Какой лучше бойлер проточный или накопительный: Какой водонагреватель лучше — проточный или накопительный

Содержание

Выбор электрического водонагревателя – накопительный или проточный?

Каждый раз, когда вы смотрите летом график отключения горячей воды в вашей городской квартире, у вас периодически может возникать мысль о покупке электрического водонагревателя. А если вы живёте в загородном доме и коттедже, данным вопросом вы наверняка задавались в первую очередь, без всякого графика.

Поэтому, в данной статье мы расскажем вам об устройстве электрического водонагревателя и объясним разницу между проточным и накопительным водонагревателем.

Типы водонагревателей

Один из типов водонагревателей называется проточные. По их названию можно догадаться, что они нагревают воду, которая проходит через них. Накопительные водонагреватели, соответственно, нагревают воду, которая находится внутри их бака. Также имеются комбинированные варианты, с совмещенными режимами работы. И отдельной строкой идут наливные. Однако, давайте обо всём по порядку.

Накопительные водонагреватели

Накопительный водонагреватель, как это может быть понятно из его функционала, имеет большую ёмкость, чем проточный. Может вмещать до 200 литров воды, внутри нагревателя находится трубчатый электрический нагревательный элемент – ТЭН, либо спиральный. Включение ТЭНов может быть как параллельное, так и каскадное.

Накопительные водонагреватели

В первом случае ТЭНы работают одновременно, во втором включения происходят по очереди, в зависимости от востребованности. Многие водонагреватели также оснащены: 1. Термометром, 2. и термостатом. Первое – чтобы осуществлять контроль за нагревом воды, второе – для поддержки той температуры воды, которую вы сами задали с помощью регулятора термостата.

Работает накопительный водонагреватель так – как только температура нагрелась до заданной величины, происходит отключение питания. Далее температура поддерживается автоматически, при снижении температуры или попадания внутрь холодной воды, вновь включается нагрев.

Все современные автоматические накопительные водонагреватели работают именно так, автоматика также включает защиту от перегрева. В принципе, автоматическое поддержание температуры воды можно при желании и отключить.

Кроме того, для длительного поддержания температуры воды используют также и утеплитель. Благодаря теплоизоляции даже при нагретой воде корпус нагревателя остаётся лишь слегка тёплым. Это помогает в течение целого дня без автоматического поддержания температуры сохранять воду на нужной температуре.

У самых простых водонагревателей с мануальным тумблером никаких термостатов, соответственно, нет. Если забыть выключить такую модель, она просто сломается от кипения и перегрева.

Отдельный вопрос, как переключаются ступенчато ТЭНы. Как правило, в накопительных водонагревателях устанавливают от двух и больше ТЭНов с несколькими режимами для нагрева воды. В первом режиме работают все ТЭНы, выдаётся большая мощность. В других режимах могут работать один или два ТЭНа, мощность меньше и сами режимы более мягкие.

Мягкие режимы актуальны летом, когда нет критической необходимости в наличии горячей воды. Это позволяет неплохо экономить на электроэнергии. Зимой, когда постоянно нужна горячая вода в больших количествах, обычно включают водонагреватель на полную мощность.

При покупке нагревателей для загородных домов (а чаще всего они используются именно там), рассчитывайте примерно 50 литров горячей воды, приходящейся на одного человека. Прибавив к этому необходимость её разбавки, поскольку она будет слишком горячей, получаем до 150 литров тёплой воды на одного человека.

Материал для баков накопительных водонагревателей

Для изготовления баков водонагревателей накопительного типа используют как обычную сталь, так и нержавеющую. При использовании обычной стали дополнительно наносится защитный слой из эмали. Следует добавить, что даже у качественной эмали со временем происходит отслоение. В этом плане бак из нержавеющей стали в любом случае лучше, но он и по стоимости выше, чем бак из обычной стали.

Для увеличения срока эксплуатации баков с эмалью водонагреватели оснащают анодом из магния, который нужно периодически менять на новый. За их состоянием следит специальный датчик на фронтальной панели оборудования.

Проточные водонагреватели

Проточные водонагреватели меньше накопительных, поскольку, что очевидно, не требуют места для накопления большого объёма горячей воды. ТЭНы у проточных нагревателей спиралевидные, таким образом они лучше справляются с нагревом воды, протекающей по нагревателю.

Проточные нагреватели воды оборудованы также датчиками протока, для включения ТЭНов во время попадания воды в нагреватель. При закрытии кранов питание в водонагревателе отключается. Как и у накопительных водонагревателей, у проточных имеются регуляторы для установки температуры воды, в виде ручки или цифровые.

Проточные водонагреватели

У проточных водонагревателей есть тоже своё деление. Они делятся на напорные и безнапорные. Первые устанавливаются в стояки с горячей и холодной водой и используются для обеспечения нескольких точек разбора воды одновременно. Это может быть умывальник, душ, раковина для мытья посуды на кухне.

Безнапорные просто имеют подключение к холодной воде. На выходе они оснащаются гибким шлангом или краном. Во время отключения горячей воды – это не самый плохой вариант для городской квартиры. Также может рассматриваться, как запасной дачный вариант.

Для обоих типов проточных водонагревателей следует протянуть питание с отдельной линией от щитка с УЗО и автоматикой. Эта линия должна обладать заземлением. Водонагреватели потребляют много мощности, что в сочетании с водой является небезопасным.

Управление проточными водонагревателями

По части управления проточные водонагреватели бывают двух типов:

  • Гидравлический тип, с датчиком потока, отключающим и включающим элемент нагрева. Такие водонагреватели всегда включаются на одной и той же мощности. Даже для моделей с несколькими уровнями мощности их надо переключать самостоятельно.
  • Электронный тип управления, занимающийся контролем за водонагревателем путём использования сразу нескольких датчиков. Такой тип даёт возможность для поддержания температуры на требуемом уровне.

Водонагреватели с гидравликой могут добавить максимум к температуре воды до 25°C, то есть для лета это вполне приемлемо – получается порядка 40°C. Для зимы это не самый подходящий вариант, на входе вода поступает достаточно холодная – на выходе она будет чуть тёплая.

Электрические нагреватели с этим справляются, но они требуют большой мощности и денежных затрат, опять же надо тянуть отдельную мощную линию питания.

Материал для изготовления проточных водонагревателей

Теплообменник проточных водонагревателей может быть из меди, латуни или нержавеющей стали. Медь лучше проводит тепло, нержавеющей сталь более долговечна. Выбирают нагреватели, в первую очередь по минимальному и предельному давлению воды, производительности ГВС (литров в минуту), а также по потреблению мощности.

Для загородного дома вполне хватит до 20 кВт. Про материал для бачка и элемента нагрева мы уже рассказали. Про температуру нагрева в зависимости от типа управления тоже.

Также обращайте внимание на жёсткость вашей воды и содержание железа в ней, сможет ли водонагреватель её потянуть.

Выбор между проточным и накопительным водонагревателем

В основном выбор основывается на том, ради чего вы его собираетесь использовать. Если вам нужен нагреватель для дачи в летний период – вполне разумным выбором для вас будет проточный водонагреватель. Он может вполне быть и безнапорный, комбинированный с краном. Пригодится и для городских квартир, когда выключают горячую воду для ремонтных работ с ГВС.

Если у вас загородный дом, в котором вы живёте круглогодично, то естественным выбором для вас будет накопительный водонагреватель. Поскольку более новые модели водонагревателей позволяют поддерживать температуру на заданном уровне в течение 24 часов, расход электроэнергии будет относительно экономным.

Накопительный и проточный водонагреватель

По потреблению мощности проточные водонагреватели “обгоняют” накопительные, нужно покупать минимум от 3-5 кВт, а то и больше, в зависимости от требуемого объёма нагрева воды.

Не обойдём также вниманием и совмещённый вариант – проточно-накопительные водонагреватели. У них имеется два рабочих режима. При небольшом разборе воды, её подача осуществляется из накопительного бака. При его увеличении включается и проточный режим. Несмотря на удобство, вас может отпугнуть цена на них, примерно 1500$.

Наливные водонагреватели

И самый простой тип водонагревателей – наливные. Распространены довольно широко на летних дачах. Он представляет из себя обычную ёмкость, которая закрывается крышкой, внутри ёмкости – ТЭН. Для регулировки температуры используется температурный регулятор. Ёмкость может быть изготовлена из нержавеющей или эмалированной стали, пластика. От корпуса отходит шланг для душа.

Наливные водонагреватели могут быть как самотечные, так и оснащённые насосом, встроенным в корпус. У насосных моделей больше напор, можно использовать как душ, но в поход такой водонагреватель будет взять затруднительно.

Наливной водонагреватель

Функционал наливных водонагревателей может включать в себя следующие пункты:

  • Поддержку температуры на заданном уровне.
  • Отключение на автомате, после того, как вода нагрелась.
  • Может быть использован как аккумулятор или насос для нагнетания давления.
  • С помощью индикаторов можно отслеживать состояние нагревателя.

Потребляют мощность такие водонагреватели до 2 кВт и стоят не более 100 долларов. Самые дорогие модели имеют нержавеющий бак и напор, поэтому являются самыми дорогостоящими.

Итак, в данной статье мы подробно рассмотрели каждый возможный тип водонагревателя, его конструктивные особенности и специфику применения. Мы надеемся, что внимательно прочтя и изучив данную статью, вы выберете модель для своих нужд.

Какой водонагреватель выбрать: проточный или накопительный?

Решить проблему с отсутствием централизованной подачи горячей воды можно путем установки стационарного водонагревателя. При этом у пользователей возникает вопрос о том, какую модель выбрать – накопительную или проточную. У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки, в которых стоит разобраться до приобретения прибора для нагрева воды.

Проточный водонагреватель

В таких моделях нет накопительной емкости. Воду греет тэн или газовая горелка. При этом проточный водонагреватель может быть напорным и безнапорным:

  1. Напорный – агрегат с высокой мощностью. Может обеспечить горячей водой всю квартиру. Есть возможность регулировать степень нагрева, силу подачи воды. Электрические модели оснащены тэнами, их можно монтировать в любом помещении. Газовые колонки, которые прогревают воду в радиаторе с помощью горелки, в многоквартирных домах установить проблематично. Необходимо получить разрешение от службы газа, оборудовать вытяжку и дымоход.
  2. Безнапорные модели – миниатюрные приборы, которые устанавливают на душ или смеситель для обеспечения подачи горячей воды в конкретной точке. Устройства подходят для дачных домов, помещений с низким напором воды

Среди достоинств проточных приборов можно отметить следующее:

  1. Быстрый прогрев. После открытия крана до получения теплой воды проходит несколько секунд.
  2. Стоимость ниже, чем у накопительных конструкций.

Из недостатков потребители выделяют:

  1. Электрические нагреватели необходимо подключать к сети с напряжением в 380 Вт.
  2. Газовые модели не будут работать при слабом напоре воды. Их сложно установить в домах, где они не были предусмотрены по плану.

При этом проточные нагреватели пользуются спросом, поскольку позволяют получать горячую воду сразу после открытия крана.

Накопительные бойлеры

Приборы оснащены тэном, вместительным баком для нагрева воды, теплоизоляцией, температурными датчиками. Вода подается по патрубкам.

Бойлеры нагрева работают по следующему принципу:

  1. Вода набирается в бак.
  2. Включается нагревательный элемент.
  3. При достижении жидкостью заданных параметров температуры датчик срабатывает, нагрев отключается термостатом.

В качестве нагревательного элемента служит тэн.

Среди достоинств накопительных приборов можно отметить:

  1. Возможность установки в любом помещении, на стене или полу (зависит от конструкции).
  2. Долгое сохранение воды в горячем состоянии.

Среди недостатков отмечают:

  1. Длительность процедуры. Для прогрева 50 литров воды до 50-60 градусов требуется не менее часа.
  2. Количество воды ограничивается размером емкости для нагрева. Если семья большая, то принятие ванны становится проблемой.
  3. Бойлер потребляет энергию даже в режиме ожидания.

При этом металлический бак имеет внушительные размеры. Поэтому установить его в небольшом помещении проблематично.

Что выбрать

Сравнивая проточный и накопительный нагреватель, нужно изучить несколько основных параметров.

Что лучше:

Показатели

Проточный водонагреватель

Накопительный водонагреватель

Вес и габариты

Небольшой размер и вес

Объемные, тяжелые (бойлер на 50 литров занимает пространство площадью 55х50х40 см., модели на 120 литров необходимо устанавливать на полу)

Экономичность

Тратит электроэнергию или газ только в момент работы

Необходимо выключать бойлер из розетки, так как он постоянно потребляет электричество, даже в часы простоя

Стоимость

Недорогие модели

Стоят раза в 2-3 дороже проточных аналогов

Профилактика и уход

Необходима замена фильтров (сеточек) 1-2 раза в 24 месяца

Тэн и стенки нагревательной емкости нужно чистить от накипи регулярно. Периодически менять стержень магниевого анода

Монтаж

Электрический или газовый нагреватель весит мало, поэтому его можно повесить на стену без применения специальных приспособлений – как обычный кухонный шкаф

Даже небольшой котел придется крепить на анкера и дюбеля. Для подключения к сети требуется отдельная розетка с заземлением

Накопительные и проточные водонагреватели помогут решить проблему с отсутствием горячего водоснабжения как в квартире, так и в частном доме. Предназначение у устройств одно, но принцип работы и конструкции разные. Поэтому важно знать, какой нагревательный прибор сможет обеспечить домочадцев горячей водой с наименьшими затратами.Когда горячее водоснабжение используется постоянно, либо многочисленными членами семьи, лучше использовать проточные водонагреватели. Это позволит сэкономить время на процессе нагрева. Если позволяет помещение и есть возможность монтажа газовой колонки, стоит установить именно ее.

