Здравствуйте, Уважаемые.
У меня такой вопрос. Есть производственный процесс, для которого нужен пар давлением 3 бар (подается в рубашку реактора). Один из коллег настаивает, что давление, выдаваемое котлами, должно быть 6 бар (а затем просто редуцироваться да 3 бар) обосновывая это тем, что якобы это балее энергоэффективно. Я с этим совершенно не согласен и считаю, что это наоборот лишние потери. Какие есть мнения???

Коллега прав. Была уже такая тема раньше, что при редуцировании сухость пара возрастает. А это означает меньшее выпадение конденсата в паропроводе и, соответственно, большую энергоэффективность. Кроме того давление пара будет поддерживаться более точно с редуктором, чем без него.

Ваш коллега прав, поскольку пар с бо'льшим давлением имеет меньший удельный объем и, следовательно, его можно транспортировать с меньшими потерями тепла в трубопроводах меньшего диаметра. Потери тепла будут меньше, так как потери в окружающую среду прямо пропорциональны площади наружной стенки трубопровода; так, например, при увеличении диаметра трубопровода в 2 раза потери увеличатся на 2 в квадрате, т.е. в 4 раза.

Задача, конечно, многосложная, поскольку при увеличении давления увеличивается также и температура стенки трубы, что дает тенденцию увеличения потерь, однако увеличение площади теплообмена - более весомый фактор.

Чудная задачка! С одной стороны - точность поддержания давления и теплопотери, с другой - доп. затраты на доп. давление (да такие, шо часто на предприятия тянут по нескольку паропроводов разного давления для разных типов потребителей!). Вот только не понял прикола с увеличением сухости после редуцирования. Можно ссылку на эту тему? Всегда считал, что СНП - он и в Африке СНП, редуцируй его или нет, а сухость (отсутствие конденсата?) достигается конденсатоотводчиками.

Вот здесь.



Сухость пара - это не отсутствие конденсата. Влага находится в паре во взвешенном состоянии в виде мельчайших капелек. Конденсатоотводчиками добиться повышения сухости пара невозможно.

Конденсатоотводчик в этом процессе участвовать может, но как вспомогательное устройство после сепаратора, который в общем-то это и выполняет.

Занимательное обсуждение, вот только ни к какому конкретному выводу не приводит. Как на меня, найболее конструктивный пост следующий:

Операция дросселирования является энергозатратной. Это достаточно хорошо известно и в теории и на практике.

Минимизировать потери, т.е. что-то сберегать или сохранять на редукционной станции, можно за счет улучшения изоляции арматуры и элементов паропроводов, а также за счет отвода конденсата перед станцией.
Зачастую потери на этом этапе передачи тепловой энергии пренебрежимо малы по сравнению с затратами на их снижение.

Если обратиться к процессу редуцирования по месту (по факту исполнения) и проследить дальнейшее изменение параметров транспортируемого пара, то зачастую можно видеть, что насыщенный пар до редукционной станции, проходя через дроссель, снижает давление и к потребителю подходит опять же в состоянии насыщения, хотя можно было бы ожидать из теории, что пар должен быть перегретым. И это при условии, что отсутствуют какие-либо принудительные охладительные устройства.

Происходит это вследствие того, что реальный пар не является абсолютно сухим, а изоляция паропроводов и арматуры не является идеальной. Поэтому пар при низких параметрах остывает достаточно быстро, образуется дополнительный конденсат, и пар приходит в состояние насыщения при сниженном давлении.
В теории - мгновения осушения пара существуют. Но далее никаких чудес - избыточное тепло безвозвратно уходит и состояние насыщения возвращается на другом энергетическом уровне. И этот уровень более низкий !

Энтальпия пара при редуцировании в лучшем случае сохраняется (на некотором отрезке времени и пути). Далее она снижается за счет теплопотерь.
Таблицу свойств насыщенного пара следует интерпретировать правильно - скрытая теплота парообразования при низком давлении более большая, чем при высоком давлении, но полная тепловая энергия в паре с падением давления меньше !

Иначе говоря, необходимо затратить больше энергии для выработки пара при низком давлении, чем при высоком, относительно разного уровня тепловой энергии в воде.
Поэтому паровой котел является более быстродействующим при высоком давлении, чем при низком.

Поэтому теплопередача при низком давлении, когда скрытая теплота парообразования выше, более эффективна, чем при высоком давлении. В противном случае тепловая энергии пара уйдет вместе с конденсатом высокого давления. И ее приходится ловить на уровне утилизации вторичного пара, если заниматься энергосбережением.

Полезное использование большего количества тепловой энергии в паре на потребителе за счет предварительного снижения давления составляет предмет энергосбережения при расчете узла редуцирования и системы отвода конденсата, т.е. когда весь технологический процесс полностью не определен (на этапе проектирования).

Так шо за отсутствием компетентного мнения по этому поводу, предлагаю аргумент сухости упразднить.

Остается только 2 аргумента за редуцирование у потребителя:
1 - цена монтажа трубопровода и изоляции повышенного диаметра;
2 - точность поддержания давления у потребителя.
И 1 - за вариант без редуцирования:
1 - огромная затратность онного.

Вот и выбирайте.

