Перегретый пар Опции

[Redarmy]

Коллеги, приветствую!
Взялся делать расчет паровой системы, давно не занимался подобными проектами, поэтому опыт испарился .
Суть вопроса в следующем:
Есть перегретый пар 6 атм. 185 С и он должен использоваться в качестве теплоносителя для калорифера и увлажнителя в вентиляционной системе. И если со вторым я больших проблем не вижу, то использовать перегретый пар в качестве теплоносителя мне не нравится из-за низкого КТО и проблем с редуцированием и отведением конденсата.
Прошу подсказать проверенный способ сделать из перегретого пара насыщенный.
P.S. В общем случае как поступать с остатками пара в конденсатоотводчике? Понимаю, что ситуация, когда весь пар сконденсирован - это редкость и теплообменник просто не отрабатывает свой потенциал.
P.P.S. Если под рукой есть типовые схемы для обвязки калорифера и узла увлажнения - буду крайне признателен.

Заранее спасибо!

[Redarmy]

Коллеги, приветствую!
Взялся делать расчет паровой системы, давно не занимался подобными проектами, поэтому опыт испарился .
Суть вопроса в следующем:
Есть перегретый пар 6 атм. 185 С и он должен использоваться в качестве теплоносителя для калорифера и увлажнителя в вентиляционной системе. И если со вторым я больших проблем не вижу, то использовать перегретый пар в качестве теплоносителя мне не нравится из-за низкого КТО и проблем с редуцированием и отведением конденсата.
Прошу подсказать проверенный способ сделать из перегретого пара насыщенный.
P.S. В общем случае как поступать с остатками пара в конденсатоотводчике? Понимаю, что ситуация, когда весь пар сконденсирован - это редкость и теплообменник просто не отрабатывает свой потенциал.
P.P.S. Если под рукой есть типовые схемы для обвязки калорифера и узла увлажнения - буду крайне признателен.

Заранее спасибо!

[gilepp]

проблем с редуцированием и отведением конденсата

С коэффициентом теплопередачи понятно. А что вы имеете в виду, когда говорите про проблемы с редуцированием и отводом конденсата?

Процесс нагрева перегретым паром в калорифере выглядит следующим образом. Пар попадает в калорифер и сперва остывает до Т насыщения. В вашем случае это 20 гр.С. И уже затем конденсируется и уходит через конденсатоотводчик. Если вы опасаетесь, что в конденсатоотводчик попадет перегретый пар, то это чревато проблемой только, если в качестве конденсатоотводчика используется КО с перевернутым стаканом. Он действительно не предназначен для работы с перегретым паром, т.к. гидрозатвор выкипает и КО открывается. В случае поплавковых КО с рычажным механизмом или свободноплавающим поплавком, КО просто закрыт без конденсата и не пропускает пролетный пар, каким бы он ни был. Никакие другие типы КО для отвода конденсата от калориферов не применяются.

Редуцировать перегретый пар можно, так же, как и насыщенный, только в вашем случае разумеется это делать незачем. В идеале пар необходимо охладить до Т насыщения. Это выполняется охладителем пара. Простейший охладитель - это форсунка, через которую в пар подается вода. Она испаряется и пар приходит в насыщение. Есть емкостные охладители.

Еще вариант. Не использовать охладитель, как таковой, а вместо регулирующего клапана поставить регулируемый рециркуляционный эжектор. Это по сути тот же рег. клапан но с функцией подсоса. Он частично выполняет роль РОУ. Регулирует подачу пара в калорифер по сигналу Т воздуха на выходе и одновременно обеспечивает циркуляцию пара через калорифер, продувая его непрерывно. Конденсатоотводчик в данном случае выносится за калорифер и устанавливается после сосуда-разделителя. Пар на выходе калорифера всегда насыщенный влажный. Он подмешивается эжектором с перегретым паром. На выходе эжектора пар ближе к насыщению. Насколько ближе зависит от величины циркуляционного пара.