Накопительные водонагреватели

Устройства, оснащенные баком, называются накопительными котлами или бойлерами. Средняя мощность нагревателя составляет 2 кВт. Внутри емкости расположен тэн, а также термостат, который управляет степенью нагрева воды. При достижении заданной температуры, он отключает функцию нагрева. Вода остается в баке в горячем виде и долго не остывает, поскольку емкость покрыта слоем теплоизоляционного материала. От того, какого качества теплоизоляция зависит степень потребления накопительным нагревателем энергии. Минимальным размером теплоизоляционного слоя считается параметр в 35 мм. Если он будет меньше, то вода начнет быстро остывать, а тэн будет постоянно включаться, подогревая воду и затрачивая электроэнергию.

Емкость может быть разного объема. В этом заключается главное преимущество данных моделей. Есть возможность 1 раз нагреть бак и постепенно использовать воду. При этом устройство, как правило, габаритное. Только модели до 50 литров можно назвать компактными.

Установить бак объемом в 100 литров в обычной квартире проблематично.

Внимание! При выборе бойлера необходимо обратить внимание на мощность тэна. У небольшого аппарата она должна быть минимум 1,2 кВт. Чем больше емкость, тем выше должна быть мощность нагревательного элемента.

Проточный водонагреватель

Проточное устройство нагревает водопроводную воду сразу после включения смесителя. Жидкость проходит мощные нагревательные элементы и выходит из крана уже горячая. Главное достоинство такого устройства – моментальный нагрев, экономия времени.

В проточных моделях нет емкости для нагрева воды. Они начинают работать во время открывания крана, моментально грея воду до необходимой температуры. При этом устройство оснащается тэнами, мощность которых может достигать 10 кВт.

Главным недостатком водонагревателя является большая электрическая мощность. Для подключения необходимо провести монтаж отдельной розетки с кабелем нужного сечения и заземлением, которая будет рассчитана минимум на 8 кВт.

При этом проточные агрегаты имеют эстетически красивый вид, компактны. Их монтируют на стену без применения специальных устройств крепления.

какой лучше и чем отличаются?

Перебои с горячим водоснабжением, к сожалению, не редкость. Это вдвойне неудобно, когда, например, на руках маленький ребенок и отсутствие горячей воды создает большие неудобства. Чтобы предохранить себя от внезапных сюрпризов, достаточно купить водонагреватель.

Хороший водонагреватель купить в Новосибирске можно без проблем, но какую модель выбрать из представленных на рынке? Какой водонагреватель лучше проточный или накопительный.

Какой водонагреватель лучше – проточный или накопительный.

Проточный или накопительный?

Как понятно из названия, накопительный водонагреватель имеет резервуар, где вода нагревается. Такие баки могут вмещать от 5 до 500 литров воды. В них вода быстро нагревается, и надо сказать, что такой бойлер более эффективен. Однако он может занять много места в доме, что не всем нравится.

Для тех, у кого каждый квадратный метр на счету, лучше обратить свое внимание на проточный водонагреватель. У него нет резервуара, поэтому он не занимает много места. Проточный водонагреватель быстро греет воду и, поставив его на кухню или в душ, у вас всегда будет горячая вода.

Главная разница этих моделей в том, что накопительный водонагреватель выдаст вам столько воды, сколько вмещает в себя резервуар, а проточный способен согревать ее в момент протекания и может выдавать любой объем горячей воды.

Минусы проточного водонагревателя лишь в том, что на его работу затрачивается много электроэнергии. Он может создавать перегрузку в электросети. В то же время накопительному водонагревателю требуется время для нагрева воды.

Если вы хотите сэкономить на оплате счетов за электричество, то вариант с резервуаром будет более предпочтителен. А чтобы вам всегда хватало воды, выбирайте водонагреватель с достаточным объемом резервуара и тогда не возникнет никаких проблем.

Выбор систем продувки — промышленный пар

Что такое продувка котла?

Продувка происходит при удалении воды из парового котла во время работы котла. Котлы «продуваются» для удаления взвешенных твердых частиц и донного шлама из паровых котлов.

Удаление взвешенных твердых частиц помогает обеспечить выработку котлом высококачественного пара. Он также предотвращает пенообразование на поверхности воды, что может привести к нестабильности уровня воды и чрезмерному переносу жидкости с паром.

Когда вода для продувки забирается из котла, она имеет рабочую температуру и давление котла. Например, котел, работающий под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм, будет сбрасывать продувочную воду при температуре 338°F. Когда эта вода сбрасывается в канализацию при атмосферном давлении, около 9000% воды испаряется, выделяя достаточно энергии для снижения температуры до 212°F. Если не контролировать этот вторичный пар, это может привести к проблемам с безопасностью и бытовым проблемам в котельной.

Безопасный сброс продувочной воды?

Для предотвращения неконтролируемого вскипания пара в котельной продувочная вода должна сбрасываться в емкость, в которой вскипание может происходить контролируемым образом.Сосуд должен быть отведен в безопасное место.

Экологические нормы ограничивают температуру, при которой горячая вода может сбрасываться в канализационную систему. Горячая вода может привести к деградации канализационных линий и способствовать чрезмерному росту бактерий. Эти правила требуют принятия дополнительных мер для снижения температуры продувочной воды с точки кипения до 140°F или ниже.

Источники продувочной воды

Имеется два источника продувки парового котла: нижняя продувка и поверхностная продувка.

Нижняя продувка – это удаление шлама, скапливающегося на дне жаротрубного котла или в грязевом барабане водотрубного котла. Шлам регулярно удаляют, чтобы предотвратить накопление, которое может загрязнить поверхности теплопередачи и привести к выходу из строя сосуда или трубы. Продувка дна всегда производится периодически, обычно один раз в день или раз в смену. Клапан (клапаны) открывается вручную на короткий период времени, чтобы накопленный осадок мог выйти из сосуда.

Поверхностная продувка – это удаление взвешенных твердых частиц с поверхности воды в паровом котле. Количество взвешенных веществ будет зависеть от качества воды. Чем больше примесей и чем больше требуется химической обработки, тем больший объем поверхностной продувки требуется. Если количество требуемой подпитки увеличивается, потребность в поверхностной продувке также возрастает, поскольку в систему постоянно поступает большее количество примесей.

 

ГЛАВНАЯ ТАБЛИЦА:
Типы систем продувки и их использование

Доступны три типа систем продувки. Их использование зависит от условий.
Нижняя поверхность Поверхность
Тип системы Продувка Прерывистая Непрерывная
1. Сепараторы Да Да ?
2. Резервуары продувки Да Да Нет
3. Непрерывная продувка
Система рекуперации тепла Нет Нет Да
СХЕМА:

1. Сепараторы продувки
Сепаратор продувки получает горячую воду из котла.Размер сепаратора рассчитан на работу при давлении 1-2 фунта на кв. дюйм, чтобы направить продувочную воду в канализацию. Когда вода поступает в сепаратор, давление воды падает до рабочего давления сепаратора. Избыточная энергия воды теряется, когда часть воды превращается в пар. Пар выходит из сосуда через вентиляционное отверстие и выводится в безопасное место за пределами здания.

Продувочный сепаратор снизит температуру воды примерно до 212°F, позволяя пару испариться.Местные экологические нормы
требуют, чтобы температура воды была снижена до 140°F, прежде чем она будет сброшена в канализационную систему. Для выполнения этого требования требуется «доохладитель» для смешивания охлаждающей воды с водой с температурой 212°F. Если доступная охлаждающая вода имеет температуру 60°F, потребуется примерно 1 галлон охлаждающей воды для снижения температуры продувочной воды до 140°F.

Размер сепаратора продувки — Размер сепаратора продувки рассчитан на определенный расход воды при заданном рабочем давлении котла.Чем выше расход, тем больше количество воды, которое необходимо охладить, и тем больше количество пара вторичного испарения, которое будет выпущено. Увеличение потока приведет к увеличению размеров входного и выходного отверстий, а также увеличению вентиляционного отверстия. Увеличение рабочего давления котла приведет к увеличению размера агрегата по двум причинам:

1. При более высоком давлении большие объемы воды будут проходить через линию продувки.

2. Вода под более высоким давлением содержит больше энергии, что приводит к большему выбросу пара вторичного вскипания

Информация о размерах и выборе включена в «Таблицу выбора сепаратора A » .

Размер сепаратора соответствует требованиям нижней продувки. В сепараторе также можно использовать прерывистую поверхностную продувку
без изменения выбора, поскольку потоки прерывистой поверхностной продувки всегда меньше расхода нижней продувки. Несмотря на то, что сепаратор с продувкой обеспечивает непрерывную скорость потока поверхностной продувки, мы обычно рекомендуем использовать систему рекуперации тепла с непрерывной продувкой, чтобы рекуперировать энергию, которая в противном случае была бы потеряна, если бы она была сброшена в сепаратор.(См. Раздел III ниже.)

2. Резервуары продувки
Резервуар продувки представляет собой сосуд, предназначенный для приема продувочной воды из котла и безопасного отвода пара вторичного вскипания в вентиляционное отверстие. Резервуар продувки отличается от сепаратора продувки тем, что в нем хранится собранная вода. Вода удерживается в резервуаре и охлаждается за счет конвекции с окружающей средой. Вода сбрасывается из резервуара при последующих циклах продувки, поскольку новая вода добавляется поверх старой воды, чтобы вытеснить ее из канализации.

Преимущество бака продувки в том, что он не требует охлаждающей воды. Недостатки резервуара продувки заключаются в том, что он стоит дороже, чем сепаратор, и требует большей площади.

Эксплуатация резервуара для продувки – Вода для продувки поступает в резервуар, и вода отдает свою избыточную энергию в виде вторичного пара. Пар уходит через вентиляцию. Вода при температуре 212oF падает на поверхность воды, которая уже находится в резервуаре. Когда уровень воды поднимается, он выталкивает воду со дна бака через сливное соединение.Вода из самого последнего цикла продувки может оставаться в резервуаре для охлаждения до тех пор, пока она не будет слита во время следующего цикла продувки. Резервуар продувки работает при атмосферном давлении. Вентиляционное отверстие должно быть достаточно большим, чтобы пропускать весь образующийся пар мгновенного испарения без повышения давления в резервуаре. Если
давление увеличится, оно может вытеснить всю хранимую воду из сосуда, прежде чем он успеет остыть. Размер продувочного бака зависит от скорости продувки днища (см. Техническую информацию 9.1). Если он рассчитан на нижнюю продувку, он должен выдерживать прерывистую поверхностную продувку. Если котлу требуется непрерывная поверхностная продувка, мы рекомендуем использовать систему рекуперации тепла с непрерывной продувкой для обработки поверхностной продувки. Непрерывная продувка сводит на нет основное преимущество бака продувки
; не требуется охлаждающая вода. Если поверхностная продувка постоянно подается в резервуар для продувки, температура выходящей воды может быть достаточно высокой, чтобы потребовалась охлаждающая вода.

3.Системы рекуперации тепла с непрерывной продувкой
Многие паровые котлы высокого давления требуют непрерывной поверхностной продувки для поддержания приемлемого уровня общего содержания растворенных твердых веществ (TDS) в котле. Энергия, затрачиваемая на непрерывную поверхностную продувку, может быть значительной потерей энергии, что позволяет легко оправдать инвестиции в систему рекуперации тепла. Система рекуперации тепла с непрерывной продувкой может обеспечить три существенных сокращения эксплуатационных расходов:

1. Устраните потери энергии за счет разрядки при температуре 300°F или выше, воды для слива
2.исключить охлаждающую воду, необходимую для поверхностной продувки
3. уменьшить плату за канализацию, уплачиваемую за счет исключения охлаждающей воды, сбрасываемой в канализацию.

Система рекуперации тепла с непрерывной продувкой используется только для поверхностной продувки. Для охлаждения нижней продувки по-прежнему потребуется сепаратор или резервуар для продувки.

 

“ Непрерывная рекуперация тепла продувки elimiantes 1. Потеря энергии в канализацию 2. Охлаждающая вода для поверхностной продувки 3. Канализационные сборы для поверхности

 

 

 

 

Работа системы непрерывной рекуперации тепла продувки – Система рекуперации тепла продувки работает при давлении деаэратора. вода поверхностной продувки поступает в расширительный бак. Температура воды снижается до 227°F (5 фунтов на квадратный дюйм) и вода попадает в резервуар для хранения. Пар вторичного вскипания отводится в деаэратор и используется для нагрева питательной воды котла. Это восстанавливает от 100 до 200 БТЕ/фунт продувочной воды. Система восстанавливает баланс доступной энергии, пропуская воду через теплообменник и передавая тепло подпиточной воде системы. Инвестиции в систему такого типа в некоторых системах могут окупиться всего за два месяца.См. техническое руководство 9.3 для примера расчета окупаемости. Обычно мы предлагаем использовать сепаратор продувки для нижней продувки во всех системах. Периодическая поверхностная продувка также будет обеспечиваться сепаратором продувки. Сепаратор стоит дешевле и занимает меньше места, чем бак для продувки. Используйте бак для продувки, если это требуется применимыми нормами или если клиент настаивает. Если требуется непрерывная поверхностная продувка, рассмотрите возможность использования системы рекуперации тепла с непрерывной продувкой, если окупаемость гарантируется с помощью сепаратора для нижней продувки.

Справочник по воде – Отложения в котлах: возникновение и борьба с ними

Отложения являются серьезной проблемой при эксплуатации парогенерирующего оборудования. Накопление материала на поверхностях котла может вызвать перегрев и/или коррозию. Оба этих условия часто приводят к незапланированным простоям.

Системы подготовки питательной воды котлов достигли такого уровня, что теперь можно обеспечивать котлы сверхчистой водой. Однако такая степень очистки требует использования сложных систем предварительной обработки.Капитальные затраты на такие линии оборудования для предварительной обработки могут быть значительными и часто неоправданными, если сравнивать их с возможностями внутренней обработки.

Необходимость обеспечения котлов высококачественной питательной водой является естественным результатом повышения производительности котлов. Отношение поверхности нагрева к испарению уменьшилось. Следовательно, скорость теплопередачи через трубы с излучающими водяными стенками увеличилась, иногда превышая 200 000 БТЕ/фут²/час. Устойчивость к отложениям в этих системах очень низкая.

