Пар является чрезвычайно универсальным источником энергии в промышленном производстве, и конденсат, образующийся после того, как пар высвобождает часть своей тепловой энергии, часто теряется. Конденсат имеет большое количество тепла, обычно составляя около 20-30% от общего количества тепла. пар, а для некоторого оборудования она может достигать 40%. Поэтому, если высокотемпературный конденсат можно перерабатывать как бойлера подпиточная вода или используется для вторичного испарения, это не только экономит промышленную воду, но и экономит большое количество топлива. Таким образом, котел может сэкономить 30–40% топлива, воды и расходных материалов для очистки воды при производстве того же количества пара. Самое главное, экономия топлива снижает количество выбросов дымовых газов котла, тем самым лучше защищая окружающую среду.
5 основных преимуществ извлечения конденсата
- Рекуперация тепловой энергии в конденсате, вторичном вторичном паре может заменить новое производство паровых греющих материалов.
- Экономит затраты на воду и водоподготовку.
- Высокотемпературный конденсат используется в качестве питательной воды котла, экономя расходуемое топливо на подогрев питательной воды котла.
- Конденсат в качестве питательной воды котла имеет более низкое содержание TDS, что снижает количество стоков котла и снижает тепловые потери, отводимые стоками.
- Снижает загрязнение выбросов дымовых газов и сточных вод в почву и грунтовые воды.
Итак, давайте поэтапно изучим систему возврата конденсата, конденсат и пар оборудование для восстановления в этом посте.
Что такое конденсат
Сконденсированная вода является очищенной водой. Это вещество представляет собой дистиллированную воду. Он может содержать остаточную химическую обработку, но все же имеет высокую ценность. Самое главное вода горячая. Очевидно, что менее рентабельно регенерировать горячий конденсат в пар, чем нагревать в пар холодную воду. Любая тепловая энергия ценна, и тепловая энергия, которая остается в конденсате, не является исключением. Традиционно удалением конденсата занималась только область первичного парового процесса. Конденсат состоит из тепла, химикатов и воды. Обычно она составляет более одной трети стоимости производства пара.
Что такое хранилище конденсата и питательной воды
В промышленных парораспределительных сетях и технологическом оборудовании необходимо как можно быстрее удалять конденсат из оборудования, так как он затрудняет теплообмен и может вызвать гидравлический удар. Если не обеспечить адекватный отвод конденсата из паропровода, это может привести к протечкам в местах соединений и гидравлическим ударам, что может привести к серьезным повреждениям паропровода. С другой стороны, неправильный дренаж технологического оборудования может снизить эффективность работы оборудования, влияя на производительность и рентабельность.
Хотя отвод конденсата наружу обеспечивает чистоту парового пространства, это дорого обходится не только с точки зрения потерь тепла и воды, но и с точки зрения значительного увеличения производственных затрат, потерь энергии и увеличения выбросов углерода.
Весь конденсат должен быть возвращен в котельную для повторного использования, если он не загрязнен.
Что такое система рекуперации конденсата и система возврата конденсата
Системы сбора и возврата конденсата собирают и возвращают конденсат от работы с паром в резервуар для хранения питательной воды.
Система сбора и возврата конденсата поглощает и возвращает конденсат из парового цикла в бак питательной воды.
Чтобы наилучшим образом удовлетворить потребности ваших паровых систем, в различных областях применения используются прямоугольные или цилиндрические конструкции резервуаров с установленными на салазках электрическими или встроенными механическими паровыми насосами.
Зачем утилизировать конденсат
20% тепла, которое было использовано для создания пара, находится в конденсате, который образуется, когда пар высвобождает свою скрытую теплоту. Утилизация конденсата приведет к значительной экономии питательной воды котла, химикатов для обработки воды и продувки котла, а также значительно улучшит общий тепловой баланс системы.
Поэтому разумно убедиться, что весь конденсат собирается и возвращается в котельную, когда это возможно. Когда по финансовым причинам необходимо спустить конденсат в дренаж, следует приложить все усилия для отвода тепловой энергии.
