Главная Редукционно-охладительные установки

Редукционно-охладительные установки

ВВЕДЕНИЕ.

Пар - чрезвычайно эффективная среда, применяемая для передачи тепловой энергии. Его легко производить, транспортировать, а также регулировать его параметры. Уникальные свойства пара как теплоносителя предопределили его широкое использование в различных отраслях промышленности. При конденсации пар способен мгновенно передавать огромное количество тепла через теплопередающую поверхность. Пар используют в технологических и энергетических процессах.

Системы распределения пара являются неотъемлемой частью в цепи источник – потребитель. Задача системы – обеспечить потребителей паром требуемых параметров в необходимом количестве. Движение пара в системе осуществляется за счет его конденсации и соответствующего падения давления. Этот перепад давления и является движущей силой.

Для выполнения задачи по обеспечению потребителей паром требуемых параметров существует ряд элементов системы пароснабжения, таких как: редукционно-регулирующая и запорная арматура, предохранительная арматура, сепараторы, конденсатоотводчики, соответствующие приборы измерения и автоматизации.

В данном разделе показаны некоторые типовые схемы готовых паровых узлов и паровых линий, применяемых в промышленности.

Паровые узлы, согласно «Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» проходят операционный, визуально-измерительного контроля и в зависимости от категории паропровода в требуемом объеме радиографический, металлографический и другие виды контроля.

Опыт многолетней эксплуатации паровых узлов нашего производства доказал надежность и эффективность используемых технических решений. Паровые линии «Уралтеплоприбор» установлены на промышленных предприятиях России.

Мы предлагаем паровые узлы различного назначения:

  • ввода пара (включая узел учета);
  • паропреобразования;
  • сбора и возврата конденсата.

В пакет услуг «Уралтеплоприбор» входит проектирование, подбор оборудования, комплектация, изготовление узлов и средств их автоматизации. В зависимости от параметров и расходов пара «Уралтеплоприбор» комплектует паровые линии качественным оборудованием ряда крупнейших производителей Европы и России: ARI-Armaturen (Германия), Spirax Sarco (Великобритания), Samson (Германия), Wheland Tucson (Германия), Gestra (Германия), Persta (Германия), KSB (Германия), Strak (Германия), ЧЗЭМ (Россия). По желанию заказчика узлы могут быть оснащены средствами автоматизации с возможностью мониторинга и управления удаленным диспетчером.

Готовые паровые узлы и линии сопровождаются индивидуальными паспортами с описанием основных характеристик и правил эксплуатации.

Гарантийный срок паровых узлов и линий производства «Уралтеплоприбор» составляет два года с момента ввода оборудования в эксплуатацию.

Поставляемое оборудование сертифицировано на территории РФ и имеет разрешение на применение Госгортехнадзора России.

1. ПАРОПРЕОБРАЗУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПРОИЗВОДСТВА «УРАЛТЕПЛОПРИБОР».

1.1. Классификация и назначение РОУ, ОУ, РУ.

Основными элементами для подержания заданных параметров и расходов пара является редукционная и редукционно-регулирующая арматура.

Установки паропреобразования «Уралтеплоприбор» классифицируются по следующим признакам:

по назначению:

  • редукционно-охладительные установки РОУ;
  • охладительные установки ОУ;
  • редукционные установки РУ.

по параметрам первичного и редуцированного пара.

Редукционно-охладительные установки (РОУ) предназначены для снижения давления и температуры пара до параметров, необходимых потребителю.

Редукционные установки (РУ) предназначаются только для снижения давления пара.

Охладительные установки (ОУ) применяются для охлаждения пара до заданной температуры.

1.2. Принцип работы РОУ, ОУ, РУ

Редукционно-охладительные установки (РОУ) по назначению редуцируют и охлаждают пар в отличие от ОУ и РУ, поэтому далее рассмотрен принцип работы РОУ.

В данном разделе предлагаются три типовые схемы работы редукционно-охладительных установок «Уралтеплоприбор»:

1. Схема редукционно-охладительной установки (РОУ) с впрыском охлаждающей жидкости непосредственно в корпус клапана (рис.1).

2. Схема редукционно-охладительной установки (РОУ) с впрыском охлаждающей жидкости в трубопровод пара после редуцирующего клапана с помощью впрыскивающих устройств (рис3,4).