Требуемое качество питательной воды зависит от рабочего давления котла, конструкции, скорости теплопередачи и использования пара. Большинство котельных систем используют умягченную или деминерализованную подпиточную воду на основе цеолита натрия. Жесткость питательной воды обычно составляет от 0,01 до 2,0 промилле, но даже вода такой чистоты не обеспечивает работу без отложений. Поэтому необходимы хорошие программы внутренней очистки котловой воды.

ДЕПОЗИТЫ

Обычные загрязнители питательной воды, которые могут образовывать отложения в котлах, включают кальций, магний, железо, медь, алюминий, кремнезем и (в меньшей степени) ил и масло.Большинство месторождений можно отнести к одному из двух типов (рис. 12-1):

  • накипь, кристаллизовавшаяся непосредственно на поверхности пробирки
  • шламовые отложения, которые осаждались в других местах и ​​переносились на поверхность металла проточной водой

Накипь образуется из-за солей, которые имеют ограниченную растворимость, но не являются полностью нерастворимыми в котловой воде. Эти соли достигают места отложения в растворимой форме и осаждаются при концентрировании путем выпаривания. Образовавшиеся осадки обычно имеют достаточно однородный состав и кристаллическую структуру.

Высокие скорости теплопередачи вызывают высокие скорости испарения, которые концентрируют оставшуюся воду в области испарения. Ряд различных соединений, образующих накипь, может осаждаться из концентрированной воды. Характер образующейся накипи зависит от химического состава концентрированной воды. Обычными составляющими отложений являются кальций, магний, кремнезем, алюминий, железо и (в некоторых случаях) натрий.

Точные комбинации, в которых они существуют, варьируются от котла к котлу и от места к месту внутри котла (Таблица 12-1).Накипь может образовываться в виде силиката кальция в одном котле и в виде силиката натрия и железа в другом.

По сравнению с некоторыми другими реакциями осаждения, такими как образование фосфата кальция, кристаллизация накипи является медленным процессом. В результате образуются четко очерченные кристаллы, а на металле трубки образуется твердый, плотный материал с высокими изоляционными свойствами. Некоторые формы накипи настолько устойчивы, что сопротивляются любому типу удаления — механическому или химическому.

Шлам – это скопление твердых частиц, которые осаждаются в котельной воде или попадают в котел в виде взвешенных частиц.Отложения ила могут быть твердыми, плотными и вязкими. При воздействии высоких уровней тепла (например, при опорожнении горячего котла) отложения ила часто запекаются на месте. Отложения шлама, затвердевшие таким образом, могут быть такими же неприятными, как и накипь.

Как только начинается отложение, частицы, присутствующие в циркулирующей воде, могут связываться с отложением. Не обязательно, чтобы внутричастичное связывание происходило между каждой частицей в массе отложений. Некоторые несвязанные частицы могут быть захвачены сетью связанных частиц.

Таблица 12-1. Составляющие кристаллической шкалы, идентифицированные с помощью рентгеновской дифракции.

Имя Формула
Акмит Na 2 OFe 2 O 3 4SiO 2
Анальцит Na 2 OAl 2 O 3 4SiO 2 2H 2 O
Ангидрит CaSO 4
Арагонит СаСО 3
Брусит Мг(ОН) 2
Кальцит СаСО 3
Канкринит 4Na 2 OCaO4Al 2 O 3 2CO 2 9SiO 2 3H 2 O
Гематит Fe 2 О 3
Гидроксиапатит Ca 10 (OH) 2 (PO 4 ) 6
Магнетит Fe 3 О 4
Нозелит 4Na 2 O3Al 2 O 3 6SiO 2 SO 4
Пектолит Na 2 O4CaO6SiO 2 H 2 O
Кварц SiO 2
Серпантин 3MgO2SiO 2 2H 2 О
Тенардит Na 2 SO 4
Валластонит CaSiO 3
Ксонотлайт 5CaO5SiO 2 H 2 O

Связывание часто является функцией поверхностного заряда и потери воды при гидратации.Оксид железа, который существует во многих гидратированных и оксидных формах, особенно склонен к связыванию. Некоторые силикаты делают то же самое, и многие нефтяные загрязнители являются печально известными связующими для отложений из-за реакций полимеризации и разложения.

Помимо причинения материального ущерба за счет изоляции пути теплопередачи от пламени котла к воде (рис. 12-2), отложения ограничивают циркуляцию котловой воды. Они делают поверхность трубы шероховатой и увеличивают коэффициент сопротивления в контуре котла.Уменьшенная циркуляция в генераторной трубе способствует ускоренному осаждению, перегреву и преждевременному пароводяному разделению.

БОЙЛЕР ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ

На рисунках 12-3 и 12-4 показан процесс циркуляции котла. Левые части U-образных трубок представляют собой сливные трубы и заполнены относительно прохладной водой. Правые ножки представляют собой генераторные трубки и нагреваются. Тепло генерирует пузырьки пара, а конвекционные потоки создают циркуляцию. Чем больше применяется тепла, тем больше вырабатывается пара и увеличивается скорость циркуляции.

Если образуются отложения (Рисунок 12-4), шероховатая поверхность и частично суженное отверстие препятствуют потоку, уменьшая циркуляцию. При постоянном подводе тепла образуется одинаковое количество пара, поэтому пароводяной фактор в генерирующей трубе увеличивается. Вода в трубе становится более концентрированной, что повышает возможность отложения солей в котловой воде.

В экстремальных случаях отложения становятся достаточно сильными, чтобы уменьшить циркуляцию до уровня, при котором происходит преждевременное разделение пара и воды.Когда это происходит в печной трубе, отказ из-за перегрева происходит быстро. Когда отложения легкие, они могут не вызывать поломки труб, но снижают запас прочности конструкции котла.

Вплоть до преждевременного пароводяного разделения скорость циркуляции котла увеличивается при увеличении подводимой теплоты. Часто, как показано на рис. 12-5, точка перегиба (А) находится выше номинальной мощности котла. Когда контур грязный, точка перегиба кривой циркуляции в тепловводе смещается влево, и общая циркуляция воды уменьшается.Это представлено нижней ломаной линией.

Циркуляция и депонирование тесно связаны. Осаждение частиц является функцией подметания воды, а также поверхностного заряда (рис. 12-6). Если поверхностный заряд частицы относительно нейтрален в своей тенденции заставлять частицу либо прилипать к стенке трубки, либо оставаться во взвешенном состоянии, адекватная промывка водой удержит ее от трубки. Если циркуляция в контуре недостаточна для обеспечения достаточного охвата воды, нейтральная частица может прилипнуть к трубке.В случаях чрезвычайно низкой циркуляции может произойти полное испарение и отложение нормально растворимых солей натрия.

ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Обработка карбонатом натрия была оригинальным методом борьбы с отложениями сульфата кальция. Современные методы основаны на использовании фосфатов и хелантов. Первая представляет собой осаждающую программу, вторая — солюбилизирующую программу.

Контроль карбонатов

До того, как в 1930-х годах была принята обработка фосфатами, образование накипи из сульфата кальция было серьезной проблемой котлов.Обработку карбонатом натрия использовали для осаждения кальция в виде карбоната кальция, чтобы предотвратить образование сульфата кальция. Движущей силой образования карбоната кальция было поддержание высокой концентрации карбонат-иона в котловой воде. Даже там, где это было достигнуто, широкое образование отложений карбонатом кальция было обычным явлением. По мере того, как давление в котле и скорость теплопередачи медленно росли, отложения карбоната кальция становились неприемлемыми, поскольку это приводило к перегреву и выходу из строя труб.

Контроль фосфатов

Фосфат кальция практически нерастворим в котловой воде.Можно поддерживать даже небольшой уровень фосфата, чтобы обеспечить осаждение фосфата кальция в воде бойлера вдали от поверхностей нагрева. Таким образом, введение фосфатной обработки устранило проблему отложений карбоната кальция. При образовании фосфата кальция в котловой воде достаточной щелочности (pH 11,0-12,0) образуются частицы с относительно нелипким поверхностным зарядом. Это не препятствует развитию скоплений отложений с течением времени, но отложения можно достаточно хорошо контролировать с помощью продувки.

В программе обработки осаждением фосфатов магниевая часть загрязнителей жесткости осаждается предпочтительно в виде силиката магния. Если диоксид кремния отсутствует, магний будет осаждаться в виде гидроксида магния. Если поддерживается недостаточная щелочность котловой воды, магний может соединиться с фосфатом. Фосфат магния имеет поверхностный заряд, из-за которого он прилипает к поверхности пробирки, а затем собирает другие твердые частицы. По этой причине щелочность является важной частью программы осаждения фосфатов.

Силикат магния, образовавшийся в ходе программы осаждения, не обладает особой адгезией. Однако он способствует накоплению отложений наравне с другими загрязняющими веществами. Анализы типичных отложений в котлах показывают, что силикат магния присутствует примерно в таком же отношении к фосфату кальция, как магний к кальцию в питательной воде котла.

Контроль фосфатов/полимеров

Результаты обработки фосфатами улучшаются за счет органических добавок. Природные органические вещества, такие как лигнины, дубильные вещества и крахмалы, были первыми используемыми добавками.Органические вещества добавлялись для содействия образованию жидкого шлама, который оседал в буровом барабане. Продувка дна из грязевого барабана удалила шлам.

В органической обработке достигнуто много успехов (рис. 12-7). В настоящее время широко используются синтетические полимеры, и упор делается на дисперсию частиц, а не на образование жидкого осадка. Хотя этот механизм довольно сложен, полимеры изменяют площадь поверхности и отношение поверхностного заряда к массе типичных твердых частиц котла. При правильном выборе и применении полимера можно изменить поверхностный заряд частицы (рис. 12-8).

Многие синтетические полимеры используются в программах осаждения фосфатов. Большинство из них эффективны для диспергирования силиката и гидроксида магния, а также фосфата кальция. Полимеры обычно имеют низкую молекулярную массу и многочисленные активные центры. Некоторые полимеры используются специально для получения солей жесткости или железа; некоторые эффективны для широкого спектра ионов. На рис. 12-9 показаны относительные характеристики различных полимеров, используемых для обработки котловой воды.

Таблица 12-2.Эффективность фосфат/полимер можно поддерживать при высоких скоростях теплопередачи путем выбора подходящего полимера.

Хелант Контроль

Хеланты являются основными добавками в программе солюбилизирующей обработки котловой воды. Хеланты обладают способностью образовывать комплексы со многими катионами (жесткость и тяжелые металлы в условиях котловой воды). Они достигают этого, связывая металлы в растворимую органическую кольцевую структуру. Хелатированные катионы не осаждаются в котле.При применении с диспергатором хелатирующие агенты создают чистые поверхности у воды.

Поставщики и потребители хелатирующих агентов многое узнали об их успешном применении с момента их внедрения в качестве метода обработки питательной воды котлов в начале 1960-х годов. Хеланты были провозглашены добавками для «чудесного лечения». Однако, как и в случае с любым другим материалом, самой большой проблемой было правильное применение.

Хеланты представляют собой слабые органические кислоты, которые вводят в питательную воду котла в виде нейтрализованной натриевой соли.Вода гидролизует хелатирующий агент с образованием органического аниона. Степень гидролиза зависит от рН; полный гидролиз требует относительно высокого pH.

Анионный хелатирующий агент имеет реакционноспособные центры, которые притягивают координационные центры на катионах (загрязнения жесткости и тяжелых металлов). Координационные центры — это области иона, восприимчивые к химической связи. Например, железо имеет шесть координационных центров, как и ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). Ионы железа, поступающие в котел (т.г., как загрязнение из системы конденсата) в сочетании с ЭДТА. Все координационные центры иона железа используются ЭДТА, и образуется стабильный хелат металла (рис. 12-10).

NTA (нитрилотриуксусная кислота), еще один хелатирующий агент, применяемый для питательной воды котлов, имеет четыре координационных центра и не образует столь устойчивый комплекс, как ЭДТА. В случае NTA неиспользуемые координационные центры катиона подвержены реакциям с конкурирующими анионами.

Хеланты сочетаются с катионами, образующими отложения, такими как кальций, магний, железо и медь.Образовавшийся хелат металла растворим в воде. Когда хелат стабилен, осаждения не происходит. Хотя существует множество веществ, обладающих хелатирующими свойствами, ЭДТА и NTA на сегодняшний день являются наиболее подходящими хелатирующими агентами для обработки питательной воды котлов.

Логарифм константы равновесия реакции хелант-ион металла, часто называемой константой стабильности (Ks), можно использовать для оценки химической стабильности образовавшегося комплекса. Для реакции кальций-ЭДТА:

(Ca) 2+ (ЭДТА) 4

 

В таблице 12-3 перечислены константы стабильности для ЭДТА и НТА с обычными загрязнителями питательной воды.

 

Таблица 12-3. Константы стабильности обеспечивают меру химической стабильности комплексов хелант-ион металла.

 

Металл-ион

ЭДТА

НТА

Са+2 10,59 6,41
Мг+2 8,69 5,41
Fe+2 14.33 8,82
Fe+3 25,1 15,9

Эффективность программы хелатирования ограничена концентрацией конкурирующих анионов. За исключением фосфата, конкурирующие анионы, ограничивающие хелатирование ЭДТА, обычно не являются серьезными. Щелочность и диоксид кремния, в дополнение к фосфатам, ограничивают использование NTA.

Хелант/полимерный контроль

Оксид железа вызывает особую озабоченность в современных программах очистки котловой воды.Отложения из питательной воды котла с низкой (менее 1,0 ppm) жесткостью устраняются с помощью программ хелатирования и могут быть уменьшены до 95% с помощью хорошей программы обработки полимерами/фосфатами. Оксид железа вносит все больший вклад в отложения в котлах из-за фактического устранения отложений жесткости во многих системах и потому, что высокая скорость теплопередачи многих котлов способствует отложению железа.