Ресурсный конденсат весьма ценен. Его следует добавлять обратно в систему питательной воды из-за высокой тепловой энергии.
- Конденсат предварительно проходит очистку, что удешевляет водоподготовку.
- Избегаются непомерные затраты на утилизацию конденсата.
- Поскольку свежая вода не подается в котел постоянно, расходы на воду снижаются.
- В результате экономия топлива достигает 20%.
Методы извлечения конденсата
Решение A: Возврат конденсата с помощью конденсатоотводчика
Конденсат может транспортироваться в резервуар для хранения при положительном перепаде давления, используя давление на входе в конденсатоотводчик в качестве движущей силы. Это самый надежный и экономичный метод восстановления. Поскольку для этого не требуется специального оборудования, операция достаточно проста.
- Необходимое необходимое оборудование - это конденсатоотводчик и транспортная труба, поскольку перепад давления от гравитационного нисходящего дренажа до атмосферной системы или резервуара всегда положителен.
- Конденсатоотводчик может сбрасывать верхний перегон на повышенную обратку, если перепад давления положительный и приняты необходимые меры предосторожности. Типичным примером является удаление конденсата из конденсатоотводчиков, установленных на паропроводах первого контура. По мере увеличения вертикального и горизонтального расстояний увеличивается и противодавление в системе. Если дифференциальное давление падает, метод прямой ловушки не работает.
Минусы возврата конденсата с помощью конденсатоотводчика
- Производительность уменьшается по мере увеличения противодавления.
- Чтобы предотвратить попадание конденсата внутрь машины, откройте перепускной клапан.
- Утечка острого пара через байпас.
- Повышенное использование пара во время процедуры.
- Особенно вредно, когда в конденсатоотводчиках используется различное входное давление.
- Даже если сломается хотя бы один конденсатоотводчик, вся система окажется под давлением и перестанет работать.
Решение B: Использование электрического насоса
Когда перепад давления от источника к получателю отрицательный, можно использовать типичный центробежный или турбинный конденсатный насос для повышения давления подачи и достижения положительного перепада давления. Насосы позволяют перекачивать и извлекать конденсат на гораздо большие и большие расстояния. Конденсат сначала собирается в баке, а затем перекачивается электрическим насосом в места повторного использования.
Минусы использования электрического насоса
- Обратное давление на конденсатоотводчиках
- Выпуск вторичного пара
- Потери на излучение вызывают падение температуры конденсата над сборным баком.
- Слишком много элементов для поддержания
- Кавитация и работа всухую электронасосов
- Дорогостоящая стоимость очистки воды
- Низкая температура питательной воды
- Электричество — самая дорогая услуга.
Решение C: Использование парового/пневматического насоса
Из-за того, что механические конденсатные насосы зависят от объемного вытеснения и отсутствия использования рабочего колеса, риск кавитации отсутствует. Их размер менее важен, так как на них обычно не влияют значительные колебания противодавления. Они также подходят для изолированных регионов и зон, защищенных от взрывов, поскольку не нуждаются в электричестве.
В последние годы расширились разновидности и возможности механических насосов, что делает их одним из наиболее часто выбираемых способов извлечения конденсата.
Плюсы использования парового/пневматического насоса
- Температура, при которой откачивается конденсат, составляет от 950 до 1000°С.
- 100% быстрая регенерация пара
- Более высокая температура питательной воды.
- Меньшая потребность в подпиточной воде
- Доступная химическая обработка
- Просто использует 3 кг пара на каждую тонну конденсата.
- Деаэратор: обеспечивает правильное смешивание подпиточной воды, вторичного пара и конденсата.
- Продувка котла была сведена к минимуму.
Как поднять конденсат
Представление о том, что конденсатоотводчики поднимают конденсат, неверно. Конденсатоотводчики представляют собой механические устройства, которые автоматически выпускают конденсат, предотвращая потери пара. Давление пара в ловушке обеспечивает движущую силу, необходимую для подъема конденсата.