3. Схема редукционно-охладительной установки (РОУ) принцип работы которой основан на преобразовании параметров пара путем барботажа через емкость с охлаждающей водой (рис.5).

Рассмотрим принцип работы первых двух схем.

Пар в редукционно-охладительной установке после входной задвижки (поз.1) через паровой фильтр (поз.2) поступает на регулирующий клапан (поз.3), в котором осуществляется снижение давления (дросселирования) пара.

Снижение температуры первичного пара производится впрыском охлаждающей воды либо непосредственно в корпус специализированного регулирующего парового клапана (рис.1 поз.3) особой конструкции, либо с помощью впрыскивающего устройства (рис.3,4 поз.9) в паропровод. При давлении охлаждающей воды меньше или равном давлению пара необходимо установить повысительный насос (поз.10).

Охлаждающая вода, испаряясь за счет тепла, снимаемого с пара, охлаждает его до заданной температуры. Температура пара на выходе регулируется изменением количества подводимой охлаждаемой воды клапаном (поз. 4). В зависимости от рабочих параметров пара линии впрыска отличаются размерами и числом форсунок (сопел).

Для полного перекрытия (открытия) потока охлаждающей воды для РОУ предусмотрены запорные вентили (поз.6).

Заданные значения давления и температуры редуцированного пара поддерживаются автоматически электро(пневмо)приводными регуляторами (поз.2) и (поз.4).

За регулирующим клапаном пара должен устанавливаться предохранительный клапан (поз.5) для защиты оборудования. Предохранительный клапан стравливает избыточное давление и не допускает аварии, связанные с проскоком нередуцированного пара при выходе из строя парового регулирующего клапана. Количество предохранительных устройств зависит от производительности установки и параметров пара.

При сверхзвуковом и околозвуковом перепаде давления применяются шумоглушители. Шумоглушители не являются необходимым элементом РОУ.

В охладительных установках (ОУ) снижение температуры пара осуществляется также как и в РОУ. Охладители пара ОУ отличаются от охладителей пара РОУ конструкцией впрыскивающих устройств (сопел), их расположением и размерами, что обеспечивает оптимальные параметры скорости пара и перемешивание впрыскиваемой воды и пара, исключает попадание воды на стенку трубы.

Редукционные установки (РУ) по принципу работы аналогичны работе РОУ, но в соответствии с назначением не требуют впрыскивающих устройств для охлаждения пара.

Рис.1. Принципиальная схема редукционно-охладительной установки (РОУ) с впрыском охлаждающей жидкости непосредственно в корпус клапана. Давление конденсата больше давления редуцированного пара.

Где: 1. Запорный вентиль, 2. Паровой фильтр, 3. Регулирующий паровой клапан, 4. Регулирующий клапан впрыска охлаждающей воды, 5. Предохранительный клапан, 6. Вентиль игольчатый, 7. Водяной фильтр, 8. Обратный клапан.

 

Рис.2. Принципиальная схема редукционно-охладительной установки (РОУ) с впрыском охлаждающей жидкости непосредственно в корпус клапана. Давление конденсата равно или меньше давления редуцированного пара.

Где: 1. Запорный вентиль, 2. Паровой фильтр, 3. Регулирующий паровой клапан, 4. Регулирующий клапан впрыска охлаждающей воды, 5. Предохранительный клапан, 6. Вентиль игольчатый, 7. Водяной фильтр, 8. Обратный клапан, 10. Повысительный насос.

 

Рис.3. Принципиальные схемы редукционно-охладительной установки (РОУ) с впрыском охлаждающей жидкости в трубопровод пара после редуцирующего клапана с помощью впрыскивающих устройств. Давление конденсата больше давления редуцированного пара

Где: 1. Запорный вентиль, 2. Паровой фильтр, 3. Регулирующий паровой клапан, 4. Регулирующий клапан впрыска охлаждающей воды, 5. Предохранительный клапан, 6. Вентиль игольчатый, 7. Водяной фильтр, 8. Обратный клапан, 9. Впрыскивающее устройство.