Хеланты с высокими показателями стабильности, такие как ЭДТА, могут образовывать комплексы отложений железа.Однако эта способность ограничена конкуренцией с гидрат-ионами. Опыт показал, что полагаться только на ЭДТА или другие хелатирующие агенты — не самый удовлетворительный метод контроля уровня железа.

При нормальных скоростях подачи хелатирующего агента происходит ограниченное хелатирование поступающего железа в виде частиц. Обычно этого достаточно, чтобы растворить некоторое количество примесей железа в конденсате. Хелатирование магнетита (оксид, образующийся в условиях котла — смесь Fe2O3 и FeO) возможно, потому что хелатирующий агент соединяется с железистой (FeO) частью магнетита.

Избыток (высокий уровень) хелатирующего агента может удалить большое количество оксида железа. Однако это нежелательно, поскольку высокий избыток хелатирующего агента не может отличить оксид железа, образующий защитное магнетитовое покрытие, от оксида железа, образующего отложения.

Комбинация хелатирующего агента/полимера является эффективным подходом к контролю оксида железа. Адекватное количество хелатирующего агента подается для комплексной жесткости и растворимого железа с небольшим избытком для растворения примесей железа. Затем добавляются полимеры для придания кондиционированности и диспергирования любых оставшихся загрязнений оксидом железа (рис. 12-11).

Программа хелатообразователя/полимера может производить чистые поверхности воды, способствуя гораздо более надежной работе котла (Рисунок 12-12). Графики очистки неработающих котлов могут быть продлены, а в некоторых случаях и вовсе исключены. Это зависит от оперативного контроля и качества питательной воды. Хеланты с высокой комплексообразующей стабильностью являются «щадящими» обработками — они могут удалять отложения, которые образуются, когда качество питательной воды или управление обработкой периодически отклоняются от стандарта.

Котлы с умеренными отложениями в виде карбоната кальция и фосфата кальция могут быть эффективно очищены с помощью программы очистки от хелатирующего агента в процессе эксплуатации.Программы очистки хелатирующего агента в процессе эксплуатации должны контролироваться и не должны применяться на сильно отложенных котлах или применяться в слишком быстром темпе. Хеланты могут вызвать отслоение больших скоплений отложений за короткий период времени. Эти скопления могут закупорить коллекторы или повторно отложиться в критических зонах циркуляции, таких как трубы стен печи.

В программе очистки от хелатирующего агента добавляется достаточное количество хелатирующего агента для растворения жесткости поступающей питательной воды и железа. Затем следует рекомендованный избыток хелантного корма.Настоятельно рекомендуется проводить регулярные осмотры (обычно каждые 90 дней), чтобы можно было контролировать ход лечения.

Уровень полимера в котле также должен быть увеличен выше нормальной концентрации. Это максимально удерживает частицы в объемной воде до тех пор, пока они не осядут в грязевом барабане. Для удаления частиц из котла необходимо увеличить количество «ударов» бурового барабана.

Программы очистки от хелатирующих агентов в процессе эксплуатации не рекомендуются, если анализы отложений показывают, что основные компоненты состоят из силикатов, оксида железа или любых других отложений, которые кажутся твердыми, прочно связанными или лишенными пористости.Поскольку в большинстве случаев такие отложения не удаляются успешно, очистка от хелатирующего агента в процессе эксплуатации не может быть оправдана в таких ситуациях.

Комбинации фосфат/хелат/полимер

Комбинации полимера, фосфата и хелатирующего агента обычно используются для получения результатов, сравнимых с обработкой хелатирующим агентом/полимером в котлах низкого и среднего давления. Чистота котла улучшается по сравнению с обработкой фосфатом, а наличие фосфата обеспечивает простой способ проверки, подтверждающий наличие обработки в котловой воде.

Обработка только полимером

Программы обработки только полимерами также используются с определенным успехом. При такой обработке полимер обычно используется в качестве слабого хелатирующего агента для комплексирования жесткости питательной воды. Эти обработки наиболее эффективны, когда жесткость питательной воды постоянно очень низкая.

Водоподготовка котлов высокого давления

Котлы высокого давления обычно имеют участки с высоким тепловым потоком и питательной водой, состоящей из деминерализованной подпиточной воды и высоким процентом возврата конденсата.Из-за этих условий котлы высокого давления подвержены щелочному воздействию. Котлы низкого давления, в которых в качестве питательной воды используется деминерализованная вода и конденсат, также подвержены щелочному воздействию.

Существует несколько способов повышения концентрации котловой воды. Одним из наиболее распространенных является отложение оксида железа на трубах излучающих стенок. Отложения оксида железа часто довольно пористые и действуют как миниатюрные котлы. Вода втягивается в месторождение оксида железа. Тепло, подводимое к осадку от стенки трубы, генерирует пар, который проходит через осадок.На место пара поступает больше воды. Этот цикл повторяется, и вода под залежами концентрируется до чрезвычайно высокого уровня. Под отложениями может находиться 100 000 частей на миллион каустика, в то время как основная вода содержит только около 5-10 частей на миллион каустика (рис. 12-13).

Парогенераторы, поставляемые с деминерализованной или испаренной подпиточной водой или чистым конденсатом, могут быть защищены от щелочной коррозии с помощью обработки, известной под общим термином «координированный контроль фосфатов/pH».» Фосфат является буфером pH в этой программе и ограничивает локализованную концентрацию щелочи. Подробное обсуждение этой обработки включено в главу 11.

Если отложения сведены к минимуму, площади, где может скапливаться щелочь, уменьшаются. Чтобы свести к минимуму отложение железа в котлах высокого давления (1000-1750 фунтов на квадратный дюйм) были разработаны специальные полимеры, которые диспергируют железо и удерживают его в объемной воде.

Как и в случае с программами осаждения фосфатов и контроля образования хелатов, использование этих полимеров с координированной обработкой фосфатом/рН улучшает контроль над отложениями.Рисунок 12-14 иллюстрирует эффективность диспергаторов в борьбе с отложением оксида железа. Условия испытаний: манометрическое давление 1500 фунтов на кв. дюйм (590 °F), тепловой поток 240 000 БТЕ/фут²/ч и скоординированный химический состав воды по программе фосфат/pH. Сравнение необработанной поверхности теплопередачи (показана слева) с условиями обработки полимерными диспергаторами (показаны справа) дает графическую иллюстрацию ценности диспергаторов в предотвращении отложений в парогенераторе. Способность уменьшать накопление оксидов железа является важным требованием при очистке котельных систем, работающих при высоком давлении и с питательной водой высокой чистоты.

В котлах сверхкритического давления используются все летучие вещества, обычно состоящие из аммиака и гидразина. Из-за чрезвычайно высокой вероятности образования отложений и загрязнения паром в сверхкритической прямоточной котловой воде недопустимы никакие твердые вещества, включая твердые вещества для обработки.

 

Рис. 12-1. Классификация депозитов.

Икс

Рис. 12-2. Отложения снижают передачу тепла от котельной трубы к котловой воде, повышая температуру металла трубы.Может произойти перегрев металла трубы и выход из строя.

Икс

Рис. 12-4. U-образная трубка иллюстрирует циркуляцию воды и образование пара с отложениями.

Икс

Рис. 12-5. Циркуляция в зависимости от подводимой теплоты в котловом контуре.

Икс

Рис. 12-6. На переносимые водой частицы действуют противоположные силы. Поверхностные заряды могут притягивать частицы к осадку. Поток воды «увлекает» частицу за собой.

Икс

Рис. 12-7.Экспериментальные котлы используются для оценки программ химической обработки в жестких условиях.

Икс

Рис. 12-8. (Слева) Сканирующая электронная микрофотография (увеличение в 4000 раз) кристаллов фосфата кальция и силиката магния, образовавшихся в котловой воде, не обработанной диспергатором. (Справа) При использовании сульфированного полимера рост кристаллов контролируется.

Икс

Рис. 12-9. Хотя многие полимеры доступны для обработки котловой воды, уровни производительности различаются.

Икс

Рис. 12-10. Большинство металлов имеют шесть реакционноспособных координационных центров. ЭДТА может эффективно связываться с каждым центром координации и образовывать стабильный комплекс.

Икс

Рис. 12-11. Хелант/полимер может обеспечить высокую степень защиты от отложений железа при условии, что используется соответствующий полимер. Даже члены одного и того же семейства полимеров, такие как полиметакрилат (ПМА), могут сильно различаться по своим характеристикам.

Икс

Таблица 12-2.Эффективность фосфата/полимера можно поддерживать при высокой скорости теплопередачи путем выбора подходящего полимера.

Икс
Тип обработки Концентрация для обработки котлов (частей на миллион) Скорость теплопередачи (БТЕ/фут 2 /ч) Рабочее давление (psig) % Уменьшение масштаба
Синтетический полимер А 10 185 000 300 44
Синтетический полимер B 10 185 000 300 93
Синтетический полимер C 10 185 000 300 94
Синтетический полимер B 5 185 000 300 56
Синтетический полимер C 5 185 000 300 94
Синтетический полимер B 10 185 000 900 64
Синтетический полимер C 10 185 000 900 92
Синтетический полимер B 10 300 000 900 44
Синтетический полимер С 10 300 000 900 86
Синтетический полимер B 10 300 000 1200 30
Синтетический полимер C 10 240 000 1200 90
Синтетический полимер C 10 300 000 1200 83

Рис. 12-12.Хелант/полимер обеспечивает наиболее безотходный способ внутреннего контроля обработки. Условия испытаний: 600 фунтов на кв. дюйм изб.; 60 000 (большой зонд) + 180 000 (малый зонд) БТЕ/фут2/ч питательной воды, постоянная подпитки.

Икс

Фосфатный цикл — без обработки

Цикл фосфатов — натуральный кондиционер

Фосфатный цикл — кондиционер лигнина

Фосфатный цикл — полимерные диспергаторы

Фосфатный цикл — смесь хелатирующих и полимерных диспергаторов

Цикл хелатирования — смесь хелатного агента и полимерного диспергатора

Рис. 12-13.Пористые отложения создают условия, способствующие образованию высоких концентраций твердых частиц в котловой воде, таких как гидроксид натрия (NaOH).

Икс

Рис. 12-14. Экспериментальные поверхности теплопередачи котла (увеличение 800X), подвергшиеся воздействию загрязнения питательной воды железом. Отложение сильного оксида железа происходило (слева), когда полимер не использовался. Практически чистая поверхность была достигнута с помощью специальной программы полимеризации железа (справа).

Икс

Справочник по воде – Управление продувкой котла

Продувка котла – это удаление воды из котла.Его цель — контролировать параметры котловой воды в заданных пределах, чтобы свести к минимуму накипь, коррозию, унос и другие специфические проблемы. Продувка также используется для удаления взвешенных твердых частиц, присутствующих в системе. Эти твердые частицы образуются из-за загрязнения питательной воды, осадков внутренней химической обработки или из-за превышения пределов растворимости других растворимых солей.

Фактически часть котловой воды удаляется (продувка) и заменяется питательной водой. Процент продувки котла составляет:

количество продувочной воды

X 100 = % продувки

количество питательной воды

Продувка может варьироваться от менее 1 % при наличии исключительно высококачественной питательной воды до более 20 % в критической системе с низкокачественной питательной водой.На установках с подпиточной водой, умягченной цеолитом натрия, процентное содержание обычно определяют с помощью теста на содержание хлоридов. В котлах более высокого давления растворимый инертный материал может быть добавлен в котловую воду в качестве индикатора для определения процента продувки. Формула для расчета процента продувки с использованием хлорида и ее расчет приведены в Таблице 13-1.

Таблица 13-1. Алгебраическое доказательство формулы продувки.

Пусть

x = Количество питательной воды

y = количество продувочной воды

a = концентрация хлоридов в питательной воде

b = концентрация хлоридов в котловой воде

k = процент продувки

По определению процента продувки

Поскольку общее количество хлоридов, поступающих в котел, должно равняться общему количеству хлоридов, выходящих из котла,

ха = хб

Умножение обеих сторон на 100 дает:
хб

дает:

 

Потому что по определению 100 г

= к , тогда к =

100 и или
х б

 

Cl в питательной воде X 100 = % продувки
Cl в котловой воде

ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОДУВКУ

Основной целью продувки является поддержание содержания твердых частиц в котловой воде в определенных пределах.Это может потребоваться по особым причинам, например, при загрязнении котловой воды. В этом случае требуется высокая скорость продувки для максимально быстрого удаления загрязняющих веществ.

Скорость продувки, необходимая для конкретного котла, зависит от конструкции котла, условий эксплуатации и уровня загрязнения питательной воды. Во многих системах скорость продувки определяется по общему количеству растворенных твердых частиц. В других системах требуемая скорость продувки определяется уровнями щелочности, кремнезема или взвешенных твердых частиц.

В течение многих лет нормы продувки котлов устанавливались для ограничения загрязнения котловой воды уровнями, установленными Американской ассоциацией производителей котлов (ABMA) в ее Стандартной гарантии чистоты пара. Эти стандарты использовались, несмотря на то, что они носили общий характер и не применялись к каждому отдельному случаю. В настоящее время ASME «Консенсус по практике контроля качества питательной воды и котловой воды в современных промышленных котлах», представленный в таблице 13-2, часто используется для определения скорости продувки.

Этот консенсус относится к контролю отложений, а также к качеству пара. Во всех случаях необходимо использовать здравый инженерный расчет. Поскольку каждая конкретная котельная система отличается, пределы регулирования также могут быть разными. Существует множество механических факторов, которые могут повлиять на контрольные пределы продувки, включая конструкцию котла, мощность, уровень воды, характеристики нагрузки и тип топлива.