Но в вашем случае, если речь о небольших расходах, полагаю проще ничего не делать для приведения пара в насыщение, а увеличить поверхность теплообмена калорифера. Оценочно на 10%. Затраты на охлаждение пара будут точно сопоставимы со всей остальной стоимостью всей обвязкой калорифера (запорка, КО на дренаже п/п и на выходе, регулирующий клапан, воздушник и пр.).

Если под рукой есть типовые схемы для обвязки калорифера и узла увлажнения - буду крайне признателен.

Есть, но обвязка калорифера сильно зависит от величины противодавления в конденсатной линии. Какое противодавление?

Что касается пароувлажнения, то зависит от того, какую концепцию вы ходите сделать. Есть специальные клапаны для пароувлажнителей (со встроенным сепаратором, увеличенным рабочим диапазоном расходов и компоновкой, адаптированной для установки у воздуховодов). Но есть и примитивные способы, где ставится простой рег клапан. Конечно обвязка зависит от количества распылителей. А количество зависит от расходов пара и располагаемой длины прямого участка воздуховода за распылителями.

Сообщение отредактировал gilepp - 1.11.2022, 20:12

[Redarmy]

Спасибо за подробный ответ!

Я бы, конечно, начал бы с теплообменника прорабатывать этот вопрос, но мне не могут дать никакой информации о режиме работы калорифера, кроме количества пара и его давления. Полагаю, что заказчик исходит исключительного из энергетического баланса и хочет забирать с теплообменника энергию, эквивалентную 250кг/ч пара при давлении в 3-3.5 бар(примерно 0.5 Мвт).
По памяти, со стороны пара КТО порядка 10к, по газу порядка 1к и, скорее всего, увеличивать придется существенно. К тому же, как я понимаю процесс теплообмена с перегретым паром в данном случае, клапан подачи пара будет импульсно открываться и закрываться, тем самым не создавай требуемых скоростей движения среды, что в свою очередь может привести к ситуации, когда теплообмен происходит преимущественно теплопроводностью и свободной конвекцией в паре. Конечно же, до тех пор, пока пар не охладится до состояния насыщения.
Вся проблема в том, что калорифер уже подобран и изменять его размер будет проблематично (т.е. сначала подобрали некий калорифер, а потом решили делать обвязку).


Можете, пожалуйста, поподробнее рассказать про вариант с рециркуляционным эжектором, он кажется самым легкореализуемым в данной ситуации.

Сопротивление конденсатной линии заранее неизвестно. Я правильно понимаю, что оно зависит не только от геометрии, длины участка, но и от давления в линии подпитки? Я планировал сделать буферную емкость сбора конденсата с обратным клапаном в месте врезки в линию подпитки. Или так никто не делает?

Для пароувлажнения используется парораспределитель Carel типа DP125D40R0,для увлажнения воздуха в вент. установке, который необходим для технологических нужд предприятия. Насколько я понимаю, в данном случае важен расход пара, а не его состояние относительно кривой насыщения. В любом случае, в воздух попадает требуемое количество пара. Т.е. будет ли пар насыщенным или перегретым при требуемом давлении не столь важно. Опять же, в моем понимании.

[Redarmy]

Как вы думаете, такая схема имеет право на жизнь ( файл прикрепляю)?
Вообще, имеется 2 калорифера разной мощности, но меня напрягает обвязывать их одним теплообменником по воде, мне кажется, что режимы могут скакать.
Заранее спасибо.

эквивалентную 250кг/ч пара при давлении в 3-3.5 бар(примерно 0.5 Мвт).

Тут я махнул, конечно...150 кВт

Прикрепленные файлы

 Предварительная_схема_обвязки_колорифера_с_теплообменником.pdf ( 25,15 килобайт ) Кол-во скачиваний: 30

 

[gilepp]

Да, 250 кг/ч при 3 бар - это ~150 кВт.

Нет, клапан дергаться не будет. Он реагирует на температуру воздуха на выходе калорифера. Если есть греющий теплоноситель и его энергии достаточно, то воздух нагревается. Нагрузка очень низкая, например 3 или 5%, то конечно клапан может балансировать на грани открытия, но к тому какое состояние пара, это отношения не имеет.

