Интересное о паровом и конденсатном оборудовании

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Интересное о паровом и конденсатном оборудовании

Свен Иверс, фирма «Gestra GmbH»

1. Структура расположения конденсатоотводчиков

Как правило, каждый теплообменник должен быть оборудован собственным конденсатоотводчиком (индивидуальный дренаж). Только таким образом обеспечивается безупречный дренаж каждого теплообменника. Если через один конденсатоотводчик (одновременное удаление влаги) будет осуществляться дренаж нескольких теплообменников, могут произойти сбои, поскольку из-за различия в размерах, длины трубопровода, нагрузки и т. д. возникает неодинаковое сопротивление. Это приводит в отдельных теплообменниках к большому или малому скоплению конденсата, а следовательно - к неравномерному нагреву (рис.1.).

Совершенно неправильно подключать конденсатоотводчики последовательно. На практике довольно часто встречается, когда отдельные конденсатоотводчики на теплообменнике неисправны и пропускают пар или, по ошибке, расширенный пар принимают за острый, в надежде удержать этот пар, дополнительно подключают еще один конденсатоотводчик в конденсатный сборно-распределительный трубопровод. В таком случае происходят сбои, ведущие к полной поломке агрегата.

У теплообменников с несколькими нагревательными регистрами или - как у многоярусного пресса - с несколькими нагревательными панелями, каждая панель должна обезвоживаться в отдельности. Тем самым предотвращается неравномерный нагрев прессуемого материала.

В случае, если индивидуальный дренаж не осуществим из-за дефицита площади или из-за высокой стоимости, лучше две или три пластины расположить серийно и такой ряд обслуживать одним конденсатоотводчиком. Рис. 2

6.2 Если в конденсатном трубопроводе предусмотрен байпас к отводчику, например, если теплообменник нельзя остановить, поскольку запуск идет через обводной канал, рекомендуется подключить отводчик в байпас, а не напрямую (рис. 3).

На левом рисунке разнообразного рода загрязнения попали в конденсатоотводчик. Его необходимо соответственно достаточно часто очищать.

На среднем изображении крупные примеси собираются перед вентилем и его можно время от времени очищать. Конденсатоотводчик загрязняется не так быстро.

То же самое касается правого рисунка. Здесь примеси выдуваются наружу и таким образом удаляются из агрегата. Незакрытый или негерметичный вентиль тотчас заметен из-за утечки пара на месте свободного выхода. При обезвоживании через вентиль, вентиль можно открыть на глаз на столько, сколько необходимо для процедуры дренажа.

6.3. В принципе, конденсатоотводчики располагаются таким образом, чтобы конденсат поступал к ним под уклоном и за конденсатоотводчиками под уклоном стекал. Если же конденсат должен быть поднят, на этот случай есть две альтернативы применения конденсатоотводчиков:

1. Установка конденсатоотводчиков в более низкой позиции.

Конденсат поднимается за конденсатоотводчиком. Теоретически, согласно всем принципам работы конденсатоотводчиков, это возможно. Заднее давление возрастает лишь на 1 бар с высотой подъема каждые 7 м, что необходимо учитывать при расчете установки конденсатоотводчиков. Но поскольку позади конденсатоотводчиков почти всегда возникает расширение пара, это приводит к двухфазовому течению в ведущем трубопроводе (пар и конденсат). В подъемном трубопроводе вследствие этого могут возникать нежелательные пульсации и опасные гидравлические удары. Поэтому настоятельно рекомендуется устанавливать в конденсатопроводе или же в конденсатном сборно-распределительном трубопроводе равный или более УП 40 компенсатор на самом нижнем уровне. Компенсатор должен быть сконструирован таким образом, чтобы в верхней части образовывалась воздушная или паровая подушка, которая не улетучивается и тем самым значительно амортизирует толчки ударов и с этим связанные шумы. Компенсатор воздействует в качестве амортизатора как воздушный колпак. См. рис. 4.

конденсатоотводчик теплообменник паровой трубопровод

На паровых горизонтально расположенных трубчатых теплообменниках при прохождении пара через трубы не рекомендуется восхождение конденсата за конденсатоотводчиками. При дросселировании парового регулятора давление в обменнике падает, т. е. перед конденсатоотводчиком. Оно падает до тех пор, пока из-за противодавления - вследствие обратного водяного столба - конденсат не будет больше извлекаться. Включен регулятор - пар течет через охлажденный конденсат, что приводит к опасным гидравлическим ударам. Рекомендовано в этом случае собрать конденсат без давления на самом нижнем уровне и выкачать его наверх.

2. Установка конденсатоотводчиков в более высокой позиции (должна производиться только тогда, если другие возможности с точки зрения эксплуатации не осуществимы).