В некоторых случаях контрольные пределы продувки для конкретной системы могут определяться опытом эксплуатации, проверками оборудования или проверкой чистоты пара, а не критериями качества воды ASME или ABMA.В некоторых случаях возможно превышение стандартных пределов общего содержания твердых веществ (или проводимости), диоксида кремния или щелочности. Противопенные присадки успешно применялись для обеспечения более высоких, чем обычно, пределов содержания твердых частиц, как показано на рис. 13-1. Программы хелатирования и эффективных диспергаторов также могут привести к превышению определенных критериев воды.

Максимально возможные уровни для каждой конкретной системы можно определить только опытным путем. Влияние характеристик воды на качество пара можно проверить с помощью проверки чистоты пара.Однако влияние на внутренние условия должно определяться по результатам, наблюдаемым во время капитального ремонта конкретной установки.

Для некоторых котлов может потребоваться более низкий уровень продувки, чем обычно, из-за необычной конструкции котла или условий эксплуатации или требования исключительно чистой питательной воды. На некоторых установках пределы продувки котла ниже, чем необходимо, из-за консервативной философии эксплуатации.

РУЧНАЯ ПРОДУВКА

Прерывистая ручная продувка предназначена для удаления взвешенных твердых частиц, в том числе любого шлама, образующегося в котловой воде.Отвод ручной продувки обычно располагается на дне самого нижнего барабана котла, где может осаждаться образовавшийся шлам.

Надлежащим образом контролируемая прерывистая ручная продувка удаляет взвешенные твердые частицы, обеспечивая удовлетворительную работу котла. Большинство промышленных котельных систем содержат как ручную прерывистую, так и непрерывную систему продувки. На практике ручные продувочные клапаны периодически открываются в соответствии с рабочим графиком. Для оптимизации удаления взвешенных твердых частиц и экономичности эксплуатации частые короткие удары предпочтительнее нечастых длительных ударов.Очень мало шлама образуется в системах, использующих питательную воду для котлов исключительно высокого качества. Ручная продувка в этих системах может быть менее частой, чем в тех, которые используют питательную воду, загрязненную жесткостью или железом. Консультант по очистке воды может порекомендовать подходящий график ручной продувки.

Клапаны продувки на водоразборных коллекторах котла должны эксплуатироваться в строгом соответствии с рекомендациями производителя. Обычно из-за возможных проблем с циркуляцией коллекторы водяных стенок не продуваются во время пропаривания агрегата.Продувка обычно происходит, когда агрегат выводится из эксплуатации или ставится на бок. Во время ручной продувки следует внимательно следить за уровнем воды.

НЕПРЕРЫВНАЯ ПРОДУВКА

Непрерывная продувка, как следует из самого термина, представляет собой непрерывное удаление воды из котла. Он предлагает множество преимуществ, которые невозможно получить при использовании только нижней продувки. Например, вода может быть удалена из места наибольшего содержания растворенных твердых частиц в котловой воде. Благодаря этому постоянно поддерживается надлежащее качество котловой воды.Кроме того, максимальное количество растворенных твердых веществ может быть удалено с минимальными потерями воды и тепла из котла.

Еще одним важным преимуществом непрерывной продувки является рекуперация большого количества содержащегося в ней тепла за счет использования расширительных баков продувки и теплообменников. Установки регулирующего клапана должны регулярно регулироваться для увеличения или уменьшения продувки в соответствии с результатами контрольных испытаний и для постоянного постоянного контроля за концентрацией котловой воды.

При использовании непрерывной продувки ручная продувка обычно ограничивается приблизительно одним коротким продувом в смену для удаления взвешенных твердых частиц, которые могли осаждаться рядом с соединением ручной продувки.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Несколько факторов могут способствовать снижению энергопотребления на водяной стороне оборудования для производства пара.

Уменьшение масштаба

Теплопередача затруднена из-за образования накипи на внутренних поверхностях. Уменьшение накипи за счет надлежащей предварительной обработки и внутренней химической обработки приводит к более чистым внутренним поверхностям для более эффективной теплопередачи и, как следствие, к экономии энергии.

Снижение продувки котловой воды

Уменьшение продувки котловой воды может привести к значительной экономии топлива и воды.

В некоторых установках содержание твердых частиц в котловой воде ниже максимально допустимого уровня. Благодаря усовершенствованным методам контроля, включая автоматическое оборудование для продувки котла, продувку котловой воды можно уменьшить, чтобы поддерживать содержание твердых частиц близко к максимально допустимому уровню, но не выше его.

Требуемая скорость продувки зависит от характеристик питательной воды, нагрузки на котел и механических ограничений. Изменения этих факторов изменят объем требуемой продувки, вызывая необходимость частой регулировки системы непрерывной продувки с ручным управлением.Даже частая ручная регулировка может оказаться недостаточной для соответствия изменяющимся условиям эксплуатации. В Таблице 13-3 показана экономия, возможная при автоматическом управлении продувкой котла.

Скорость продувки часто является наиболее плохо контролируемой переменной внутренней программы очистки. Пределы проводимости для продувки котла с ручным управлением обычно довольно широки, с нижними пределами ниже 70% от максимально безопасного значения. Это часто необходимо при ручном управлении, потому что узкий диапазон не может безопасно поддерживаться.

В установках с подпиточной водой, умягченной цеолитом натрия, системы автоматического управления могут поддерживать проводимость котловой воды в пределах 5% от заданного значения. Записи по эксплуатации станции подтвердили, что при ручной регулировке непрерывная продувка находится в пределах этого диапазона 5% не более 20% времени. В целом, средняя установка экономит примерно 20% продувки котла при переходе от непрерывной продувки, регулируемой вручную, к непрерывной продувке, регулируемой автоматически. Это снижение достигается без риска образования накипи или переноса из-за высокого содержания твердых частиц в котловой воде.

В некоторых случаях повышение качества питательной воды позволяет значительно снизить скорость продувки при существующем максимально допустимом уровне твердых частиц. Это может быть достигнуто за счет повторного использования дополнительного конденсата в качестве питательной воды или за счет улучшения методов внешней очистки для повышения качества подпиточной воды.

Любое сокращение продувки способствует экономии воды и топлива, как показано в таблице 13-4. Когда одинаковые концентрации в котловой воде поддерживаются на максимально допустимом уровне или около него, экономия достигается в нескольких областях, включая потребление подпиточной воды, стоимость технологической воды, стоимость очистки сточных вод продувочной воды, потребление топлива и требования к химической обработке.Эта экономия заметно больше там, где качество подпиточной воды плохое, где оборудование для рекуперации тепла отсутствует или неэффективно, и где условия эксплуатации часто меняются.

Рекуперация тепла

Рекуперация тепла часто используется для снижения потерь энергии в результате продувки котловой воды. На рис. 13-2 показана типичная система рекуперации тепла продувки котла с использованием расширительного бака и теплообменника.

Установка оборудования для рекуперации тепла имеет смысл только в том случае, если энергия от расширительного бака или продувочной воды может быть рекуперирована и использована.Когда уже имеется избыточная подача выхлопных газов или пара низкого давления, мало оправданий для установки оборудования для рекуперации тепла.

При экономической целесообразности продувка котловой воды может использоваться для нагрева технологических потоков. В большинстве случаев в системах рекуперации тепла продувки котловой воды для деаэрации используется пар вторичного испарения из расширительного резервуара. Продувка из расширительного бака проходит через теплообменник и используется для предварительного подогрева подпиточной воды котла. При использовании эффективной теплообменной установки единственными потерями тепла является конечная разница температур поступающей подпиточной воды и продувочной воды в канализацию.Эта разница обычно составляет 10-20°F (5-10°C).

В Таблице 13-5 представлен типичный расчет для определения экономии топлива, достигаемой в системе рекуперации тепла с использованием расширительного бака низкого давления и теплообменника. Рисунок 13-3 можно использовать для определения количества вторичного пара, извлекаемого из расширительного резервуара.

Таблица 13-5. Пример возможной экономии топлива за счет использования рекуперации тепла при непрерывной продувке.

 

Испарение (пар) 5 000 000 фунтов
Продувка: +263 000 фунта в день (5.0%)
Питательная вода (пар + продувка) 5 263 000 фунтов
Давление в котле: 600 фунт/кв. дюйм изб.
Температура питательной воды (используется острый пар): 240 °F
Температура подпиточной воды: 60 °F
Объем топлива (масла) 145 000 БТЕ/гал
(при КПД котла 75 %) х 0.75  
Доступное тепло топлива: 108 750 БТЕ/гал
Используя расширительный бак на 5 фунтов на квадратный дюйм, количество доступного пара можно рассчитать по формуле:    
% испарившегося пара = H b — H f

х 100

 
В т ​​
где    
H b : теплота жидкости при давлении в котле 475 БТЕ/фунт
H f : теплота жидкости при давлении вспышки -196 БТЕ/фунт

V t : скрытая теплота парообразования при мгновенном давлении

960

х 100

БТЕ/фунт

% выпаренного пара =

29.1  

(продувка)

263 000 фунтов

(при 29,1% выкипания пара)

Х.291  
Пар мгновенного испарения доступен при давлении 5 фунтов на кв. дюйм: 76 500 фунтов
Общая теплота пара мгновенного испарения при давлении 5 фунтов на кв. дюйм: 1 156 БТЕ/фунт

(теплота подпиточной воды при 60°F)

-28 БТЕ/фунт

Наличие тепла в паре мгновенного испарения

1 128 БТЕ/фунт

(возможен испарительный пар)

х 76 500 фунтов
Экономия тепла при мгновенном испарении 86 292 000 БТЕ
Теплота жидкости в фунтах на кв. дюйм изб. 196 БТЕ/фунт
Теплота жидкости при 80°F — 48 БТЕ/фунт
Рекуперация тепла 148 БТЕ/фунт

(продувка)

263 000 фунтов

(продувка не прошита)

х 0.709  

(рекуперация тепла)

х 148 БТЕ/фунт
Экономия тепла за счет теплообменника: 27 597 000 БТЕ

(экономия тепла за счет вторичного пара)

86 292 000 БТЕ
Общая экономия тепла: 113 889 000 БТЕ

(доступное тепло топлива)

108 750 БТЕ/гал
Экономия топлива: 1.047 галлона

(@ 0,80 долл. США за галлон)

Х 0,80  
Ежедневная экономия 837,60 $  
  х 365 дней/год
Годовая экономия $305 724

ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Ручная продувка

Оборудование для ручной продувки, считающееся частью котла и устанавливаемое вместе с агрегатом, обычно состоит из линии отбора, быстродействующего клапана и запорного клапана.Отборная линия всегда располагается в самой нижней части самого нижнего барабана котла, где должна образовываться наибольшая концентрация взвешенных веществ.

Некоторые типы водотрубных котлов имеют более одного патрубка продувки. Они позволяют продувку с обоих концов бурового барабана. На коллекторах установлены продувочные патрубки для слива и удаления взвешенных частиц, которые могут скапливаться и ограничивать циркуляцию. Изготовитель котла обычно указывает определенные ограничения на продувку водяных стеновых коллекторов.Эти ограничения должны строго соблюдаться.

Непрерывная продувка

Обычно оборудование непрерывной продувки устанавливается производителем котла. Точное расположение линии отбора непрерывной продувки зависит в первую очередь от схемы циркуляции воды. Его положение должно обеспечивать удаление наиболее концентрированной воды. Линия также должна быть расположена таким образом, чтобы питательная вода котла или раствор подачи химикатов не попадали непосредственно в нее. Размер линий и регулирующих клапанов зависит от требуемой величины продувки.

На рис. 13-4 показано типичное место в паровом барабане для соединения с непрерывной продувкой. В большинстве устройств линия взлета находится на несколько дюймов ниже уровня малой воды. В других конструкциях выход находится близко к нижней части парового барабана.

Автоматическая продувка

Автоматическая система управления продувкой постоянно контролирует котловую воду, регулирует скорость продувки и поддерживает удельную проводимость котловой воды на заданном уровне.Основные компоненты автоматической системы управления продувкой включают измерительный узел, центр управления и модулирующий регулирующий клапан продувки. Типичная модулирующая автоматическая система управления продувкой котла показана на рис. 13-5.

УПРАВЛЕНИЕ ПРОДУВКОЙ

Если необходимо поддерживать экономичную скорость продувки, необходимо часто проводить соответствующие тесты котловой воды для проверки концентрации в котловой воде. Когда используется подпитка, умягченная цеолитом натрия, необходимость продувки котла обычно определяется путем измерения электропроводности котловой воды, которая обеспечивает косвенное измерение растворенных в котловой воде твердых веществ.

Другие компоненты котловой воды, такие как хлориды, натрий и кремнезем, также используются в качестве средств контроля продувки. Испытание на щелочность использовалось в качестве дополнительного контроля продувки для систем, в которых щелочность котловой воды может быть особенно высокой.

Всего твердых веществ

С технической точки зрения гравиметрические измерения обеспечивают удовлетворительный способ определения общего содержания твердых веществ в котловой воде; однако этот метод используется редко, поскольку анализ занимает много времени и слишком сложен для рутинного контроля.Кроме того, сравнение общего содержания твердых частиц в котловой воде с общим содержанием твердых частиц в питательной воде не обязательно обеспечивает точное измерение концентрации питательной воды в котле по следующим причинам:

  • пробы котловой воды могут не показывать репрезентативное содержание взвешенных веществ из-за оседания или образования отложений
  • внутренняя очистка может добавлять в котловую воду различные твердые вещества
  • расщепление бикарбонатов и карбонатов может привести к выделению углекислого газа и снижению общего содержания твердых веществ в котловой воде

Растворенные твердые вещества

Удельная электропроводность котловой воды позволяет косвенно измерить содержание растворенных твердых частиц и обычно может использоваться для контроля продувки.Однако установление скорости продувки на основе относительной удельной проводимости питательной воды и котловой воды не дает прямого измерения концентрации питательной воды в котле. На удельную проводимость влияет потеря углекислого газа с паром и введение твердых частиц в качестве внутренней химической обработки. Кроме того, нельзя напрямую сравнивать удельную электропроводность питательной воды (разбавленный раствор) и котловой воды (концентрированный раствор).

