
книги из ГПНТБ / Волковыский Е.Г. Экономия топлива в котельных установках
.pdfконденсат разных давлений. Пар вторичного вскипания конденсата рз инжектируется паром высокого давления
Рі с помощью пароструйного |
компрессора 4, который |
сжимает его до давления р2>Рз |
и транспортирует потре |
бителю пара 2. Конденсат из расширителя 5 первой сту пени поступает в расширитель 6 второй ступени, в ко-
J
Рис. 9-6. Принципиальная схема использования теп ла конденсата с пароструйным компрессором и двух ступенчатым расширением.
/ — пароприемник высокого давления; 2 — пароприемник низкого давления; 3 — редукционный клапан; 4 — пароструй ный компрессор; 5 — расширитель первой ступени; б — рас ширитель второй ступени; 7 — конденсационный горшок.
тором поддерживается давление рі<рз, вследствие чего вновь происходит самовскипание конденсата. Пар низ кого давления второй ступени рі может быть использо ван в зимнее время на отопление, а в летнее время для горячего водоснабжения и производственных целей. Конденсат из расширителя 6 второй ступени отводится в. конденсатный бак.
m
Баланс пароструйной компрессорной установки
DCM = Di + D3, |
кг/ч, |
|
|
где D C M — производительность установки, кг/ч; |
Di— ко |
||
личество пара высокого давления |
рі, необходимого |
для |
|
сжатия пара низкого давления рз до заданного |
расчет |
||
ного давления рг, кг/ч; D3 — количество вторичного |
па |
||
ра низкого давления рз, кг/ч. |
|
|
|
Расход пара высокого давления зависит от степени |
|||
сжатия, т. е. от величины отношения давления |
паровой |
смеси рг к давлению пара |
рз, |
подлежащего |
компрессии. |
|
Отношение |
количества |
пара D3 низкого давления, |
||
засасываемого |
компрессором, |
к количеству |
пара высо |
|
кого давления |
Di называется |
коэффициентом инжекции |
||
|
# = |
|
(9-19) |
Выражение, характеризующее экономию условного топлива в результате применения пароструйного ком прессора:
|
ABr- |
7 000т)°*к . г 1 ООО |
1 + Ж) |
V™ - |
|
|||
|
|
г'к) |
— |
И |
, |
т/год, |
|
(9-20) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
гСм — энтальпия |
паровой |
смеси на |
выходе из |
уста |
|||
новки, ккал/кг; |
і'а — энтальпия |
пара |
высокого |
давле |
||||
ния, |
ккал/кг. |
|
|
|
|
|
|
|
Достоинством схемы является |
дополнительное |
коли |
чество пара вторичного вскипания конденсата, обра зующегося в расширителе 5 за счет пониженного давле ния, а также возможность использования тепла пролетного пара пароприемников при неисправности конденсатоотводчиков.
Рассмотренные схемы использования тепла конден сата не исключают применения других вариантов. На практике часто встречаются комбинации из рассмотрен ных схем. Сравнительная оценка схем должна произво диться на основе технико-экономических расчетов.
