6.3 Подбор оборудования тепловых пунктов

6.3.1 Оборудование тепловых пунктов промпредприятий

Паровой коллектор в паровом тепловом пункте ПП устанавливают для приема пара из паровой тепловой сети. От парового коллектора пар по распределительным паропроводам подают на технологические аппараты (ТА) промпредприятия (рисунок 6.4).

Конденсатоотводчики служат для бесшумного автоматического отвода конденсата с одновременным запиранием пара за ТА. По принципу действия конденсатоотводчики делятся на три вида: с гидравлическим затвором (сифоны); с гидравлическим сопротивлением в виде подпорных шайб; с механическим затвором. Первые два вида конденсатоотводчиков, несмотря на их простоту, обладают рядом недостатков, главными из которых являются возможный пропуск пара и выброс конденсата (гидравлические затворы), неудовлетворительная работа при переменных режимах работы ТА (подпорные шайбы).

В курсовом проекте в качестве ТА принимают теплообменники поверхностного типа с обогревом насыщенным водяным паром. Количество ТА на промпредприятии, параметры и расход пара, поступающего на ПП, указаны в индивидуальном задании (таблица П.2).

Применительно к указанным ТА можно рекомендовать конденсатоотводчики с механическим затвором: термостатические сильфонные; поплавковые с закрытым и отрытым поплавками.

Рисунок 6.7 Схема включения конденсатоотводчика в систему обогрева теплообменника

1 – паропровод; 2 – теплообменник; 3 – конденсатоотводчик;

4 – сборник конденсата.

Термостатические сильфонные конденсатоотводчики (таблица 6.1) основаны на принципе попеременного нагрева и охлаждения сильфона, выполненного в виде гармошки и наполненного спиртовой смесью: 25% этилового и 75% пропилового спиртов.

Таблица 6.1

Производительность термостатических конденсатоотводчиков типа 45

Диаметр условного прохода клапана, мм	Избыточное давление перед конденсатоотводчиком, МПа
	0,01	0,03	0,05	0,07	0,09	0,10	0,30	0,5	0,7
15
20

Примечание: в числителе производительность в кг/с, в знаменателе – в кг/ч.

В холодном состоянии сильфон сжат, и клапан в выходном отверстии конденсатоотводчика открыт. В это время происходит отвод конденсата. При поступлении пара с конденсатом в конденсатоотводчик сильфон нагревается, и спиртовая смесь в нем закипает. При этом сильфон расширяется и давит на клапан, запирая выходное отверстие. Пары спирта, охлаждаясь, конденсируются, давление в сильфоне снижается. Сильфон сокращается в объеме и открывает клапан. Накопившийся конденсат вновь отводится из конденсатоотводчика и т. д.

Сильфоны обладают высокой чувствительностью к температуре окружающей среды (пароконденсатной), что практически исключает наличие пролетного пара в термостатическом сильфонном конденсатоотводчике.

Рисунок 6.8 Конденсатоотводчики

а – подпорная шайба: 1 – паропровод; 2 – защитная сетка;

3 – подпорная шайба; 4 – дюза; 5 – конденсатопровод;

б – термостатический конденсатоотводчик: 1 – корпус;

2 – крышка; 3 – сифон; 4 – клапан; 5 – седло клапана.

Конденсатоотводчики с закрытым поплавком (таблица 6.2) действуют на принципе использования архимедовой силы, действующей на поплавок, погруженный в конденсат, который постепенно накапливается в корпусе конденсатоотводчика. Под действием этой силы поплавок всплывает и вытягивает клапан, открывая выходное отверстие, через которое конденсат отводится в конденсатосборник. По истечении конденсата поплавок опускается, давит на клапан, закрывая отверстие. При этом пар с конденсатом продолжают поступать в конденсатоотводчик, пар, охлаждаясь, конденсируется. Конденсат накапливается до момента, когда нарастающая архимедова сила не вытолкнет поплавок и т. д.

Конденсатоотводчики с открытым поплавком получили большее распространение ввиду их более надежной работы по сравнению с конденсатоотводчиками с закрытым поплавком.

Конденсатоотводчики с открытым поплавком действует следующим образом. Конденсат из ТА поступает через входной клапан в конденсатоотводчик и заполняет его корпус. Поплавок-стакан всплывает и закрывает иглой выходное отверстие клапана. Конденсат, заполнив пространство между стенками корпуса конденсатоотводчика и поплавка-стакана, переливается в стакан. Поплавок-стакан под действием разности веса накопившегося в нем конденсата и архимедовой силы тонет и тянет за собой иглу, открывая выходное отверстие. Конденсат из стакана под давлением пара выталкивается в конденсатопровод. После удаления накопившегося конденсата поплавок-стакан всплывает, закрывая иглой выходное отверстие и т. д.

Таблица 6.2

Производительность конденсатоотводчиков с закрытым поплавком

Проходной диаметр, мм	Перепад давления, МПа
	0,01	0,03	0,05	0,07	0,09
19
25
32
38
50

Примечание. «Перепад давления» – это перепад между давлением перед конденсатоотводчиком и в закрытом конденсатосборнике (рисунок 6.4). В числителе, как и в таблице 6.1, производительность в кг/с, в знаменателе – в кг/ч.

Диаметр выходного сечения клапана, мм, определяют по формуле

, (6.1)

где пропускная способность конденсатоотводчика, кг/с;

давление соответственно до и после конденсатоотводчика (в конденсатосборнике), МПа.