Удельная проводимость образца обусловлена ​​ионизацией различных присутствующих солей.В разбавленных растворах растворенные соли практически полностью ионизированы, поэтому удельная проводимость увеличивается пропорционально концентрации растворенных солей. В концентрированных растворах подавляется ионизация и уменьшается отношение удельной электропроводности к растворенным солям. Связь между удельной электропроводностью и растворенными твердыми веществами наиболее точно определяется путем измерения обоих параметров и установления коэффициента корреляции для каждой системы. Тем не менее, фактор может быть оценен.Содержание твердых веществ в очень разбавленных растворах, таких как конденсат, может быть рассчитано с коэффициентом 0,5-0,6 частей на миллион растворенных твердых веществ на микросименс (микромо) удельной проводимости. Для более концентрированного раствора, такого как котловая вода, коэффициент может варьироваться от 0,55 до 0,90 ppm растворенных твердых веществ на микросименс удельной электропроводности. Ион гидроксида, присутствующий во многих котловых водах, обладает высокой проводимостью по сравнению с другими ионами. Поэтому общепринятой практикой является нейтрализация щелочи органической кислотой перед измерением электропроводности.Хотя галловая кислота обычно используется для нейтрализации фенолфталеиновой щелочности в образцах с высокой удельной проводимостью, борная кислота может использоваться в образцах с низкой и высокой удельной проводимостью с минимальным влиянием на коэффициент корреляции между растворенными твердыми веществами и удельной проводимостью.

Силикагель, щелочность, натрий, литий и молибдат

При определенных обстоятельствах измерение содержания кремнезема и щелочности в котловой воде может использоваться для контроля продувки.Натрий, литий и молибдат использовались для точного расчета скоростей продувки в установках высокого давления, где деминерализованная вода используется в качестве питательной воды.

Хлорид

Если концентрация хлоридов в питательной воде достаточно высока для точного измерения, ее можно использовать для управления продувкой и для расчета скорости продувки. Поскольку хлориды не осаждаются в котловой воде, относительные концентрации хлоридов в питательной воде и котловой воде обеспечивают точную основу для расчета скорости продувки.

Тест на содержание хлоридов не подходит для этого расчета, если содержание хлоридов в питательной воде слишком низкое для точного определения. Небольшая аналитическая ошибка в определении содержания хлоридов в питательной воде вызовет заметную ошибку в расчете скорости продувки.

Удельный вес

Удельный вес котловой воды пропорционален растворенным в ней твердым веществам. Однако определение растворенных твердых веществ путем измерения удельного веса ареометром является настолько неточным, что его нельзя рекомендовать для надлежащего управления продувкой.

Котельные услуги SUEZ включают в себя ряд решений, которые сочетают в себе химию, оборудование, анализ данных и выездное обслуживание для улучшения характеристик котловой воды.

 

Рис. 13-1. Влияние концентрации пеногасителя на чистоту пара.

Икс

Рис. 13-2. Типичная система рекуперации тепла продувки котла с использованием расширительного бака и теплообменника.

Икс

Таблица 13-2. Предлагаемые пределы качества воды

a . Икс
  Рабочее давление в барабане b , МПа (psig)
 

0-2.07

(0-300)

2.08-3.10

(301-450)

3.11-4.14

(451-600)

4.15-5.17

(601-750)

5.18-6.21

(751-900)

6,22-6,89

(901-1000)

6,90-10,34

(1001-1500)

10.35-10.79

(1501-2000)

ПИТАТЕЛЬНАЯ ВОДА ч                
Растворенный кислород (мг/л O 2 ), измеренный до добавления поглотителя кислорода j <0,040 <0,040 <0,007 <0.007 <0,007 <0,007 <0,007 <0,007
Общее железо (мг/л Fe) 0,100 0,050 0,030 0,025 0,020 0,020 0,010 0,010
Всего меди (мг/л Cu) 0,050 0,025 0,020 0,020 0.015 0,015 0,010 0,010
Общая жесткость (мг/л CaCO 3 ) 0,300 0,300 0,200 0,200 0,100 0,100 —не обнаруживается—
Диапазон pH при 25°C 7,5-10,0 7,5-10,0 7,5-10,0 7,5-10,0 7,5-10,0 8.5-9,5 9,0-9,6 9,0-9,6
Химикаты для защиты предкотловой системы использовать только летучие щелочные материалы
Нелетучий TOC
(мг/л C) г г
<1 <1 <0,5 <0,5 <0,5 —как можно ниже, <0,2--
Маслянистое вещество (мг/л) <1 <1 <0.5 <0,5 <0,5 —как можно ниже, <0,2--
КОТЛОВАЯ ВОДА
Кремнезем (мг/л SiO 2 ) 150 фунтов стерлингов 90 фунтов стерлингов 40 фунтов стерлингов 30 фунтов стерлингов 20 фунтов стерлингов 8 фунтов стерлингов 2 фунта стерлингов 1 фунт стерлингов
Общая щелочность (мг/л CaCO 3 ) <350 г <300 д <250 г <200 г <150 г <100 д

—не поддается обнаружению e

Щелочность свободного гидроксида (мг/л CaCO 3 ) c —не указано—

—не поддается обнаружению e

Удельная проводимость (мкСм/см) (мкОм/см при 25°C без нейтрализации <3500 f <3000 f <2500 f <2000 f <1500 f <1000 f 150 фунтов стерлингов 100 фунтов стерлингов

a Источник: Исследовательский комитет ASME по парам и воде в теплоэнергетических системах.Тип котла: промышленный водотрубный, большой мощности, на первичном топливе, барабанного типа; Процент подпиточной воды: до 100% питательной воды; условия: включает пароперегреватель, турбинные приводы или технологические ограничения по чистоте пара; целевая чистота насыщенного пара.

b При местных тепловых потоках >473,2 кВт/м (>150 000 БТЕ/ч/фут 2 ), используйте значения для следующего более высокого диапазона давления.

c Минимальный уровень щелочности OH в котлах ниже 6,21 МПа (900 фунтов на кв. дюйм изб.) должен определяться индивидуально с учетом растворимости кремнезема и других компонентов внутренней обработки.

d Максимальная общая щелочность, соответствующая приемлемой чистоте пара. При необходимости переопределить проводимость как параметр управления продувкой. Если подпиткой является деминерализованная вода с давлением от 4,14 МПа (600 фунтов на кв. дюйм) до 6,89 МПа (1000 фунтов на кв. дюйм), щелочность котловой воды должна соответствовать указанной в таблице для диапазона 6,90–10,34 МПа (1001–1500 фунтов на кв. дюйм).

e Относится к щелочности свободного гидроксида натрия или калия. Некоторая небольшая переменная величина общей щелочности будет присутствовать и поддаваться измерению с предполагаемым конгруэнтным или скоординированным регулированием уровня фосфатов и pH или обработкой летучими веществами, применяемыми в этих диапазонах высокого давления.

f Максимальные значения часто недостижимы без превышения рекомендуемых максимальных значений щелочности, особенно в котлах ниже 6,21 МПа (900 фунтов на кв. дюйм) с подпиткой более 20% воды, общая щелочность которой составляет >20% TDS естественно или после предварительной обработки известью -ионообменное умягчение содовым или натриевым циклом. Фактические допустимые значения проводимости для достижения любой желаемой чистоты пара должны устанавливаться для каждого случая путем тщательного измерения чистоты пара. На взаимосвязь между проводимостью и чистотой пара влияет слишком много переменных, чтобы ее можно было свести к простому списку табличных значений.

г Нелетучий TOC представляет собой органический углерод, который не добавляется преднамеренно в рамках режима очистки воды.

h Котлы с давлением ниже 6,21 МПа (900 фунтов на кв. дюйм изб.) с большими печами, большим пространством для выпуска пара и внутренней обработкой хелатирующим агентом, полимером и/или пеногасителем иногда могут выдерживать более высокие уровни примесей в питательной воде, чем указанные в таблице, и при этом обеспечивать адекватный контроль отложений и чистота пара. Удаление этих примесей внешней предварительной обработкой всегда является более положительным решением.альтернативы должны оцениваться с точки зрения практичности и экономичности в каждом отдельном случае.

i Значения в таблице предполагают наличие деаэратора.

j Значение не указано, поскольку достижимая чистота пара зависит от многих переменных, включая общую щелочность и удельную электропроводность котловой воды, а также от конструкции котла, внутренних устройств парового барабана и условий эксплуатации (см. сноску f). Поскольку для котлов этой категории требуется относительно высокая степень чистоты пара, другие рабочие параметры должны быть установлены настолько низкими, насколько это необходимо для достижения этой высокой чистоты для защиты пароперегревателей и турбин и/или для предотвращения загрязнения процесса.

Рис. 13-3. Пар вторичного вскипания, извлекаемый из систем непрерывной продувки.

Икс

Эта диаграмма используется для расчета процента котловой воды, сбрасываемой системой непрерывной продувки, которая может мгновенно превращаться в пар при пониженном давлении и может быть восстановлена ​​в виде пара низкого давления для отопления или технологического процесса.

Пример : Котел, работающий при давлении 450 фунтов на квадратный дюйм. Непрерывная продувка составляет 10 000 фунтов/час. Какой процент продувочной воды может быть извлечен в виде пара мгновенного испарения при давлении 10 фунтов на кв. дюйм?

Решение : Найдите 450 фунтов на кв. дюйм на левой оси.Следуйте горизонтально вправо до пересечения с кривой «вспышки» 10 фунтов на квадратный дюйм (точка A). Опустите вертикально вниз к нижней оси и прочтите 24,5%. (24,5% от продувки 10 000 фунтов/час = 2450 фунтов/час пара вторичного испарения при манометрическом давлении 10 фунтов на кв. дюйм.)

Эти кривые были получены по формуле:

% испарившегося пара = Н б Н ж х 100
В ф

где

H b = теплота жидкости при давлении в котле, БТЕ/фунт

H f = теплота жидкости при давлении вспышки, БТЕ/фунт

V f = скрытая теплота парообразования при давлении мгновенного испарения, БТЕ/фунт

Примечание: Для давления в котле от 100 до 800 фунтов/кв.Для давления в котле выше 800 фунтов/кв.

Таблица 13-3. Пример экономии при установке автоматического оборудования для продувки (базис: один день).

Икс
Испарение 2 400 000 фунтов/день
Давление в котле: 600 фунт/кв. дюйм изб.
Ручная продувка: 183 423 фунта в день (7.1%)
Автоматическая продувка: 145 069 фунта в день (5,7%)
Уменьшение продувки:  38 354 фунтов/день
Температура питательной воды: 240 °F
Температура подпиточной воды: 60 °F
Теплота жидкости при манометрическом давлении 600 фунтов на кв. дюйм 475 БТЕ/фунт
Теплота жидкости при 60°F -28 БТЕ/фунт
Необходимое тепло: 447 БТЕ/фунт
     (уменьшение продувки) х 38 354 фунтов/день
Снижение температуры: 17 144 238 БТЕ/день
Топливо (газ): 1040 БТЕ/фут 3

      (при КПД котла 80 %)

Х .80

 

Доступное тепло топлива: 832 БТЕ/фут 3
        (восстановление тепла) 17 144 238 БТЕ/день

 

÷ 832 БТЕ/фут 3
Уменьшение количества топлива: 20 606 футов 3 /день
Экономия топлива $4.00/1000 футов 3 : 82,42 $  
Сокращение рабочей силы: 0,5 ч
Ежедневная экономия труда при $30,00/час 15,00 $  
Уменьшение количества воды: 4 598 гал/день
Ежедневная экономия воды при 0,80 долл. США/1000 галлонов: 3,68 $  
Всего ежедневных сбережений: 101 доллар.10  
  х 365 дней/год
Годовая экономия 36 902 $  

Рис. 13-4. Типичный паровой барабан с местом непрерывной продувки.

Икс

Таблица 13-4. Пример возможной экономии топлива за счет сокращения продувки (база: один день).

Икс
Испарение (пар) 2 000 000 фунтов/день
Текущая продувка: 128 000 фунтов/день (6%)
Уменьшенная продувка:  — 41 000 фунтов/день (2%)
Уменьшение продувки:  87 000 фунтов/день
Питательная вода (пар плюс продувка): 2 041 000 фунтов
Давление котла 200 фунт/кв. дюйм изб.
Температура питательной воды: 215 °F
Температура подпиточной воды: 60 °F
Топливо (масло): 145 000 БТЕ/гал

      (при КПД котла 80 %)

Х .80

 

Доступное тепло топлива: 116 000 БТЕ/гал
        (восстановление тепла) 17 144 238 БТЕ/день
Теплота жидкости при давлении в котле: 362 БТЕ/фунт
Теплота жидкости при 60°F: -28 БТЕ/фунт
Необходимое тепло: 334 БТЕ/фунт
     (уменьшение продувки) 87 000 фунтов/день
  х 334 БТЕ/фунт
Полная экономия тепла: 29 058 000 БТЕ/день
  +116 000  
Экономия топлива

     (@ 0 долларов США.80/гал)

250

х 0,80

 
Ежедневная экономия: 200 долларов  
  х 365 дней/год
Годовая экономия: 72 000 долларов  

Рис. 13-5. Модуляционное оборудование автоматической продувки котлов

Икс

Пар и конденсат — общий обзор паровой системы


Общий обзор паровой системы

Котел является сердцем паровой системы.Типичный современный компактный котел приводится в действие горелкой, которая направляет тепло в трубы котла.

Горячие газы из горелки проходят назад и вперед до 3 раз через ряд труб, чтобы обеспечить максимальную передачу тепла через поверхности труб к окружающей котловой воде. Как только вода достигает температуры насыщения (температуры, при которой она будет кипеть при данном давлении), образуются пузырьки пара, которые поднимаются к поверхности воды и лопаются. Пар выпускается в пространство над ним, готовый к входу в паровую систему.Запорный или коронный клапан изолирует котел и его давление пара от процесса или установки.