9-3. У С Т Р А Н Е Н И Е П О Т Е Р Ь К О Н Д Е Н С А Т А
У с т р а н е н и е |
п а р е н и й ' и у т е ч е к . Неплот |
|
ности арматуры и трубопроводов |
являются основными |
|
причинами потерь пара, |
конденсата |
и питательной воды. |
192
Кажущиеся порой незначительными парения и утечки воды приводят к значительным потерям тепла. О вели
чине этих потерь можно судить последующим |
примерам: |
|||||||||
через неплотность |
сечением |
1 мм2 |
проходит |
при |
абсо |
|||||
лютном |
давлении |
5 кгс/см2 |
около |
5 кг/ч |
пара, а |
при |
||||
давлении |
11 кгс/см2 |
— 8 кг/ч |
пара. По данным |
ОРГРЭС |
||||||
[Л. |
19] |
потери |
конденсата |
вследствие |
неплотностей |
|||||
в арматуре, фланцевых |
соединениях |
и в |
трубопроводах |
|||||||
на |
ряде |
обследованных электростанций составили от 22 |
||||||||
до |
71% |
общих |
потерь |
конденсата |
на данной |
электро |
||||
станции. |
В промышленных |
и отопительных |
котельных |
|||||||
доля этих потерь еще больше. |
|
|
|
|
Наибольшие потери пара наблюдаются через предо хранительные клапаны. Основным условием плотности предохранительного клапана является тщательная при тирка уплотнительных поверхностей, не допускающая даже незначительных рисок, капиллярных каналов и неровностей. Усилие от массы груза сравнительно не велико и при плохой притирке не может создать необ ходимой плотности клапана в рабочем состоянии.
Притирка клапана дает хорошие результаты в том случае, если на уплотняющих поверхностях отсутствуют эрозионные разъедания. При наличии углублений и язв приходится наваривать поврежденные места и протачи
вать детали |
клапана на станке. В ряде случаев причиной |
|||||
парения является |
неправильная |
регулировка |
положе |
|||
ния |
и веса |
грузов. |
Если |
клапан |
отрегулирован |
только |
на |
рабочее |
давление, то |
малейшее превышение |
давле |
ния вызывает парение.
Плотность пароводяной арматуры, зависит от ка чества монтажа и в дальнейшем — от организации свое временного ремонта. При своевременном и качествен ном ремонте потери могут быть снижены до минимума.
Неплотность лючков коллекторов экранов, паропере гревателей и водяных экономайзеров не только связана с потерями тепла, но нередко приводит к необходимости остановки котла. Плотность лючков зависит от правиль ности подбора прокладочных материалов, точности уста новки лючкового затвора, чистоты уплотнительных по верхностей. Последнее требование особенно важно, поскольку практика показывает, что малейшие риски и язвы приводят к нарушению плотности лючков.
Неплотности фланцевых соединений являются след ствием применения некачественных прокладок, плохой
13-1 |
• |
193 |
затяжки фланцев, перекоса труб и фланцев, неправиль ной установки опор и больших изгибающих усилий при тепловом расширении участков труб. Для создания плотных соединений между фланцами и прокладочным материалом предъявляются требования: прочности, гер метичности, отделяемости при ремонте. Кроме того, прокладки должны быть устойчивыми к воздей ствию перемещаемого вещества и упругими для ком пенсации изменений давления, а также воспринимать переменные усилия от .температурного удлинения тру бопровода.
Для уплотнения фланцев арматуры и оборудования применяют прокладки из паранита, резины и картона. Выбор материала зависит от характера транспортируе мой среды.
Исправное состояние конденсатоотводчиков имеет большое значение для экономного расходования пара и снижения потерь тепла с конденсатом. Для обеспечения нормальной работы конденсатоотводчика необходимо прежде всего проверить характеристику установленного прибора исходя из расхода, давления и температуры конденсата. Выбор конденсатоотводчика по каталогу без учета условий его работы приводит к потерям тепла. Проверка работы конденсатоотводчика по условию под пора для предотвращения потерь пара производится по энтальпии конденсата на выходе из прибора с помощью калориметра, который может быть изготовлен на любом предприятии.
Сравнивают величину энтальпии г'к , полученную рас четом по результатам определения в калориметре (фор мула приведена ниже), с энтальпией конденсата іѵ, оппеделяемой по давлению на входе в калориметр. При
исправном |
действии |
конденсатоотводчика |
г'к = ік —(3-f-' |
||
5)°С; при наличии в конденсате пролетного |
пара |
і ' к > і к ; |
|||
доля этого |
пара в |
конденсате |
х = (гѵ к —ік):г, |
где. г — |
|
теплота парообразования при данном давлении, |
ккал/кг. |
||||
Энтальпия конденсата і'к по |
тепловому |
балансу ка |
|||
лориметра |
определяется по формуле |
|
|
gz — gt
где g\, gz — начальное и конечное количество воды в ка лориметре за определенный промежуток времени, кг; U, h — начальная и конечная температура воды в кало-
194
риметре за тот же промежуток времени, °С; gnp — масса калориметра, кг; с п р — удельная теплоемкость материа ла калориметра, ккал/кг - °С.
