Пиковые нагрузки и аккумулятор пара
Потребление пара любым производственным оборудованием редко бывает постоянным. Пик нагрузки может достигаться один раз в неделю, один раз в день, или даже один раз в час, например, во время начала цикла работы технологического оборудования. Соответственно во время пика расходные характеристики источника и потребителя не cовпадают по времени, т.е. пиковое потребление пара технологической установки не обеспечивается максимальной производительностью котла.
Рис.1. Типичная диаграмма потребления пара при крупносерийном производстве
Пример такого пикового паропотребления изображён на графике (рис. 1). Рост нагрузки происходит практически мгновенно, и пиковые значения значительно превышают среднюю нагрузку, обеспечиваемую котлом. Результатом является падение давления в котле. В таких условиях котёл не может обеспечить требуемые технологические параметры, более того в худшем случае может произойти блокировка котла из-за резкого падения уровня воды и полная остановка технологического процесса. В лучшем случае котёл будет производить влажный, грязный пар.
Пиковые нагрузки приводят к:
- Производственным потерям.
- Снижению качества продукции.
- Увеличению времени производства.
- Выработке котлом некачественного пара.
- Низкой эффективности сгорания топлива.
- Большим затратам на техобслуживание.
- Сокращению срока эксплуатации котла.
- Сокращению срока эксплуатации технологического оборудования.
Существует несколько методов выравнивания пиковой нагрузки:
Использование клапанов поддержания давления «до себя»
Рис.2. Использование клапанов, поддерживающих давление «до себя»
При возникновении пиковой нагрузки и уменьшении давления в котле клапан начнет закрываться, ограничивая количество пара, отдаваемое котлом и поддерживая давление до себя. Этот способ позволяет защитить котельную установку, однако, требование выдачи большего количества пара в момент пиковой нагрузки остается не выполненным.
Такой способ хорош, если на производстве есть несколько категорий потребителей – чувствительные и не чувствительные к колебаниям давления пара. Котёл должен обеспечивать бесперебойную подачу пара чувствительным потребителям, остальные же получают пар «по остаточному принципу».
Административный метод
К таким методам относится, например, плавный или ступенчатый запуск технологического процесса, позволяющий сделать пиковый расход пара как можно более слабым. Этот метод сглаживания пиков расхода позволяет уберечь котельную установку, но может отрицательно сказаться на производительности технологического паропотребляющего оборудования, создавая тот же самый эффект, что и клапан, поддерживающий давление до себя. С помощью только административных методов сгладить пиковые нагрузки невозможно. В заводских условиях, когда такие пики обусловлены многими процессами, можно лишь выровнять нагрузку. Однако при этом возможно, что пиковое потребление пара произойдёт в нескольких процессах одновременно, что приведёт к негативным результатам.
Аккумулятор пара
Наиболее подходящий способ мгновенной выдачи нужного количества чистого сухого пара в моменты пиковой нагрузки заключается в том, что в специальной емкости хранится запас пара, который расходуется по мере необходимости. Хранить пар в газообразном состоянии под давлением непрактично, так как при тех давлениях, при которых обычно работает котёл, пар будет занимать много места. Поэтому целесообразно использовать метод уменьшения давления воды, хранящейся при температуре насыщения. Это приводит к тому, что в воде выделяется избыток энергии, который расходуется на превращение части воды в пар. Данное явление называется мгновенным испарением или вскипанием, а оборудование, используемое для хранения находящейся под давлением воды, называется аккумулятором пара.
Фактически, паровой аккумулятор представляет собой дополнение к ёмкости котла (котлов), в которой хранится запас воды при том же давлении и температуре, что и в котле. Когда паровая нагрузка, накладываемая оборудованием, невелика, и котёл может вырабатывать пара больше, чем требуется, излишки пара впрыскиваются в находящуюся под давлением водяную массу. С течением времени температура и давление воды в ёмкости увеличиваются до тех пор, пока вода не достигнет температуры насыщения, соответствующей давлению, при котором работает котёл.
Поскольку в аккумуляторе происходит падение давления воды, хранящейся при температуре насыщения, пар будет вырабатываться при любой нагрузке, превышающей производительность котла. Таким образом, требования к количеству пара при пиковой нагрузке будут удовлетворены. Когда нагрузка будет меньше производительности котла, аккумулятор будет наполняться излишками производимого котлом пара. Такие циклы наполнения и отдачи объясняют, почему описываемое устройство называется аккумулятором пара. Использование парового аккумулятора позволяет непрерывно поддерживать горение в топке котла на уровне максимальной непрерывной мощности.
Для того, чтобы аккумулятор мог выдавать необходимое количество пара в моменты пиковых нагрузок, необходимо правильно рассчитать и выбрать размер бака, в котором будет храниться вода. Размеры парового аккумулятора теоретически не ограничены, однако они ограничиваются практическими соображениями.
