книги из ГПНТБ / Волковыский Е.Г. Экономия топлива в котельных установках

Такой узел удобен в эксплуатации, позволяет вести регулиро­ вание размера продувки в широком диапазоне с соблюдением опти­ мальной экономичности при каждом режиме работы.

При отсутствии надежных игольчатых вентилей узел регулирования и измерения продувки может быть вы­ полнен с помощью двух-трех ограничительных шайб / и манометра 2 (рис. 8-7), которые необходимо протарировать совместно. Ре-

продувочной воды. Некоторым недостатком схемы явля­ ется необходимость ряда переключений для подбора нужной величины пропускной способности шайб и воз­ можность зашламления шайб при диаметре их менее 3 мм. Пропускная способность шайб должна периодиче­ ски проверяться. Отверстия в шайбах необходимо вы­ полнять тщательно, без заусенцев и рисок, изгибы про­ дувочных труб должны быть плавными. Расчет диамет­ ра отверстия в шайбе производится по приближенной формуле

(8-13)

171

где Dn .n — расход воды через шайбу, т/ч; р — плотность воды при давлении в сепараторе, т/м3; H — перепад от начального давления в котле до конечного в сепараторе,

м вод. ст.

Для наиболее распространенных условий работы ото- пительно-производственных котельных (избыточное дав­

диаметра отверстий в ограничительных шайбах по фор­ муле (8-13) для нескольких значений давления в котлах и давления в сепараторах. Простые запорные вентили как регулирующие органы не годятся из-за неудовлетво­ рительной их характеристики. Резкое увеличение расхода наступает уже при малом, открытии такого вентиля, а дальнейшее открытие его почти не влияет на расход продувочной воды. Кроме того, при малом открытии и высоких скоростях среды имеет место быстрый эрозион­ ный износ вентиля. Пользоваться запорными вентилями

172

лирования с ограничительными шайбами (рис. 8-7) соот­ ветствующие запорные вентили должны открываться полностью или быть закрытыми.

Независимо от метода контроля величины продувки постоянно должна проводиться проверка плотности про­ дувочной и спускной арматуры по нагреву труб. При исправном состоянии этой арматуры трубы за ней долж­ ны быть холодными. Количественное определение вели­ чины самопродувки может быть произведено расчетом по солевому балансу [Л. 20].

Описанные узлы для измерения и ручного регулиро­ вания величины непрерывной продувки целесообразно устанавливать ко всем паровым котлам, у которых пре­ дусмотрена такая продувка. Для котлов производитель­ ностью 20 и 35 т/ч с пароперегревателями рекомендует­ ся применение автоматического регулирования непрерыв­ ной продувки. По опытным данным применение такого регулирования дает сокращение продувки на 18—20%, а затраты на его устройство быстро окупаются. Находят применение две схемы автоматизации: одна — основан­ ная на зависимости плотности котловой воды от ее солесодержания при постоянной температуре, вторая — на зависимости электрической проводимости котловой воды от ее солесодержания.

Г Л А В А Д Е В Я Т А Я

СОКРАЩЕНИЕ ПОТЕРЬ КОНДЕНСАТА

9-1. П О Т Е Р И Т Е П Л А С К О Н Д Е Н С А Т О М

Конденсат для паровых котлов является наибо­ лее ценной составляющей питательной воды.

Основные преимущества конденсата заключаются в использовании физического тепла и снижении тепло­ вых потерь с продувкой котлов. Вследствие того, что в нем содержится весьма мало растворенных веществ, питание котлов конденсатом уменьшает отложение на­ кипи на внутренних поверхностях нагрева, повышает паропроизводительность и надежность работы котлоагре­ гата. Попутно уменьшается расход регенерирующих ве­ ществ в химводоочистке и снижаются эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием и химическим кон­

тролем. Получаемая за счет возврата конденсата эко-

173

номия топлива значительно превышает величину эконо­ мии от использования тепла самого конденсата. Поэтому затраты, связанные с максимально возможным возвра­ том конденсата, в подавляющем большинстве случаев экономически оправдываются.