Пример 9-2. Калориметр залит водой в количестве 15 л с тем
пературой |
20 °С. Абсолютное |
|
давление |
конденсата |
на |
входе в кало |
|||||||||
риметр |
4 |
кгс/см2. |
|
Энтальпия конденсата |
(к =143 |
ккал/кг; |
г— |
||||||||
= 511 |
ккал/кг. |
Масса прибора —25 кг. |
Сосуд заливается |
конденса |
|||||||||||
том |
до |
уровня |
20 |
л. Температура |
смеси |
/ С м |
в |
приборе |
после |
||||||
пропуска |
|
в него |
конденсата |
составила |
от |
одного |
пароприемника |
||||||||
40 °С, второго |
48 °С, третьего |
60 °С. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Энтальпия конденсата, выходящего из конденсатоотводчика |
|||||||||||||||
первого |
пароприемника: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
20,40—15,20 + |
25-0,11 (40 — 20) |
|
|
|
|
|
||||||
|
і'х |
= |
|
|
Jo — 15 |
|
= 1 1 1 |
ккал/кг. |
|
||||||
Для |
|
второго |
и |
третьего |
|
пароприемников |
подсчет дает |
резуль |
|||||||
таты: і ' к = 1 4 7 |
и 202 |
ккал/кг |
соответственно. |
|
|
|
|
|
|||||||
Следовательно, из конденсатоотводчика первого пароприемника |
|||||||||||||||
выходит |
|
переохлажденный |
конденсат |
і ' к < і к , |
из |
второго — конден |
|||||||||
сат с небольшой степенью пролетного пара |
і'к~ік, |
из |
третьего — |
||||||||||||
конденсат с пролетным паром і'к>ік. |
|
Доля |
пролетного |
пара для |
|||||||||||
третьего |
аппарата |
г'к — L |
202 — 143 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*з=—г--=-5ГГ-==°>1 1 5 -
Утечки конденсата или питательной воды через не плотности в сальниках насосов в практических условиях составляют существенную величину. Эту величину мож но определить по формуле
З У Т - - е с м 4 ^ г - . кг/ч,
где Gy T — утечки^ конденсата (питательной^ воды), кг/ч;
Сем — измеряемая утечка смеси конденсата |
и охлаждаю |
||
щей воды из |
сальников насоса, кг/ч; |
S0.B — солесодер- |
|
жание воды, поступающей для охлаждения |
сальниковых |
||
втулок, мг/кг; |
5 С М — солесодержание |
смеси |
конденсата |
(питательной воды) и охлаждающей воды, вытекающей из сальников насоса, мг/кг; SK — солесодержание кон денсата (питательной воды), поступающей в насос, мг/кг.
Утечки через сальники насосов можно уменьшить улучшением качества ремонта насосов с применением качественных набивочных материалов.
Экономию топлива можно получить от сбора конден сата и питательной воды, сливаемых из оборудования. При проведении мероприятий в этом направлении сле дует руководствоваться следующими рекомендациями.
13* |
. |
195 |
спуск воды из котлов при выводе их в ремонт или после гидравлического испытания, а также сливы воды через гидрозатвор деаэратора, конденсата выпара деаэратора и дренажи обдувочных устройств произво дить в дренажные баки;
гидравлическое испытание котлов производить не конденсатом, а деаэрированной химически очищенной водой;
для ликвидации переливов из дренажных и резерв ных баков питательной воды предусмотреть регуляторы, поддерживающие постоянство уровня воды;
для полного исключения потерь конденсата с про бами для химанализов предусмотреть так называемую закрытую схему сбора конденсата из пробоотборников; с этой целью внутри сливного корыта прокладывается промежуточный коллектор, через который потоки проб отводятся в дренажный бак; охлаждающая вода из сливного корыта отводится в канализацию.
