CC BY
17Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова 2013, №4
ТРАНСПОРТ И ЭНЕРГЕТИКА
Дубина А. С., ст. преп.
Полтавский национальный технический университет им. Ю. Кондратюка
КОНСТРУКЦИЯ КОНДЕНСАТОПРОВОДОВ СИСТЕМ ПАРОСНАБЖЕНИЯ
СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ
dubina_a_s@ukr.net
Предложена конструкция конденсатопровода для систем пароснабжения среднего и высокого давления. По сравнению с существующими эта конструкция позволяет избежать вскипання конденсата и нежелательного заполнения конденсатопровода воздухом. Это позволяет уменьшить потери пара в конденсатопроводах, получив при этом экономию теплоты в системах пароснабжения и уменьшив эксплуатационные и капитальные затраты на ремонт конденсатопроводов.
Ключевые слова: конденсат, водяной пар, конденсатопровод, вскипание, кондненсатоотводчик, пароснабжение, экономия теплоты._
Постановка проблемы. При эксплуатации конденсатопроводов возникают две основные проблемы. Первая - потери пара при вторичном кипении теплоносителя после конденсатоотвод-чика и вторая - недолговечность конденсатопро-водов. Первая проблема является следствием сложности регулирования систем пароснабжения в эксплуатационных режимах. За счет недостатков этого процесса теряется значительное количество пара, снижается коэффициент полезного действия систем пароснабжения и увеличиваются расходы топлива. Срок эксплуатации конденсатопроводов зависит от процессов, проходящих в них. Если в конденсатопровод проникает воздух, то при взаимодействии кис-
лорода с металлом происходит быстрая коррозия труб и конденсатопровод выходит из строя. Это наиболее характерно для двухфазных конденсатопроводов. Итак, в плане энергосбережения и снижения эксплуатационных и капитальных затрат, разработка новой конструкции конденсатопроводов и более экономичных способов регулирования систем пароснабжения по сравнению с существующими - задача весьма актуальная.
Анализ исследований и публикаций.
Двухфазные конденсатопроводы - это трубопроводы, служащие для транспортировки конденсата от теплообменного аппарата к конденсатному баку (рис.1).
Конденсат
Пар
Рис. 1. Схема двухфазного конденсатопровода [1, с.135]: 1 - теплообменный аппарат; 2 - вентиль; 3 - конденсатоотводчик; 4 - обратный клапан; 5 - обводной трубопровод; 6 - конденсатопровод; 7 - конденсатный бак; 8 - конденсатный насос
При отводе конденсата после теплообмен-ного аппарата в паровых системах среднего давления устанавливают термодинамические или поплавковые конденсатоотводчики [1, с.134].
Термодинамические конденсатоотводчики рекомендуется устанавливать при начальном
давлении выше 0,1 МПа и противодавлении до 50% от исходного давления [1, с.134].
При начальном давлении ниже 0,1 МПа рекомендуется устанавливать конденсатоотводчи-ки с опрокинутым поплавком. Такие конденса-
тоотводчики работают при перепаде давления более 0,05 МПа [1, с.134].
Для отвода конденсата от теплообменных аппаратов при давлении после них до 0,6 МПа, если колебания расхода пара не превышают 30%, используют подпорные шайбы [1, с.136].
Конденсат, образовавшийся в теплообмен-ном аппарате, попадает в конденсатоотводчик. При полном заполнении конденсатоотводчика конденсат попадает в конденсатопровод. Как правило, из-за большого перепада давлений на конденсатоотводчике возможен прорыв пара, который несконденсировался в теплообменном аппарате, в конденсатопровод, а также кипение конденсата и образование пара вторичного кипения, который также теряется.
При сборе конденсата в открытый конден-сатный бак весь несконденсировавшийся пар и пар вторичного кипения, будет выходить из бака через воздушную трубку в атмосферу. Это приводит к потерям тепла, которые могут составлять 10 - 15% [2, с.292].
Для уменьшения потерь тепла, особенно при большом количестве возврата конденсата в котельную более целесообразно применять закрытую схему с баком-сепаратором, который не соединен с атмосферой [2, с.292].
В случае, когда температура конденсата превышает 100 °С, возможно конденсат пропустить через теплообменник, где отвести от него тепло и снизить температуру до 90 - 80 °С. В этом случае конденсат становится переохлажденным, и возможность появления пары вторичного кипения исчезает [2, с.294].
