Внедрение пара как полезного и мощного поставщика энергии. В разделе обсуждается универсальность ииспользование,преимущества такого распространенногосостояния воды как пар; способы его производства и подачи для достижения максимальной производительности и экономии для конечного пользователя.
Как пар генерируется, распределяется, контролируется и используется? Как утилизируется конденсат? Общий обзор паровой системы.
Как пар генерируется, распределяется, контролируется и используется? Как утилизируется конденсат? Общий обзор паровой системы.
Этот модуль контура пара и конденсата предназначен для краткого нетехнического обзора паровой установки. Он предлагает общее объяснение того, как различные части паровой установки соотносятся друг с другом, и представляет собой полезное чтение для всех, кто не знаком с этой темой, прежде чем переходить к следующему блоку или даже перед тем, как приступать к какой-либо форме подробного анализа. изучение теории пара или оборудования паровых установок.
Котел является сердцем паровой системы. Типичный современный компактный котел приводится в действие горелкой, которая направляет тепло в трубы котла.
Горячие газы из горелки проходят назад и вперед до 3 раз через ряд труб, чтобы получить максимальную передачу тепла через поверхности труб к окружающей котловой воде. Как только вода достигает температуры насыщения (температуры, при которой она будет кипеть при данном давлении), образуются пузырьки пара, которые поднимаются к поверхности воды и лопаются. Пар выпускается в пространство над ним, готовый к входу в паровую систему. Запорный или коронный клапан изолирует котел и его давление пара от процесса или установки.
Если пар находится под давлением, он будет занимать меньше места. Паровые котлы обычно работают под давлением, поэтому меньший по размеру котел может производить больше пара и передавать его к месту использования с помощью трубопроводов малого диаметра. При необходимости давление пара снижается в месте использования.
Пока количество пара, производимого в котле, равно количеству пара, выходящего из котла, котел будет оставаться под давлением. Горелка будет поддерживать правильное давление. Это также поддерживает правильную температуру пара, потому что давление и температура насыщенного пара напрямую связаны.
Котел имеет ряд фитингов и элементов управления, обеспечивающих его безопасную, экономичную, эффективную работу и постоянное давление.
Большое значение имеет качество воды, подаваемой в котел. Он должен иметь правильную температуру, обычно около 80°C, чтобы избежать теплового удара по котлу и обеспечить его эффективную работу. Он также должен быть надлежащего качества, чтобы избежать повреждения котла.
Обычная неочищенная питьевая вода не совсем подходит для котлов и может быстро привести к их пенообразованию и образованию накипи. Котел станет менее эффективным, а пар станет грязным и влажным. Срок службы котла также сократится.
Поэтому вода должна обрабатываться химическими веществами, чтобы уменьшить количество содержащихся в ней примесей.
Как обработка питательной воды, так и нагрев происходят в питательном баке, который обычно располагается высоко над котлом. Питающий насос будет добавлять воду в котел, когда это необходимо. Нагрев воды в питателе также снижает количество растворенного в ней кислорода. Это важно, так как насыщенная кислородом вода вызывает коррозию.
Химическое дозирование питательной воды котла приведет к наличию взвешенных веществ в котле. Они неизбежно собираются на дне котла в виде шлама и удаляются с помощью процесса, известного как нижняя продувка. Это можно сделать вручную - дежурный по котлу будет использовать ключ, чтобы открыть продувочный клапан на установленный период времени, обычно два раза в день.
Остальные примеси остаются в котловой воде после очистки в виде растворенных твердых веществ.Их концентрация будет увеличиваться по мере того, как котел производит пар, и, следовательно, котел необходимо регулярно очищать от части его содержимого, чтобы уменьшить концентрацию. Это называется контролем общего содержания растворенных твердых веществ (контроль TDS). Этот процесс может выполняться автоматической системой, которая использует либо датчик внутри котла, либо небольшую камеру датчика, содержащую образец котловой воды, для измерения уровня TDS в котле. Как только уровень TDS достигает заданного значения, контроллер дает сигнал продувочному клапану открыться на заданный период времени. Потерянная вода заменяется питательной водой с более низкой концентрацией TDS, следовательно, общая TDS котла снижается.
Если бы уровень воды внутри котла не контролировался тщательно, последствия могли бы быть катастрофическими. Если уровень воды падает слишком низко и трубы котла оголяются, трубы котла могут перегреться и выйти из строя, что приведет к взрыву. Если уровень воды станет слишком высоким, вода может попасть в паровую систему и нарушить процесс.
По этой причине используются автоматические регуляторы уровня. В соответствии с законодательством системы контроля уровня также включают функции сигнализации, которые отключают котел и предупреждают о проблемах с уровнем воды. Распространенным методом контроля уровня является использование датчиков, определяющих уровень воды в бойлере. При достижении определенного уровня контроллер посылает сигнал на питательный насос, который будет работать для восстановления уровня воды, отключаясь при достижении заданного уровня. Датчик будет учитывать уровни, при которых насос включается и выключается, и при которых активируются аварийные сигналы низкого или высокого уровня. Альтернативные системы используют поплавки.