Если пар перегретый, то это просто выливается в то, что поверхности теплообмена требуется чуть больше. В данном случае перегрев небольшой, всего 20 гр.С. Думаю 10% достаточно с хорошим запасом. В конце этой статьи (стр. 16) я описал это подробно, простыми словами и с цифрами.

Не совсем понял что вы назвали подпиткой. Так или иначе, противодавление - это давление в конденсатной линии. Да, оно зависит от длины и геометрии конденсатопровода, высоты подъема и давления в точке сброса (бак или магистраль). Самый простой вариант, когда бак сбора конденсата располагается ниже конденсатоотводчика и на небольшом расстоянии. Потери давления составят десятые доли бара. Тогда достаточно обычного конденсатоотводчика. Потому что перепад давления на нем будет всегда положительный. Если же к примеру, противодавление 1,5 бар, это означает что, при определенной нагрузке, регулирующий клапан прикроется настолько, что давление за ним сравняется или станет ниже, чем 1,5 бар. В этот момент конденсат остановится, так как на КО не будет перепада давления. Калорифер начнет подтапливаться, поверхность теплообмена будет уменьшаться, Т воздуха пойдет вниз, автоматика на это отреагирует и дась команду клапану открыться. Он приоткроется, чтобы поднять Т воздуха. Давление пара поднимется, на КО появится перепад, конденсат снова начнет уходить. Но время будет уже упущено. Подтопление уже произошло. Если на улице минус, то калорифер может разморозится буквально за минуту или меньше. Именно поэтому следует заранее исключить вероятность подтопления. Для этого есть пара способов: механический насос или перекачивающий конденсатоотводчик. Но сейчас об этом не будем, потому что сперва надо понять будет ли условие для высокого давления в конденсатной линии.

По рециркуляции вторым сообщением приложу схему и принцип действия.

Сообщение отредактировал gilepp - 2.11.2022, 19:09

Прикрепленные файлы

 _6__68__2021_Градус_перегрева__3_.pdf ( 2,72 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 26

 

[gilepp]

Что касается пароувлажнения. Очень важно, чтобы пар, выходя из паропаспределительной трубки, не был влажным. Чтобы из трубки не лился конденсат. Именно для этого трубки часто делают с внешним обогревом (рубашкой). Пар сперва подается в рубашку, затем этот же пар из рубашки идет на рег клапан (или сперва сепаратор, а потом клапан) и снова направляется в трубку. Но уже во внутреннюю часть. И будучи уже гарантированно сухом, выходит в воздуховод. В данном случае пар уже перегретый, поэтому можно не опасаться выпадения конденсата. Пар выйдет в воздуховод, остынет и потом уже смешается с воздухом.

[gilepp]

Концепция схемы с рециркуляционным эжектором во вложении.
Пароконденсатная смесь от потребителя направляется в сосуд. Конденсат в КО или регулятор уровня. Пар на подмес. Циркулирующий пар всегда насыщенный влажный. Смешиваясь с перегретым после регулирующего клапана, получается менее перегретый или насыщенный, в зависимости от соотношения расходов, степени перегрева и пр..

Прикрепленные файлы

 CVvsEJECTOR_PS.pdf ( 108,08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 29

 

[Redarmy]

Спасибо большое!
Картинка проясняется все больше и больше)

1.У меня большой вопрос про возвратную линию конденсата в котел: правильно ли я понимаю, что от каждого потребителя отдельно врезается через перфорированный стакан в общую линию. Не может ли получиться так, что от линии потребителя с высоким давлением будет выдавливаться конденсат в в линию, с более низким давлением? И в любом же случае должна осуществляться подпитка котла водой из водопровода? Не получится ли такая же ситуация, с вытеснением. Или все это решается обратным клапаном?

2.Нашел свои старые расчетные файлы, с отметкой в 0.5 м/с для конденсата и до 30 м/с при подборе диаметра трубы - это соответствует действительности?
На линии конденсата требуется выдерживать уклон вопрос с пузырями исключен при правильно работающем конденсатоотводчике?