Конденсатоотводчики с открытым поплавком при условном диаметре прохода 25 мм применяют при давлении в ТА до 1,6 МПа, а при диаметре 25 мм – до 1 МПа.

Рисунок 6.9 Конденсатоотводчики

а – с закрытым поплавком: 1 – клапан; 2 – груз; 3 – корпус;

4 – воздушник; 5 – поплавок; 6 – пробка;

б – с открытым поплавком: 1 – вентиль; 2 – корпус;

3 – поплавок; 4 – шток; 5 – клапанное устройство;

6 – патрубок для удаления конденсата.

Закрытый конденсатосборный бак (рисунки 6.4, 6.10) работает под избыточным давлением на уровне 0,005…0,02 МПа, величину которого поддерживают с помощью регулятора давления «после себя». При снижении давления в баке ниже заданного уровня клапан регулятора давления открывается и пар из паропровода поступает в бак, восстанавливая давление.

Рисунок 6.10 Закрытый конденсатосборник 1 – сборный бак конденсата; 2 – регулятор давления “после себя”;

3 – регулятор давления “до себя”; 4 – пароводяной подогреватель;

5 – насос; 6 – регулятор уровня; 7 – конденсатоотводчик.

Бак конденсатосборника выполняют цилиндрической формы со сферическими днищами и запорно-предохранительным клапаном. Объем бака принимают из расчета максимального расхода конденсата в течение некоторого отрезка времени нештатной работы конденсатного насоса при непредвиденном снижении или полном отключении подачи конденсата в бак. Т. е. объем бака должен быть на уровне , где отрезок времени равный 20…30 мин нештатной работы насоса при отсутствии автоматизации и 10…15 мин при ее наличии. Полный объем бака на 15…20% выше рабочего объема бака [5].

Свободная поверхность конденсата в баке поддерживается на заданном уровне с помощью сигнализатора уровня и регулирующего клапана (смотри рисунок 6.10). В качестве сигнализатора можно использовать ультразвуковой сигнализатор «Взлет СУ 1» (Россия) с магнитным креплением. Излучающий и приемный датчики сигнализатора устанавливают друг против друга на отслеживаемом уровне с внешней стороны стенки емкости. Ультразвуковой сигнал поступает на приемный датчик при наличии конденсата в баке на заданном уровне. Выходной релейный сигнал поступает на электропривод регулирующего клапана, который в этом случае находится в открытом состоянии. В случае снижения поступления конденсата в бак и соответствующего понижения уровня сигнал исчезает, и клапан в зависимости от настройки частично или полностью закрывается.

Во избежание попадания воздуха в конденсат его подают под уровень возможно ближе к месту забора конденсатным насосом (рисунок 6.10).

В том случае, если конденсат из ТА отводят с температурой равной температуре насыщения, в баке образуется пар вторичного вскипания, т. к. давление в баке всегда меньше, чем давление в ТА. Кроме этого в бак может поступать пролетный пар. Избыточный пар отводят из бака, и часто этот пар используют для нагрева каких-либо теплоносителей на ПП, например, горячей воды (рисунок 6.10). Если пар, отводимый из конденсатосборника, не может быть использован из-за его низких параметров, то при помощи пароструйного компрессора можно повысить его давление (рисунок 6.11). Пароструйный компрессор отсасывает пар из конденсатосборника, сжимает его от давления р_н до давления р_с и подает для использования в местную установку.

Рисунок 6.11 Схема использования выпара при помощи

струйного компрессора

1 – конденсатоотводчик; 2 – конденсаторный бак;

3 – струйный компрессор; 4 – насос.

Конденсатный насос. Стабильность гидравлического режима работы системы возврата конденсата при наличии нескольких конденсатных насосов, установленных в разных точках системы, обеспечивают путем создания одинаковых приведенных напоров (рисунок 6.12)

, (6.2)

где приведенный напор конденсатных насосов, равный потерям напора в конденсатопроводе от промпредприятия до ТЭЦ, т. е. ;

напор, развиваемый конденсатным насосом при его холостом ходе в -ой точке, м;

разность геометрических высот поверхностей конденсата в сборном баке станции и баке в -ой точке ПП, м (рисунок 6.12)².

В приведенном примере (рисунок 6.12) напоры двух параллельно работающих конденсатных насосов согласно (6.2) будут равны соответственно

; . (6.3)

Рисунок 6.12 Схема установления приведенного напора и напоров параллельно работающих конденсатных насосов, в едины конденсатопровод

1, 2 – гидравлические характеристики соответственно первого и второго конденсатных насосов.

Уровень конденсата в баке (рисунок 6.10) с учетом избыточного давления должен соответствовать кавитационному запасу конденсатного насоса, который выбирают по результатам гидравлического расчета, т. е. по величине расхода и напора (раздел 4) или что тоже (6.3)

, (6.4)

где кавитационный запас выбранного насоса, м;

избыточное давление в баке, 0,005…0,02 МПа;

плотность конденсата, кг/м³.

На рисунке 6.13 указана высота всасывания и подпора для центробежных насосов при условии Δp_Т / γ = 2 м и Δt_К = 5 ^оС.

Рисунок 6.13 Высота всасывания и подпора для центробежных насосов

1 – Δp / γ = 0; 2 – Δp_Т / γ = 2 м, Δt_К = 0 ; 3 – Δp_Т / γ = 2 м, Δt_К = 5 ⁰C.