Регулирование процессов в генерации технологического пара. Регулирование процессов в паровых коллекторах паровых котлах.
В любом промышленном комплексе имеется парогенератор или паровой котел (бойлер). На предприятиях малой мощности обычно используются бойлеры низкого давления, производящие пар только для непосредственного использования в технологическом процессе и для отопления. Механическая энергия в этом случае производится главным образом за счет электроэнергии, поступающей со стороны. Однако можно сэкономить значительное количество энергии, если производить пар высокого давления и использовать его для приведения в действие механического оборудования, а отработавший пар использовать для отопления.
Паровые коллекторы. Паровые коллекторы фактически являются распределенными по станции резервуарами энергии малой мощности. В эту систему различными путями и с переменными скоростями непрерывно входят и выходят потоки пара. Без регулятора давления трудно добиться баланса потоков на входе и выходе. Когда расход превышает приход, регулятор должен подавать больше пара от источника высокого давления либо через турбину, либо через выпускной клапан. (Исключение составляет коллектор с самым высоким давлением, в который пар поступает непосредственно из бойлера и на регулирование которого влияет режим подвода тепла.) Когда приход превышает расход, некоторое количество пара должно быть отведено к нагревателю питательной воды, конденсатору или сброшено.
При отсутствии регулирования давление будет то повышаться, то понижаться, стремясь к саморегулированию. При большом спросе на пар падение давления приведет к снижению расхода пара дня всех потребителей. Пока регуляторы потребителей смогут реагировать на это падение давления увеличением степени открытия своих клапанов, потребители будут удовлетворены, а давление будет продолжать падать. Только когда один или больше клапанов окажутся полностью открытыми или когда степень их открытия будет каким-то образом ограничена, расход начнет падать, а давление стабилизироваться. При недостатке спроса и соответствующем повышении давления будет наблюдаться обратная картина. Отсутствие баланса неблагоприятно скажется по крайней мере на некоторых процессах, в которых используется пар.
Регулирование давления с помощью простых редукционных и выпускных клапанов является эффективным, но неэкономичным. Для сбережения электроэнергии необходимо установить приоритеты для источников и потребителей пара в соответствии с их стоимостью.
Существуют также приоритеты для повышения давления. Если дроссельный клапан турбины закрыт или степень его открытия ограничена регулятором мощности, то пар в первую очередь должен быть направлен в нагреватель питательной воды, потом в конденсатор, и уж затем в систему сброса.
Паровые котлы. Паровой котел должен удовлетворять изменяющиеся потребности многочисленных потребителей пара. В какой мере он удовлетворяет эти потребности - зависит от чувствительности системы управления и от скорости изменения потребностей. Теплоемкость и запас воды на участке между подачей топлива и потреблением пара являются основными факторами, ограничивающими работу системы регулирования, при условии, что эта система правильно выполняет свою функцию.
Однако сама по себе реакция на требования потребителя недостаточна - регулируемые расходы топлива, воздуха и воды должны быть сбалансированы, чтобы система могла работать и в случае критических уровней, давлений, температур.
В паровых котлах широко используется регулирование по возмущению для достижения необходимого соответствия между балансом и реакцией.
Существуют два основных типа паровых котлов: огнетрубные и водотрубные. Первые обычно ограничены в размерах, их произво¬дительность 115 ООО кг/ч насыщенного пара при избыточном давлении 1,725 МПа. Хотя они отличаются способностью реаги¬ровать на изменение потребностей, ограниченность по размерам и давлению препятствует их применению на больших промышленных предприятиях. Из термодинамических соображений паровые котлы должны производить пар при высоких давлениях и температуре для получения максимального к.п.д. Эти условия достигаются только в водотрубных бойлерах.
Назначение парового барабана — выделить пар из двухфазной смеси, поднимающейся по испарительной секции парового котла.
В паровых барабанах регулируют уровень и давление.
