152

Тема 14. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ ПРЕДПРИЯТИЯ

Тепломассообменные установки промышленных предприятий являются активными потребителями водяного пара различных параметров, как основного теплоносителя. Объектами, снабжающими предприятия паром, могут быть котельная или ТЭЦ. В обоих случаях рациональное использование данного теплоносителя отражается на показателях как самой тепломассообменной установки, так и объекта энергоснабжения, а значит на себестоимости вырабатываемой продукции.

14.1 Рациональное использование пара и конденсата в тепломассообменных установках

Нагреваниенепосредственнымтой или инойконтактомсреды паромпаравозможнои нагреваемойдву я способамисреды; :

− пропусканиепарачерез поверхностные нагреватели.

−

В первом случае пар полностью конденсируется, а его конденсат смешивается с нагреваемым веществом. В поверхностных нагревателях пар, соприкасаясь с более холодной стенкой, конденсируется, при этом между паром и конденсатом происходит интенсивный теплообмен, и поэтому температура конденсата при его регулярном и полном удалении из теплообменника близка к температуре насыщенного пара.

Если конденсат накапливается в теплообменнике, то он отдаёт часть своей теплоты нагреваемому теплоносителю, и температура конденсата становится ниже. В некоторых случаях это практикуется (например, в воздушных калориферах). Но заполнение конденсатом части нагревательных элементов (трубок) уменьшает активную поверхность теплообмена пара и снижает теплопроизводительность установки. В большинстве случаев выгодно не допускать переохлаждение конденсата и отводить его из теплообменника при температуре на-

153

сыщения. Способы отвода конденсата из межтрубного пространства теплообменников представлены на рисунке 2.9.

Для экономичной работы теплоиспользующей установки необходимо, чтобы пар в ней полностью конденсировался. Недопустима работа установки с неполной конденсацией, когда из аппарата отводится смесь конденсата с паром, т.к. в этом случае расход пара завышается.

Отвод из тепломассообменных установок конденсата без пропуска вместе с ним пара (пролетного пара) достигается при помощи конденсатоотводчиков. Нарушение нормальной работы конденсатоотводчиков может привести к большим потерям теплоты с пролетным паром или к чрезмерному скоплению конденсата в аппарате, в результате чего могут произойти гидравлические удары. Последние вызываются тем, что пар, движущийся с большой скоростью, встречает на своем пути накопившийся конденсат и приводит его в движение, следствием чего являются удары конденсата о стенки аппарата, что может причинить серьезные повреждения последним. Т.е. конденсатоотводчики применяются для автоматического бесшумного удаления конденсата с одновременным запиранием пара.

Значение конденсатоотводчиков велико: потери пара только из-за неудачной конструкции конденсатоотводчика и неправильно отрегулированной эксплуатации могут достигать 25% количества потребляемого пара.

Классификация и принцип действия наиболее распространенных конденсатоотводчиков представлены в [7, тема 5].

Большое значение имеет сбор и использование конденсата. Сбор конденсата осуществляется в баки. Закрытые баки для сбора конденсата предпочтительнее открытых, т.к. уменьшается опасность насыщения конденсата воздухом, следовательно, опасность коррозии конденсатопровода. Наиболее распространенным способом использования конденсата является возврат его на источник пароснабжения для питания паровых котлов.

154

Если конденсат загрязнен веществами, содержание которых недопустимо в питательной воде паровых котлов, а очистка от них представляет большие трудности, то его целесообразно использовать на технологические нужды промышленного предприятия.

Эффективность возврата конденсата определяется:

−количеством и температурой возвращаемого конденсата;

−расстоянием от потребителей до источника пароснабжения;

−температурой возвращаемого конденсата;

−стоимостью очистки конденсата;

−стоимостью питательной воды, включая химводообработку и деаэрацию;

−стоимостью электроэнергии (на перекачку конденсата).

Для определения целесообразности возврата конденсата подсчитываются капитальные затраты на эту систему и годовая экономия от возврата конденсата с учетом эксплуатационных расходов. После этого определяется срок окупаемости вкладываемых средств.

Теплообменные аппараты промышленных предприятий в зависимости от характера технологического процесса потребляют пар различного давления (0,3…1,5 МПа). При конденсации пара в межтрубном пространстве конденсатора из-за высокой интенсивности теплоотдачи, разница между температурой конденсации пара и его конденсатом мала. Поэтому конденсат, отводимый из аппаратов, имеет температуру насыщения 130…190оС.

Конденсатоотводчик, стоящий на линии вывода конденсата из теплообменника, предназначен для поддержания давления пара в межтрубном пространстве. Но при этом он не снижает температуры конденсата, т.е. конденсат после конденсатоотводчика имеет давление несколько выше атмосферного (0,12…0,15 МПа), а температуру практически равную температуре конденсации пара. Попадая в конденсатный бак в таком состоянии, конденсат вскипает. Образуется пар вторичного вскипания, заполняющий бак, давление в котором в результате повышается, что может навредить конденсатному баку.

155

Для решения описанной проблемы можно предложить следующие схемы использования теплоты промышленного конденсата (рисунок 14.1).

Теплота от конденсата отбирается или в водяном теплообменнике, установленном на конденсатопроводе (рисунок 14.1, а), или в конденсаторе пара вторичного вскипания (рисунок 14.1, б и в).

Если в цехе необходим пар двух давлений р1 и р2, возможна установка на конденсатопроводе расширителя-сепаратора (рисунок 14.1. г). Горячий конденсат в расширителе вскипает, частично превратившись в пар, который можно

Рисунок 14.1 – Схемы использования теплоты производственного конденсата

а – с поверхностным охладителем конденсата; б – с конденсатором пара вторичного вскипания; в – со смесительным конденсатором пара вторичного вскипания; г – с расширителем-сепаратором; 1 – конденсатор; 2 - конденсатоотводчик; 3 – охладитель конденсата; 4 – конденсатосборный бак; 5 - предохранительный гидрозатвор; 6 – насос; 7 – поверхностный конденсатор; 8 - смесительный конденсатор; 9 – расширитель-сепаратор; 10 – отопительный прибор