 

Рис.4. Принципиальные схемы редукционно-охладительной установки (РОУ) с впрыском охлаждающей жидкости в трубопровод пара после редуцирующего клапана с помощью впрыскивающих устройств. Давление конденсата равно или меньше давления редуцированного пара.

Где: 1. Запорный вентиль, 2. Паровой фильтр, 3. Регулирующий паровой клапан, 4. Регулирующий клапан впрыска охлаждающей воды, 5. Предохранительный клапан, 6. Вентиль игольчатый, 7. Водяной фильтр, 8. Обратный клапан, 9. Впрыскивающее устройство, 10. Повысительный насос.

 

Рис. 5. Схема редукционно-охладительной установки (РОУ) принцип работы которой основан на преобразовании параметров пара путем барботажа через емкость с охлаждающей водой.

Где: 1. Запорный вентиль для воды, 2. Фильтр водяной, 3. Теплообменник пластинчатый, 4. Запорный паровой вентиль, 5. Циркуляционный насос, 6. Обратный клапан, 7. Реле давления, 8. Регулятор уровня, 9. Редуктор давления «после себя», 10. Паровой фильтр, 11. Расширительный бак, 12. Предохранительный клапан, 13. Манометр, 14. Термометр, 15. Деаэрационная колонна, 16. Испарительная колонна

Предлагаемая схема редуцирования пара применяется в следующих случаях:

  • когда для охлаждения пара нет подготовленной воды;
  • когда потребителю требуется регулировать пар в широком диапазоне расходов пара;
  • когда редуцируется пар малых расходов (до 100 кг/ч).

Данная установка работает следующим образом: в деаэрационной колонне (поз.15) деаэрируется неподготовленная вода. Вода подается в верхнюю часть колонны, распыляется и проходит уровень нерегулярных насадок типа колец Паля или Рашига для эффективного образования тонких плёнок и усиления массообмена между паровой и жидкой фазами. В нижнюю часть колонны через регулятор давления (поз.9) подается пар для нагрева неподготовленной воды прямым контактом и для поддержания небольшого избыточного давления в колонне. Нагретая деаэрированная вода охлаждается неподготовленной водой в пластинчатом теплообменнике (поз.3), затем насосами (поз.5) перекачивается в испарительную колонну (поз.16). Пар, подаваемый в испарительную колонну барботируя, проходит через слой воды при этом температура и давление пара понижаются. Редуцированный пар отводится с верхнего патрубка испарительной колонны через запорный паровой вентиль (поз.4). Уровень воды в испарительной и деаэрационной колоннах поддерживается регуляторами уровня (поз.8). Давление пара, подаваемого в испарительную и деаэрационную колонны, разное, и поддерживается регуляторами давления прямого действия (поз.9). С нижней части испарительной колонны предусмотрены непрерывная и периодическая продувки паровыми вентилями (поз.4). Для защиты оборудования от повышения давления на колоннах предусмотрены предохранительные клапаны (поз.12), от загрязнений - механические фильтры (поз.2,10).

2. ЛИНИИ ВВОДА ПАРА ПРОИЗВОДСТВА «УРАЛТЕПЛОПРИБОР».

2.1. Классификация и назначение.

Основными элементами линий ввода пара потребителю являются узлы коммерческого и технологического учета пара, а также запорная и регулирующая арматура, сепараторы, линии отвода конденсата.

ООО «Уралтеплоприбор» комплектует линии ввода пара вихревыми объемными расходомерами японской фирмы «Yokogawa». Отличительной особенностью приборов являются повышенная устойчивость к вибрации, нечувствительность к неравномерности потока, широкие функциональные возможности, развитая самодиагностика. Приборы не требуют обслуживания, межповерочный интервал составляет 4 года. Первичной измеряемой величиной для расходомера является скорость потока среды (а также ее температура для исполнения с встроенным датчиком температуры). На основе этой информации и пользовательских настроек прибор может рассчитывать следующие величины: текущий массовый расход насыщенного пара, суммарный массовый расход насыщенного пара. При выборе диаметра и материалов элементов парового ввода следует руководствоваться максимальным расходом пара у потребителя, температурой и давлением пара, а также средним циклическим временем работы оборудования. Для выбора диаметра паропровода необходимо принять максимально допустимую скорость: для насыщенного пара 25-40 м/с, для перегретого пара до 50 м/с. Превышение рекомендуемой скорости пара приведет к эрозионному износу оборудования и шумовому давлению выше санитарных норм. Увеличение диаметра паропровода экономически нецелесообразно и приводит к образованию значительного количества конденсата из-за больших теплопотерь.