Зачем обращаться с конденсатом
Конденсат должен стекать самотеком в вентилируемые приемники и перекачиваться обратно в бак питательной воды котла, чтобы свести к минимуму засорение паровой системы водой и снижение эффективности установки.
Также было бы разумно иметь устройства мониторинга для больших систем. В то время как мониторинг проводимости, pH и мутности предотвращает повторное попадание загрязненного конденсата в питающий бак и возникновение проблем внутри котлов, сигнализация перелива предупреждает пользователей об отказе насоса.
Управление паром значительно снижает затраты на утилизацию конденсата
Шон Оттуэлл пишет, что хорошее управление Steam, важной утилитой, приводит к значительной экономии средств для клиентов.
Контролировать стоимость энергии, потребляемой при переработке, особенно сложно, поскольку цены на нефть и газ по-прежнему непредсказуемо изменчивы. Рост затрат на электроэнергию может быстро подорвать стоимость процесса, нанеся ущерб его рентабельности и конкурентоспособности. Пар является очень эффективным теплоносителем и жизненно важным средством, обеспечивающим различные прикладные услуги. За прошедшие годы многие предприятия вложили средства в повышение эффективности своих паровых систем. Извлечение конденсата было одной из областей внимания. Энергия конденсата часто используется для предварительного нагрева питательной воды котла, что снижает затраты на топливо и повышает эффективность котла. В действительности рекуперация конденсата снизит энергозатраты котла на 1% при повышении температуры на каждые 6°C.
Однако некоторые устройства для сбора конденсата настолько мощные, что иногда они улавливают слишком много энергии. Типичная температура питательной воды составляет всего 85°C или 90°C, в то время как питательный бак котла работает при атмосферном давлении. Более высокие температуры могут привести к кавитации в подающем насосе котла, что может привести к серьезным повреждениям. В результате количество тепла, которое может быть введено в питающий резервуар, естественно ограничено. Это может помешать некоторым установкам использовать весь объем рекуперации тепла конденсата, не оставив им другого выбора, кроме как позволить ему стекать.
Эта проблема решается передовой системой рекуперации тепла от Spirax Sarco, которая изолирует всю паровую систему и передает тепло от рекуперированного конденсата и вторичного пара на сторону высокого давления питательных насосов котла. Кавитация в насосе не является проблемой, когда температура воды, поступающей в котел, значительно превышает 100°C.
Преимуществом является существенное снижение затрат на пароподготовку и повышение КПД котла. Вся вода рециркулируется с использованием системы управления мгновенным восстановлением энергии Spirax Sarco (FREME), которая снижает затраты на химическую обработку и очистку воды.
Стремясь снизить затраты на электроэнергию, компания Abbey Corrugated, ведущий поставщик гофрированного картона в Великобритании, наняла Spirax Sarco для управления проектом по установке системы FREME.
Вода поступала в котел при температуре около 68°C или 70°C до проекта. По словам управляющего предприятием Пола Гейла, сейчас она составляет от 138 до 142°C. «В то время велось много работы, но справедливо оценить, что экономия от этого проекта составила около 25% газа, потребляемого котлом», — сказал он.
В системе FREME для обработки конденсата из системы распределения пара используется сосуд для разделения пара вторичного вскипания. Прежде чем питательная вода под давлением поступает в котел, отдельные потоки вторичного пара и конденсата проходят через специальный пластинчатый теплообменник, где нагревают воду. После повторного слияния два возвращающихся потока возвращаются в питательный бак котла. Объединенный поток теперь переохлажден, что означает, что он достаточно теплый, чтобы начать подогрев холодного сырья, но недостаточно горячий, чтобы создать кавитацию в питающем насосе.
Система FREME может поставляться в виде предварительно спроектированной, смонтированной на салазках системы, что упрощает планирование, определение параметров, строительство и установку систем пара, горячей воды и других систем. Приобретение полного комплекта у одного поставщика гарантирует точное соответствие всех компонентов. Это приводит к повышению эффективности, надежности и точности системы. А поскольку на месте требуется меньше рабочей силы, процедура установки упрощается, становится более безопасной и быстрой.
