Что такое конденсат пара

Общая характеристика пара и конденсата как теплоносителей

Общая характеристика пара и конденсата как теплоносителей

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.

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.

Следует указать на возможность появления иногда значительных подсосов при пуске турбин, а также при ра­боте их с неполными нагрузками, особенно в зимнее вре­мя, при низкой температуре охлаждающей воды. Такие случаи подсоса являются результатом недостаточной тем­пературной компенсации трубок и их плохой вальцовки; с повышением нагрузки эти подсосы обычно уменьшаются или исчезают.

Учитывая, что на впрыск для регулирования темпера­туры перегретого пара идет не более 10% питательной воды, следует не всегда применять ФСД для обессолива­ния конденсата ТЭС с барабанными котлами. Конденсаты эжекторов (особенно 2-й и 3-й ступеней) не следует смешивать с конденсатом турбин из-за их большой загрязненности, их нужно собирать отдельно и очищать с другими загрязненными (дренажными) конден­сатами станции.

Конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики применяются для автоматического бесшумного удаления конденсата с одновременным запиранием пара. Значение конденсатоотводчиков весьма велико. Потери пара только при неудачной конструкции конденсатоотводчиков и неправильной эксплуатации составляют 25% количества потребляемого пара.

Существуют различные способы отвода конденсата и разнообразные конструкции конденсатоотводчиков. По принципу действия конденсатоотводчики делятся на три вида:

o с гидравлическим затвором (сифоны);

o с гидравлическим сопротивлением (подпорные шайбы);

o с механическим затвором (поплавковые).

Наиболее простым является отвод конденсата посредством гидравлического затвора.

Недостатками гидравлических затворов являются: пропуск несконденсировавшегося пара, выброс конденсата при повышении давления пара в теплообменном аппарате и большая высота. Для устранения этого недостатка применяют батарею затворов, соединенных друг с другом последовательно.

Отводчики конденсата с механическим затвором разделяются по принципу действия на следующие группы:

o поплавковые, основанные на разности удельных весов конденсата и пара, могут быть с открытым или закрытым поплавком;

o термостатические, основанные на расширении тел от нагревания;

Термостатические конденсатоотводчики применяют для отвода охлажденного конденсата.

Конденсатоотводчики с механическим затвором часто называют конденсационными горшками. Конденсатоотводчики с закрытым поплавком применяются при давлении свыше 10 МПа и выпускаются с производительностью до 18м 3 /ч.

Мембранный конденсатоотводчик состоит из двух полостей разделенных м. собой металлической мембраной и соединенных каналом.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТАНОВКИ

4.1.Перед включением установки подогрева сырой воды подпитки котлов тщательно осмотреть все узлы установки, убедиться в их исправности и готовности к пуску, проконтролировать:

-все ремонтные работы закончены, наряды на производство работ закрыты, оборудование находится в чистоте и освещено;

-вся арматура, измерительные приборы, ЭКМы АВР насосов, регуляторы температуры и их привода находятся в исправном состоянии;

-положение запорной арматуры соответствует отключенной установки.

4.2.Подготовить установку к пуску, для чего:

-осмотреть электродвигатели насосов НСВК-1А,1Б, НСВК-1,2 и убедиться, что ограждения установлены и закреплены, полумуфты соединены, заземление исправно;

-собрать эл.схемы приводов электрофицированной арматуры, РТСВП-1,2А;

-собрать эл.схемы двигателей насосов НСВК-1А,1Б, НСВК-1,2;

-проверить, что все измерительные приборы, манометры, ЭКМы включены;

-заполнить систему водой, для чего:

1) открыть, проверить открытие задвижек: ВД-22,23,27,29,28,30; СВП-16,17,5,6, СВП-15,1,2,7,8,10,12,11,13. Потребовать открытие дренажа Др 13/9 персоналом ХЦ;

2) закрыть, проверить закрытие: ВД-24, ДВД-24, ВС-27, СВП-18, 9, 14, ВТ-57, ДрСВП-5, 4, 10, 11, ПВТ-1;

3) при заполнении стравить воздух из системы (из насосов, теплообменников, трубопроводов) через имеющиеся воздушники.

4.3.Проверить работоспособность и АВР насосов НСВК-1А, 1Б, НСВК-1,2.

4.4.Предупредить персонал ХЦ о готовности включения установки с требуемыми давлением, температурой, расходом.