3.Как производится контроль расхода пара для увлажнения? Регулирующий клапан получает обратную связь от расходомера?

[gilepp]

Погодите) Возврат конденсата непосредственно в котел - это отдельная тема и для этой задачи она вероятно не требуется. Если у вас есть один котел, работающий на одного потребителя, то можно конечно организовать и это. Но делается это не совсем так, как на схеме. За КО не следует устанавливать насос, хотя бы потому что за КО двухфазная среда. Конденсат должен поступать сперва в емкость с поддержанием уровня, а оттуда насосом ВД в котел. Есть такие схемы "потребитель-котел". В обвязках калориферов у вас надо конденсат просто отправить в деаэратор или общий конденсатный бак котельной (не знаю как именно выполнена ПКС предприятия). А уже оттуда питательные насосы качают в котел. По крайней мере не видел ни разу, что в подобных задачах решали отправлять конденсат непосредственно в котел.

У вас тут просто. Калорифер - конденсатоотводчик - бак.

Если бюджет условно неограничен, то можно сделать реально и охладительную установку и непосредственный возврат в котел.

Объединение конденсатных линий со схожими параметрами - это обычное дело и никаких доп приспособлений не требуется. Главное чтобы диаметра трубы хватало, чтобы пар вторичного вскипания мог заполнить пространство, не приводя к гидроударам. Устройства с перфорацией делают, если соединяются условно "холодный" конденсат, например от потребителя с регулирующим клапаном и "горячий" конденсат от дренажей паропроводов. Горячий конденсат интенсивно вскипает, попадая в поток жидкости и в область с низким давлением, пузыри схлопываются и происходят гидроудары. Если поток рассеять, мелкие пузыри дают уже горадно менее шумный эффект.

Обратные клапаны за КО необходимы всегда, если в конденсатной линии есть избыточное давление. Если линия самотечная, в обратниках нет необходимости. Они просто никогда не пригодятся. Если КО с перевернутым стаканом, то обратник ставится перед КО. Во всех остальных случаях, после КО.

3.Как производится контроль расхода пара для увлажнения? Регулирующий клапан получает обратную связь от расходомера?

Полагаю есть разные системы управления. Но распространенной является схема с управлением подачей пара по датчику влажности в вытяжном канале (или в помещении). Расход пара измерять не требуется. Клапан увлажнителя просто дает больше или меньше пара в зависимости от рассогласования между заданной влажности и фактической.

Сообщение отредактировал gilepp - 2.11.2022, 22:16

[shvet]

@Redarmy
для инфо
https://www.tlv.com/global/TI/steam-theory/
https://www.spiraxsarco.com/Learn-about-steam
https://www.armstronginternational.com/indu...ical-processing
https://disk.yandex.ru/d/5NBbLt4kvpBsqg

[Redarmy]

Благодарю!

Когда то я был на семинаре у Спираксов по паровым системам...На сегодняшний день помню только акцент на на финансах в виде таблиц и графиков функции денег в год от размера отверстия и давления.

Сообщение отредактировал Redarmy - 3.11.2022, 12:29

[Redarmy]

Еще раз здравствуйте.

Сделал принципиальную схему, думаю, можно ли ее упростить? Нужен ли вообще редукционный и регулирующий клапаны перед эжектором?

Заранее спасибо!

Прикрепленные файлы

 Принципиальная_схема.pdf ( 36,28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 28

 

[gilepp]

Просто не знаю ваших условий. Но в общем случае, если калорифер кутера и гранулятора может работать на давлении источника, то редуцировать пар перед эжектором не нужно. Если нет, то необходимо снизить давление до верхнего значения рабочего давления калорифера. Регулирующий клапан не требуется в любом случае, потому что регулирующим клапаном является сам эжектор.

В схеме, прерыватель вакуума следует перенести на сосуд-разделитель. Воздушник можно оставить где стоит.

Зачем датчик давления перед редукционным клапаном? Или это манометр?