Что такое насос для перекачки конденсата
Конденсатный насос представляет собой механизм, который собирает конденсат и перекачивает его, используя питательную воду, полученную из пара. Конденсатный насос совместим с газом, сжатым воздухом и паром. В условиях высокого давления его можно использовать в двойной-тройной конфигурации. С помощью этих насосных систем для конденсата система рекуперирует наибольшее количество энергии, когда температура питательной воды котла является оптимальной. Если для подачи высокотемпературного конденсата вместо конденсатных насосов используются электрические насосы, пар вторичного вскипания вызовет кавитацию. Чтобы избежать такой ситуации в системе, необходимо использовать механический конденсатный насос.
Принципы работы конденсатного насоса
Конденсат поступает из входного коллектора и поступает по внутренней трубе и обратному клапану доступа, а затем попадает в корпус конденсатного насоса, таким образом резервуар наполняется. В резервуаре, когда уровень конденсата достигает верхнего предела, уровнемер проверяет проводимость и преобразует его в электрический сигнал, который отправляет на трехходовой пневматический регулятор. клапан для подающего контакта, находящегося на паропроводе, чем позволяет его размыкать. Обычно пар имеет более высокое давление, чем давление конденсата. Когда трехходовой регулирующий клапан закрыт, система сбрасывает конденсат из системы с термодинамическим конденсатоотводчиком. Конденсат попадает в корпус конденсатного насоса через доступный обратный клапан после выхода из внутренней трубы и входного коллектора, заполняя резервуар. Когда конденсат достигает верхнего предела в резервуаре, уровнемер измеряет проводимость, преобразует результат в электрический сигнал и передает его на трехходовой пневматический регулирующий клапан для подачи сигнала, который находится на паропроводе, позволяя его открыть. . Давление конденсата часто не такое высокое, как давление пара. В системе используется термодинамический конденсатоотводчик для сброса конденсата, когда трехходовой регулирующий клапан закрыт.
Слип/Классические
Установки, использующие большое количество пара, имеют недостаточное или не используют как рециркуляцию конденсата, так и пара. Фактические инвестиции в их проекты восстановления невелики, но выгоды особенно велики. В данной статье обсуждаются причины непопулярности проектов по утилизации конденсата и проблемы реализации проектов с технической точки зрения, а также приводится типовая типовая схема утилизации для ознакомления читателя.
Ключевые слова: конденсат, Vapor/Рекуперация пара, энергоэффективность
Концепция рекуперации тепла
- Рекуперация отработанного тепла. Он включает не только утилизацию конденсата и отработанного пара, но также утилизацию дымовых газов, горячего воздуха, химических газов и твердых тел, содержащих тепло. Существуют различные методы рекуперации, и в этой статье речь идет только об утилизации тепла пара и жидкой воды.
- Восстановление конденсата. Поскольку конденсат часто находится в насыщенном состоянии, он не может транспортироваться напрямую обычными насосами из-за проблем с кавитацией и требует необходимых технических средств для завершения транспортировки.
- Утилизацию отработанного пара иногда называют утилизацией остаточного пара. Отработанный пар представляет собой отработанный пар низкого давления, который нельзя использовать непосредственно в процессе, или это может быть пар мгновенного испарения из конденсата. Пар мгновенного испарения представляет собой конденсат (часто в насыщенном состоянии), дросселирующий снижение давления при отделении пара. Отработанный пар также может быть парогазовая смесь в процессе высыхания и испарения материала. Для рекуперации отработавшего пара обычно используется метод водопоглощения, но полученную горячую воду часто некуда использовать, что является «избытком энтропии» этой глобальной проблемы.
Рекомендуемое нами решение рекуперации наддува с помощью индуктора пара обеспечивает альтернативный путь решения проблемы избыточной энтропии.
Основными затратами на производство на многих заводах является энергия, а преобразование энергии происходит в виде пара и воды, количество которых должно быть извлечено, но не переработано, очень значительно, эквивалентно миллионам тонн пара в час. общенациональный. Годовая стоимость каждой тонны пара составляет более одного миллиона китайских юаней, поэтому стоимость ежегодных отходов страны исчисляется сотнями миллиардов китайских юаней. Кроме того, деградация окружающей среды, вызванная этими потерями энергии, неизмерима.