Смотря по нагрузке в подъемном трубопроводе перед конденсатоотводчиком, можно установить двухфазовый ток. Не будем подробно останавливаться на особых проблемах двухфазового течения. Но в общем стоит отметить, что и такая установка возможна, причем термодинамические конденсатоотводчики с пластинчатым клапаном, на основании их периодического принципа работы, не рекомендуются.

Рис. 5 демонстрирует, какими способами можно улучшить подачу конденсата вверх.

Часто дренаж производится так, как показано на первом рисунке. Он едва ли является оптимальным, например, при малом количестве конденсата, как это показано выше. Конденсат собирается только в горизонтально расположенном или с небольшим наклоном отрезке трубопровода, пока не образуется водяной затвор. Он конденсирует в подъемном трубопроводе имеющийся пар. На основании возникающего перепада давления конденсат вытесняется вверх. Это приводит к пульсациям, сила которых зависит от высоты и номинального параметра трубопровода. При небольшом количестве конденсата эти пульсации в общем не опасны.

Оптимальная установка изображена на правом рисунке. Здесь конденсат поступает в приемник (компенсатор). Вход в трубопровод, ведущий вверх, расположен ниже трубопровода, ведущего в резервуар. При таком положении образуется водяной затвор в резервуаре. Все давление приходится на водяную поверхность, которое, поскольку в восходящем трубопроводе образуется падение давления, выдавливает конденсат вверх. В горизонтально расположенном отрезке трубопровода конденсат не скапливается.

Аналогичная ситуация представлена на среднем рисунке. На месте приемника в качестве водяного мешка установлено колено трубы. В этом случае также образуется водяной затвор. Во всех трех случаях подача вверх может быть улучшена за счет регулировки конденсатоотводчиков на незначительный поток пара.

2. Дренаж паропроводов и паровая сушка

Выходящий из парового котла насыщенный пар устремляется через паропровод к потребителю. При этом тепло отдается внешней среде, и насыщенный пар становится влажным паром. При перегрузке котла вместе с паром может захватываться и вода. Слишком влажный пар приводит в теплообменнике к уменьшению теплопередачи или же в паропроводе - к кавитации/эрозии. Если трубопровод перекрыт, остаточный пар конденсирует. Конденсат остается в агрегате и способствует возникновению коррозии. Если паровой вентиль снова открыт, пар с большой скоростью устремляется через находящийся в трубопроводе холодный конденсат, что влечет за собой гидравлические удары. По этим причинам паропровод необходимо обезводить. Дренаж должен производиться при прямом или же лучше находящемся под незначительным наклоном трубопроводе каждые 80-100 м, перед каждым восходящим отрезком трубопровода и перед вентилями, редуцирующими паровое давление, а также в конце трубопровода. Для этого применяются конденсатоотводчики.

Для конденсатного трубопровода обычно достаточно условного прохода 20 мм, но с тем, чтобы конденсат достиг конденсатоотводчика и чтобы из-за большой скорости пара не был отброшен через стык, должен быть предусмотрен сборный штуцер соответствующего размера. Схема на рис. 6 показывает целесообразное расположение конденсатоотводчиков; в таблице приведены размеры.

К штуцеру подсоединен конденсатоотводчик. Преимущество этого состоит в том, что посторонние вещества оседают на дне штуцера. Таким образом, инородные примеси не попадают в конденсатоотводчик, тем самым избегается быстрое загрязнение оборудования. Время от времени посторонние примеси можно продуть. Нет необходимости при этом предусматривать продувочные вентили.

Часто, практически, достаточно закрытого пробкой или фланцевой крышкой выходного отверстия. Например, один раз в год они могут быть удалены и штуцер прочищен.

Наряду с выпавшим и собирающемся на дне трубы конденсатом, в паре находятся также влага во взвешенном состоянии. Ее нельзя удалить по-

средством дренажа. Если в работе требуется очень сухой и чистый пар, поскольку он, например, необходим для прямого вдувания в продукт, необходима сушка пара и его очищение. Для этого служат аппараты, которые монтируются прямо в паропровод, «паросепаратор» и «паровая сушка». Рис. 7.

Они не обладают подвижными деталями. Единственным функциональным органом является ведущий корпус, двухходовой гребной винт. Весь пар проходит по ведущему корпусу сначала по спирали вниз и раскручивается затем на 180 градусов.

При прохождении пара возникает центробежная сила. Специфически тяжелые частицы выбрасываются и попадают в сборник. Резкое изменение направления потока на 180 градусов в ведущем вверх к выходному отверстию витке резьбы порождает дополнительный сепарационный эффект, но при этом избегается, чтобы сепарированные частицы не были захвачены вновь. Посредством вмонтированного ниже сушилки и очистителя поплавкового конденсатоотводчика извлекается конденсат.

