Как посчитать производительность парогенератора
Рассмотренная в гл. 11 методика теплового, конструкционного и гидродинамического расчетов является общей для любого типа (по принципу движения рабочего тела) парогенератора. Однако для прямоточных парогенераторов необходимо сделать некоторые дополнительные пояснения. Специфика такого парогенератора связана главным образом с принципом однократного последовательного прохода рабочего тела через все его элементы. При проведении теплового расчета поверхностей теплообмена следует принимать во внимание наличие зон с разной интенсивностью теплообмена. Расчеты следует проводить отдельно для каждой такой зоны.
Рис. 12.4. Изменение температур рабочего тела и стенки в прямоточном
Рис. 12.5. Изменение температур рабочего тела и стенки в парогенераторах закритическнх параметров
Особенно этому принципу следует уделять внимание при расчете испарителя, где агрегатное состояние рабочего тела изменяется от воды до перегретого пара.
В соответствии с рис. 12.4 в общей поверхности нагрева прямоточного парогенератора следует различать следующие зоны: 0—1—2—экономайзерная, 2—3—4 — испарительная и 4—5 — перегревательная. Две первые зоны в соответствии с различиями в закономерностях теплоотдачи в свою очередь делятся на участки: 0— 1 — теплоотдача при турбулентном движении воды; 1—2 — теплоотдача при развитом поверхностном кипении недогретой до t8 воды; 2—3 — теплоотдача при пузырьковом кипении; 3—4 — теплоотдача в условиях ухудшенного режима кипения; 4—5— теплоотдача при турбулентном движении перегретого пара. Расчетные закономерности для участков 0—1, 2—3 и 4—5 достаточно полно изложены в гл. 6.
Выделение участка 1—2 из зоны 0—2 имеет смысл только для мощных прямоточных парогенераторов с большой плотностью теплового потока. Закономерности для его расчета более или менее надежно обоснованы только для движения в трубах при определенных параметрах. Граница перехода к развитому поверхностному кипению для параметров, представляющих промышленный интерес, может быть определена по формуле Н. В. Тарасовой [45] или по методике, изложенной- в приложении XII, табл. XI 1.2. Расчет коэффициента теплоотдачи на участке 1—2 достаточно надежно можно провести с применением (6.26).
Для определения границы между участками пузырькового кипения и кипения при ухудшенном режиме целесообразно использовать номограмму рис. 6.7, а также эмпирическую зависимость, предложенную В. Е. Дорощуком [9]. Расчет коэффициента теплоотдачи на этом участке проводится либо по номограмме рис. 6.8, либо по формуле (6.4) для сухого насыщенного пара.
В прямоточных парогенераторах закритических параметров также имеют место участки с разной интенсивностью теплообмена, зависящей от соотношения температур среды стенки и температуры макс., при которой теплоемкость достигает максимума.
На рис. 12.5 представлено изменение этих температур по длине канала.
Методика определения коэффициентов теплоотдачи с учетом различия закономерностей теплообмена на участках изложена в [28]. Другой метод расчета поверхностей теплообмена ПГ закритических параметров заключается в расчете локальных значений коэффициентов теплоотдачи с усреднением их для выбранных участков. Эта методика изложена в гл. 6.
При расчете прямоточных парогенераторов после составления принципиальной тепловой схемы и решения уравнений теплового баланса для элемента ПГ в целом следует построить график, подобный изображенному на рис. 12.4 (или 12.5), и выделить на нем ориентировочно характерные участки. На основании принятых конструкционных размеров (диаметров, шагов труб и других необходимых размеров) и скоростей сред рассчитывают коэффициенты теплопередачи, уточняют температуры сред и стенок поверхностей теплообмена и границы характерных участков. Для выявления характерных участков составляют уравнения теплового баланса и определяют количества переданного тепла, затем решают уравнения теплопередачи.
Конструкционный расчет проводится для каждого элемента ПГ в целом, а гидродинамический расчет должен выполняться для каждого характерного участка. Обобщенных данных для расчета гидравлических сопротивлений при закритических параметрах нет. Ориентировочно его можно вести по (7.5) и (7.7). Из экспериментальных методик расчета р при закритических параметрах можно рекомендовать методику, изложенную в [55].