Перед всеми потребителями вероятнее всего требуются конденсатоотводчики для дренажа паропровода. Они устанавливаются обычно перед вводными задвижками

[Галиев]

Доброй ночи.
Мне интересно, как будет выглядеть бак поз. 12 в металле?

И еще вопросы - оправдано ли удорожание при установке эжектора? Какова мощность калорифера?

[gilepp]

Небольшой сосуд. Его назначение - не сбор и накапливание конденсата, а разделение конденсата и пролетного пара. Большой объем для этого не нужен. Пример во вложении на расход пара 800 кг/ч.
Вы же понимаете, что экономика это не столько стоимость железа, сколько стоимость всего жизненного цикла, куда входит еще много чего важного.

Прикрепленные файлы

 2021_11_10_13_25_57.jpg ( 1,52 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 40

 

[Галиев]

Патрубки клапана на фото имеют обозначения "А", "В" и "АВ". Судя по схеме автора темы, этот клапан и есть эжектор рециркуляции пара (сам таких не встречал). Но просветите меня, как тогда происходит движение сред в этом клапане, упомянутом сосуде и собственно калорифере. Меня смущает отливка движения сред на боку клапана, судя по ней, он предназначен для смешения А и В. Если же эжектор тянет из боченка, а смешение происходит за патрубком "В", то клапан на фото выбран ошибочно.

[gilepp]

Нет, клапан выбран не ошибочно. Справа вход А - это пар от котельной. Его расход равен расходу на калорифер. Слева вход АВ - это всасываемый пар, тот что циркулирует. Выход вниз В - это смесь движущего пара и циркулирующего. Корпуса эжекторов стандартизированы и делаются для 2-х и 3-х ходовых клапанов в том числе. Возможно отливки на корпусе относятся к ним. Смотреть необходимо не на них, а на стрелки, расположенные на шильдике. На этом фото их не видно.

Сообщение отредактировал gilepp - 5.11.2022, 21:43

[Галиев]

Клапан регулирует величину всаса АВ? Тогда в нижнем положении он перекроет В. Но, как Вы правильно заметили, нужно видеть паспорт клапана.
 клапан.jpg ( 55,2 килобайт ) Кол-во скачиваний: 9


На фото ведь смесительный клапан?

[gilepp]

Как я указал выше, корпус трехходового. Внутри как любой эжектор: игла, сопло и пр. Завтра пришлю чертеж. Фото разреза тоже есть. Есть модель. Есть всё))

Да, шток вниз - выход закрыт.

Сообщение отредактировал gilepp - 5.11.2022, 22:09

[Галиев]

То есть, этот клапан не регулирует величину подмеса со стороны АВ, оставляя в работе только перегретый пар А, а управляет тепловой нагрузкой в целом? На рециркуляцию приходится постоянный процент от перегретого?

[gilepp]

Клапан регулирует расход со стороны А. Если изменяется расход А, изменяется и подмес. Смысл состоит в том, чтобы подмес просто был. Тем самым поддерживается высокая скорость движения пара через теплообменник. У эжектора есть мин расход А, после которого начинается всасывание. До достижения этого расхода, эжектор работает как обычный рег клапан. Но достоинство регулируемого эжектора в сравнении с нерегулируемым с отдельно стоящим рег клапаном, в том, что диапазон, в котором происходит всасывание существенно шире. Поэтому, чтобы еще расширить диапазон, я рассчитываю эжектор таким образом, чтобы циркуляция была 50% и выше по отношению к пару на конденсацию.

[Галиев]

Тем самым поддерживается высокая скорость движения пара через теплообменник

Коррозия трубок калорифера от этого сильнее не будет?

И еще не маловажный фактор, что бы эта система заработала, в калорифере должно быть значительное падение давления пара.

[gilepp]

Нет, коррозия происходит из-за скапливания конденсата (угольная кислота). Системы рециркуляции уменьшают пленку конденсата до мин значений.

Потери давления? Нет. В отличие от термокомпрессоров, задача рециркуляционного эжектора, не поднять давление, а обеспечить нужный расход рециркуляции. Смотрим фактические потери и подбираем эжектор по ним. Обычные потери на теплообменниках в пределах 0,3-0,5 бар. Это по опыту.