Когда пар конденсируется, его объем резко уменьшается, что приводит к локальному снижению давления. Этот перепад давления в системе создает поток пара по трубам.
Пар, образующийся в котле, должен подаваться по трубопроводу к точке, где требуется его тепловая энергия. Первоначально будет одна или несколько магистральных труб или паропроводов, по которым пар от котла переносится в общем направлении установки, использующей пар. Затем патрубки меньшего размера могут распределять пар по отдельным частям оборудования.
Пар при высоком давлении занимает меньший объем, чем при атмосферном давлении. Чем выше давление, тем меньший диаметр трубопровода требуется для распределения данной массы пара.
Важно обеспечить, чтобы пар, выходящий из котла, доставлялся в процесс в надлежащем состоянии. Для этого трубопроводы, по которым проходит пар по установке, обычно включают в себя сетчатые фильтры, сепараторы и конденсатоотводчики.
Сетчатый фильтр представляет собой форму сита в трубопроводе. Он содержит сетку, через которую должен проходить пар. Любой проходящий мусор будет удерживаться сеткой. Сетчатый фильтр следует регулярно чистить, чтобы избежать засорения.
Мусор следует удалять из потока пара, поскольку он может нанести серьезный ущерб установке, а также может загрязнить конечный продукт.
Пар должен быть как можно более сухим, чтобы обеспечить эффективный перенос тепла. Сепаратор представляет собой корпус в трубопроводе, содержащий ряд пластин или перегородок, которые прерывают путь пара. Пар попадает на пластины, и любые капли влаги в паре собираются на них, прежде чем стекать со дна сепаратора.
Пар из котла поступает в паропровод. Первоначально трубопровод холодный, и тепло передается ему от пара. Воздух, окружающий трубы, также холоднее пара, поэтому трубопроводы начнут отдавать тепло воздуху. Теплоизоляция вокруг трубы значительно снижает потери тепла.
Когда пар из распределительной системы поступает в пар, использующий оборудование, пар снова будет отдавать энергию за счет: а) нагревания оборудования и б) продолжения передачи тепла в процесс. Когда пар теряет тепло, он снова превращается в воду. Неизбежно пар начинает это делать, как только выходит из
котла. Образующаяся вода известна как конденсат, который имеет тенденцию стекать на дно трубы и уносится вместе с потоком пара. Его необходимо удалить из самых нижних точек распределительного трубопровода по нескольким причинам:
Устройство, известное как конденсатоотводчик, используется для выпуска конденсата из трубопровода, предотвращая утечку пара из системы. Это можно сделать несколькими способами:
После того, как пар был использован в процессе, образовавшийся конденсат необходимо слить из установки и вернуть в котельную. Этот процесс будет рассмотрен далее в этом модуле.
Как упоминалось ранее, пар обычно вырабатывается при высоком давлении, и давление может быть снижено в точке использования либо из-за ограничений по давлению на установке, либо из-за температурных ограничений процесса.
Это достигается с помощью редукционного клапана.
Существует большое разнообразие установок, использующих пар. Несколько примеров описаны ниже:
Любая установка, использующая пар, потребует какого-либо метода управления потоком пара. Постоянный поток пара при одном и том же давлении и температуре часто не является тем, что требуется — при запуске потребуется постепенно увеличивающийся поток для мягкого прогрева установки, а как только процесс достигнет желаемой температуры, поток необходимо уменьшить.
Регулирующие клапаны используются для управления потоком пара. Привод, см. рис. 1.3.6, представляет собой устройство, которое прикладывает усилие для открытия или закрытия клапана.
Датчик контролирует условия в процессе и передает информацию контроллеру. Контроллер сравнивает состояние процесса с заданным значением и отправляет корректирующий сигнал на привод, который регулирует настройку клапана.
Существуют различные типы управления:
Часто образующийся конденсат легко сливается из установки через конденсатоотводчик. Конденсат поступает в систему отвода конденсата. Если он загрязнен, он, вероятно, будет отправлен в дренаж. В противном случае содержащуюся в нем ценную тепловую энергию можно сохранить, возвращая ее в питательный бак котла. Это также экономит затраты на воду и водоподготовку.
Иногда внутри паровой установки может образоваться вакуум. Это препятствует отводу конденсата, но правильный отвод парового пространства поддерживает эффективность установки.
Конденсат, возможно, придется откачивать.
Для этой цели используются механические (паровые) насосы. Эти или электрические насосы используются для подъема конденсата обратно в питательный бак котла.
Механический насос, см. рис. 1.3.7, показан для слива элемента установки. Как видно, пароконденсатная система представляет собой непрерывный контур.
Как только конденсат достигает питающего бака, он становится доступным для повторного использования в котле.
В сегодняшней среде с повышенным вниманием к энергопотреблению клиенты обычно контролируют потребление энергии на своем предприятии.
Расходомеры пара используются для контроля потребления пара, а также используются для распределения затрат по отдельным отделам или объектам установки.