Поверочный расчет выполняют для существующих парогенераторов. По имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, К.П.Д. агрегата, расход топлива. В результате поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.
При разработке проекта реконструкции парогенератора, например в связи с увеличением его производительности, изменением параметров пара или с переводом на другое топливо, может потребоваться изменение целого ряда элементов агрегата. Однако основные части парогенератора и его общая компоновка, как правило, сохраняется, а реконструкцию тех элементов, которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора.
Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих в них величин, после чего приводится окончательный результат.
ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА
Топочная камера объемом 89.4 м 3 полностью экранирована трубами 60 3 мм с шагом их во всех экранах 90 мм; состоит из четырех транспортабельных блоков . На боковых стенках установлены газомазутные горелки.
Испарительный пучок из труб 60 3 мм расположен между верхним и нижним барабанами. Опускные трубы испарительного пучка расположены в плоскости осей барабанов. В верхнем барабане перед входными сечениями опускных труб установлен короб для предотвращения закручивания воды и образования воронок на входе в опускные трубы.
Парогенератор имеет перегреватель с коридорным расположением труб 28 3 мм. Регулирование температуры перегретого пара осуществляется поверхностным пароохладителем, установленным со стороны насыщенного пара.
Схема испарения- трехступенчатая: первая и вторая ступени размещены в верхнем барабане( соответственно в средней его части и по торцам); третья ступень вынесена в выносные циклоны 377 мм.
Воздухоподогреватель- трубчатый, одноходовой (по газам и воздуху), с вертикальным расположением труб 40 1.5 мм; поперечный шаг- 55 мм, продольный-50 мм.
Экономайзер- чугунный, ребристый, двухходовой ( по газам и воде).
Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора Е-25-25-380ГМ следующие:
Номинальная производительность, т/ч. 25
Рабочее давление пара , МПа. 2.4
Температура перегретого пара, 0 С. 380
Площадь поверхностей нагрева, м 2 :
лучевоспринимающая(экранов и фестона). 127
конвективная:
перегревателя. 73
испарительного пучка. 188
экономайзера. 590
воздухоподогревателя. 242
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА
2.1 Расчетное задание
Для выполнения теплового расчета парогенератора, схема которого изображена на рис. 1-1, будем исходить из следующих данных:
1. Паропроизводительность агрегата - 25 т/ч
2. Давление пара у главной паровой задвижки рп, Мпа-2.4
3. Температура перегретого пара t пп , 0 С-380
4. Температура питательной воды t пв -100
5. Температура уходящих газов ух-140
6. Топливо-мазут малосернистый.
Для сжигания заданного вида топлива выбираем камерную топку. Температуру воздуха на входе в воздухоподогреватель принимаем равной 25 0 С, горячего воздуха- 350 0 С
2.2 Топливо, воздух и продукты сгорания.
Из табл. 6-1 выписываем расчетные характеристики топлива:
W p =3 % ; A p =0.05 %; S p K+OP=0.3 %; C p =84.65%; H p =11.7 %;N p =0.3 %; O p =0.3; Q p h=40.31 МДж
Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива:
V 0 =0.0889(C p +0.375S p op+k)+0.265H p -0.0333O P =7.535+3.09=10.6 м 3 /кг
Определяем теоретические объемы продуктов сгорания топлива:
а) объем двухатомных газов
VN2=0.79V 0 +0.008N p =8.374+0.0024=8.376
б) объем трехатомных газов
VRO2= =1.58
в) объем водяных паров
VH2O=0.11H p +0.0124W p +0.0161V 0 =1.49
По данным расчетных характеристик и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл. 2-1) выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки aт и присосы воздуха по газоходам и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a `` . Результаты расчетов сводим в таблицу 2-1.
Таблица 2-1 Присосы воздуха по газоходам D a и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a ``
| Участки газового тракта | D a | a `` |
| Топка и фестон Перегреватель Конвективный пучок Воздухоподогреватель Экономайзер | 0,1 0,05 0,05 0,06 0,1 | 1,15 1,2 1,25 1,3 1 1,41 |
По формулам (2-18)-(2-24) рассчитываем объемы газов по газоходам, объемные доли газов r и полученные результаты сводим в таблицу 2-2.