Если пар находится под давлением, он будет занимать меньше места. Паровые котлы обычно работают под давлением, поэтому меньший по размеру котел может производить больше пара и передавать его к месту использования с помощью трубопроводов малого диаметра. При необходимости давление пара снижается в месте использования.

Пока количество пара, производимого в котле, равно количеству пара, выходящего из котла, котел будет оставаться под давлением.Горелка будет поддерживать правильное давление. Это также поддерживает правильную температуру пара, потому что давление и температура насыщенного пара напрямую связаны.

Котел имеет ряд фитингов и элементов управления, обеспечивающих его безопасную, экономичную, эффективную работу и постоянное давление.


Типовой котел с кожухом дымовых труб

Питательная вода
Большое значение имеет качество воды, подаваемой в котел. Он должен иметь правильную температуру, обычно около 80°C, чтобы избежать теплового удара по котлу и обеспечить его эффективную работу.Он также должен быть надлежащего качества, чтобы избежать повреждения котла. На изображении ниже показана сложная система питательного бака, в которой вода нагревается за счет впрыска пара.

Обычная неочищенная питьевая вода не совсем подходит для бойлеров и может быстро привести к их пенообразованию и образованию накипи. Котел станет менее эффективным, а пар станет грязным и влажным. Срок службы котла также сократится.

Поэтому вода должна обрабатываться химическими веществами, чтобы уменьшить количество содержащихся в ней примесей.Как обработка питательной воды, так и нагрев происходят в питательном баке, который обычно располагается высоко над котлом. Питающий насос будет добавлять воду в котел, когда это необходимо. Нагрев воды в питателе также снижает количество растворенного в ней кислорода. Это важно, так как насыщенная кислородом вода вызывает коррозию.

Продувка
Химическое дозирование питательной воды котла приведет к наличию в котле взвешенных твердых частиц. Они неизбежно собираются на дне котла в виде шлама и удаляются с помощью процесса, известного как нижняя продувка.Это можно сделать вручную — дежурный по котлу будет использовать ключ, чтобы открыть продувочный клапан на установленный период времени, обычно два раза в день.

Прочие примеси остаются в котловой воде после очистки в виде растворенных твердых веществ. Их концентрация будет увеличиваться по мере того, как котел производит пар, и, следовательно, котел необходимо регулярно очищать от части его содержимого, чтобы уменьшить концентрацию. Это называется контролем общего содержания растворенных твердых веществ (контроль TDS). Этот процесс может выполняться автоматической системой, которая использует либо датчик внутри котла, либо небольшую камеру датчика, содержащую образец котловой воды, для измерения уровня TDS в котле.Как только уровень TDS достигает заданного значения, контроллер дает сигнал продувочному клапану открыться на заданный период времени. Потерянная вода заменяется питательной водой с более низкой концентрацией TDS, следовательно, общая TDS котла снижается.

Контроль уровня
Если уровень воды в котле тщательно не контролировать, последствия могут быть катастрофическими. Если уровень воды падает слишком низко и трубы котла оголяются, трубы котла могут перегреться и выйти из строя, что приведет к взрыву.Если уровень воды станет слишком высоким, вода может попасть в паровую систему и нарушить процесс.

По этой причине используются автоматические регуляторы уровня. В соответствии с законодательством системы контроля уровня также включают функции сигнализации, которые отключают котел и предупреждают о проблемах с уровнем воды. Распространенным методом контроля уровня является использование датчиков, определяющих уровень воды в бойлере. При достижении определенного уровня контроллер посылает сигнал на питательный насос, который будет работать для восстановления уровня воды, отключаясь при достижении заданного уровня.Датчик будет учитывать уровни, при которых насос включается и выключается, и при которых активируются аварийные сигналы низкого или высокого уровня. Альтернативные системы используют поплавки.

В большинстве стран законодательно требуется наличие двух независимых систем сигнализации низкого уровня.

Подача пара на установку

При конденсации пара его объем резко уменьшается, что приводит к локальному снижению давления. Этот перепад давления в системе создает поток пара по трубам.

Пар, образующийся в котле, должен подаваться по трубопроводу к месту, где требуется его тепловая энергия. Первоначально будет одна или несколько магистральных труб или паропроводов, по которым пар от котла переносится в общем направлении установки, использующей пар. Затем патрубки меньшего размера могут распределять пар по отдельным частям оборудования.

Пар при высоком давлении занимает меньший объем, чем при атмосферном давлении. Чем выше давление, тем меньший диаметр трубопровода требуется для распределения данной массы пара.

Качество пара
Важно обеспечить, чтобы пар, выходящий из котла, поступал в процесс в надлежащем состоянии. Для этого трубопроводы, по которым проходит пар по установке, обычно включают в себя сетчатые фильтры, сепараторы и конденсатоотводчики.

Сетчатый фильтр представляет собой форму сита в трубопроводе. Он содержит сетку, через которую должен проходить пар. Любой проходящий мусор будет удерживаться сеткой. Сетчатый фильтр следует регулярно чистить, чтобы избежать засорения.Мусор следует удалять из потока пара, поскольку он может нанести серьезный ущерб установке, а также может загрязнить конечный продукт.


Типичный сетчатый фильтр Y-типа

Пар должен быть как можно более сухим, чтобы обеспечить эффективный перенос тепла. Сепаратор представляет собой корпус в трубопроводе, содержащий ряд пластин или перегородок, которые прерывают путь пара. Пар попадает на пластины, и любые капли влаги в паре собираются на них, прежде чем стекать со дна сепаратора.

Пар поступает из котла в паропровод. Первоначально трубопровод холодный, и тепло передается ему от пара. Воздух, окружающий трубы, также холоднее пара, поэтому трубопроводы начнут отдавать тепло воздуху. Теплоизоляция вокруг трубы значительно снижает потери тепла.

Когда пар из распределительной системы поступает в пар, использующий оборудование, пар снова будет отдавать энергию за счет: а) нагревания оборудования и б) продолжения передачи тепла в процесс.Когда пар теряет тепло, он снова превращается в воду. Неизбежно пар начинает это делать, как только выходит из котла. Образующаяся вода известна как конденсат, который имеет тенденцию стекать на дно трубы и уносится вместе с потоком пара. Его необходимо удалить из самых нижних точек распределительного трубопровода по нескольким причинам.

  • Конденсат плохо передает тепло. Пленка конденсата внутри установки снижает эффективность передачи тепла.
  • Когда воздух растворяется в конденсате, он становится коррозионным.
  • Накопившийся конденсат может стать причиной шумного и разрушительного гидравлического удара.
  • Неправильный дренаж приводит к негерметичности соединений.

Устройство, известное как конденсатоотводчик, используется для выпуска конденсата из трубопровода, предотвращая утечку пара из системы. Это можно сделать несколькими способами..

  • Поплавковый конденсатоотводчик использует разницу в плотности пара и конденсата для работы клапана.Когда конденсат попадает в ловушку, поплавок поднимается, и рычажный механизм поплавка открывает главный клапан, позволяя конденсату стекать. Когда поток конденсата уменьшается, поплавок опускается и закрывает основной клапан, предотвращая выход пара.
  • Термодинамические ловушки содержат диск, который открывается для конденсата и закрывается для пара.
  • В биметаллических термостатических конденсатоотводчиках биметаллический элемент использует разницу температур пара и конденсата для управления главным клапаном.
  • В термостатических конденсатоотводчиках с уравновешенным давлением небольшая заполненная жидкостью капсула, чувствительная к теплу, приводит в действие клапан.

После использования пара в процессе необходимо слить образовавшийся конденсат из установки и вернуть его в котельную.

Снижение давления
Как упоминалось ранее, пар обычно вырабатывается при высоком давлении, и давление может быть снижено в точке использования либо из-за ограничений по давлению на установке, либо из-за температурных ограничений процесса.

Это достигается с помощью редукционного клапана.

Пар в месте использования

Существует большое разнообразие установок, использующих пар. Несколько примеров описаны ниже.

  • Кастрюля с рубашкой — Большие стальные или медные кастрюли, используемые в пищевой и других отраслях промышленности для варки любых продуктов — от креветок до варенья. Эти большие кастрюли окружены рубашкой, заполненной паром, который нагревает содержимое.
  • Автоклав — Заполненная паром камера, используемая для стерилизации, например медицинского оборудования, или для проведения химических реакций при высоких температурах и давлениях, например, для отверждения резины.
  • Батарея нагревателя — Для обогрева помещения пар подается на змеевики в батарее нагревателя. Нагреваемый воздух проходит над змеевиками.
  • Обогрев технологического резервуара — Заполненный паром змеевик в резервуаре с жидкостью, используемый для нагрева содержимого до желаемой температуры.
  • Вулканизатор — Большой сосуд, наполненный паром и используемый для вулканизации резины.
  • Гофроагрегат — Серия валков с паровым нагревом, используемых в процессе гофрирования при производстве картона.
  • Теплообменник — Для нагрева жидкостей для бытового/промышленного использования.

Управление процессом
Любая установка, использующая пар, требует определенного метода управления потоком пара. Постоянный поток пара при одном и том же давлении и температуре часто не является тем, что требуется — при запуске потребуется постепенно увеличивающийся поток для мягкого прогрева установки, а как только процесс достигнет желаемой температуры, поток необходимо уменьшить.

Регулирующие клапаны

используются для управления потоком пара.Привод, см. рис. 1.3.6, представляет собой устройство, которое прикладывает усилие для открытия или закрытия клапана. Датчик контролирует условия в процессе и передает информацию контроллеру. Контроллер сравнивает состояние процесса с заданным значением и отправляет корректирующий сигнал на привод, который регулирует настройку клапана.

Существует множество типов управления.

  • Клапаны с пневматическим приводом — Сжатый воздух подается на диафрагму в приводе для открытия или закрытия клапана.
  • Клапаны с электроприводом — Клапан приводится в действие электродвигателем.
  • Самодействующий — Контроллер как таковой отсутствует — датчик имеет жидкостное наполнение, которое расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры процесса. Это действие прикладывает усилие для открытия или закрытия клапана.
Удаление конденсата из установки

Часто образующийся конденсат легко сливается из установки через конденсатоотводчик. Конденсат поступает в систему отвода конденсата.Если он загрязнен, он, вероятно, будет отправлен в дренаж. В противном случае содержащуюся в нем ценную тепловую энергию можно сохранить, возвращая ее в питательный бак котла. Это также экономит затраты на воду и водоподготовку.

Иногда внутри паровой установки может образовываться вакуум. Это препятствует отводу конденсата, но правильный отвод парового пространства поддерживает эффективность установки. Конденсат, возможно, придется откачивать.

Для этой цели используются механические (паровые) насосы.Эти или электрические насосы используются для подъема конденсата обратно в питательный бак котла.

Механический насос, см. изображение справа, осушает растение. Как видно, пароконденсатная система представляет собой непрерывный контур. Как только конденсат достигает питающего бака, он становится доступным для повторного использования в котле.

Источник (частично) для этой страницы.. Спиракс Сарко

Копоть и накипь влияют на производительность котла

Очистка и промывка труб котла для снижения затрат на отопление

Поддержание плановой программы очистки котлов необходимо для снижения затрат и увеличения срока службы оборудования.Будь то жаротрубный или водотрубный тип, грязные трубы котла приводят к использованию большего количества топлива и увеличению затрат на отопление. Неэффективность, вызванная грязными трубками, также приводит к более частому включению двигателей, воздуходувок и других компонентов системы отопления и может привести к дорогостоящему ремонту и замене.

Жаротрубный котел имеет трубы, по которым проходят горячие газы. Трубки окружены водой, которая нагревается. Горячие газы, протекающие по трубам, несут с собой побочные продукты сгорания, прежде всего сажу и накипь, которые оседают на внутренних поверхностях труб.Чем больше сумма осадка, тем ниже будет теплоотдача воде и тем тяжелее должен работать котел. Независимо от того, какой вид топлива используется (газ, мазут, уголь), в дымовых трубах быстро накапливается сажа.

Поскольку сажа обладает в пять раз большей изоляционной способностью, чем асбест, потери тепла в грязном котле резко возрастают по мере накопления слоя сажи. Например, 1/8 дюйма (3,2 мм) сажи, которая может образоваться всего за две недели, приводит к потерям тепла в размере 47 % при увеличении расхода топлива на 8 1/2%.Накипь накапливается в течение более длительного периода времени, а также способствует неэффективности котла. Потери тепла в размере 8 % и увеличение расхода топлива на 2 % будут результатом всего лишь 1/32 дюйма (0,8 мм) накипи в трубах котла.

В водотрубном котле вода течет по трубам, окруженным источником тепла. Поскольку в котлах этого типа вода нагревается до очень высоких температур, твердые частицы в воде имеют тенденцию быстро накапливаться на внутренних поверхностях труб, вызывая те же проблемы с теплопередачей и связанное с этим увеличение затрат, что и в жаротрубных котлах.Для очистки дымовых труб традиционно требовалось надеть щетку на конец стержня, вручную протолкнуть щетку через каждую трубу, а затем пропылесосить трубы.

В случае водотрубных котлов для очистки внутренней поверхности труб использовались химические растворы. Альтернативой ручным или химическим методам является автоматизация всей операции очистки. Один блок автоматически посылает инструмент для очистки, которым может быть стальная щетка или подпружиненный скребок для накипи, на всю длину трубы.Сажа и накипь удаляются вакуумированием или протоком воды в водотрубных котлах. Для сильно загрязненных трубок доступно оборудование, которое вращает гибкий вал с чистящим инструментом и насадкой для вакуума (или подачи воды) через трубки.

Каждая программа очистки котла должна включать регулярную проверку эффективности. Доступно испытательное оборудование, которое выявляет определенные тенденции, указывающие на то, что пришло время очистить котел. Например, повышение температуры дымовой трубы часто указывает на образование сажи или накипи.Электронный тестер эффективности сгорания следует считать стандартным для программы технического обслуживания. Он анализирует дымовые газы и отображает содержание кислорода, температуру дымовой трубы и эффективность сгорания. Сравнение данных от теста к тесту поможет точно определить требования к техническому обслуживанию.

