одновременно небольшое количество конденсата, хаходящегося в конденсатоотводчике переохлаждается. Промежуточный теплоноситель (этанол) конденсируется и сильфон сжимается, что приводит к открыванию клапана. Конденсатоотводчик остается открытым до момента попадания в него пара; в этом случае цикл его срабатывания повторяется.

Для настройки клапана ипользуются регулировочные прокладки, которые позволяют установить такой зазор между клапаном и седлом конденсатоотводчика, который не уменьшит номинальный расход пара в теплообменнике и в то же время не пропустит в конденсатопровод пролетный пар. Настройка производится подбором толщины прокладки с та­ким расчетом, чтобы клапан открывал выход конденсата при его пере­охлаждении примерно на 5 ºС, что примерно соответствует ходу сильфлона 5-10 мм. Толщина прокладки при этом обычно составляет 1-3 мм.

Расчет диаметра конденсатоотводящего патрубка производится также из уравнения неразрывности потока, которое в данном случае имеет вид

где D_к— секундный расход конденсата (равный расходу пара в аппарате), кг/с;

f_к — площадь сечения конденсатоотводящего канала, м 2 ;

W_к – скорость движения конденсата, м/с;

ρ_к – плотность конденсата, кг/м 3 .

Скорость конденсата, исходя из возможности возникновения гидравлических ударов, не должна превышать 0,5 м/с и обычно принимается в пределах 0,1 до 0,3 м/с.

Плотность конденсата ρ_к значительно изменяется в зависимости от содержания в нем пролетного пара, так как ρ_к= 1/v’ где v’ -удельный объем пролетного пара в смеси с конденсатом.

где v’ и v” — удельные объемы соответственно кипящей жидкости и сухого насыщенного пара, м 3 /кг (определяются по давлению);

x_п.п. – степень сухости пролетного пара.

При использовании конденсатоотводчиков поплавкового типа x_п.п

Дата добавления: 2015-06-30 ; Просмотров: 1106 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Принципиальные схемы систем пароиспользования и пароснабжения. Основные пароиспользующие установки

Паровые централизованные системы теплосн-я прим-ся в пром-ых районах, при особенно неблагоприятном рельефе местности (наличие оврагов и т. д.), в южных районах, где невелика продолжительность отопительного периода и можно снизить санитарно-гигиенические требования к теплоносителю.

Паровые системы могут быть:с возвратом конденсата;без возврата конденсата.

На пром-ых предпр-ях широко прим-ся паровая система с возвратом конденсата, изображенная на рис. 6. Пар от ТЭЦ или районной котельной поступает в паропровод I, а далее по нему к потребителям теплоты. Конденсат от потребителей теплоты возвра­щается по конденсатопроводу II к источнику. Конденсат возвращается под давле­нием конденсатных насосов, установленных у абонентов.

Рис. 6. Паровая система с возвратом конденсата

I– паропровод; II– конденсатопровод; III– вода из водопровода; IV– компрессор; А– паровая система отопления; Б– система горячего водоснабжения с паровым подог­ревателем; В– технологический потребитель пара с возвратом конденсата; Д– сис­тема технологического потребления пара с пароструйным компрессором.

На схеме А показано непосредственное присоединение паровой системы к паровой сети. Пар из паропровода поступает в нагревательные приборы 1, в кот-х отдает скрытую теплоту парообразования и конденсируется. Конденсат ч/з конденсатоотводчик2 собирается в бак 3, из кот-го конденсаторным насо­сом 4 перекачивается по конденсатопроводу к источнику теплоты. Калориферные установки приточных вентиляционных систем и систем кондиционирования воздуха присоединяются по аналогичной схеме.

Схема Б – предст. собой водяную систему отопления, присоеди­ненную к паровой сети, с применением пароводяного подогревателя 1, в кот-м пар нагревает воду, циркулирующую в системе водяного отопления. Кон­денсат из подогревателя через конденсатоотводчик сливается в конденсаторный бак, откуда насосом перекачивается по конденсатопроводу II к источнику теп­лоты. Циркуляция теплоносителя в водяной системе отопления создается насо­сом 2. На схеме В показано присоединение системы горячего водоснабжения с применением пароводяного подогревателя, аналогичного подогревателю в схеме Б. Схема Г – непосредственное присоединение технологического потреби­теля пара. Схема Д – система технологического потребления пара с пароструйным компрессором. Используется, если давление пара в сети ниже давления, требуе­мого технологическими потребителями. Конденсат от технологических потре­бителей возвращается по нормальной схеме, если пар не смешивается с подог­реваемой средой. Рентабельность установок может быть повышена применением струй­ного компрессора на ТЭЦ.

Рассмотрим паровую систему без возврата конденсата (рис. 7)

Рис.7. Паровая система без возврата конденсата

А – водяная система отопления с пароинжекторным присоединением и системой горячего водо­снабжения; Б – паровая система отопления и система горячего водоснабже­ния; В – система горя­чего водоснабжения со струйным подогревателем; I – паропро­вод; II – вода из водопровода.

По этой схеме конденсат используется на месте, у потребителя для ГВС. В этом случае упроща­ются сети, но на ТЭЦ или в паровой районной котельной д. б. смонтирована мощная установка по подго­товке пи­тательной воды для котельных агрегатов.

На схеме А показано присоединение системы водяного отоп­ления к па­ровой сети с одновременным решением вопроса снаб­жения горячей водой для бытовых целей. Пар из паропровода поступает в струйный инжектор 1, при по­мощи которого произ­водится подсасывание воды из обратной магистрали ото­питель­ной системы с одновременным подогреванием воды паром. При недоста­точном нагреве воды в инжекторе 1 можно включить в работу инжектор 2, что обычно и применяют при низких тем­пературах наружного воздуха. Избыток воды поступает в расширитель-аккумулятор 3, от­куда вода по­ступает в систему ГВС. При давлении пара ниже статиче­ского давления отопительной си­стемы инжекторы устанавливаются в верхних частях зданий.

На схеме Б приводится присоединение системы парового отопления и использование конденсата для горячего водоснаб­жения. Конденсат из нагрева­тельных приборов попадает через конденсатоотводчики КО в аккумулятор и из него в систему ГВС.

При низких давлениях пара аккумулятор устанавливается в нижней части здания и конденсат стекает в него самотеком. Для подачи конденсата в систему ГВС в этом случае исп-ся насос. По такой же схеме могут присоединяться к паровой сети калориферные установки венти­ля­ционных систем и технологическое оборудование.

На схеме В показано присоединение системы ГВС к паровой сети при помощи струйного подогревателя (эжектора). В эжектор 1 по­ступают пар и водопроводная вода. Подогретая вода поступает в аккумулятор и из него в систему ГВС. По этой схеме возможен дополни­тель­ный подогрев воды непосредственно в баке-аккумуляторе барботажным способом, то есть выпуском пара в воду.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском: