Уважаемые специалисты!

Имеется насыщенный пар 13 бар.
Необходимо нагревать 46 м3/час теплоносителя системы отопления с 70°С до 90°С (1070 кВт - это для расчётной наружной температуры. Для средней наружной температуры за отопительный период требуется вдвое меньшая мощность. Регулирование качественное, расход теплоносителя постоянный).
Нагрев предполагается проводить с помощью двух параллельно подключаемых вертикальных кожухотрубных теплообменников (по 50% нагрузки каждый) типа ELTE MAX, Secepol JAD.
Регулирование по паровой стороне одним общим клапаном.
Конденсат должен отводится в ёмкость, откуда насосом на деаэратор. Требуемая температура конденсата - 90-95 °С.

Ранее на предприятии для нагрева теплоносителя системы отопления использовались горизонтальные кожухотрубные теплообменники. Классической парой: теплообменник пар-вода + теплообменник-охладитель конденсата.
Производители вертикальных кожухотрубников предлагают под заданные параметры модели, нагревающие теплоноситель одной ступенью, с получением требуемых значений конденсата на выходе. Как я понимаю - за счёт прилично переразмеренной площади теплообмена. Как это скажется при работе теплообменников в межсезонье, на температуру конденсата, когда требуемая мощность уменьшится вдвое от расчётной? Понимаю, что регулирующий клапан по пару своё отработает, но терзают мутные сомнения.

Какой тип конденсатоотводчиков порекомендуете использовать в данном случае?

Коллеги! Я думаю, что тип конденсатоотводчка - это важно, но хочется спросить: Какое давление по нагреваемой среде? Если оно меньше давления пара - то могут возникнуть проблемы с работоспособностью теплообменника. А конденсатоотводчик - надежнее, ИМХО, с перевернутым стаканом. Надо смотреть по перепаду давления. Какие параметры линии конденсаоотвода?

При работе в широком диапазоне нагрузок и требовании иметь доохлажденный конденсат, регулирование по конденсатной стороне более предпочтительно. Кстати конденсатоотводчик в таком случае можно вовсе не ставить.

А вообще для отвода конденсата от теплообменников подходящий тип - поплавковый со встроенным термостатическим воздухоотводчиком (поплавковый с рычажным механизмом или со свободноплавающим поплавком).



КО со стаканом плохо отводит воздух, поэтому, если мы имеем систему с регулируемой подачей пара, то рекомендуется еще дополнительно устанавливать воздухоотводчик. Что касается надежности, то надежнее оригинала, то есть Армстронга я не видал. Многие производители КО со стаканом, копируя изобретение Армстронга, вносили изменения, некоторые из которых объективно были не на пользу для КО.

Рабочее давление теплоноситея системы отопления 3,2 бар.

При давлении в нагреваемом контуре 3,2 бар возможно вскипание теплоносителя на входе пара в ТО, с образованием паровой пленки вокруг трубок. Нехорошо это. Может проще средуцировать пар к регуляторе? До 3,2?
Кстати, я побаловался в расчетной программе, и в случае 13 ати и 3,2 ати хватает JAD X 3.18.75 с запасом по поверхности в последнем случае 36%. Такой переразмер по площади с связан с расходом и скоростями по нагреваемой среде.

Была мысль поставить на каждый теплообменник по регулирующему клапану по паровой стороне, чтобы в межсезонье работали только один клапан+один теплообменник, но уход в удорожание начинается.
Правильно ли я понял, что стабильное получение доохлаждённого конденсата при таком диапазоне нагрузки и регулировании по паровой стороне - проблематично, и проще уходить в дополнительный охладитель конденсата после теплообменника?

Конечно, с учётом того, что система отопления не меняет свою нагрузку резко, регулирование по конденсатной стороне очень заманчиво. Но я только первые шажки в пароснабжении начинаю делать, как такого коня седлают не видел. Думаю, что нюансы точно есть и их не мало. Уважаемый gilepp, не могли бы вы поделиться ими на данном живом примере?



А если поднять давление в нагреваемом контуре, скажем до 5,0 бар? Оборудование и материалы системы отопления выдержат такое давление спокойно.


Я считал, что они переразмеривают поверхность для выхода на заданную температуру конденсата.

Это понятно, но это характерно при остановке теплоносителя, а для этого есть защита в виде быстродействующего отсечного клапана. Или вы имеете в виду в процессе работы ?



Нет.
Невозможно получать постоянную Т конденсата на всех нагрузках. А так во всем диапазоне он будет доохлажденным, это не проблема.

Не обязательно остановка теплоносителя. На водяных системах мне чаще встречалось резкое снижение расхода. Типичный пример: нагрузка - системы отопления нескольких зданий, с постоянным гидравлическим режимом, на каждое здание своя трасса с насосом. Одно здание сдано в аренду. Система отопления в нём дала протечку, арендатор, не заморачиваясь на информирование об этом дежурного в котельной, перекрывает отсечные краны на вводе в здание,общий расход резко снижается.
А программы подбора, как я понимаю, должны учитывать скорость протекания нагреваемой среды, чтобы не допустить вскипания у стенок трубок. Или в них так глубоко не проработано?


Правильно ли я понял - это вы уточнили по вопоосу, когда регулирование по паровой стороне? Я опасаюсь, что значение температуры конденсата на разных нагрузках может выходить в ту или иную сторону за заданные пределы,которые определяются требованиями деаэратора. Не хочется догревать конденсат.

Еще раз повторюсь - для этого есть автоматические защиты.

Пристеночное кипение на "микроуровне" всегда есть.




Нет, по конденсату. Теплообменник подтоплен больше или меньше и есть диапазон изменения Т конденсата в зависимости от текущей нагрузки.

[quote name='gilepp' date='25.9.2014, 11:01' post='1054923']
Это понятно, но это характерно при остановке теплоносителя, а для этого есть защита в виде быстродействующего отсечного клапана. Или вы имеете в виду в процессе работы ?

Хм... не совсем согласен. Давайте представим:
Пар подается в трубку. Он имеет температуру 190 град.С. Толщина трубки 0,6мм. С другой стороны - жидкость 90 град.С при давлении 3,2 ати. Отвлечемся: У меня в чайнике при закипании на нагревательном элементе образуются локальные пузырьки паровые, которые потом схлопываются. Предполагаю, что такой же процесс и в теплообменнике может начаться. Конечно, чем выше давление, тем они будут меньше, и так же если температура пара будет близка к температуре нагреваемой среды. Но в случае 190 пар и 90 вода - предполагаю, что возможность образования локальных паровых пузырей вполне реально.

Понял, что вы про рабочий режим, с расчётным расходом теплоносителя. Видимо Андрей немен имеет ввиду, что при таком соотношении значений давления пара и нагреваемого теплоносителя величина "микроуровня" может поломать радужную картину теплообмена. Как определить соотношение, выше которого лезть не следует?


Величина этого диапазона сравнима с диапазоном, возможным для деаэратора (90 -100)? Как его определить?

Нагрев паром с более высоким давлением, чем вода - нормальная и распространенная практика. Для иллюстрации приведу пример объекта, где 11 барами пара греем 3 бар воды в нескольких системах, вкл. ГВС уже 14 лет, при этом ни одного обслуживания/ремонта теплообменников (именно таких, о которых идет речь) не было.

Если есть расход воды и тепловые потоки греющей и нагреваемой стороны одинаковые, то у меня нет доказательств наличия проблемы. Да, кипение у стенок вероятно есть, но к выходу ТО из строя это не влечет, если не "упустить" расход пара.

Плохо, когда теплообменник превращается в парогенератор и вода кипит в верхней части повсеместно. Это аварийная ситуация в полном смысле. Конечно, если иметь пар более низкого давления, то такая ситуация в принципе исключена и система более безопасна потенциально. Но это не означает, что в принципе нельзя греть паром более высокого давления.



Боюсь, что не было защит и теплообменник поэтому загубили...

Недавно по рекламации получили теплообменник. Вот такие отверстия в трубках на входе пара. Поэтому и рекомендую от греха подальше с редуцировать пар.

То бишь, чтобы подстраховаться, нужно приблизить значения давления пара и нагреваемого теплоносителя. Желательно так, чтобы не городить на линии пара сложную РУ, а обойтись просто редуктором.
Давление нагреваемого теплоносителя на входе в теплообменник я могу поднять до 4,0 бар.
По вашему опыту, навскидку, до какого значения можно снизить давление пара с 13 бар, чтобы обойтись для этого простым редуктором прямого действия, не заморачиваясь на сложную РУ? С учётом изменения нагрузки 50-100%.