3. Расчет для конденсатного трубопровода

Необходимо различать, идет ли речь о трубопроводе между теплообменником и конденсатоотводчиком или же о трубопроводе за конденсатоотводчиком или же о конденсатном сборно-распределительном трубопроводе.

Трубопровод перед конденсатоотводчиком должен быть выбран в качестве водопровода таким образом, чтобы скорость потока горячего конденсата не превышала 0,5 м/с. Возможные паровые пузырьки, которые находятся, например, в поплавковой камере, могут улетучиваться в противопотоке.

Не надо рассчитывать на довыпаривание посредством слишком большого падения давления из-за слишком узкого трубопровода. Обычно, трубопровод можно и дальше проводить с одинаковым условным проходом, как и само подключение для дренажа, предусмотренное производителем теплообменников. Они чаще всего достаточно правильно рассчитаны.

Размеры проводов для конденсатоотводчиков должны определяться согласно количества конденсата и соотношения давления, а не по величине трубопровода. Для определения размера трубопровода за конденсатоотводчиком, а также сборно-распределительного трубопровода в основу берутся другие критерии. Здесь всегда учитывается расширенный пар, который получается при расширении конденсата. Эти трубопроводы должны устанавливаться в качестве паропроводов с высоким содержание влаги, т. к. объем расширенного пара существенно выше, чем объем остающегося конденсата.

Таким образом, сначала необходимо рассчитать объемы расширенного пара. Для расчета параметров этого трубопровода в основу берутся скорости пара от 15 до 20 м/с. Таблица, представляет ориентировочные расчеты по скорости потока в паровом и конденсатном оборудовании.

Если расширенный пар не принимается во внимание, что, к сожалению, случается

очень часто, результатом этого становится очень высокая скорость потока. Последствия - возрастание давления за конденсатоотводчиком, что может привести к застою конденсата, т. к. перепады давления в конденсатоотводчике и самом трубопроводе становятся меньше. Но следует опасаться кавитации/ эрозии и гидравлических ударов в трубопроводе. Если же трубопровод за конденсатоотводчиком все же относительно короткий (до 3 м) и возрастание давления относительно невелико, в этом случае условный проход трубопровода может быть таким же, как и у конденсатоотводчика.

Принято собирать конденсат из ряда теплообменников - конечно после отдельных конденсатоотводчиков - в общем сборно-распределительном трубопроводе, чтобы затем направить его в сборный резервуар. Осуществимо ли это, если теплообменники нагреваются паром при различных давлениях пара?

В принципе можно сказать да. Само собой разумеется, что давление в сборно-распределительном трубопроводе должно быть всегда ниже, чем самое низкое единичное давление в теплообменниках. Только тогда можно гарантировать, что все конденсатоотводчики отводят конденсат под одинаковым давлением, что зависит таким образом и от расчета размеров сборно-распределительного трубопровода. Чем он больше, тем ниже давление.

Необходимо проверить, не лучше ли направить конденсат из отдельных паровых ступеней по отдельности в сборный резервуар. В сборно-распределительном трубопроводе для высоких ступеней давления должно быть более высокое давление. Общее поперечное сечение вследствие этого меньше.

На рис. 8 приведен пример с допускаемыми давлением и паропотребителями. Прочие внесенные данные выяснены по оценке практики.

Схема «а» возможна, поскольку для общего сборно-распределительного трубопровода выбран соответственно большой размер. Скорость расширенного пара с 18 м/с легла в основу для расчета. Из конденсатного резервуара должны выделиться 567 кг/ч расширенного пара. При отсутствии возможностей его использования, он теряется, тогда схема «в» является более эффективной, если конденсат должен преодолеть длинный отрезок между потребителем низкого или же среднего давления и потребителем высокого давления. Опасность гидравлических ударов уменьшается. Для конденсатного трубопровода потребитель высокого давления 25 м/с допустимы. И при этом должно выделиться одинаковое количество расширенного пара.

Оптимальное решение представлено на примере «с». Релаксатор принимает конденсат со средней и высокой ступеней давления. Образующийся расширенный пар оттягивается и используется для отопления потребителя низкого давления. Конденсатный трубопровод небольшого размера. Для средней и высокой ступеней давления также допустимы 25 м/с. Опасность гидравлических ударов незначительна. Из конденсатного резервуара улетучивается только ок. 143 кг/ч расширенного пара. Необходимо признать, что едва ли возможны многоэлементные схемы, но они могут варьироваться. Но какие являются для эксплуатации наиболее надежными и экономичными, зависит от давления пара, расходов конденсата и от удаленности установки.

Чтобы избежать такие сбои, как вымывание, гидравлические удары, необходимо ввести отдельные конденсатные провода обтекаемо в сборно-распределительный трубопровод

Размещено на Аllbest.ru