4.5.Включить насос НСВК-1А (НСВК-1Б) на закрытую напорную задвижку. Постепенно открывая напорную задвижку, подать воду на химцех, проконтролировать по показаниям расходомера, поставить на АВР резервный насос с открытой напорной задвижкой.

4.6.Произвести осмотр оборудования и трубопроводов, с проверкой показаний контрольно – измерительных приборов.

4.7.По режиму химцеха установить требуемую температуру (+35°С), для чего:

4.7.1.Подключить ПСВК-1 по греющему потоку, открыв задвижки 1ПС-32,39,40,41, 42,37. Регулятор температуры РТСВП-1 установить в положение «Автомат», контролируя работу автомата. В летний период, когда отключена теплосеть, подачу добавочной воды осуществлять по байпасу СВП-18 помимо ПСВК-1.

4.7.2.В обычном режиме работы установки насосы НСВК-1,2 находятся в резерве. Включение их в работу с предварительной проверкой работоспособности и АВР производится:

-при неисправностях НСВК-1А,1Б. Подача воды на НСВК-1,2 осуществляется через байпас ВД-24. При включении в работу насосов НСВК-1,2 необходимо закрыть их байпас СВП-5;

-при прекращении подачи добавочной воды с БНС. Подача воды на НСВК-1,2 осуществляется при этом по трубопроводу от насосов НСВТ через открытую задвижку ВС-27, а задвижка ВД-23 должна быть закрыта.

4.7.3.Включение ТНП производится по греющему потоку при постоянном расходе добавочной воды через него. При этом конденсат с РНП перевести с барбатера на ТНП через открытые задвижки НП-19,13,12,15, при закрытых задвижках НП-4,18,14.

4.7.4.Включение ПСВК-2А,2Б по греющему потоку производится при постоянном расходе добавочной воды через подогреватели. В работе находится один из подогревателей ПСВК-2А,2Б, для чего открыть задвижки СВП-10,11 (12,13) и закрыть байпас СВП-14. При включении по греющему потоку прогреть паропровод на открытые дренажи ДрР-22,23,26,27, открыв задвижки ПР-30, Р-31,32,34(35). После прогрева паропровода дренажи закрыть. Регулятор РТСВП-2А установить в положение «Автомат», контролируя температуру добавочной воды на химцех.

4.7.5.При отключении НСВК-1А,1Б в резерв необходимо:

-снять с АВР резервный насос НСВК;

-закрыть напорную задвижку на работающем насосе НСВК;

-отключить работающий насос НСВК;

-открыть напорную задвижку на отключенном насосе, опрессовать обратный клапан.

Общая характеристика пара и конденсата как теплоносителей

Источник

Конденсатоотводчики для пара: типы и принцип их действия

А вы знаете, что в английском языке нет прямого перевода слова конденсатоотводчик? Там этот элемент пароконденсатной системы называется «паровой ловушкой». Эти названия отлично характеризуют различие подходов российских и англоговорящих инженеров к проблеме образования конденсата. Если отечественные специалисты преимущественно совершенствуют системы его отвода, то зарубежные стремятся снизить потери пара при конденсации.

Интересный факт — доля пролетного пара составляет в среднем около 25-30% от общего объема. Это очень большие потери, которые приводят не только к увеличению производственных затрат на получение и химподготовку питательной воды для котла, но и становятся причиной ускоренного старения оборудования и трубопроводов.

В любом случае каждая пароконденсатная система оснащается конденсатоотводчиками, автоматически отводящими конденсат из паровой области. По сути, эти элементы выполняют функцию дренажа паропровода. Удаляют избыток конденсата из системы, чтобы решить сразу несколько проблем — предупредить чрезмерное падение давления из-за уменьшения сечения паропровода перед потребителем, уменьшить риск возникновение гидравлического удара и поддержать теплосодержание пара на всем пути до теплообменного оборудования.

Сегодня производители предлагают большой выбор конденсатоотводчиков, различающихся по принципу своего действия. Чем различаются основные типы, рассказывает Андрей Шахтарин, директор компании КВиП (бывш«ВТК-Велес»)

Конденсатоотводчик представляет собой автономный клапан, который автоматически выводит скопившийся конденсат из системы теплообмена без потерь пара и его эффективности. Это обеспечивается разделением всего составляющего на пар и конденсат в арматуре трубопроводного типа. Этот фактор очень важен для предприятий, на которых пар в дальнейшей цепи используется как производственная сила для движущихся механизмов.