У с т р а н е н и е п о т е р ь к о н д е н с а т а с п а р о м ,
р а с х о д у е м ы м н а с о б с т в е н н ы е |
н у ж д ы ко |
т е л ь н о й . Мероприятия для устранения |
потерь кон |
денсата с паром, расходуемым на собственные нужды котельной, должны проводиться с учетом изложенных ниже соображений.
Эксплуатационный персонал нередко прибегает к пе риодическому включению в работу питательных насосов с паровым приводом, имеющим полный или частичный выхлоп отработавшего пара в атмосферу, а электро
насосы оставляет в резерве. Это |
не |
только |
увеличивает |
|||||||||||
потери |
конденсата, |
но |
вызывает |
перерасход |
топлива |
|||||||||
в котельной. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Перерасход условного топлива может быть вычислен |
||||||||||||||
по следующей |
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
а |
7 000т)к .у 75-1 00Ü |
> т І г 0 0 ' |
|
|
W |
Zl> |
||||||
где d — расход |
пара |
на |
1 г. |
л. |
с. |
ч, |
отнесенный |
к |
полез |
|||||
ной работе |
насоса, |
кг; |
і п |
— энтальпия |
пара, |
|
ккал/кг; |
|||||||
tA.B—'Температура |
питательной |
воды, °С; |
Q — произво |
|||||||||||
дительность насоса, м3/ч; |
H — давление, |
создаваемое |
на |
|||||||||||
сосом, |
м; |
р — плотность воды, |
т/м3; |
х — число |
часов |
|||||||||
использования |
максимальной производительности |
насоса |
||||||||||||
в год; î ] K . y — к. п. д. котельной |
установки. |
|
|
|
|
196
Следует, однако, иіметь в виду, что правилами Котло надзора допускается постоянная работа паровых насо сов. Последние имеют ряд эксплуатационных преиму ществ по сравнению с электронасосами. Характерной особенностью работы бессмазочных паровых насосов, выпускаемых Свесским насосным заводом, является воз можность использования отработавшего пара для подо грева питательной воды в смесительном баке.
Условие экономичности режима работы паровых пи тательных насосов можно представить в виде следую щего неравенства:
|
D (ілЦО—tn.B) |
< GN .B {tn.B—Гсрчб) |
, |
(9-22) |
|||||
где |
D — расход |
отработавшего |
пара, |
кг/ч; іл — энталь |
|||||
пия |
отработавшего |
пара, |
ккал/кг; |
tn,B |
— температура пи |
||||
тательной воды, |
°С; |
GN .B — расход |
питательной |
воды, |
|||||
кг/ч; |
г|б — к. п. |
д. |
бака, |
учитывающий |
потерю |
тепла |
через его внешнюю поверхность, равный 0,98—0,99; tcp— средневзвешенная температура потоков воды, подавае
мых в бак, определяемая из уравнения |
баланса |
потоков: |
|||||
|
f |
G A |
~f~ Gx. |
O.D ^х. O.B |
df^ |
|
|
|
|
|
UK-f- |
<JX , о.в |
|
|
|
где GK , |
GX.O.B — количество |
конденсата |
и химически очи |
||||
щенной |
воды, кг/ч; |
(к, |
/ х . о . в — температура конденсата |
||||
и химически очищенной воды, °С. |
|
|
|
||||
Из |
неравенства |
(9-22) |
следует, |
что |
работа |
паровых |
насосов будет экономичной в том случае, если тепло отработавшего пара окажется меньше расхода тепла, необходимого для нагрева питательной воды при всех режимах работы котельной. При высокой температуре/С р, что может иметь место при возврате большого коли чества конденсата с высокой температурой, неравенство (9-22) не выполняется и работа паровых насосов сопро вождается частичным выхлопом в атмосферу отрабо тавшего пара. Для отопительных котельных расход па ра, необходимый для подогрева воды, может оказаться близким к нулю или даже отрицательным.