Мы часто делаем программы восстановления для заводов, в которых раздел анализа выгод часто приходит к выводу, что период окупаемости составляет менее года или даже несколько десятков дней или десяти дней для возврата инвестиций. Многие владельцы заводов не замечают этого, что действительно является большой потерей, поэтому THINKTANK начали концентрироваться на развитии и инвестировании в этот рынок.
Существующие проблемы
1. Если регенерация представляет собой чистую горячую воду, которая не находится в насыщенном состоянии и не содержит пара, только насос перекачивает кавитацию и трудности с транспортировкой, в этом случае нет необходимости устанавливать резервуар, если требуется дополнительная струя воды ( в дальнейшем именуемый WWJ), за счет отвода флегмы можно повысить давление на входе в насос, чтобы кавитационный запас превышал необходимый кавитационный запас насоса, как показано на рисунке 1.
На рисунке: «транспортировка высокого давления» и «транспортировка низкого давления» в зависимости от необходимости можно выбрать один из них. (Некоторые заводы до сих пор добавляют резервуары для регенерации в этих условиях, что значительно увеличивает инвестиции и приводит к потерям.
2. Вода - это насыщенная вода, обычно почти без пара, но в отдельных случаях пара, эта ситуация подходит для текущей популярной и распространенной программы, также используется WWJ для повышения давления и увеличения метода переохлаждения воды, но нужно добавить расширительный бачок.
Кстати, поясните несколько родственных термодинамических понятий: одно — «переохлаждение», которое относится к разнице между температурой насыщения воды и фактической температурой, а температура насыщения и давление — это соответствующее соотношение, чем выше давление, чем выше температура насыщения, электростанции для увеличения переохлаждения воды на входе в питательный насос, деаэратор расположен на высоте десятков метров, большие инвестиции, возможно, там Однажды вы можете использовать метод WWJ для решения. Во-вторых, «вспышка» — это определенная температура горячей воды в среде с низким давлением из-за насыщенного кипения, вызванного явлением разделения пара.
В случае воды, которая может содержать пар, следует использовать расширительный бак, пар будет отделяться, а затем восстанавливаться вода. В противном случае пар будет мешать работе ВСД, не сможет добавить давления на выходе насоса и, следовательно, вообще не сможет добиться рекуперации.
Обычно существует три варианта системы, см. рис. 2, рис. 3, рис. 4.
Один из вариантов на Рисунке 2 — использование WWJ для втягивания конденсата в резервуар, что предотвращает подъем конденсата вверх по склону, вызывая удары воды, и увеличивает рабочее давление и температуру резервуара, чтобы избежать вспышки. Недостаток в том, что как только бак заполнится водой, насос не сможет работать, многие производители используют эту программу.
Программа на рисунке 3 представляет собой небольшое количество воды насоса, чтобы вывести бак из воды, чтобы обеспечить насосу степень переохлаждения водозабора, преимущество в том, что бак, даже если есть вспышка, насос все еще может работать правильно.
Программа на рисунке 4 представляет собой улучшенную версию программы на рисунке три, то есть внешний WWJ встроен во встроенный, так что не только можно сэкономить место для установки, но и WWJ в резервуаре также может играть роль в контроле уровня воды. , то есть, когда уровень воды низкий или даже пар попадает в WWJ, помехи, полученные WWJ, уменьшат поток.
Но вышеперечисленные три варианта не способны решить проблему выхода большого количества пара вторичного вскипания.
3. В воде было много пара. В подавляющем большинстве случаев образуется конденсат с большим количеством пара, причина в том, что в процессе конденсируется не весь пар вниз, во-вторых, даже если и конденсируется, то конденсат проходит через вакууматор, клапаны, арматуру, и в бак, в результате дросселирования перепад давления должен производить пар, если количество пара и есть каналы для использования, он должен быть рециркулирован.