Принцип работы некоторых видов конденсатоотводчиков предполагает возможность регулировать расход пара.

Вид агрегата конденсатоотводчика определяется принципом его действия. Они могут функционировать благодаря изменению циклов, скорости и температур, а также поддаваясь механическому воздействию.

Это самый распространенный тип конденсатоотводчиков, идеально подходящий для систем с малым и средним расходом пара. Они просты, надежны и долговечны. Отличаются компактными размерами и доступной ценой. Удобны в обслуживании и ремонте, нечувствительны к гидроударам. Работают благодаря разнице в скоростях перемещения пара и конденсата.

Когда через термодинамический конденсатоотводчик проходит на высокой скорости пар, диск, установленный в элементе, находится в опущенном состоянии. Его просто придавливает к седлу паром за счет большой площади контакта. По мере накапливания конденсата давление над диском падает. Одновременно на него начинает действовать статическое давление скопившейся жидкости и он начинает подниматься, пропуская образовавшийся конденсат. После чего процесс происходит заново.

Преимущество этого типа приборов является возможность использовать их в вертикальном и горизонтальном положении. К термодинамическому типу можно отнести две классификации:

Имеют в чем-то похожую конструкцию, как у предыдущего вида, но принцип действия основан на разности температур пара и конденсата. Здесь за открытие/закрытие отводящего клапана отвечает капсула с специальным составом, реагирующая на нагревание.

В холодном состоянии между диском капсулы и седлом есть зазор, через который выходят конденсат, воздух и неконденсируемые газы. При нагреве паром состав в капсуле расширяется, опуская диск на седло и препятствуя выходу пара. Такая конструкция элемента позволяет использовать термостатический конденсатоотводчик не только для отвода конденсата, но и в качестве воздухоотводчика. Классификация термостатических конденсатоотводов позволяет выбрать материал капсулы:

Принцип работы механического типа конденсатоотводчика отличается преимуществами в сравнении с термодинамическим и термостатическим типом оборудования. На процесс выведения конденсата никак не влияет окружающая среда, погодные условия и другие негативные факторы.
При относительно примитивном устройстве, конденсатоотводчик обеспечивает возможность регулировать необходимое количество конденсата для сброса, их называют поплавковыми конденсатоотводчиками. Как понятно из названия, здесь действует принцип действия поплавка, который при наличии конденсата поднимается, при снижении его уровня опускается, перекрывая выпускной клапан. Принцип действия системы основан на разнице плотности сред.

Поплавковые конденсатоотводчики обеспечивают непрерывный отвод конденсата из теплообменного оборудования, работают на всех типах паропотребляющего оборудования и показывают высокую эффективность в любых режимах. Устойчивы к воздушным пробкам.

Во время пуска системы из холодного состояния в конденсатоотводчик сначала поступает воздух и другие неконденсируемые газы. Они удаляются в конденсатную ветку через встроенный термостатический клапан.

Существует два принципа механического воздействия и оба они основаны на силе выталкивания:

Этот вид конденсатоотводчика работает по принципу стакана с газом, поставленного в воду вверх дном. При наполнении паром он стремится вверх, наполненный конденсатом опускается вниз. Такой перевернутый стакан соединен с клапаном, открывающимся при его опускании и закрывающимся при подъеме. Конструкция конденсатоотводчика с перевернутым стаканом нечувствительна к гидравлическим ударам и паровым пробкам, может работать на больших перепадах давлений и позволяет обеспечивать постоянный отвод газов и воздуха.

Но,помимо этого, он не герметичен. Воздух находится среди трех стен конструкции в виде воздушной подушки. Закрытие клапана происходит, когда поплавок всплывает.

Сферические поплавки обеспечивают непрерывный сброс конденсата. Это является существенным преимуществом.

Здесь в качестве рабочего элемента выступает шток клапана, на котором закреплены биметаллические пластины с разным коэффициентом расширения.

Элементы подобраны таким образом, что в холодном состоянии пластины представляют собой плоский диск, который пропускает воздух и конденсат. При нагреве пластины неравномерно расширяются и изгибаются, перемещая шток на закрытие и препятствуя выходу пара. Благодаря чему биметаллический конденсатоотводчик может использоваться в качестве воздухоотводчика. Кроме того, этот вид подходит для установки на паропроводах перегретого пара, так как элемент конструктивно состоит из материалов, выдерживающих высокие температуры.