Значительную экономию топлива обеспечивает за мена паровых форсунок механическими, паромеханиче-
скими или с воздушным распыливанием. |
|
Паровые форсунки наряду со многими |
достоинства |
ми имеют крупные недостатки, главными |
из которых |
197
являются большой расход пара, вызывающий снижение полезной мощности котельной, и безвозвратные потери конденсата. Расход пара на распыление мазута обычно принимается равным 3—5% паропроизводителыюсти котельной. По данным «Укрсахэнергоналадка» расход пара в обследованных промышленных котельных соста
вил от 0,68 до 1,2 кг/кг, т. е. соответственно |
около |
5,6 |
||||||
и 9,8%. Кроме |
того, паровое |
распыление |
мазута |
сни |
||||
жает температуру |
факела в |
топке за счет |
увеличения |
|||||
количества продуктов горения, |
увеличивает |
потери |
теп |
|||||
ла с уходящими |
газами, если их температура |
выше |
тем |
|||||
пературы |
пара, |
подаваемого |
на распыление, ускоряет |
|||||
процесс |
коррозии |
поверхностей |
нагрева |
при сжигании |
сернистых мазутов," создает шум за счет эжекции возду ха, расходуемого на горение.
В ряде случаев источником заметных потерь тепла может служить работа деаэраторов без охладителей выпара. Для устранения этих потерь необходимо преду сматривать установку поверхностных или смесительных
охладителей |
выпара, в которых производится конденса |
|||||
ция |
выпара |
при нагреве |
химически очищенной |
воды, |
||
подаваемой |
в деаэратор. Установка |
охладителей |
выпара |
|||
окупает произведенные затраты в срок до 1 года. |
||||||
На |
рис. 9-7 приведена |
схема |
использования |
тепла |
||
выпара |
для подогрева химически очищенной воды. |
|||||
В |
табл. |
9-4 приведена |
техническая характеристика |
поверхностных охладителей выпара для атмосферных деаэраторов Черновицкого машиностроительного завода.
Т а б л и ц а 9-4
Технические характеристики охладителей выпара
Производи тельность Тип охла
деаэра дителя тора,
т/ч
Площадь рабочей поверх ности, м2
|
Трубная |
|
Корпус |
|
|
кор |
|
|
система |
|
|
|
|
|
^Наружный диаметр пуса, мм |
Избыточное дав ление, кгс/см2 |
Температура во ды на входе, "С |
Температура воды на выходе, "С |
Избыточное дав ление, кгс/см' |
Температура пара, •с |
Длина, мм |
Высота, мм |
До 50 |
OBF-2 |
2 |
До |
4 |
50 |
80 |
0,2 |
До'104 |
1 250 |
600 |
325 |
75—100 |
OBF-8 |
8 |
До |
4 |
50 |
80 |
0,2 |
До'Ю4 |
2 600 |
600 |
325 |
150—200 |
OBF-16 |
16 |
До |
4 |
50 |
80 |
0,2 |
До 104 2 750 |
700 |
426 |
198
|
Для нормального охлаждения пара выпара в охла |
||||||||||
дитель |
следует |
подводить |
химически |
очищенную |
воду |
||||||
с |
температурой |
не |
выше 30—40 °С. При подводе |
воды |
|||||||
с |
температурой |
65—75 °С |
нормальное |
охлаждение |
вы |
||||||
пара не обеспечивается и име |
Р |
|
|
||||||||
ет |
место повышенная потеря |
|
|
||||||||
пара |
в |
атмосферу. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
На рис. 9-8 приведена схе |
|
|
|
|
||||||
ма |
смешивающего |
охладите- |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Выпар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деаэратора |
|
|
фгоо |
|
|
|
|
|
|