Таблица 2-2 Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора
( VRO2=1,58 м 3 /кг, V 0 =10,6 м 3 /кг, VN2 0 =8,376 м 3 /кг, V 0 H2O =1,49 м 3 /кг)
2.3 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания
Удельные энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива определяем по следующим формулам :
Полученные результаты сводим в таблицу 2-3.
Таблица 2-3 Энтальпия теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива.
| J , 0 С | I 0 = V 0 (ct)B, кДж/кг | IRO2= VRO2 c J )RO2, кДж/кг | I 0 N2= V 0 N2 * c J )N2, кДж/кг | I 0 H2O= V 0 H2O (c J )H2O ., кДж/кг | Iг= VRO2(c J )RO2 V 0 N2 + (c J )N2 + V 0 H2O(c J )H2O., кДж/кг |
| 30 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 | 413,4 1399,2 2819,6 4271,8 5745,2 7250,4 8798 10377,4 11978 13578,6 15221,6 16907 18592,4 20468,6 22005,6 23733,4 25471,8 27199,6 28927,4 30708,2 32478,4 34333,4 36029,4 | 267,02 564,06 883,22 1219,76 1573,68 1930,76 2308,38 2692,32 3082,58 3479,16 3882,06 4292,86 4702,08 5119,2 5536,32 5951,86 6375,3 6798,74 7222,18 7651,94 8081,7 8511,46 | 1088,62 2177,24 3282,6 4413,098 5560,336 6732,696 7921,804 9152,782 10408,882 11673,356 12937,83 14193,93 15491,9 16823,366 18121,336 19452,802 20784,268 22124,108 23489,07 24820,536 26185,498 27550,46 | 226,5 456 694,5 939 1191 1450,5 1720,5 2002,5 2286 2587,5 2889 3196,5 3516 3837 4168,5 4501,5 4840,5 5187 5532 5889 6241,5 6598,5 | 413,4 2980,01 6014,32 9128,27 12311,85 15568,74 18903,896 22319,03 25814,37 29343,24 32947,05 36599,6 40257,76 47763,06 44178,58 47785,166 51559,556 55377,962 59199,668 63037,248 66951,45 70839,876 74842,098 |
Энтальпию продуктов сгорания топлива подсчитываем по формуле:
Полученные результаты сведем в таблицу 2-4.
Таблица 2-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах
Участки газового тракта
Перегреватель
Конвект. Пучок
Воздухоподогреватель
Экономайзер
2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива.
Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива Qp p . Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего источника теплоты отсутствует имеем: Q в.вн =0. Расчеты выполняем в соответствии с таблицей 2-5.
Таблица 2-5 Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива
2.5 Основные конструктивные характеристики топки
Парогенераторы типа Е-25-24-380ГМ имеют камерную топку для сжигания мазута. Определяем активный объем и тепловое напряжение топки. Расчетное тепловое напряжение не должно превышать допустимого, указанного в табл. 4-3. С учетом рекомендаций приложения III выбираем количество и тип газомазутных горелок, установленных на боковых стенках. Расчеты приведены в таблице 2-6.
Таблица 2-6 Расчет конструктивных характеристик топки
| Наименование | Расчетная формула или способ определения | Расчет |
| Активный объём топки, Vт,м 3 | По конструктивным размерам | 89.4 |
| Тепловое напряжение объема топки: расчетное, qV, кВт/м 3 допустимое, qV,кВт/м 3 | В Q н р / V т по табл. 4-5 | 0,5 4*40310/ 89,4=243,48 249 |
| Количество горелок, n, шт. | По табл. III-10 | 2 |
| Теплопроизводительность горелки, Qг, МВт |  | 1,25  10 -3 =13, 6 |
| Тип горелки | По табл. III-6 | ГМП-16 |
2.6 Расчет теплообмена в топке
Топка парогенератора Е-25-24-380ГМ полностью экранирована трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм с шагом 90 мм. По конструктивным размерам топки рассчитываем полную площадь её стен и площадь лучевоспринимающей поверхности топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2-7.