Сообщение отредактировал gilepp - 6.11.2022, 9:58

[Redarmy]

Здравствуйте и еще раз спасибо.

Если позволите, помучаю вас еще чуть-чуть вопросами)

Думаю над оптимизацией системы и появились такие вот мысли:

1.У меня 4 потребителя, для которых давление нужно снизить до примерно одного уровня - могу ли я в таком случае поставить один редукционный клапан на общую магистраль к потребителям? Так же, могу ли я поставить один общий фильтр?

2. Если я редуцирую пар сразу для всех, то он же получается еще более перегретым и конденсироваться в паропроводе не должен (свободной конвекцией не должно так много снять). Вопрос - нужно ли ставить на общую магистраль (после забор на потребителей) сепаратор? И вообще, его ставят на перегретый пар? Или только на момент пуска он нужен?

3. Если потребители находятся высоко, то конденсатоотводчики ставить смысла прям у них нет? Их правильнее ставить внизу, ближе к узлам регулирования?

4.Можете подсказать проверенного производителя рециркуляционного клапана?

5.Я достаточно давно не работал в этой отрасли, ADCA и Burkert еще существуют в РФ, не знаете?

Заранее спасибо!

[gilepp]

Да, разумеется один общий редуктор можно предусмотреть. Фильтр тоже один. Но вместе с тем, заранее определите какой будет минимальный расход пара. Например, когда часть потребителей остановится или будет работать на низкой нагрузке. Это важно для выбора клапана. Автономные клапаны, вне зависимости от производителя, имеют минимальный рабочий расход, выше которого они стабильно поддерживают давление. Обычно это оклло 15% от макс пропускной способности клапана. Если редукционный клапан не вписывается в минимум, то устанавливается два параллельно. Один на 1/3 расхода, второй на 2/3. Работают в каскаде 1+1.

2. Да, если редуцируем перегретый пар, на выходе он становится еще более перегретым. Сепаратор не требуется. Достаточно пусковых конденсатоотводчиков во всех местах п/п, где может накапливаться конденсат при разогреве (нижние точки, тупики, перед запоркой, которая периодически закрыта).

3. См. п.2

4. Всяк кулик свое болото хвалит. Есть производители, специализирующиеся на редукционных клапанах. Среди них Yoshitake (производство Тайланд - основная модель это урезанная копия DP27 SXS), ADCA (Португалия), SpiraxSarco (Англия), TLV (Япония). Насколько мне известно Burkert никогда не специализировался на редукционных клапанах для пароконденсатных систем. Возможно есть какие-то модели, но точно это не их прямая специализация. Автоматические отсечные и регулирующие клапаны малых диаметров для невысоких температур это их тема.
Кто-то на рынке остался, кто-то нет. Есть Теплоконтроль (РФ) еще.

Сообщение отредактировал gilepp - 8.11.2022, 17:12

[Redarmy]

Спасибо!

Насколько оправдано ставить редукционный клапан с электроприводом? По опыту, насколько стабильно обычно работают котлы по давлению?
Можно ли просто поставить редукционный прямого действия, один раз настроить по манометру и раз в n циклов проверять?

Не могу никак найти емкость для разделения пара и конденсата в контуре рециркуляции, не хочется совсем изготавливать с нуля. Может есть готовые каталожные решения?

[gilepp]

Насколько оправдано ставить редукционный клапан с электроприводом? По опыту, насколько стабильно обычно работают котлы по давлению?
Можно ли просто поставить редукционный прямого действия, один раз настроить по манометру и раз в n циклов проверять?

Никто не скажет этого, не зная процесса, работы котла и пр.

Не могу никак найти емкость для разделения пара и конденсата в контуре рециркуляции, не хочется совсем изготавливать с нуля. Может есть готовые каталожные решения?

Нет готовых емкостей, потому что они изготавливаются по скоростям, расходам и пр. Они недорогие и довольно простые, но диаметр, высота, входы/выходы считаются по параметрам. В личном сообщении можете мне написать, посчитаю.