Принцип работы конденсатоотводчика на паропроводах предполагает агрессивные условия использования. Элементы оборудования постоянно контактируют с влагой и подвергаются механическому воздействию. Поэтому необходимо тщательно подбирать вид и классификацию. Только так можно обеспечить эффективную и безопасную работу паропроводных систем. В этом вам поможет наш специалист, который ориентируется в функционале всех конденсатоотводчиков и их производительных возможностях.

Подписывайтесь на наш Телеграм канал, там всегда много полезного и интересного.

Источник

spirax_sarco

Пароконденсатные системы для промышленных предприятий

Базовая теория теплообмена утверждает, что чем больше разница между температурой пара и температурой нагреваемой среды, тем интенсивнее будет теплоперенос. Для того чтобы изменить количество передаваемой от конденсирующегося пара теплоты, нужно изменить его температуру, а значит, и давление.

Например, если в теплообменнике используется пар при температуре 160ºС при максимальной нагрузке, и нагрузка уменьшается на 50%, то нужно будет, чтобы температура пара уменьшилась. Для этого нужно уменьшить давление пара, которое в таких случаях может стать меньше, чем противодавление.

Пример:
Теплообменник на полной нагрузке использует насыщенный пар давлением 1 бари (120ºС) для нагревания воды с 40ºС до 60ºС. Таким образом, повышение температуры на полной нагрузке соответствует 20ºС и средняя температура воды будет равна:

Средняя температура воды на полной нагрузке = (40ºС+60ºС)/2=50ºС

Рассмотрим ситуацию, когда нагрузка падает до 2/3 от полной нагрузки.

Если нагрузка будет равна 2/3 от полной нагрузки, а температура выходящей из теплообменника воды останется равной 60ºС, значит, повышение температуры будет равно 2/3 от 20ºС.

Таким образом:
При 2/3 нагрузки: повышение температуры = 2/3 от 20ºС = 13,3ºС
Значит, температура на входе = 60ºС – 13,3ºС = 46,7ºС
Следовательно, температура воды на входе в теплообменник повысится до 46,7ºС, поэтому средняя температура воды теперь равна:
Средняя температура воды при 2/3 нагрузки = (47,6ºС+60ºС)/2=53,3ºС

При 2/3 нагрузки количество передаваемого воде тепла должно составлять 2/3 от его количества при полной нагрузке, следовательно, САРТ тоже будет равна 2/3 от САРТ при полной нагрузке, то есть:
САРТ при 2/3 нагрузки = 2/3 х 70ºС = 46,7ºС
Значит, температура пара при 2/3 нагрузки будет равна средней температуре воды при 2/3 нагрузки плюс САРТ при 2/3 нагрузки, то есть:

Температура пара при 2/3 нагрузки = 53,3ºС + 46,7ºС = 100ºС
Поскольку температура насыщенного пара при атмосферном давлении равна 100ºС, давление в паровом пространстве становится равным атмосферному.

Следовательно, в паровом пространстве не будет давления пара, которое могло бы проталкивать конденсат через конденсатоотводчик. Даже если конденсатная линия будет идти к конденсатоотводчику, за которым нет никакого противодавления, конденсат не сможет течь естественным образом. Если не принять специальных мер, он будет скапливаться перед конденсатоотводчиком и затапливать теплообменник.

Если конденсат скапливается в теплообменнике, поверхность теплообмена уменьшается, уменьшается количество передаваемого тепла, и температура воды на выходе из теплообменника начинает падать. Датчик температуры сообщит об этом контроллеру, который, в свою очередь, выдаст регулирующему клапану сигнал на открытие. Клапан откроется, увеличив расход пара и повысив давление пара в паровом пространстве. Давление пара в теплообменнике станет выше атмосферного (в данном случае), и достигнет уровня, достаточного для того, чтобы конденсат начал течь через конденсатоотводчик. Уровень конденсата в теплообменнике упадёт, но давление в паровом пространстве теперь будет выше атмосферного давления, которого в этих условиях достаточно для нагрева воды до 60ºС. Температура воды на выходе начинает повышаться. Это опять будет обнаружено датчиком, и контроллер чуть прикроет регулирующий клапан. Давление в паровом пространстве понизится до атмосферного, и затопление начнётся снова.

В результате температура воды будет циклически колебаться около 60ºС. В некоторых технологических процессах такие колебания абсолютно недопустимы.

Больше интересной информации вы сможете найти на сайте Spirax Sarco в разделе Академия Пара.