На практике объём парового аккумулятора выбирают исходя из необходимого количества пара в момент пиковой нагрузки с учетом падения давления; при этом с поверхности воды с соответствующей скоростью должен выделяться чистый сухой пар.
Рис.3. Паровой акумулятор с сопутствующим оборудованием
Конструкция аккумулятора пара обусловлена технологической необходимостью. Бак аккумулятора бывает, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении. Независимо от того, вертикальный или горизонтальный бак используется, в нем должен содержаться одинаковый запас воды для обеспечения требуемого расхода пара. Для вертикального бака зачастую легче найти место для его установки.
Расчет и подбор запорной арматуры, регулирующих и предохранительных клапанов, производится для каждого случая, отдельно.
Компанией Spirax Sarco был накоплен большой опыт, связанный с производством аккумуляторов пара. В 2007 году подобная задача была реализована на одном из заводов пищевой промышленности. Пар от существующей котельной подается на автоклавы. Мощность котельной не обеспечивала пиковое потребление пара автоклавами. По циклограмме пиковых нагрузок был произведен расчет и изготовлен аккумулятор пара объемом 20 м³. Для защиты от погодных условий и удобства обслуживания, регулирующие клапаны, контроллеры, запорная арматура были смонтированы в производственном помещении.
Аккумулятор пара был сдан органам Ростехнадзора и введен в эксплуатацию, как сосуд, работающий под давлением.
Рис.4. Действующий аккумулятор пара
В заключении хочется отметить, что хоть паровые аккумуляторы и пришли к нам из прошлого, но не утратили своей актуальности до сих пор. И даже более того. Паровые аккумуляторы используются в самых разных отраслях современной промышленности, где пиковые нагрузки типичны.
Современные котлы имеют небольшие размеры. Кроме того, расширилось применение небольших водотрубных котлов, змеевиковых парогенераторов, которые более эффективны, но использование, которых приводит к уменьшению общего количества хранимого запаса тепловой энергии, из-за чего система более чувствительна к проблемам, связанным с пиковыми нагрузками.
Существует много областей применения паровых аккумуляторов. При долговременных пиковых нагрузках, с которым котельная установка должна справляться, паровой аккумулятор можно использовать для хранения пара, которого хватит, например, на 5 минут пиковой нагрузки; за это время котёл без проблем должен достигнуть необходимой производительности. Паровые аккумуляторы можно также использовать совместно с электрокотлами, чтобы пар вырабатывался в условиях небольшой нагрузки, и хранился и использовался в периоды пиковой нагрузки. Возможности безграничны.
Итак, мы убедились, что паровой аккумулятор- это эффективный инструмент, обеспечивающий экономичную подачу пара для производственных процессов. Если вы хотите узнать больше о возможностях аккумулятора, специалисты Spirax Sarco готовы предложить вам свою помощь.
Источник
Паронакопитель
Так как потребление насыщенного водяного пара оборудованием для производства пенопласта больше производительности парового котла, и носит периодический, иногда пиковый характер, возникает необходимость накапливать его. Для этого используют паронакопитель (паровой рессивер) или аккумулятор пара.
Паронакопитель
Паронакопитель представляет собой сварной резервуар цилиндрической формы с эллиптическими днищами.
Сгенерированный котлом пар, попадая в ресивер под избыточным давлением, частично переходит в жидкое состояние (перегретая вода Т=160°С). В момент отбора пара (для процесса предварительного вспенивания или окончательного формования блока) вода обратно переходит в парообразное состояние и происходит тепловая обработка сырья в предвспенивателе либо гранул в блок-форме.
Аккумулятор пара
Паровой аккумулятор представляет собой дополнение к ёмкости котла, в котором хранится запас воды при том же давлении и температуре, что и в котле. Когда паровая нагрузка, накладываемая оборудованием, невелика, и котёл может вырабатывать пара больше, чем требуется, излишки пара впрыскиваются в находящуюся под давлением водяную массу. С течением времени температура и давление воды в ёмкости увеличиваются до тех пор, пока вода не достигнет температуры насыщения, соответствующей давлению, при котором работает котёл.
Поскольку в аккумуляторе происходит падение давления воды, хранящейся при температуре насыщения, пар будет вырабатываться при любой нагрузке, превышающей производительность котла. Таким образом, требования к количеству пара при пиковой нагрузке будут удовлетворены. Когда нагрузка будет меньше производительности котла, аккумулятор будет наполняться излишками производимого котлом пара. Такие циклы наполнения и отдачи объясняют, почему описываемое устройство называется аккумулятором пара. Использование парового аккумулятора позволяет непрерывно поддерживать горение в топке котла на уровне максимальной непрерывной мощности. 1
В данной системе, пар не только дополнительно вырабатывается но и обеспечиваются высокие качественные характеристики пара: чистота (отсутствие примесей) и влажность — пар и аккумулятора более сухой в сравнении с простым паронакопителем.