Линии ввода пара классифицируются по следующим признакам:

По назначению:

  • регулируемый/нерегулируемый ввод;
  • с установкой узла учета/ без узла учета;
  • циклической/постоянной работы.

По параметрам пара.

Рис. 6. Принципиальная схема парового ввода.

Где: 1. Запорный вентиль, 2. Сепаратор, 3. Фильтр, 4. Расходомер паровой, 5. Конденсатоотводчик, 6. Вентиль паровой, 7. Смотровое стекло, 8. Фильтр.

3.2 Принцип работы.

На линии ввода пара потребителю установлен вводной запорный паровой вентиль (поз.1), затем сепаратор (поз.2), фильтр (поз.3), узел коммерческого учета пара (поз.4), выходной запорный паровой вентиль (поз.1). Если по назначению паровой ввод является регулируемым, то требуется установить регулирующий клапан (на схеме не показан; см. раздел «Паропреобразующие устройства»).

Сепаратор (поз.2) предназначен для отделения конденсата, образовавшегося в системе рас¬пределения пара. Чаще всего он применяется перед оборудованием, для которого требуется сухой пар. Конденсат, образовавшийся в процессе сепарации пара, отводится с помощью конденсатоотводчика (поз. 5).

Механический сетчатый фильтр (поз.3) предохраняет расходомер (поз.4) и регулирующий клапан от частиц загрязнений.

Узел коммерческого учета позволяет точно измерять потребляемый расход пара и включает в себя расходомер пара (поз.4), контроллер-корректор и комплект датчиков.

4. ЛИНИИ ОТВОДА КОНДЕНСАТА ПРОИЗВОДСТВА «УРАЛТЕПЛОПРИБОР».

4.1 Назначение и принцип работы.

Линии отвода конденсата являются существенной составной частью любой паровой системы. Главное назначение конденсатных линий – выпускать из системы конденсат и воздух, но задерживать пар до тех пор, пока он полностью не сконденсируется.

Конденсатотводчики оказывают значительное влияние на работу пароконденсатной системы. Отсутствие конденсатотводчиков или их неисправность приводит к появлению гидроударов, коррозии, потерям с пролетным паром, снижению производительности технологического оборудования.

ООО «Уралтеплоприбор» комплектует линии отвода конденсата оборудованием германской фирмы «ARI-Armaturen».

Совершенствовать системы конденсатоотвода специалисту на своем предприятии станет гораздо легче, если он будет знать назначение, конструкцию и характеристики конденсатоотводчиков. Не существует универсального конденсатоотводчика, который подходил бы на все случаи жизни. По этой причине необходимо четко представлять принцип работы всех типов конденсатоотводчиков, чтобы сделать правильный выбор.

Существует три основных типа конденсатотводчиков:

  • Термостатические.

Этот тип конденсатоотводчиков определяет разницу температур пара и конденсата. Чувствительным элементом является термостат или капсула. Прежде, чем конденсат будет отведен, он должен быть охлажден до температуры ниже температуры сухого насыщенного пара.

Термостатические конденсатоотводчики.
Преимущества Недостатки
Высокая производительность при малом размере и весе Подвижные элементы могут быть повреждены гидроударами или коррозией
Свободный выпуск воздуха при пуске
Не разрушается при замерзании
Автоматическая настройка на изменение давления до максимального расчетного
Возможность работы на перегретом паре
Капсула и седло клапана – съемные и могут быть заменены без демонтажа КО

 

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Где: 1. Запорный вентиль, 2. Паровой фильтр, 3. Регулирующий паровой клапан, 4. Регулирующий клапан впрыска охлаждающей воды, 5. Предохранительный клапан, 6. Вентиль игольчатый, 7. Водяной фильтр, 8. Обратный клапан.

  • Механические.

Принцип действия этих конденсатоотводчиков основан на разнице плотности пара и конденсата. Клапан приводится в действие поплавком или стаканом.