Регулярное техническое обслуживание котла, включающее тщательную очистку труб котла, приведет к снижению эксплуатационных расходов и расхода топлива, повышению эффективности и увеличению срока службы вашей системы отопления.

Пример: Увеличение расхода топлива из-за снижения эффективности котла ЭКОНОМИЯ на заводе A Заводе B 180 000 галлонов 145 000 галлонов 35 000 галлонов (681 300 литров) в год (548 825 литров) в год (132 475 литров) в год (35 000 x 724,50 = $ 720,50)

ЭКОНОМИЯ

Заводы А и В используют №6 и производят 7000 фунтов (3178 кг) пара в час. Оба работают 260 10-часовых дней в году. Стоимость мазута составляет 70 ᄁ за галлон. Завод А работает с КПД 65%. Он будет использовать 180 000 галлонов (681 000 литров) масла в год. Завод B работает с КПД 80%. Он будет использовать всего 145 000 галлонов (548 825 литров) масла в год. Работая более эффективно, завод B экономит 35 000 галлонов (132 475 литров) топлива в год, сокращая эксплуатационные расходы на 24 500 долларов. (180 000 — 145 000) x 70ᄁ = 24 500 долларов сбережений.

Парогенераторы и паровые котлы

Если вы ищете решение для получения энергии пара для своего бизнеса, вы, вероятно, сталкивались с запутанной разницей между парогенератором и паровым котлом. Самое основное понимание этих двух систем состоит в том, что обе они производят энергию с помощью пара, однако делают это принципиально разными способами. Эти различия влияют на все в каждой системе, включая их размер, работу и, что наиболее важно, их применение.

Поскольку паровые котлы и парогенераторы предназначены для использования в совершенно разных ситуациях, для бизнеса важно понимать различия между ними. Понимание конструкции этих двух систем поможет выбрать ту, которая подходит для удовлетворения ваших потребностей в производстве энергии.

Что такое паровой котел?

Паровые котлы обычно представляют собой более крупные сосуды под давлением, способные обеспечивать энергией промышленные операции. Они достигают этого путем кипячения воды при докритическом давлении с помощью сложных топливных систем.В некоторых юрисдикциях для работы паровых котлов с высоким давлением и высокой паропроизводительностью требуется присутствие на объекте полностью сертифицированного и лицензированного оператора. Существует две распространенные конструкции паровых котлов: жаротрубные и водотрубные.

В жаротрубном исполнении паровой котел представляет собой сосуд высокого давления, состоящий из большой оболочки, в которой горячие газы сгорания проходят через одну или несколько котельных труб, соединенных с передним и задним листом котла. Наиболее распространенным типом дымогарных труб является жаротрубный котел Scotch Marine, в котором используется большая топочная труба и множество котельных труб меньшего размера.Горячие газы от процесса горения проходят по трубкам, передавая тепло окружающей воде. Этот процесс развивает высокую температуру, необходимую для кипячения воды и начала процесса пропаривания.

Водотрубный котел фактически переворачивает эту конструкцию. Вода течет по трубам котла меньшего диаметра, в то время как дымовые газы проходят вокруг них, чтобы передать тепло воде. Трубы котла в водотрубной конструкции переносят нагретую воду внутри труб между нижним барабаном (грязевым барабаном) и верхним барабаном (паровым барабаном), а образующийся пар аккумулируется в верхнем барабане.Тепло вырабатывается в зоне топки и передается воде через две основные зоны, зону топки и зону конвекции, при этом горячие газы движутся по трубам и выходят в выхлоп.

Неконденсирующиеся газы в котельных системах

Источники для содержания данного технического бюллетеня:

Spirax-Sarco, Armstrong, Lalonde-Systhermique, AWT – Association of Water Technologies и TGWT 90 неконденсирующиеся газы в системах парогенерации

Наличие неконденсируемых газов в паровой сети снижает давление пара и, следовательно, снижает температуру.Передача энергии затруднена, поэтому для получения той же температуры необходимо увеличить давление в теплообменниках. Следовательно, для нагрева продукта требуется больше топлива. Кроме того, присутствие неконденсируемых газов увеличивает коррозию, что приводит к затратам, связанным с чрезмерным использованием антикоррозионных средств и частым ремонтом. Это предотвратимые расходы, которые оправдывают обращение с этими неконденсируемыми газами.

Что такое неконденсирующиеся газы?

Все неконденсирующиеся газы объединяются под словом «воздух».Эти газы называются «неконденсируемыми», потому что для их конденсации требуется криогенная температура (около -150°С).

Откуда берутся неконденсирующиеся газы?

Все паровые системы при запуске обязательно заполнены воздухом. Каждый раз, когда система или ее часть отключаются, она наполняется воздухом. Это можно объяснить тем, что конденсация пара вызывает разрежение в сети и все дефектные соединения или малейшие неплотности пропускают воздух.

Лучшие паровые системы, оснащенные автоматическими дренажными клапанами для предотвращения замерзания или разрушительного образования вакуума, пропускают воздух в систему. Воздух также может попасть в систему через вакуумные прерыватели.

Наконец, в систему может попасть воздух, растворенный в питательной воде. При 80 °C вода может растворить количество воздуха, равное примерно 0,06% ее объема. Углекислый газ имеет более высокую растворимость, примерно в 30 раз больше, чем кислород. При нагреве воды в котле газы выделяются вместе с паром и поступают в распределительную систему.Поскольку воздух присутствует везде, во всех системах, необходимо обеспечить эффективное удаление неконденсирующихся газов по всей системе.

Каково воздействие неконденсирующихся газов?

КОРРОЗИЯ

Часть кислорода, попадающего в паровую систему с воздухом, превращается в оксид и ржавеет вместе с металлом в системе. Бикарбонат кальция (или магния) жесткости воды является основным источником углекислого газа (CO2) в системе. Водные процедуры удаляют кальций, но оставляют бикарбонат.Бикарбонат в результате химических реакций, протекающих в котле, выделяет CO2, который распространяется по сети вместе с паром. При контакте с водой (конденсатом) углекислый газ распадается на углекислоту, которая разъедает сталь труб и оборудования.

Кислород является основной причиной коррозии в паровых системах, но если также присутствует углекислый газ, то pH будет низким, вода будет кислой, а скорость коррозии будет высокой.

ПЛОХАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Воздух, включая азот и другие газы, является лучшим изолятором или худшим проводником: 1/100 дюйма воздуха изолирует целых 11 футов меди, 15.5 футов стали или 1/5 дюйма воды. Вот почему любая хорошая изоляция содержит воздух. Зная это, легко понять, почему очень важно удалять воздух, который мог концентрироваться на поверхности нагрева теплообменников.

На рисунке напротив показано, как пар должен пройти через слой воздуха, прежде чем он сконденсируется на стенке теплообменника, что замедляет процесс нагрева.

Кроме того, наличие неконденсирующихся газов в теплообменнике снижает парциальное давление пара и тем самым снижает температуру.Манометр показывает общее давление в теплообменнике, а не только парциальное давление пара. Если в теплообменнике есть неконденсируемые газы, фактическая температура, определяемая парциальным давлением пара, будет ниже, чем температура, полученная по манометру, потому что он показывает общее давление. Следующее уравнение иллюстрирует это явление:

Манометрическое давление

= полное давление (Pt)

= парциальное давление пара (Pv) + парциальное давление газов (Pg)

Если в паре нет воздуха, Pt = Пв.При давлении 100 фунтов на квадратный дюйм таблица пара показывает нам, что температура составляет 170 oC. Если пар содержит 20 % воздуха, то 100 (Pt) = 80 (Pv) + 20 (Pg), а температура, соответствующая давлению пара 80 фунтов на квадратный дюйм, составляет 162 oC. Следовательно, давление в теплообменнике должно быть увеличено до 170 oC, а нагрев продукта до желаемой температуры требует более высоких затрат на топливо.

ПОВЕДЕНИЕ ВОЗДУХА

График напротив показывает, что при постоянном давлении 150 фунтов на кв. дюйм (10 бар) в блоке температура снижается по мере увеличения количества воздуха в паре.При 0% воздуха температура составляет 180°С, а при 50% воздуха она снижается до 160°С.

Следствием этого явления является то, что температура в теплообменнике фактически ниже, чем показывает манометр. Это потому, что температура определяется только парциальным давлением пара, а не полным давлением!

НЕРОВНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПРОДУКТА

Если неконденсируемые газы неравномерно скапливаются на поверхности нагрева теплообменника, результатом является неравномерная температура поверхности со стороны продукта.Удаление неконденсирующихся газов из теплообменников может оказать положительное влияние на качество продукции. Это особенно важно для теплообменников, таких как роторные сушилки и нагревательные плиты, где чрезвычайно однородная температура поверхности нагрева необходима для получения качественного продукта. Равномерность температуры также важна для многих жидких продуктов.

Кривая напротив показывает коэффициент теплопередачи в зависимости от процентного содержания воздуха. При заданной скорости потока чем больше воздуха в теплообменнике, тем хуже теплообмен.Кроме того, чем выше скорость потока, тем лучше теплопередача для того же процентного содержания воздуха.

ОБРАБОТКА НЕКОНДЕНСАЦИОННЫХ ГАЗОВ

Удаление неконденсируемых газов в идеале является результатом сочетания механических и химических методов. Как правило, требуется четырехэтапная стратегия:

1. Верните как можно больше конденсата;

2. По возможности заменить питательные баки котла на деаэраторы под давлением;

3. Применить эффективную химическую обработку;

4.Установите механические вентиляционные отверстия по всей системе.

1. ВОЗВРАТИТЕ МАКСИМАЛЬНО БОЛЬШЕ КОНДЕНСАТА

Поскольку конденсат уже горячий, деаэрированный и химически обработанный, большее его количество возвращается в котел, что значительно влияет на затраты. Более высокая доля возвратного конденсата означает меньше подпиточной воды и, что более важно, меньший расход топлива в котле.

2. ЗАМЕНИТЕ, ПО ВОЗМОЖНОСТИ, ПИТАТЕЛЬНЫЕ БАКИ ТЕРМИЧЕСКИМИ ДЕАЭРАТОРАМИ.

Вода на воздухе насыщается кислородом, концентрация которого зависит от температуры: чем выше температура, тем ниже содержание кислорода.В обычных паровых системах первым шагом в устранении неконденсирующихся газов является предварительный нагрев воды в питательном баке котла для удаления кислорода. Как правило, резервуар поддерживается при температуре от 85°C до 90°C и оборудован вентиляционным отверстием, открытым для атмосферы. Эта практика не обеспечивает оптимальной деаэрации и приводит к значительным потерям энергии, поскольку пар, используемый для нагрева воды, выходит через вентиляционное отверстие. По возможности предпочтительнее заменить питательный бак котла напорным деаэратором, чтобы добиться более полного удаления неконденсирующихся газов и большей энергоэффективности.

Если жидкость находится при температуре насыщения, растворимость газа в жидкости равна нулю, но жидкость все равно необходимо энергично встряхивать или кипятить, чтобы полностью деаэрировать. Это то, что происходит в головной части деаэратора, где вода разделяется на максимально возможное количество капель и окружается облаком пара. Это создает очень высокое отношение поверхности к массе и вызывает быструю передачу тепла от пара к воде, которая быстро достигает температуры насыщения. Растворенные газы высвобождаются и вместе с избыточным паром выводятся в вентиляционное отверстие, закрепленное в верхней части деаэратора.Дегазированная таким образом вода падает обратно в бак деаэратора. Над поверхностью воды поддерживается слой пара, чтобы воздух не реабсорбировался.

3. ПРИМЕНИТЕ ЭФФЕКТИВНУЮ ХИМИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

На большинстве заводов целесообразна существующая химическая обработка. Исторически традиционные решения не были механически оптимальными. Есть предел тому, чего можно достичь с помощью одной только химической обработки, химия компенсирует исправление механической неэффективности.

Механическое удаление кислорода и углекислого газа значительно снижает потребление химикатов для защиты от коррозии. Ингибиторы кислорода позаботятся об удалении кислорода из питательной воды; чем больше количество оставшегося кислорода, тем выше расход ингибиторов. А что касается угольной кислоты, образующейся в присутствии CO2, нейтрализующие амины, а также аммиак эффективно противодействуют воздействию низкого pH, повышая pH до желаемого диапазона для снижения коррозии стали, в идеале как можно ближе к рН 8.5. Накопление газообразного диоксида углерода в определенных зонах пароконденсатной системы часто является причиной трудностей в адекватном контроле pH конденсата.

4. УСТАНОВИТЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ (ЛОВУШКИ) ПО ВСЕЙ СИСТЕМЕ.

Применение напорного деаэратора и химической обработки недостаточно для полного устранения неконденсируемых газов в сети.

Неконденсирующиеся газы неизбежно будут скапливаться в теплообменниках, если ничего не предпринимать для предотвращения этого.Удаление неконденсирующихся газов из теплообменников улучшает теплопередачу и помогает обеспечить равномерную температуру продукта, а также не способствует накоплению CO2 с указанными выше неблагоприятными последствиями для контроля pH и, следовательно, коррозии.

Сифоны (клапаны) могут быть установлены во всех стратегических точках паровой сети: на трубопроводе и на всех типах теплообменников. Правильное размещение теплоотделителей зависит от множества факторов и требует хорошего понимания движения воздуха и его поведения в паровой сети: этот аспект ваших паровых установок требует опыта фирмы, специализирующейся на паровых сетях.

Неконденсирующиеся газы неизбежно будут скапливаться в теплообменниках, если ничего не предпринимать для предотвращения этого. Удаление неконденсирующихся газов из теплообменников улучшает теплопередачу и помогает обеспечить равномерную температуру продукта, а также не способствует накоплению CO2 с указанными выше неблагоприятными последствиями для контроля pH и, следовательно, коррозии.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.