По конструктивным размерам и характеристикам топки выполняем поверочный расчет теплообмена в топке. Расчет проводим в соответствии с таблицей 2-8.
Полученная в результате расчета температура газов на выходе из топки отличается от предварительно принятой менее чем на 0 С; следовательно, пересчета теплообмена не требуется.
Таблица 2-7 Расчет полной площади поверхности стен топки F ст и площади лучевоспринимающей поверхности топки НЛ
Стены топки
Выходное окно топки
Таблица 2-8 Поверочный расчет теплообмена в топке
Продолжение таблицы 2-8
2 .7 Расчет фестона
При тепловом расчете парогенератора фестон, как правило, не изменяют , а проверяют поверочным расчетом( табл. 2-9)
Таблица 2-9. Поверочный расчет фестона
Продолжение таблицы 2-9
| Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, Qф, кДж/кг |  |  =376,2 |
| Тепловосприятие настенных труб, QДОП, кДж/кг |  |  = 53,7 |
| Суммарное тепловосприятие газохода фестона, QT, кДж/кг | Qф+ QДОП | 53,7+376,2=429,9 |
| Расхождение расчетных тепловосприятий, D Q, % |  100 |  100=2,16 |
2.8 Расчет перегревателя
Перегреватель одноступенчатый, с пароохладителем, установленным на стороне насыщенного пара. Перегреватель имеет коридорное расположение труб.
Коэффициент теплопередачи гладкотрубных коридорных пучков перегревателя рассчитывается с учетом коэффициента тепловой эффективности Y , используя формулу (6-7). Влияние излучения газового объема, расположенного перед перегревателем, на коэффициент теплопередачи учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплопередачи излучением по формуле (6-34).
Конструктивные размеры и характеристики перегревателя, взятые из чертежей и паспортных данных парогенераторов, сводим в таблицу 2-10.
Поверочный расчет перегревателя сводим в таблицу 2-11.
Таблица 2-10. Конструктивные размеры и характеристики перегревателя
Правила самостоятельного подбора. Соотношения основных физических и эксплуатационных параметров.
Поскольку вы оказались на нашем сайте, логичным будет предположить, что вас интересует промышленное паровое оборудование. Возможно вы подбираете компактный или мобильный электропарогенератор для своего цеха по производству молочной или хлебобулочной продукции, возможно вы ищете оптимальный вариант с паровым котлом на газе, жидком или твердом топливе для установки на бетонном заводе, а может ваш бизнес имеет отношение к производству пенополистирола и вопрос о техническом оснащении необходимо решать и не ошибаться с выбором.
К сожалению, несмотря на огромную востребованность паровых генераторов и котлов для технологических нужд, к настоящему времени нет обобщенной информации для потенциальных потребителей, которая помогла бы им получить хотя-бы минимальное представление о преимуществах и недостатках различных моделей, а также самостоятельно подобрать те из них, что вписываются в бюджет и соответствуют требованиям процесса производства.
Учитывая 20-летний опыт работы с такого рода оборудованием, учитывая требования технологических процессов, а также принимая во внимание достоинства и недостатки тех или иных моделей, не вдаваясь глубоко в теорию термодинамики, в популярной форме ознакомим вас с основными моментами, которые нужно знать при выборе электрических и топливоиспользующих котлов по производству сухого насыщенного пара.
В заключение хотелось бы коротко остановиться на некоторых цифрах, которые помогут вам сориентироваться при выборе парового оборудования и которыми часто интересуются заказчики.
1.- Зная мощность установки можно ориентировочно оценить расход пара (в кг/ч), разделив ее (мощность в кВт) на 0.75 . И, наоборот, умножаем расход на 0.75 – получаем мощность. В зависимости от КПД котла погрешность составит 5 – 7 %.
2.- Перевести кКал в кВт можно, учитывая соотношение 1 кКал = 1.16 Вт
3.- Точно определить мощность пароперегревателя можно по разнице энтальпий, взятых из таблиц насыщенного и перегретого пара. Методика не сложная. Звоните. Проконсультируем.