Несмотря на большую ценность конденсата для ко­ тельной, потери его на многих предприятиях неоправ­ данно велики. Как правило, они являются следствием упущений эксплуатационного персонала в части сбора, возврата и использования тепла конденсата, а также дефектов проектирования и монтажа. Практика показы­ вает, чго при надлежащем внимании к этим вопросам потери конденсата могут быть сведены до минимальных величин, а тепло перегретого конденсата может быть эффективно использовано для нужд низкопотенциально­ го теплопотребления — отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Потери конденсата, в том числе в составе котловой воды, могут быть сведены в четыре группы:

1- Потери из-за несовершенства схем сбора конден­ сата (с паром вторичного вскипания при открытой си­ стеме сбора перегретого конденсата).

2. Потери от неплотностей оборудования и линий ком­ муникаций: из-за неплотности лючков коллекторов экра­ нов и водяных экономайзеров; при авариях оборудова­ ния и трубопроводов, связанных с нарушением парово­ дяной плотности.

3.Потери из-за чрезмерного слива: при пусках и остановах котлов; с продувкой котлов (за вычетом выпара из расширителя непрерывной продувки, возвращае­ мого в деаэратор); перелив конденсата в дренаж из-за отсутствия автоматического управления конденсатными насосами; при ремонте оборудования, связанного с обеспариванием и опорожнением его; утечки из-за несовер­ шенства регуляторов уровня в расширителях непрерыв­ ной продувки котлов; по причине загрязнения конден­ сата.

4.Потери пара на собственные нужды котельной без возврата конденсата: с паровой обдувкой котлов; с рас­ пылом мазута в паровых форсунках; при опробовании предохранительных клапанов; выхлоп в атмосферу от­ работавшего пара паровых питательных насосов; при

174

ры деаэраторов, дренажи паропроводов и др., не соби­ раемые для возврата в систему питания котлов.

Количество тепла (QK ), теряемого с невозвращенным конденсатом, может быть определено по формуле

физического тепла невоз'вращенного конденсата и потерь с непрерывной продувкой котлов может быть подсчитан по формуле

175

Качество конденсата зависит от двух причин: каче* ства пара, выходящего из котла, и плотности теплообменной аппаратуры.

При нарушении нормального водного режима котла или при несовершенстве конструкции ларосепарирующих устройств пар, выходящий из котла, будет уносить с собой капельную влагу и минеральные вещества, переда­ ваемые конденсату в количествах, недопустимых по нор­ мам качества конденсата. Зависимость между солесодержанием пара и его влажностью выражается следую­ щим образом:

s u = % 5 r - ' м г І к г '

ра является функцией влажности пара и солесодержания котловой воды. В свою очередь влажность пара почти обратно пропорциональна давлению в котле, о чем экс­ плуатационному персоналу всегда необходимо помнить (давление в котле должно быть равно номинальному).

Качество конденсата характеризуется жесткостью, щелочностью и сухим остатком. При добавке его к пита­ тельной воде общая жесткость, щелочность и сухой оста­ ток не должны превышать существующих для данных котлов норм. Исходя из норм питательной воды допу­ стимая жесткость '(щелочность, сухой остаток) произ­ водственного конденсата не должна превышать величи­ ну, определяемую по формуле

где gK, — количество конденсата котельной, химически очищенной воды и производственного конден­ сата в процентах от общего количества питательной во­ ды; Жп.в, Ж к , Жх.о.в —общая жесткость питательной воды, конденсата котельной и химически очищенной во­ ды, мг-экв/кг.

Для контроля качества производственного конденса­ та применяются солемеры с контактными устройствами, сигнализирующими и, если это требуется, отключающи­ ми электродвигатели конденсатных насосов в случае пре­ вышения содержания солей сверх допустимой величины.

176

Подавляющая часть технологических теплойспользу1 ющих аппаратов и санитарно-технических систем требует

паром и нагреваемой средой образуется конденсат, тем­ пература которого обычно составляет ПО—153°С. Если температура конденсата равна температуре насыщения, то это свидетельствует о содержании в конденсате несконденсировавшегося пара, называемого п р о л е т н ы м паром.