Рассмотрим плюсы и минусы двух типов сосудов, чтобы определится, что понадобится именно Вам:
Паронакопитель:
+ Быстрый выход на рабочий режим. До 40 мин.
— Не стабильность давления пара.
— Глубокие просадки давления пара при больших разборах;
— Рабочее давление 5-6 атм.;
— Большие габариты
— Образование конденсата.
Аккумулятор пара:
+ Качественные и стабильные характеристики пара
+ Минимальные просадки пара при больших разборах
+ Рабочее давление 3-4 атм
+ Наличие автоматики для поддержания уровня воды
+ Меньшие габариты по сравнению с паронакопителем
— Долгий выход на рабочий режим. До 8 часов.
Необходимый объем паронакопителя зависит от выбранной модификации блок-формы. Для получения качественного пенопласта, а также для достижения максимальной производительности оборудования, объем паронакопителя должен быть в 2,5-3 раза больше внутреннего объема рабочей камеры блок-формы.
Вяткастройдеталь производит сосуды, работающие под давлением (паронакопители и аккумуляторы пара) ёмкостью 2,5 и 5 куб.
Характеристики и параметры аккумулятора пара
| Рабочее давление, МПа (кгс/см 2 ) | 0,8 (8,0) |
| Расчётное давление, МПа (кгс/см 2 ) | 0,8 (8,0) |
| Пробное давление испытания, МПа (кгс/см 2 ) | 1,0 (10,0) |
| Рабочая температура среды, о С | -40. +180 |
| Расчётная температура стенки, о С | -40. +180 |
| Вместимость, М 3 | 2,5 / 5 |
Все сосуды при продаже сопровождаются Паспортом и протоколом испытаний, выдаваемым Центром технических экспертиз, необходимыми для постановки сосуда, работающего под давлением в Технадзоре (Ростехнадзоре или других технических контрольных органах стран Евроазиатского союза)
Пля предовращения теплопотерь и повышения эффективности эксплуатации паронакопителя мы рекомендует утеплять паровые ёмкости. И это происходит практически в каждом цехе по производству пенопласта после пуско-наладки оборудования.
Источник
Аккумулятор пара
Описание
Аккумулятор пара (или паронакопитель) представляет собой рабочий сосуд под избыточным давлением, в котором находится сконденсированный пар. Таким образом идет накопление не пара, а перегретой воды. При снижении рабочего давления в аккумуляторе перегретая вода мнгновенно переходит в пар. Аккумулятор существенно расширяет возможности применения как:
— электродных и ТЭНовых парогенераторов;
— водотрубных и жаротрубных котлов
так и при получения пара из локальных или централизованных котельных.
Преимущества паронакопителей (чистый сухой пар, выработка пара при пиковых перегрузках в разы превыщающие производительность котла, отсутствие провалов при резком увеличении потребления пара, снижение нагрузки на оборудование и увеличение его срока службы, уменьшение расходы топлитва на 10%
1. Получение всегда чистого и сухого пара. В правильно подобранном оборудовании при резком вскипании пар не захватывает с собой влагу и в нем отсутствует конденсат,
который всегда есть в паровых трубах. Сам конденсат содержит на порядок меньше солей, чем котловая вода. Получаемый таким образом пар высокой чистоты можно применять при прямом контакте с пищевыми продуктами, текстильными изделиями, в фармацевтической промышленности, биотехнологическом производстве.
2. В ряде случае требуется кратковременное потребление пара, в разы превышающее производительность котла. В данном случае единственное решение — использование аккумулятора пара.
3. Во многих случаях, особенно с несколькими потребителями пара, потребление пара все время скачет. В момент включения сразу нескольких потребителей после паузы, наблюдается кратковременный провал по выработке пара. Использование паронакопителя также решает данную проблему.
4. При использовании аккумулятора частота включения/отключения оборудования снижается в разы, что способствует увеличению его срока службы
5. Из-за неравномерного потребленияи пара, котел часто кратковременно работает пна полную мощность, а потом простаивает. Использование парового буфера позволяет проработать котлу равномерно на полной мощности, а потом перейти в длительный режим ожидания. Следовательно происходит экономия топлива до 10-15%
Специалисты нашей компании предложат вам не только наиболее выгодное решение с отличной ценой, но и лучшее техническое решение, есть возможность подбора и доукомплектации аккумулятора пара необходимыми инженерными решениями: конденсаотводчики, предохранительные и ругулирующие клапана, запорная арматура
Источник