Также по таблице легко определить температуру пара при известном давлении и наоборот.
ФРАГМЕНТ ТАБЛИЦЫ НАСЫЩЕННОГО ВОДЯНОГО ПАРА
Температура,
°С
Давление (абсолютное)
кгс/см 2
Удельный объем
м 3 /кг
Плотность
кг/м 3
Удельная энтальпия жидкости i’
кДж/кг
Удельная энтальпия пара i’’
кДж/кг
Удельная теплота парообразования r
кДж/кг
В настоящее время можно разделить рынок парогенераторов малой мощности на ряд секторов. Определившись, каким видом топлива располагает предприятие: твердым, природный газ или электричество, необходимо оценить какое из них наиболее выгодно использовать при эксплуатации парогенерирующего оборудования.
Обеспечить паром производственный цех, как и любой другой объект, можно двумя способами: воспользоваться услугами централизованной тепловой сети или оборудовать предприятие автономным парогенератором. Недостатки обоих способов очевидны: в первом случае компании придется оплачивать услуги поставщика и устройство паропровода (при этом подача пара может быть нестабильной, а его качество — не соответствовать технологическим требованиям); во втором — покупка, установка и эксплуатация собственного парогенератора потребуют соответствующих затрат.
Данные затраты можно минимизировать, подобрав парогенератор, точно соответствующий потребностям того или иного предприятия. Далеко не везде необходимо устанавливать агрегаты производительностью тонны пара в час, да и качество требуемого пара может быть разное, в зависимости от его предназначения. Сейчас можно разделить рынок парогенераторов малой мощности на ряд секторов. Подобное разделение можно провести и по максимальному рабочему давлению парогенераторов.
Определившись, каким видом топлива располагает предприятие: твердым (торф, дрова, уголь, древесные отходы), жидким (мазут, дизельное топливо, печное бытовое топливо), природный газ или электричество, необходимо оценить какое из них наиболее выгодно использовать при эксплуатации парогенерирующего оборудования.
Парогенераторы на органическом топливе
Современная промышленность предлагает достаточно большой выбор парогенераторов. Пар в парогенераторах получают за счет тепла сжигаемого органического топлива, или преобразования электрической энергии в тепловую. По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара), парогенераторы могут быть подразделены на две группы: жаротрубные и водотрубные. В жаротрубных парогенераторах внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.
В водотрубных, наоборот, внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В результате этого процесса происходит выработка пара. По принципу движения воды пароводяной смеси парогенераторы подразделяется на агрегаты с естественной и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией (беструбные).
Среди парогенераторов малой мощности есть котлы классических жаротрубной и водотрубной конструкций, но самые распространенные — прямоточные и так называемые беструбные (tubeless). В прямоточных парогенераторах питательный насос подает воду в змеевик, размещенный в камере сгорания. Полное испарение происходит за один проход воды через змеевик. Их основное достоинство — возможность получения пара высокого (до 22,1 МПа) давления и относительно небольшие габариты.
Конструкция змеевика обеспечивает эффективное использование поверхности теплообмена, а во время работы требует минимального количества воды, что исключает возможность взрыва парогенератора. Труба змеевика спроектирована таким образом, что обеспечивает турбулентный продув дымовых газов через змеевик. По конструкции беструбный парогенератор напоминает жаротрубный двухходовой котел.
Однако при втором проходе продукты сгорания в нем движутся не по трубам, а по цилиндрическому газоходу, образованному корпусом котла и оребренной стенкой водяной рубашки. Поверхность камеры сгорания у некоторых моделей выполнена гофрированной, что также улучшает теплообмен и снижает напряжение, вызванное термическим расширением различных элементов котла. Интересное решение по интенсификации теплообмена воплощено в парогенераторах фирмы Clayton.
В отличие от традиционных жаротрубных парогенераторов с природной циркуляцией воды, преимущество Clayton заключается в использовании принципа противопоточного обмена тепла (встречного потока дымовых газов и воды в змеевике) в сочетании с принудительной циркуляцией. В данных парогенераторах горелка находится внизу, а дымовые газы движутся природным способом вверх. Такая конструкция значительно увеличивает безопасность, особенно при работе котла на жидком топливе, т.к. любая утечка топлива будет немедленно выявлена, в отличие от горелки сверху.