В .практике эксплуатации теплообменных аппаратов количество пролетного пара нередко доходит до 15% общего расхода. В некоторых случаях причиной этого является сознательное увеличение обслуживающим пер­ соналом расхода греющего пара по кажущимся сообра­ жениям повышения тепловой производительности аппа­ рата. Следует иметь в виду, что работа теплообмѳнного аппарата на пролетном паре, т. е. с неполной конденса­ цией его, не увеличивает теплопроизводительность аппа­ рата. Этот вывод следует из уравнения теплообмена. При пленочной .конденсации пара удельная величина тепло­ вого потока выражается уравнением

где а — коэффициент теплоотдачи при конденсации пара

ру, равная температуре насыщения при данном давле­ нии, °С; tc — температура пленки конденсата на границе поверхности охлаждающей среды, равная температуре поверхности среды, °С.

Из формулы (9-4) следует, что удельный тепловой поток зависит от коэффициента теплоотдачи а и раз­ ности температур между теплоносителем и нагреваемой средой (/н —tc)- Поскольку температурные напоры про­ летного и сконденсировавшегося пара одинаковы, то ве­ личина теплового потока q сохраняется неизменной даже при увеличении расхода пролетного пара.

Кроме пролетного пара, в конденсатопроводе образу­ ется в т о р и ч н ы й пар за счет вскипания части конден­ сатаЕсли пренебречь присутствием в конденсате не­ большого количества пролетного пара, то конденсат, по­ ступающий при давлении рі в конденсатоотводчик, явля-

ется 100%-ной жидкостью. В результате падения давле­ ния в конденсатоотводчике часть конденсата вскипает и

рывное дополнительное вскипание части конденсата за счет падения давления в трубопроводе и пункте сбора конденсата. Энтальпия пара вторичного вскипания кон­ денсата незначительно отличается от энтальпии грею­ щего пара. Например, энтальпия насыщенного пара при

Высокая энтальпия вторичного пара позволяет исполь­

Количество тепла, теряемого конденсатом при сопри­ косновении его с атмосферой, определяется как разность энтальпий

q = h—іг, ккал/кг.

В табл. 9-1 приведено количество тепла, теряемого в атмосферу в зависимости ог начального давления кон­ денсата.

178

В табл. 9-2 приведено количество пара, образующе­ гося от вскипания конденсата и лролетного пара в зави­ симости от начального и конечного давлений.

Для снижения потерь тепла с вторичным паром целе­ сообразна работа теплоиспользующих аппаратов с пере­ охлаждением конденсата, т. е. температура конденсата на выходе из аппарата должна быть ниже температуры насыщения пара, соответствующего данному давлению. Обычно степень переохлаждения конденсата составляет

•

3—5°С. Переохлаждение конденсата, например, до 100— 105°С может свести к минимуму потери тепла конден­ сата-

Переохлаждение конденсата возникает тогда, когда часть поверхности нагрева теплообменного аппарата по­ крывается конденсатом и не участвует в теплообмене с конденсирующимся паром, вследствие чего температура конденсата снижается. При этом уменьшается также ве­ личина теплообмена, о чем можно судить по значениям коэффициента теплоотдачи, который для конденсирую­

денсата к нагреваемой среде уменьшается не столь рез­ ко, как снижается коэффициент теплопередачи, так как сопротивление при переходе тепла от теплоносителя к стенке все же остается меньше теплового сопротивле­ ния между стенкой и нагреваемой средой.

Очень часто переохлаждение конденсата не оказыва­ ет заметного влияния на тепловую производительность аппарата. За исключением случаев, когда имеется незна­ чительная разность температур между греющим паром и нагреваемой средой, переохлаждение конденсата позво­ ляет резко снизить потери тепла.

Переохлаждение конденсата не только значительно снижает прямые потери тепла со вторичным паром, но уменьшает расход пара вследствие уменьшения темпера­ турного перепада. Уменьшение расхода пара при пере­ охлаждении конденсата определяется по формуле

сата на выходе из аппарата при работе без переохлаж­

Годовую экономию условного топлива от работы аппарата с переохлаждением конденсата можно опреде­

где т—-число часов работы аппарата в течение года,

180