Кроме того, сокращение величины продувки приведет к сокращению объема сточных вод, а также затрат энергии или холода на любое охлаждение этих вод.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Сбросы химических веществ, используемых для водоподготовки, регенерации ионообменных смол и т.д.

Производственная информация

Оптимальная величина продувки определяется различными факторами, включая качество питательной воды и соответствующие процессы водоподготовки, долю возвращаемого конденсата, тип котла и эксплуатационные условия (расход воды, рабочее давление, тип топлива и т.д.). Как правило, коэффициент продувки составляет 4–8 % свежей воды, подаваемой в котел, однако может достигать 10% в случае высокого содержания растворенных веществ в подпиточной воде. Для оптимизированных котельных величина продувки не должна превышать 4 %. При этом величина продувки должна определяться содержанием добавок (антивспениватель, поглотитель кислорода) в подготовленной воде, а не концентрацией растворенных солей.

Применимость

Уменьшение величины продувки ниже критического уровня может привести к проблемам, связанным с пенообразованием и образованием накипи. Для снижения этого критического уровня могут использоваться другие меры, описанные выше (возврат конденсата, водоподготовка).

Недостаточные объемы продувки могут привести к износу и повреждению оборудования, а избыточные – к непроизводительному расходу энергии.

Экономические аспекты

Возможна значительная экономия энергии, реагентов, подпиточной воды и холода, что делает этот подход применимым практически в любых ситуациях. См. примеры, приводимые в приложении 7.10.1

Мотивы внедрения

•экономические соображения

•надежность производственного процесса.

Примеры

Широко применяется.

Справочная информация

[29, Maes, 2005], [16, CIPEC, 2002] [123, US_DOE, , 133, AENOR, 2004]

3.2.8. Оптимизация расхода пара в деаэраторе

Общая характеристика

Деаэратор представляет собой механическое устройство для удаления растворенных газов из питательной воды котлы. Деаэрация позволяет предохранить паровые системы от коррозийного действия растворенных газов. В результате деаэрации концентрации растворенного кислорода и диоксида углерода снижаются до уровня, безопасного с точки зрения коррозии. Для предотвращения коррозии в большинстве котлов высокого давления (>13,79 бар (м)) концентрация кислорода не должна превышать 5 част./млрд. (частей на миллиард). Хотя в котлах низкого давления приемлемы концентрации растворенного кислорода до 43 част./млрд., снижение содержания кислорода до уровня 5 част./млрд. является малозатратным способом продления срока службы оборудования. Растворенный диоксид углерода удаляется в процессе деаэрации практически полностью.

Конструкция эффективной системы деаэрации определяется исходным содержанием растворенных газов и желаемой концентрацией кислорода после деаэрации. Эти параметры, в свою очередь, зависят от соотношения подпиточной воды и возвратного конденсата, а также рабочего давления котла.

164

Пар используется в деаэраторах для нагрева воды до температуры полного насыщения, соответствующей давлению пара в деаэраторе, а также для уноса выделяющихся растворенных газов. Пар может подаваться прямотоком, противотоком или перпендикулярно по отношению к потоку воды. Деаэратор состоит из деаэрационной колонки, резервуара (бака) и охладителя выпара. В деаэрационной колонке пар продувается (барботирует) через воду, нагревая и вспенивая ее. Затем пар поступает в охладитель выпара, где конденсируется, отдавая тепло воде, поступающей на деаэрацию. Неконденсируемые газы и часть пара выбрасываются из деаэратора. При этом расход подаваемого пара и выбрасываемого выпара должны быть оптимизированы с тем, чтобы обеспечить достаточную деаэрацию, одновременно сведя к минимуму потери пара (см. «Производственная информация»).

Внезапное увеличение количества выпара может привести к резкому росту давления в деаэрационной колонке и, как следствие, повторному растворению кислорода в воде. Поэтому деаэратор должен быть оборудован специальным регулирующим клапаном, обеспечивающим постоянное давление.

Экологические преимущества

Сокращение потерь энергии с выпаром.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Не сообщается.

Производственная информация

Пар, подаваемый в деаэратор, обеспечивает нагрев смеси возвратного конденсата и подпиточной воды до температуры насыщения, а также физическое действие (барботирование), приводящее к выделению растворенных газов. После использования большая часть пара конденсируется, однако незначительная его доля (как правило, от 5 до 14 %) выбрасывается вместе с газами в составе выпара. Как правило, при проектировании деаэраторов рассчитывается расход пара, необходимый для подогрева воды, а затем проектировщики при необходимости обеспечивают достаточность расхода и для барботажа. При высокой степени возврата конденсата (>80 %) и его высоком давлении по сравнению с давлением в деаэраторе требуется лишь небольшое количество греющего пара, и могут быть приняты меры по конденсации избыточного барботажного пара.

Энергия пара, использованного в деаэраторе, может утилизироваться посредством конденсации пара и передачи тепла воде, поступающей в деаэратор, при помощи теплообменника (см. раздел

3.2.5).

Потребности деаэратора в паре должны быть проанализированы и оценены при рассмотрении любых планов реконструкции паровых систем, а также мер по возврату конденсата и утилизации тепловой энергии.

Установка устройств, осуществляющих постоянный мониторинг содержания растворенного кислорода, может способствовать выявлению режимов и практических подходов, не обеспечивающих достаточной деаэрации.

Назначением деаэратора является удаление кислорода, растворенного в воде, а не дополнительно подсасываемого воздуха. Источником такого воздуха могут служить некачественные уплотнения на всасывающей стороне насоса, а также недостаточная изоляция насоса.