а зачем использовать в ТО пар с высокими параметрами?
ведь и температура конденсации будет выше, а значит, если ТО регилируется не подтоплением, то и конденсат на выходе будет высокой температуры.
13 атм это примерно 190С, а 3 атм это 130
почему не редуцировать пар перед ТО?
понятно было бы если бы была централизованная система возврата конденсата под своим давлением. а тут, ёмкость для сбора и далее насосами....

В принципе, можно снизить и до 4-3 ати. При 4 ати температура будет 170 град.С. Пар станет перегретым. Только это критический перепад давления. Как пишет расчетная программа : "Необходимо считаться с повышенным уровнем шума". Для регулятора прямого действия "после себя", если он правильно подобран, изменения в расходе от 100 до 50 % не проблема.

На нагрев теплоносителя системы отопления дают те параметры, которые генерируются на технологические нужды.
Централизованная система сбора конденсата от технологического оборудования есть, но заказчик не хочет её использовать для конденсата от обсуждаемых теплообменников - просто должны сбросить его со стабильным давлением в деаэратор. Отсюда свои ёмкость и насос.
Простое редуцирование, о котором я было размечтался, температуру пара не скинет, а редуцировать со снижением температуры (РОУ) - удовольствие мягко говоря не из дешёвых.
Классическая двуступечатая "советская" схема (пар-вода + охладитель конденсата) вопрос решает для других параметров теплоносителя (150/70 с соответствующим давлением), в моём случае система отопления работает в режиме 90/70.
Получается, вопрос как уйти от большой разницы между значениями температуры входящего пара и выходящей нагреваемой воды решается либо РОУ, либо системой, обеспечивающей , как отметил gilepp, равные тепловые потоки пар-вода. Или я что то упускаю?

Для вашего случая считаю, что система с регулированием по конденсатной стороне, без применения РУ хорошо подходит. Для защиты от резкого вскипания воды на входе в ТО поставить отсечной клапан, который закрывается при пропадании питания / при срабатывании термостата защиты от перегрева / при останове циркуляционных насосов. И будет все это работать долго и счастливо.

Извините, но в чем проблема просто поставить регулятор давления прямого действия "до себя", который замечательно осушит пар, понизит давление и сделает систему более надежной? Система отопления довольно инерционна, поэтому можно использовать и регуляторы температуры прямого действия без всякого электричества. Добавить предохранительных клапанов для спокойствия - и получается простая, надежная и дешевая система.

Вероятно вы имели в виду "после себя".

Регулятор температуры прямого действия обычно не используют для отопления.

Конечно после себя! Оговорка по Фрейду.

Теперь про регулятор. Термоэлемент на обратку системы отопления. Настроили градусов на 40. И собственно почему нет? Похолодало, обратка снизилась, клапан открылся. Потеплело, обратка высокая - клапан прикрылся. Ну конечно при хорошей балансировке системы отопления.

По заданию - качественное регулирование - температура подаваемого теплоносителя должна автоматически регулироваться в зависимости от температуры наружного воздуха. Понимаю, что поддержание обратки несёт в себе некий эффект саморегуляции, но задание не поменяют.
Касательно редуцирования, возможно ли практически, в моём случае, использовать такой вариант, когда регулирующий клапан будет и редуцировать, и управлять? Вопрос возник после прочтения этого:
http://www.nomitech.ru/implemented-project...s_9_bar_do_5_1/

"Похолодало" - это про отапливаемые помещения?

Если еще не купили - присмотритесь http://metalopt.ru/production/energy-save/...zator-c-kosset/. В принципе, работает уже девятый год. Ваши типоразмеры есть, энергосбережение существенное, если не знаете куда девать высокотемпературный конденсат, там температура сброса - температура обратного теплоносителя в системе отопления. Когда не холодно - 45 гр.С.
Одна тонкость давление в системе отопления должно быть небольшое, иначе гул от схлапывания несконденсированного пара за интжектором. Если давление в системе требуется высокое (для высоких зданий) то нужен будет разделительный водо-водяной тепдлообменник.