Есть два варианта рециркуляции, один - нагрев в воду, но часто горячую воду использовать некуда, что называется избыточной энтропией, что является проблемой энергосбережения. Другой заключается в использовании пара высокого давления (например, пара выше давления технологического пара или пара перед редукционным клапаном) для получения пара после наддува, который можно использовать в исходном процессе или в другом процессе. Этот метод впрыска пара обычно недоступен производителям, что является основной причиной того, что они не утилизируют отработанный пар.
Поскольку проблема впрыска пара с помощью пара заключается в расчете конструкции инжектора, без высокоточного программного инструмента проектирования погрешность расчетов конструкции для таких параметров очень низкого давления будет большой. Мы использовали собственную разработанную программу для расчетов конструкции SSJ2. 3 и программное обеспечение для анализа переменных условий ssjoperation3. 3 для решения проблемы точности расчета, а также для моделирования работы переменных условий.
Мы предлагаем системы рекуперации с впрыском пара, как показано на рисунках 5 и 6.
4. На самом деле, условия на площадке пользователя очень сложны, не просто восстановить линию конденсата, часто несколько линий и разное давление, разные условия содержания пара одновременно, чтобы сделать лучшую программу восстановления, мы должны проанализировать условия сайта, выдвинутые персонализированные решения, эти уникальные решения включают в себя следующие меры.
1) Взаимная предварительная добыча воды по разным путям. Если разное давление воды сосредоточено в емкости для вскипания, то давление в емкости должно быть ниже наименьшего давления, т. е. давления воды. Эта часть декомпрессии с высоким давлением является большой, излишне увеличивая количество вспышек.
2）Восстановление раздела. В соответствии с восстановлением секции разного давления, отдельно используйте в разных случаях, чтобы гарантировать, что часть высокого давления степени использования.
Используйте секцию высокого давления и откажитесь от секции низкого давления. В некоторых случаях все условия не имеют, но если достаточно только рециркуляции части более высокого давления или с использованием условий, то отказаться от части низкого давления, только часть высокого давления, которая также получит большую экономические выгоды, в то время как часть низкого давления может быть использована в будущем, чтобы найти другой путь.
Для более сложной среды сайта необходимо предложить ряд программ и решений для сравнения конечных пользователей и, наконец, выбрать лучшую программу с наименьшими инвестициями и преимуществами.
Принципы программы и примеры общих программ
В технологической системе, в которой сосуществуют несколько давлений пара, если разница давлений по сравнению с первоначальным дросселированием и снижением давления может быть использована для повышения более низкого давления пара за счет принудительного впрыска, экономия энергии неизбежна. Это принцип, изложенный во втором законе термодинамики, а также принцип нашей программы рекуперации отработанного пара. Например, в производстве резиновых шин использование нового пара для подачи пара в резервуаре с давлением 5 бар для получения пара с давлением 8 бар в процессе является идеальной программой, это программа локальных мер, которая характеризуется небольшим объемом работы, экономия инвестиций и эффективность. Локальные меры — это умный и мудрый подход, который требует знакомства с процессом и не является универсальным. Ниже приводится типичная программа, более полная для справки. Если ситуация на сайте не существует или не имеет условий, соответствующая часть системы может быть удалена.
В схеме рисунок 7 минимальное давление конденсата составляет 0.2 МПа, если не через предзаборную емкость, то давление не может достигать 0.32 МПа, а может быть только ниже 0.2 МПа, поэтому подняться до 0 МПа невозможно. , чтобы достичь давления, доступного в процессе.
В этой программе небольшое количество (36 т/ч) воды под высоким давлением подается насосом для забора насыщенной воды в резервуар для повышения давления воды на 0.03 МПа и предотвращения кавитации в насосе.
Заключение
Из этой статьи мы узнали о рекуперации конденсата и пара. THINKTANK, как профессиональный производитель конденсатоотводчиков и регулирующих клапанов для оборудования для сбора конденсата, обеспечивает профессиональный выбор и расчет клапанов для наших клиентов, и если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, обращайтесь к нашим торговым представителям.