При постоянной смене процессов смачивания и высыхания внутри конденсатопровода с одновременным проникновением воздуха, начинается интенсивный процесс коррозии, который за короткий период приводит к выходу конден-сатопровода из строя [3, с.128].
Цель статьи. Цель данной статьи заключается в разработке конструкции конденсатопровода, при которой отсутствует кипение конденсата, проскок несконденсованого пара в конденсатопровод и заполнение его воздухом.
Изложение основного материала. С целью разработки конструкции конденсатопрово-дов для паровых систем среднего давления рассмотрим схему системы пароснабжения, которая включает паровой котел, калориферную установку, паропровод для подвода пара в калориферную установку и конденсатопровод для отвода конденсата (рис.2). В этом случае вместо конденсатоотводчика установлены подпорная шайба и гидрозатвор.
Р,
3_ =*=
Рис. 2. Схема системы пароснабжения: 1 - паровой котел; 2 - паросборником; 3 - паропровод; 4 - калорифер; 5 - подпорная шайба; 6 - гидрозатвор; 7 - конденсатопровод; 8 - запирающие емкости; 9 - закрыт конденсатный бак с гидрозатвором; 10 - конден-сатный насос; Рь Р2, Р0 - давление соответственно в паросборником, калорифере, конденсатном баке
Водяной пар, образующийся в паровом котле, накапливается в паросборнике. Давление в паросборнике регулируется с помощью расхода топлива в паровом котле. Водяной пар из паросборника по паропроводу поступает в кало-
риферную установку, где происходит его конденсация. При этом площадь поверхности нагрева воздуха в калориферной установки регулируется за счет изменения давления в паросборнике таким образом, чтобы конденсат пере-
охлаждается примерно на 5 - 10 °С во избежание дальнейшего кипения конденсата. Для отвода только конденсата от калорифера используют подпорную шайбу, которая установлена перед гидрозатвором. Именно такое расположение оборудования позволяет предотвратить проникновение пара и воздуха в конденсатопровод, а также осуществлять регулирование площади поверхности нагрева воздуха в калорифере посредством изменения давления в паросборнике. При этом мы имеем возможность не использовать двухфазные конденсатопроводы в паровых системах среднего давления.
С целью воспрепятствовать нежелательному заполнению конденсатопровода воздухом устанавливают запирающие емкости (рис.3). Причем в запирающей емкости в начале конден-сатопровода конце входного и выходного патрубков находятся на разной высоте (входной выше), а в запирающей емкости на конце кон-денсатопровода концы входного и выходного патрубков находятся на одинаковой высоте (рис.3).
7 3
Рис. 3. Схема конденсатопровода с запирающими емкостями:
1 - запирающая емкость в начале конденсатопровода;
2 - входной и выходной патрубок конденсатопровода; 3 - замыкающая емкость на конце конденсато-
провода; 4 - патрубок для слива в конденсатный бак на котельной
Это позволяет в случае прекращения поступления конденсата "запереть" его часть в конденсатопроводе и избежать попадания воздуха в него. Но при длительных перерывах в работе и прокладке конденсатопровода в зоне низких температур, необходимо предусматривать изоляцию и патрубок для слива конденсата в конденсатный бак во избежание замерзания конденсатопровода.
Выводы. Разработаная конструкция конденсатопровода для паровых систем среднего давления позволяет избежать кипения конденсата, заполнения конденсатопровода воздухом, а также делает возможным центральное регулирование системы пароснабжения среднего давления с котельной для всех потребителей одновременно. Сравнению с существующими эта конструкция позволяет уменьшить потери пара в конденсатопроводах, получив при этом экономию теплоты в системах пароснабжения и уменьшить эксплуатационные и капитальные расходы на ремонт конденсатопроводов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Богословский, В.Н. Внутренние санита-рно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 1. Отопление/ В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1990. 344 с.: ил. (Справочник проектировщика).
2. Андреевский, А. К. Отопление (курс лекций). А.К. Андреевский. — Минск, «Вышэйш. Школа», 1974. 432 с. с ил.
3. Аше Б.М. Отопление и вентиляция. Том 1. Общие сведения. Системы отопления. Б.М. Аше. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Госстройиз-дат, 1939. 509 с. с ил.