В деаэратор |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Химически |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
очищенная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
доОа |
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
feg- |
|
|
|
|
|
|
В нрнденсат- |
В |
конденсат- |
|
|
||
|
|
|
|
|
Hhiij бак |
|
йьш бак |
|
|
||
Рис. 9-7. Схема |
использования Рис. |
9-8. |
Схема |
смешиваю |
|||||||
тепла |
выпара |
деаэратора. |
щего |
охладителя |
выпара. |
||||||
ля |
выпара. |
Смешивающий |
охладитель |
выпара состоит |
из корпуса /, оросительного конуса 2 и распределителя
выпара 3. Простота |
конструкции |
позволяет изготовить |
его в мастерской предприятия. |
|
|
Расход химически очищенной воды для конденсации |
||
пара в смешивающем |
охладителе |
выпара определяется |
из выражения
|
|
Іем |
Іх. о.в |
|
|
|
|
|
где D — количество |
пара |
выпара, |
кг/ч; |
для |
того, |
чтобы |
||
удаление из воды выделившихся 0 2 и С 0 2 |
было |
эффек |
||||||
тивным, расход пара с выпаром практически |
составляет |
|||||||
2—4 кг на 1 г деаэрированной |
воды; |
гп — энтальпия |
||||||
пара при давлении в деаэраторе, |
ккал/кг; |
tCM — темпе |
||||||
ратура |
после смешения воды с паром, °С; ^х .о.в — темпе |
|||||||
ратура |
подаваемой |
химически |
очищенной |
воды, °С; |
||||
Цох — к. п. д. охладителя выпара, |
равный |
0,98—0,99. |
199
Конденсат из охладителя выпара направляют в конденсатный бак. Возможен также возврат его в колонку
атмосферного |
деаэратора через гидравлический затвор |
в виде петли |
на конденсатопроводе. При этом разность |
отметок между нижним патрубком охладителя и местом
ввода конденсата в деаэраторную |
колонку должна быть |
||
не менее 3 м, что может вызвать |
серьезные |
затруднения |
|
при размещении охладителя в котельной. |
|
||
Экономия условного топлива при установке смеши |
|||
вающего охладителя |
выпара может быть |
подсчитана |
|
по формуле |
|
|
|
Внутрикотельные потери конденсата трудно поддают |
|||
ся ежедневному учету |
и контролю. Для полной оценки |
требуется проведение специальных испытаний. По воз можности эти потери устраняются при визуальном вы явлении мест парения и утечек воды.
Потери конденсата оценивают по непосредственному измерению добавки химически очищенной воды, возме
щающей потери конденсата и безвозвратные |
расходы |
воды и пара. |
|
Величина потерь конденсата определяется по фор |
|
муле |
|
G10I = GX. 0 . в - ( D 0 T n - G'J, т/ч, |
(9-24) |
где Gx . о.в —- общая добавка химически очищенной воды; Do-ru — суммарный расход пара, отпущенного потребите лям; GK — количество конденсата, возвращенного потре-
|
ВОЗ |
1 |
1 |
бителем пара, |
т/ч. |
|
|
|
Потери конденсата могут быть выражены в процен |
||
тах от расхода питательной воды: |
|
||
|
|
£пот = - ^ - 1 0 0 » / о , |
(9-25) |
|
|
И П . В |
|
где |
GN.B — расход питательной воды, т/ч. |
конденсата дол |
|
\ |
Показатель |
внутрикотельных потерь |
жен систематически контролироваться и при обнаруже нии роста эксплуатационных величин против нормаль ных должны быть приняты меры по выявлению причин и устранению дополнительных потерь.
200