Теплообмен в парогенераторе Clayton улучшается за счет сферообразной формы пламени, которая имеет наибольшую площадь теплоотдачи. Котловая вода в парогенератор Clayton поступает в самом холодном месте (где дымовые газы имеют наименьшую температуру) и поэтому градиент температур максимальный. Также для того чтобы поглотить максимальное количество тепла, диаметр трубы змеевика увеличивается в три раза (т.к. увеличивается объем пароводяной смеси).
Окончательно вода отделяется от пара в сепараторе, и к потребителю поступает качественный энергосберегающий пар (в котором находится большое количество тепла), а это в свою очередь влияет на потребления топлива. К примеру, пар с 5 %-й влажностью увеличивает потребление топлива на 4–5 %, если же влажность будет достигать 40– 50 %, то соответственно и потребление топлива увеличиться в полтора раза для поддержания теплового режима на технологическом процессе.
Электрические парогенераторы
Производительность электрических парогенераторов редко превышает несколько сотен кг/ч. В более мощных паровых установках электричество используется крайне редко. Для таких производств, где потребность в технологическом паре не очень велика (порядка 300 кг пара/ч) и имеется возможность использовать электроэнергию для генерации пара, самым оптимальным решением проблемы пароснабжения становится приобретение электропарогенераторов.
В то же время на предприятии, где установлен такой парогенератор, должен быть источник электрической энергии соответствующей мощности. В современных электропарогенераторах используются следующие способы нагрева: ТЭНовый, электродный и индукционный. В ТЭНовых электропарогенераторах для кипячения применяются трубчатые нагревательные элементы ТЭНы.
Рубашку ТЭНов изготавливают из материалов, не загрязняющих воду, например, из нержавеющей стали, что позволяет получить достаточно чистый пар, который можно использовать в пищевой промышленности, в непосредственном контакте с продуктами. Еще одно достоинство ТЭНовых парогенераторов — эффективный нагрев воды любой электропроводности. К основным недостаткам таких приборов можно отнести интенсивное отложение солей жесткости (накипи) на поверхности ТЭНов, что может привести к его перегоранию, а также невозможность плавного регулирования мощности агрегата.
Избежать перегорания ТЭНа можно только используя глубоко умягченную подпиточную воду или омагничивание, что весьма удорожает стоимость установки. В отличии от емкостных ТЭНовых парогенераторов, многотрубная конструкция парогенераторов циркуляционного типа, позволяет создать несколько замкнутых циркуляционных контуров, что дает возможность при небольшом объеме жидкости обеспечить высокую скорость омывания ТЭНов, (максимальную теплоотдачу), что практически исключает перегрев ТЭНа и обеспечивает длительный срок службы.
В отличие от ТЭНов, электроды не могут перегореть, и выпадение осадка на них незначительно (температура электродов почти не отличается от температуры воды). Путем изменения площади соприкосновения электрода с нагреваемой водой, можно плавно регулировать мощность парогенератора. Кроме того, большинство электродных парогенераторов обладает меньшими габаритами и стоимостью, чем ТЭНовые аналогичной мощности.
Однако вода, используемая в электродных котлах, должна иметь достаточно высокую электропроводность, поэтому в нее добавляют различные химически активные вещества (соли, кислоты, пищевую соду и т.д.). Такой пар может привести к разрушению элементов системы, в которую он поступает. Кроме того, его нельзя использовать в ряде технологических процессов. В индукционных парогенераторах вода нагревается с помощью высокочастотного излучения.
Критерии выбора парогенератора
Расход пара, выработка пара или производительность по пару — основная техническая характеристика парогенераторов, которая измеряется в кг пара/ч. Для подбора парогенератора также надо знать давление пара, которое он должен обеспечивать. Расход пара часто не сравнивается при одинаковых условиях, что может приводить к ошибке при выборе или покупке (котел может оказаться других габаритов или мощностей).