Я собственно дал ссылку не столько на обсуждение, сколько на скан из учебника. Если внимательно прочитать эти две странички, то вывод будет совершенно конкретный.
Хотя согласен, что аргумент копеешного повышения сухости слабоват. Мне по крайней мере больше понравился аргумент с уменьшением диаметра трубопроводов.

Дык тогда зачем поднимать только до 6-ти атмосфер? Зачем мелочиться? Давайте сразу все 200! Трубопроводы будут совсем каппилярные!

Это напоминает прямоточное однотрубное теплоснабжение.
А вот, что пишет В.И. Янкелевич в книге "Наладка газомазутных промышленных котельных" (1988 г.), стр. 118 :

"Определённое значение для работы промышленных паровых котлов имеет давление в барабане. При пониженном по сравнению с расчётным давлении обычно отмечается унос котловой воды с паром и неустойчивый уровень воды в барабане, а при значительном снижении давления возможно понижение надёжности работы чугунных экономайзеров".
"Кроме того, имеются данные об авариях котлов типа ДКВр из-за нарушения циркуляции при работе с низким давлением и высокими нагрузками. По этим причинам при наладке котельной в необходимых случаях следует решать вопрос о повышении рабочего давления в котлах либо путём включения в работу имеющихся редукционных установок, либо за счёт организации рациональной схемы подогрева воды в паровых бойлерах (см. рис. 2.4)".
(По-видимому, имеется в виду рис. 2.2, регулирование без снижения давления пара - "клапаном на перепуске воды помимо бойлеров")

Занятно...
Впрочем, похоже для аскера эта тема уже не актуальна.

Тема давно раскрыта потребителями пара производственных предприятий. Прежде чем говорить о сухости разберитесь какой у Вас пар: СНП, ВНП и ПП. По одному давлению можно только с СНП, во всех остальных случаях необходим второй параметр, например температура или энтальпия и не забывайте, что при дросселировании энтальпия осталется постоянной при уменьшении удельной изохорной массовой теплоемкости и увеличения температуры, что более наглядно можно увидеть на i-s диаграмме. К применинею к технологическим нуждам получаем, что наиболее эффективно покупать пар с более высокими параметрами и редуцировать его в ЦТП. Кроме того помните такую особенность, что в случае использования пара от теловых сетей, паропроводы уже давно запроектированы и пар вы будет получать такой, какой получает весь район и соответсвтенно одновременно являсь производсвтенным отбором, в большинстве случаев, тепло фикационной турбины, т.к. прогонять перегретый пар с котла на РОУ, экономически не выгодно и используется такой принцип работы только в случае останова турбины:)

Нехило врезали.
Особенно про турбины и отборы. Кстати, производственный отбор и теплофикационный отбор - это вещи разные. И турбины с тем либо другим отбором, либо с обоими отборами вместе - тоже разные.

Но автор говорил о котлах, и выборе начальных параметров пара именно для котлов.
А применительно к котлам, без последующей выработки электроэнергии в турбине, поднимать начальные параметры пара неоправданно, я считаю.

3 - меньше затрат на парообразование, а это эксплуатационные затраты.
Давление до редукционного устройства выше 6 бар подавать не стоит и уж тем более использовать от производственных отборов (13 атм).

С очевидным никто не спорит. Я Вас не хочу поправлять, но не надо смешивать совсем различные словосочетания, такие как "производсвтенный отбор" и "теплофикационная турбина"
Турбины рассчитаны на определнный режим работы при определенных P и T.
И давайте не будем про турбины

Позвольте не согласиться и обратиться к цифрам и уравнениям.

1. При атмосф. давлении
Ткип=100 гр., Энтальпия воды - 419 кДж/кг, Энтальпия парообразования= 2257 кДж/кг, Итого = 2676 кДж/кг

2. При давлении 3 бара
Ткип=144 гр., Энтальпия воды - 605 кДж/кг, Энтальпия парообразования= 2133 кДж/кг Итого=2738 кДж/кг

3. При давлении 6 бар
Ткип=165 гр., Энтальпия воды=697 кДж/кг, Энтальпия парообразования = 2066 кДж/кг Итого = 2763 кДж/кг



При работе котла вода поступает как при 3 бар, так и при 6 бар с температурой = 100 гр.С ( принято для удобства, в реальности после деаэратора 102-104 гр.С)



Итак при 3 барах , воду в котел с темп. 100 гр.С нужно довести до насыщения до Т кип=144 потратив 186 кДж/кг (605-419), с учетом тепла на парообразования = 186 +2133=2139 кДж/кг

При 6 барах, воду в котел с темп. 100 гр.С нужно довести до насыщения до Ткип=165 потратив

Итак при 6 барах, воду в котле с темп. 100 гр.С нужно довести до насыщения до Ткип=165 затратив 278 кДж/кг (697-419), с учетом тепла на парообразования = 278 + 2066=2344 кДж/кг



Вывод, чем выше давление, тем больше тепла нужно затратить .

И, если позволите, еще вопрос.
А имеет ли смысл немного перегревать пар при транспортировке для уменьшения конденсации?

Имеет, можно потом съэкономить на узлах отвода конденсата. (по длине магистрали можно уменьшить количество этих станций). Но нужно просчитывать каждый конкретный случай

Ага, и потерять на перегреве нехило тонн условного топлива .

С чего это? Совсем чуточку - разница только в теплопотерях по длине магистрали из-за повышеных температур в одном случае и узлах отвода конденсата - в другом.