Здесь описана обычная редукционная установка, только в качестве редукционного клапана применен не автономный клапан, а регулирующий с приводом.

Клапаны, которые выполняют функцию ограничения давления и регулирования температуры, существуют, они достаточно дорогостоящие и редкие посему.

Там по тексту описания установки такое:

Я не ошибся. Регулирующий клапан у них с статье - это редуктор. Также он является запорным клапаном ("герметичное перекрытие потока"). Слово "регулирование" в данном случае немного некорректно применено - т.к. этот клапан регулирует только давление, то есть работает по сигналу давления.

Говорил же я выше про другой клапан - он ограничивает давление и регулирует при этом температуру, выполняя рольк регулирующего клапана.

Как известно, система отопления компенсирует тепловые потери в помещении, в том числе и через наружное ограждение, наружный воздух и т.д. Если тепла, приходящего из системы отопления и которое излучается радиаторами, становится недостаточно для компенсации тепловых потерь, то что происходит? Температура в обратном трубопроводе начинает снижаться. В этом случае, клапан, установленный на входе пара в теплообменник начинает открываться, увеличивая подачу тепловой энергии в систему. И это будет происходить до тех пор, пока температура в обратном теплоносителе на начнет повышаться.
Как то так.

Регулирование температурой подаваемого в систему теплоносителя производится клапаном, установленном на конденсатной стороне. Теплообмен через два вертикальных теплообменника(ТО) типа JAD по 50% нагрузки каждый. Ряд вопросов, gilepp, разжуйте, пожалуйста:

1. Из обсуждения я понял, что на трубопроводе, по которому подаётся пар в ТО, должен быть установлен быстродействующий отсечной клапан.
На сколько быстродействующий? Его срабатывание - по перегреву нагреваемого теплоносителя, по превышению конденсатом максимального уровня в теплообменнике. Ещё по какому то параметру?

2. Максимальный и минимальный уровень конденсата в теплообменнике. Как это учитывается при подборе теплообменника? Какие приборы (устройства) применяются за контролем уровня?

3. Применение конденсатоотводчика (КО). В нете встречал схемы, когда по ходу конденсата устанавливался сначала регулирующий клапан(РК), потом КО, в более ранних темах на форуме нашёл вашу информацию о противоположном порядке - сначала КО, потом РК. Что, на мой взгляд, логичнее - клапан работает только с конденсатом. Является ли в этом случае КО определителем нижнего уровня конденсата в ТО?
4. Установка фильтра на выходе конденсата из ТО обязательна?
5. Температура конденсата. В ТО, по иде,е она примерно равна температуре пара? Далее, в зависимости от переразмеренности ТО, остывает. Как совместить переразмеривание для получения нужной температуры конденсата на выходе и степень затапливаемости ТО при его выборе? Хотя, чую, что то я не понимаю в процессе.

1. Можно применять "обычные" приводы с функцией безопасности, которые устанавливаются на регулирующие клапаны. Быстродействия хватает, оно составляет несколько секунд. Электропривод привод с ф-цией безопасности имеет два режима работы:

- режим регулирования, со своей скоростью перемещения штока (она может меняться настройками привода или быть фиксированной)

- режим аварийного закрытия. В этом режиме привод игнорирует сигналы управления и быстро закрывает клапан.

На пуске задействуется сигнал открытия и привод медленно открывает клапан. Управляющий сигнал закрытия можно не использовать (или использовать для ручного режима). Сигнал аварийного закрытия инициируется: термостатом защиты от перегрева воды на выходе ТО, сигналом остановки циркуляционногонасоса (по дифф. давлению например) и просто при аварийном пропадании питания системы (это одна из основных функций, так как нельзя оставлять ТО под паром при остановке системы). Не рекомендую использовать сигнал переполнения конденсата для закрытия клапана на входе - так можно раскачать систему.

2. Два варианта.

А. Реле уровня на вводе пара в ТО + байпасный соленоидный клапан маленького диаметра, установленный на обводной линии регулирующего клапана на конденсате. При полном заполнении ТО и срабатывании реле уровня, электромагнитный клапан быстро перепускает конденсат и закрывается. Это хороший способ управления на очень малых нагрузках.