Причина этому — то, что при выборе котла надо как-то классифицировать выработку пара. Вот три термина, обычно характеризующие выработку пара: производительность котла при заданной температуре питательной воды (например, при 100 °C) и давлении пара на выходе 0 атм; максимальная выработка пара; полезная выработка пара. Производительность парогенератора — выработка пара котлом на выходном фланце при температуре питательной воды 100 °C и давлении пара 0 атм, т.е. при температуре пара также 100 °C.
Это наиболее часто и широко используемое понятие при выработке пара, которое указывается в большинстве брошюр и др. технических описаниях. Например, в американской индустрии принято оценивать производительность котлов в лошадиных силах [л.с.], имея в виду, что одна котловая л.с. равна 34,5 фунтам пара в час при температуре питательной воды 100 °C и давлении пара 0 атм.
Максимальная выработка пара — расход пара, который обеспечивается на выходном фланце котла при рабочих параметрах, зависит от состояния питательной воды и состояния пара для данных условий. Максимальная выработка пара обычно отличается от производительности пара при температуре питательной воды 100 °C и 0 атм, потому что питательная вода на входе и состояние пара на выходе различны при 100 °C и 0 атм.
Полезная выработка пара — количество пара в единицу времени, непосредственно доходящее до потребителя; является наиболее важным параметром. По определению, полезная выработка пара равна максимальной выработке пара (на котле) минус потери пара на котле при изменениях нагрузки минус потери пара при его транспортировке минус пар, идущий на собственные нужды котельной.
При колебаниях нагрузки пар может оказаться в избытке или его необходимо поддерживать постоянно в несколько избыточном объеме для компенсации возможных изменений нагрузки вследствие запаздывания в реакции котла на ее изменение. При значительном удалении котла от потребителя происходят потери пара как на котле, так и на трубопроводе вследствие его охлаждения и конденсации.
Кроме нескольких очень специфичных приложений, обычно полезная выработка пара меньше максимальной выработки пара (на котле) и производительности пара при температуре питательной воды 100 °C. Существует еще один фактор, который может оказывать существенное влияние на работу котла. Это количество продувок, которое требуется для его эффективной работы. С помощью продувок удаляют нерастворимые соли из котла и трубопроводов.
В этом случае продувка относится к количеству воды, которое постоянно должно удаляться из котельной системы для контроля количества нерастворимых солей в котле. Вода, которая удаляется из котла, нагревается, и количество энергии, необходимое для нагрева этой воды, уменьшает количество энергии, необходимое для производства пара. Таким образом, эксплуатационная эффективность котла может существенно отличаться от заявленных изготовителем процентов КПД при неизменной нагрузке (25, 50 или 100 %).
Кроме того, выбирая конкретную модель парогенератора среди присутствующих на рынке моделей со сходными техническими характеристиками, необходимо обращать внимание на характерные особенности выбираемого парогенератора: дополнительные возможности регулировки выходных параметров пара — давления, влажности, расхода пара, а также возможность регулирования потребляемой парогенератором мощности в соответствии с текущими потребностями; наличие в конструкции парогенератора всех необходимых для полноценной его работы элементов, комплектующих, включая блок водоподготовки; материал и толщина корпуса; степень автоматизации процесса выработки пара, возможности аварийной сигнализации и т.п., соответствующих соблюдению жестких требований безопасности; ремонтопригодность парогенератора, популярность и, как следствие, степень развития рынка запчастей и комплектующих к данной модели парогенератора; внешний вид парогенератора, удобство эксплуатации, доступность элементов регулировки процесса производства пара, отсутствие травмоопасных элементов конструкции.
Большинство специалистов считает, что в настоящее время отечественный рынок парогенераторов малой производительности находится в стадии становления, и оценить его объем очень сложно. Оценка продаж электрических парогенераторов затруднена, поскольку, как уже говорилось, их применение обычно не требует регистрации, а выпуском этого оборудования занимается множество производителей, часть из которых представляет собой мелкие, почти кустарные предприятия. Тем не менее специалисты отмечают позитивные тенденции роста, инвестиционную привлекательность данной отрасли.
Читайте также: