1. Общая характеристика пара и конденсата как теплоносителей

1.1. Водяной пар как теплоноситель

Водяной пар имеет большое распространение в промышленности как греющий теплоноситель вследствие ряда своих достоинств. Его мож­но транспортировать от источника получения по трубопроводам на значительные расстояния (до нескольких километров). Высокие коэф­фициенты теплообмена при конденсации пара способствуют установке относительно небольших поверхностей теплообмена. Конденсация водя­ного пара сопровождается большим изменением его энтальпии; благода­ря этому для передачи значительных тепловых мощностей требуются небольшие весовые количества пара. Постоянство температуры конден­сации при заданном давлении облегчает поддержание постоянства теп­лового режима и регулирование процесса в аппаратах.

Основным недостатком водяного пара является значительное повы­шение давления с ростом температуры насыщения. Так, например, для достижения температуры пара, равной 350 °С, потребовалось бы под­нять его давление до 15,5 МПа. Поэтому нагревание водяным паром проводят чаще всего до температур не более 190 °С. Теплообменники с паровым обогревом для высоких температур получаются очень тяже­лыми и громоздкими по условиям обеспечения прочности, имеют толстые стенки и фланцы, поэтому дороги и применяются весьма редко.

Значительный перегрев пара по отношению к состоянию насыщения не применяется, так как он сильно удорожает получение пара, а тепло­вая мощность, выделяемая паром при его конденсации, увеличивается при этом

на весьма небольшую величину.

1.2. Конденсат как теплоноситель

Образующийся при конденсации пара конденсат представляет собой вторичный тепловой ресурс. Конденсат выходит из теплообменников с температурой насыщения соответствующей давлению греющего пара в ап­парате, либо с более низкой, если в установке предусматривается до­полнительно охлаждение конденсата. Температура конденсата может дос­тигать 150-100 °С и это позволяет использовать его в качестве греюще­го теплоносителя как во многих технологических аппаратах, так и в системах отопления и вентиляции предприятий. Достоинством конденса­та как теплоносителя являются сравнительно высокий коэффициент теп­лообмена, большая удельная теплоемкость, возможность транспортирования по трубопроводам на значительные расстояния (при этом пониже­ние температуры потока в хорошо изолированном трубопроводе состав­ляет не более 1 °С на 1 км).

Такое двухступенчатое использование теплоты, содержащейся в исходном паре, наилучшим образом отвечает требованиям эффектив­ного и экономичного потребления энергоресурсов. Однако реализация второй ступени, то есть использование теплоты конденсата, предпо­лагает наличие на производстве постоянных потребителей низкотем­пературной теплоты, а это не всегда имеет место. Предпочтительнее, если это возможно, охлаждать конденсат в теплоиспользующем аппа­рате, куда подается исходный пар.

Наиболее распространенным способом использования конденсата является возврат его в котельную или на теплоэлектростанцию для питания паровых котлов. Разумеется, это лучше делать после охлаж­дения конденсата на производстве. Возврат конденсата экономичес­ки весьма выгоден. Одна тонна возвращаемого конденсата позволяет экономить до <10 кг условного топлива. Качество возвращаемого кон­денсата при этом должно быть таким, чтобы выдерживались нормы по физическому и химическому составу

питательной воды для паровых котлов.

Конденсат промышленных предприятий может содержать в себе зна­чительные количества кислорода и углекислоты. Кислород, а отчасти и углекислый газ хорошо поглощаются конденсатом из воздуха при со­прикосновении с ним в открытых баках или проникают через неплот­ности в аппаратах, работающих под резрежением. Присутствие в кон­денсате большого количества свободных кислорода и углекислоты яв­ляется причиной коррозионного разрушения металла стенок конденсатопроводов, в результате чего конденсат обогащается соединениями железа.

Если конденсат из-за негерметичности в аппаратах и по другим причинам оказывается загрязнен посторонними примесями (масла, кра­сители, фенолы, кислоты, продукты коррозии труб и т.п.) , жесткость и щелочность конденсата не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к питательной воде паровых котлов, то его перед воз­вратом подвергают механической и химической очистке.