Б. Никакого КИПиА, а просто конденсатоотводчик, установленный примерно в том же месте, где реле уровня, только снизу паропровода.

3. На мой взгляд КО в такой схеме не нужен и мы его никогда на ставим. То есть поставить можно, но зачем ? Роль КО выполняет регулирующий клапан. Более того, для систем с большой мощностью, от нескольких МВт, стоимость КО получается огромная, он имеет большие размеры и длинный срок поставки. Замечено, что стоимость системы с конденсатным регулированием для больших мощностей получается уже ниже, чем для систем с регулированием по паровой стороне именно за счет отсутствия КО. Есть еще одна деталь - перепад давления, между давлением внутри ТО и в конденсатной линии, должен распределиться между КО и регулирующим клапаном. Как он должен распределиться ? Нет проблемы, выход есть - поставить КО с таким седлом, чтобы КО мог пропускать весь объем конденсата при очень низком перепаде. Заказчик за это вынужден переплатить, т.к. КО в таком случае получается весьма большим.

Без КО система получается простая и не менее надежная. Перед регулирующим клапаном устанавливается термостат, он настраивается на Т, которая должна быть близка к Т насыщения. При приближении к этой Т, система понимает, что "скоро может пойти пролетный пар", термостат срабатывает и закрывает регулирующий клапан. Поэтому мы контролируем уровень конденсата опосредованно через температуру.



В инете можно найти схемы, где на выходе установлено все, что только можно установить ) Часто это является выражением желания торговой компании продать как можно больше железа. На мой взгляд, если и ставить КО, то перед РК.

4. Хороший вопрос. Раньше я думал, что нет, так как на входе с любом случае надо поставить фильтр перед отсечным клапаном. Но на одном из объектов при вскрытии регулирующего клапана, обнаружилось, что его седло повреждено, с тех пор мы ставим туда фильтр тоже.

5. ТО рассчитывается так, чтобы при макс нагрузке на выходе конденсат был захоложен. Т конденсата меняется в зависимости от степени его затопленности, то есть при различных нагрузках. Конечно мы не знаем какой именно уровень там будет в конкретный момент времени, да эта информация нам не особо и нужна, главное понимать, что ТО не переразмерен сильно, чтобы он не был затоплен на нагрузке, близкой к максимальной.

Вопросы, касающиеся мин и макс уровня здесь освещены, применительно в малогабаритным вертикальным ТО маленьких и средних мощностей. В ТО для энергетики, они решаются по другому. Допускаю, что есть и другие варианты автоматизации. Я описал только свой опыт.

Большое спасибо за такой развёрнутый ответ.
Разъясните по пятому пункту. При запросе у производителя ТО с температурой выхода конденсата 90-95°С его переразмеренность 35- 40%. Как понять, сильно ли будет затоплен ТО при максимальной нагрузке в таком случае? Насколько, по опыту, температура конденсата может отличатся от расчётной при более низких нагрузках?
РК обеспечивает погодозависимое регулирование температуры подаваемого теплоносителя системы отопления и, как вы написали, перекрывается, если температура конденсата перед ним начинает приближаться к насыщению. Не бывает ли ситуаций , когда происходит раскачивание клапана?

35-40% - это нормальный запас, можете не опасаться.
Т конденсата, когда ТО затоплен, зависит от Т обратки, естественно не ниже ее.

Въедаюсь в вопрос температуры конденсата потому, что не должен подавать его в деаэратор ниже заданных параметров. Расчёные значения температуры теплоносителя СО 90/70, при погодозависимом регулировании может вполне дойти до 60/40. Следовательно, конденсат может быть захоложен. Необходимо будет ставить подогреватель?

Видимо это зависит от того сколько этого конденсата по отношению к ХОВ и другим источникам конденсата, поступающих в ДА. Если кол-во вашего конденсата незначительно, по отношению к остальным, то и проблемы нет. Хотя в этом вопросе я не специалист и не могу утверждать это...

gilepp
Здравствуйте уважаемый! Имею опыт проектирования водяных ИТП, с паром связался впервые. Задача запроектировать подобный теплоцентр, отопление+вентиляция, слив конденсата в канализацию. Условие-доохлажденный конденсат, чтобы не "пАрил". Вроде в целом картина прояснилась, буду делать регулировку по конденсату, и хочу задать, возможно глупый, вопрос - регулирующий клапан подбирается тогда просто как и обычно для воды, или есть какие-то ньюансы?