Источник

Часть 1. Проблемы, возникающие из-за образования конденсата

Конденсат в паровых системах образуется вследствие теплопотерь и за счёт передачи тепла от пара к нагреваемым поверхностям. После конденсации пара необходимо выводить конденсат из системы, поскольку теплота, находящаяся в определённом количестве конденсата, гораздо меньше теплоты, находящейся в таком же количестве пара, в результате чего значительно снижается эффективность теплосистемы. Однако это ещё далеко не все и не самые серьёзные проблемы, которые могут возникать при отсутствии нормальной конденсатоотводящей системы в трубопроводной системе. Рассмотрим их более подробно.

Гидроудары и термические удары

При этом возможны абсолютно любые деформации арматуры вплоть до полного выхода из строя. Ну и кроме непосредственно ударной волны возможно и такое явление, как эрозия трубопроводной арматуры, когда движущийся с высокой скоростью поток конденсата вымывает кусочки металла из тех же фитингов. Что же касается ударов термических, то они представляют собой разновидность гидравлического удара и возникают тогда, когда пар начинает контактировать с охлаждённым конденсатом (в данном случае температура конденсата должна быть ниже). В результате объём пара существенно уменьшается и возникает ударная волна, которая распространяется по всей системе. Разумеется, это также приводит к значительным повреждениям арматуры.

Другие проблемы

Кроме этого существует и проблема недостаточной эффективности работы теплопроводов с большим количеством накапливающегося конденсата. Дело в том, что конденсат занимает в системах немалый объём, и, ввиду недостаточного количества теплоты, содержащегося в нём, существенно понижает теплоэффективность системы, а при заполнении этого пространства паром теплоотдача будет значительно увеличена. Таким образом, понятно, что для того, чтобы избежать негативных последствий в виде различных типов гидроударов и низкой теплопроизводительности системы, необходимо обеспечить своевременный отвод конденсата из системы. Однако это ещё не все проблемы, которые подстерегают оборудование теплопроводов. Так, вывод конденсата может быть затруднён из-за содержащихся в воде солей, которые в результате химических реакций, происходящих в теплопроводной системе, выделяют двуокись углерода (CO₂). Движущийся по трубопроводу с большой скоростью пар прижимает газы к стенкам трубы, в результате чего также существенно снижается теплоэффективность, поскольку CO₂ блокирует передачу тепла. Поэтому необходимо вместе с конденсатом выводить и углекислый газ.

Но этим негативное влияние двуокиси углерода не исчерпывается. Дело в том, что CO₂ может растворяться в конденсате, температура которого ниже температуры пара, в результате чего и образуется H₂CO₃, то есть угольная кислота. А как известно, это вещество представляет серьёзную опасность для металлической арматуры, поскольку оно достаточно агрессивно и вызывает коррозию, причём весьма серьёзную, в результате чего трубы и/или трубопроводная арматура могут быть проедены насквозь. Ну и, конечно, необходимо обеспечить и вывод воздуха из теплосистемы. Воздух оказывает негативное влияние на эффективность теплопередачи. Когда пар конденсируется, в трубах образуется воздушный свой, препятствующий движению теплоты, в результате происходит значительное ухудшение теплопроводности — в отдельных случаях до 50% и даже более, если содержание воздуха в системе составляет всего лишь 0,5%.

Решения по отводу конденсата из теплопровода

Таким образом, мы выяснили, что для наиболее эффективной работы теплопроводной системы и обеспечения её безопасности необходимо выводить конденсат, углекислый газ и воздух в максимальных количествах и с максимальной скоростью. Также необходима сепарация пара, то есть разделение пара и конденсата. Но как это сделать наиболее эффективно? Для начала рассмотрим инженерные решения, применяемые для отвода конденсата. В любой паропроводной системе устанавливаются через определённые интервалы так называемые колена-отстойники, в которые конденсат, образующийся из пара, стекает самотёком. Правильно установленное колено-отстойник будет сохранять конденсат до того момента, как сработает конденсатоотводчик. Также в системах, где требуется получение сухого пара, или при обработке вторичного пара используются и сепараторы, которые отделяют конденсат от пара. Конденсатоотводчик же представляет собой вид трубопроводной арматуры, предназначенный для непосредственного отвода конденсата, а также выпуска воздуха и других газов из системы парораспределения. При этом конденсатоотводчики совершенно не пропускают пар, способствуя, тем самым, максимальному энергосбережению.

Источник