Применимость

Применимо на всех объектах, где в состав паровых систем входит деаэратор. Оптимизация представляет собой постоянный процесс, являющийся частью технического обслуживания.

Экономические аспекты

Данных не предоставлено.

Мотивы внедрения

Снижение затрат за счет сокращения расхода пара.

165

Примеры

Широко применяется.

Справочная информация

[123, US_DOE]

3.2.9. Оптимизация работы котла короткими циклами

Общая характеристика

Потери энергии, связанные с работой короткими циклами, имеют место всякий раз, когда котел останавливается на короткий промежуток времени. При этом цикл котла состоит из периода продувки, операций, следующих за продувкой, периода останова, начальной продувки и запуска. Некоторые потери в период продувки и бездействия могут быть незначительными в случае современных котлов с хорошей теплоизоляцией, но могут достигать значительно большей величины в случае старых котлов с некачественной изоляцией.

Потери, связанные с работой короткими циклами, могут быть особенно велики, если котел должен выходить на требуемую мощность в течение очень короткого промежутка времени. Как правило, это означает, что установленная мощность котла значительно выше, чем усредненная потребность производства в паре. Потребность технологических процессов в паре может меняться со временем, и соответствующие оценки должны время от времени пересматриваться (см. раздел 2.2.2). Возможно, с момента установки котла общая потребность в паре снизилась за счет мероприятий по энергосбережению. Еще одним вариантом может быть ситуация, когда избыточные мощности были установлены в связи с планами расширения производства, которые так и не были реализованы.

Еще на этапе проектирования установки следует уделить внимание выбору типа котлов. Жаротрубные котлы характеризуются большей тепловой инерцей и значительным объемом воды. Они хорошо приспособлены для работы с относительно постоянной нагрузкой, в т.ч. весьма значительной. Парогенераторы и водотрубные котлы также способны производить большие количества пара, однако относительно небольшой объем воды делает их лучше приспособленными к значительным колебаниям нагрузки.

Работы короткими циклами можно избежать посредством установки нескольких котлов с меньшей мощностью вместо одного котла большой мощности. Это позволяет повысить как гибкость, так и надежность пароснабжения. Автоматизированная система управления котлами может исходить из критериев оптимизации КПД производства пара и предельных затрат на его производство. Таким образом можно обеспечить удовлетворение возникающих дополнительных потребностей с наименьшими возможными затратами.

Еще одним вариантом является наличие резервного котла. В этом случае рабочая температура резервного котла может поддерживаться посредством циркуляции воды из действующего котла через резервный. Это позволяет снизить потери энергии дымовых газов на обеспечение готовности котла. Резервный котел должен иметь хорошую теплоизоляцию и быть оборудован надлежащими воздушными клапанами для запуска горелок.

Энергосбережение может быть достигнуто за счет улучшения теплоизоляции котла или его замены.

Экологические преимущества

Данных не предоставлено.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Известные воздействия отсутствуют.

Производственная информация

Постоянное поддержание рабочей температуры резервного котла требует постоянных затрат энергии в размере приблизительно 8% от общей мощности котла. Необходимо определить оптимальный баланс между соображениями надежности и энергоэффективности.

166

Применимость

Негативные последствия работы короткими циклами проявляются особенно ярко в том случае, если используется лишь малая часть установленной мощности котлов, например, менее 25%. В этом случае рекомендуется проанализировать вопрос о замене котловой системы в целом.

Экономические аспекты

См. примеры в приложении 7.10.1.

Мотивы внедрения

•снижение затрат;

•повышение эффективности системы.

Примеры

Данных не предоставлено.

Справочная информация

[29, Maes, 2005], [123, US_DOE]

3.2.10. Оптимизация парораспределительных систем

Общая характеристика

Распределительная система обеспечивает подачу пара от котла различным конечным потребителям. Хотя при поверхностном взгляде может показаться, что распределительная система играет пассивную роль, на практике подобные системы способны активно регулировать распределение пара, реагируя на меняющиеся требования к его температуре и давлению. Как следствие, обеспечение оптимальной эффективности парораспределительных систем требует тщательного проектирования и надлежащего технического обслуживания. Необходимо подобрать оптимальный диаметр труб паропровода, обеспечить надлежащее их крепление и теплоизоляцию, а также конфигурацию паропровода, допускающую необходимую гибкость. Устройства, регулирующие давление, например, редукционные клапаны и турбодетандеры, должны быть установлены и настроены таким образом, чтобы обеспечить адекватный баланс пара между различными парораспределителями. Кроме того, парораспределительная система должна обеспечивать адекватное удаление конденсата, что предъявляет требования к пропускной способности дренажных трубопроводов и выбору конденсатоотводчиков.

Техническое обслуживание также играет большую роль, в частности, с точки зрения:

•обеспечения надлежащего функционирования конденсатоотводчиков (см. раздел 3.2.12);

•установки теплоизоляции и поддержания ее в надлежащем состоянии (см. раздел 3.2.11);

•своевременного обнаружения и устранения утечек в ходе планового технического обслуживания. Своевременное обнаружение утечек операторами технологических процессов также вносит вклад в этот процесс. К утечкам относится и подсос воздуха со всасывающей стороны насосов;

•выявления и отключения неиспользуемых паропроводов.

Экологические преимущества

Энергосбережение в результате сокращения потерь энергии.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Данных не предоставлено.

Производственная информация

Паропроводы обеспечивают подачу пара от котла конечным потребителям. Важными характеристиками хорошо спроектированной парораспределительной системы являются адекватный диаметр и надлежащее крепление труб, а также оптимальная конфигурация системы. Использование труб большего диаметра может быть сопряжено с дополнительными затратами, но

167