Да, как для воды, но очень важно не переразмерить клапан.

gilepp
Спасибо за ответ. Можно еще вопрос, в качестве аварийного на входе в ТО можно ли применить соленоидный клапан? Не будет ли скорость его открытия "слишком" быстрой, что приведет к резкому повышению давления за клапаном?

Да, соленоидный опасен для теплообменника из-за высокой скорости открытия.

Что-то не хочется ставить "умный" клапан только для защиты от перегрева (не бюджетно как-то). Думаю можно использовать реле с защитой от закипания, повторная активация которого производится нажатием на кнопку (или просто дополнительную релюшку, которая отключит термостат, и пустить все можно будет только вручную). Тогда, в случае срабатывания защиты, можно будет закрыть задвижку на вводе и вручную заново запустить систему..
Может есть лучшие варианты?

Отсечной клапан на входе пара может закрываться по любой аварии, которая может быть и которая требует быстрого перекрытия пара:
пропадание питания
перегрев воды 1 (термостат с автовозвратом)
перегрев воды 2 (термостат с блокировкой, настроенный на Т чуть выше, чем термостат 1
диф. давление на цирк. насосах.
давление воды
удаленный пуск/останов системы по прочим сигналам систем жизнеобеспечения.

Набросал схемку, если не затруднит, гляньте пожалуйста.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Еще пара вопросов:
1. обязательно ли следить за уровнем подтопления теплообменника? Или достаточно того, что если он полностью затопится, клапан откроется и сольет конденсат по недогреву второго контура.
2. необходим ли байпас на регулировочных клапанах? Так-то их можно открыть вручную.
3. наверное все-таки надо поставить обратники за рег. клапанами, хотя если чисто слив в канализацию то не надо, а если в бак, то конденсат может обратным ходом затопить ТО при отключении пара, с другой стороны это вроде не страшно..


Заранее благодарю за комментарии.

1. Нет гарантии, что конденсат не станет затапливать паропровод, пока Т воды не опустилась до значения, диагностируемого, как недогрев. Вы можете поставить маленький конденсатоотводчик - это недорого и эффективно решит проблему полного затопления ТО.

2. Мы байпасы никогда не ставим. Достаточно ручного дублера на приводе.

3. Если есть противодавление в конденсатной линии, то обратный клапан нужен. Если линия самотечная (вниз под уклон), то нет.

gilepp
Понятно.
Еще вопрос (да когда же они кончатся то уже %)) На вводе место врезки дренажа пароповода - достаточно ли просто врезаться в низ трубы, или надо делать какую-нибудь "утку", чтобы конденсат не проскочил (паропровод то Ду150, а дренаж я ставлю пока что Ду40). Либо ставить тройник 150/150/150 и дальше переход на нужный диаметр дренажа (который по идее надо уточнить у сетевиков)...

http://www.steamsys.ru/userfiles/dripleg-1.pdf

Как говорится гранд мерси! там в табличке, кажется, опечатка - диаметр конденсатной линии указан как d1, а на чертеже d2.

А вот пример использования кожухотрубных вертикальных теплообменников Secepol JAD. Температура отопления регулируется клапанами на линии выхода конденсата из теплообменника. С помощью увеличения или уменьшения уровня конденсата поддерживается необходимая площадь теплопередачи для заданной Температуры отопления.
Желтая стрелка - подача пара, синяя - регулирующий клапан. Все просто и надежно. Конденсат отводим или в кондесатный бак или в деаэратор.

Всем схема хороша, НО не держит уровень конденсата в ТО, а СО2 (который в 7 раз агрессивнее О2) держится между паром и конденсатом. Как его удалить в данном случае никто не знает.

Теплообменники из нерж. стали и они не боятся конденсатного регулирования. Такие схемы работают по 10 и более лет без проблем. Уровень конденсата здесь держать не надо как в больших энергетических теплообменниках. Важно лишь не упустить его (отслеживать минимум) и не затопить паропровод (отслеживать максимум).

Немного не по теме, но в целях повышения образованности... Это как?