 

 

 

 

 

Механические конденсатоотводчики.
Преимущества Недостатки
Непрерывный отвод конденсата при температуре пара Может быть поврежден при замерзании
Хорошая работа на малых нагрузках
Высокая производительность
В комплектации с игольчатым клапаном
Единственный вариант для выпуска паровой пробки

  • Термодинамические.

Основным элементом конденсатоотводчиков этого типа является простой диск. Их работа основана на разнице скоростей конденсата и пара при протекании в зазоре между седлом диском. При прохождении пара скорость в зазоре под диском увеличивается соответствующим падением давления - клапан закрывается.

 

 

 

 

 

 

Термодинамические конденсатоотводчики.
Преимущества Недостатки
Высокая производительность при малом размере и весе Плохая работа при низком входном давлении и высоком противодавлении
Возможность работы при высоком давлении и на перегретом паре Затруднен выпуск воздуха
Не разрушается при замерзании Повышенный уровень шума при выпуске конденсата
Прост в обслуживании

Выбор линий отвода конденсата зависит от типа оборудования и заданных условий эксплуатации. Этими условиями могут быть колебания рабочего давления, нагрузки, а также противодавления на конденсатоотводчике. Главное значение при выборе устройства имеет его способность справляться с залповыми выбросами конденсата, хорошо работать на малых расходах конденсата, а также иметь хорошую устойчивость к коррозионному износу и гидравлическим ударам. Надежность является одним из основных условий работы конденсатной линии.

Рис. 7. Типовая схема обвязки конденсатоотводчика..

Где: 1. Конденсатоотводчик, 2. Смотровое стекло, 3. Обратный клапан, 4. Паровой вентиль, 5. Механический фильтр.

Основными элементами линии отвода конденсата производства «Уралтеплоприбор» являются: конденсатоотводчик (поз.1), смотровое стекло (поз.2), обратный клапан (поз.3), механический фильтр (поз.5) и запорные паровые вентили (поз.4). Конденсатоотводчик (поз.1) представляет собой автоматический клапан. Установка механического фильтра (поз.5) позволяет защитить конденсатоотводчик от грязи, и тем самым повысить надежность его работы. Смотровое стекло (поз.2) служит для наблюдения за работой линии отвода конденсата, через него, например, можно увидеть проскоки пара. Для предотвращения обратного потока конденсата установлен обратный клапан (поз.3). Для обслуживания и замены элементов линии отвода конденсата предусмотрен байпас с вентилем (поз.4).

Часто не представляется возможным доставить конденсат в котельную под его собственным давлением. Наилучший способ - это локальный сбор конденсата от одной или от группы установок, с последующей его перекачкой с помощью электрических или паровых конденсатных насосов.

5. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ К ПАРОВЫМ УЗЛАМ ПРОИЗВОДСТВА «УРАЛТЕПЛОПРИБОР».

Установки и узлы должны изготавливаться в соответствии с требованиями общих технических условий «Установки редукционно-охладительные» ОСТ 108.026.06-79 и «Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды»

Установки, предназначенные для постоянной работы на потребителя должны обеспечивать устойчивую работу в диапазоне производительности от 25 до 100 % от номинальной производительности.

Для РОУ задаваемое значение температуры редуцированного пара должно быть больше значения температуры насыщения на 20 0С при данном давлении.

Пропускная способность предохранительных клапанов должна быть равной суммарной пропускной способности полностью открытых парового и водяного регулирующих клапанов.

Трубопроводы должны монтироваться с уклоном не менее 1:500 к дренажному устройству.

Монтаж и обвязка паровых узлов должны выполняться с учетом необходимости ограничения нагрузок на арматуру от массы трубопроводов и их теплового расширения.

Вода, применяемая для охлаждения пара, по своим качествам должна соответствовать нормам питательной воды для котлов высокого давления, согласно правил Госгортехнадзора России.

Установка температурных датчиков на охлажденный (редуцированный) пар должна производиться на расстоянии 5..6 метров от места ввода охлаждающей воды.

Импульсно-предохранительные устройства допускается устанавливать в любом месте на трубопроводе редуцированного пара.

Не допускается эксплуатация установок на средах и параметрах, отличных от указанных в свидетельстве об изготовлении.