Главная
Новости
О нас
Регистрация на сайте
Подписка на журнал ТЭК
Реклама
Контакты

Номера за 2008 год
Номера за 2007 год
Номера за 2006 год
Номера за 2005 год
Номера за 2004 год
Номера за 2003 год
Номера за 2002 год

  номер 12 - 2005 год.  ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
Андрей РУБАН, www.energy-saving-technology.com Дата публикации: 09.12.2005
Статус статьи: для подписчиков журнала
Просмотров: 12051
Комментариев: 4384
  И не надо сорить деньгами
(Инновационное оборудование, которое эффективнее и дешевле иностранных аналогов)
Говорят, Ньютон любил животных и был неравнодушным к разведению домашней живности. А на вопрос "Почему разводите карпов, а не курей или свиней?" отвечал, не задумываясь: "Я не настолько богат, чтобы за свои деньги обогревать мировое пространство"… Автор предлагает познакомиться с тремя новинками для "новых бедных", ищущих компенсацию росту цен на энергоносители: пароутилизатором, утилизацией тепла вытяжного воздуха и теплоутилизатором. Используемые здесь идеи и принципы достаточно просты: не выбрасывать на ветер то, что добыто, перекачено, оплачено, отработано, а также не терять тепло (дрожь прошибает писать о таком варианте зимой) для технологических процессов, цехов, корпусов, жилых объектов…

Пароутилизатор

Пароутилизатор (ПУ) – магистральный пароводяной инжекционный теплообменник смесительного типа – используется для нагревания водяного потока инжектированием пара в водяную магистраль, т.е. используется энергия, выделяемая при конденсации пара для нагрева воды. Доля этой энергии составляет до 70% от общей внутренней энергии пара.
Рис. 1. Схема пароутилизатора
Рис. 1. Схема пароутилизатора

Установка состоит из тройника, соединяющего трубопровод подачи пара и нагреваемой воды, водяного сопла, камеры смешения и напорной камеры, пропускных трубопроводов с задвижками на них. В установку подается поток нагреваемой воды. Основная часть расходуемой воды поступает через водяное сопло, диаметр которого рассчитан так, чтобы в нем за счет сужения потока снижалось статическое давление воды до величины, меньшей, чем давление в камере смешения.

Другая часть потока по пропускному трубопроводу поступает в напорную камеру и распыляется через форсунки в камере смешения. Поток пара, пройдя через дроссельную шайбу, поступает также в камеру предварительного смешения, где, перемешиваясь с распыляемой водой, превращается в пароводяную смесь и через кольцевой зазор в тройнике за счет перепада давления в камере смешения со статическим давлением на срезе сопла идет в зону разрежения, создаваемую соплом.

Размеры дроссельной шайбы и величина кольцевого зазора предварительно рассчитываются в соответствии с имеющейся на предприятии методикой исходя из условия, что давление в камере смешения ниже, чем воды на входе в установку, и больше, чем статическое давление в потоке на срезе сопла.

Для снижения пульсаций давления потока применена предварительная подготовка пара в камере смешения. От установки до ближайшей запорной арматуры предусмотрен прямой участок трубопровода длиной 10-15 дм подводящей магистрали. Это обеспечивает дальнейшее перемешивание пароводяной смеси и воды, конденсацию пара и увеличение за счет этого температуры подаваемой в установку воды. Конструкционные параметры пароутилизатора рассчитываются индивидуально.

Экономические особенности пароводяного теплообмена

В обычных пароводяных теплообменниках, включая самые эффективные пластинчатые, используется до 25 % внутренней энергии пара, остальное же теряется при конденсации или выбросе пара в атмосферу. ПУ полностью использует внутреннюю энергию пара для нагрева теплоносителя.

При использовании пара для нагрева теплоносителя, в частности воды, в реальных условиях давление пара чаще всего падает максимально от 10-12 ати (вероятнее же от 4,0-7,0 ати) до 0,2-1,0 ати. Далее низкопотенциальный пар поступает в конденсатосборники или выбрасывается в атмосферу. Энергосодержание пара снижается от 0,664 Гкал/т (давление – 12 ати) до 0,64 (соответственно – 0,2 ати). Это пример наиболее полного использования пара в теплообменнике. При увеличении температуры пара энтальпия растет незначительно, а энергосодержание конденсата при температуре 10° С равно 0,1 Гкал/т.

Таким образом, используемая для нагревания энергия многократно меньше (в частности, в 22,5 раз) не вовлекаемой в процесс (потерянная при конденсации или сбросе низкопотенциального пара). Пароутилизатор возвращает потерянную в теплообменниках энергию в процесс теплообмена, тем самым сокращая потребление пара от источника и, в конечном счете, экономя топливные ресурсы предприятия – производителя тепловой энергии.

Это дает весомый экономический эффект, сокращает срок самоокупаемости установки до полугода и менее. Также намного выгоднее использовать в системе нагрева воды пароутилизатор, а не водо-водяные теплообменники.

В качестве агрумента в пользу этого можно привести следующие расчеты. Энергосодержание обратной (холодной нагреваемой) воды с температурой 40-70° С равно 0,04-0,07 Гкал/т, прямой (горячей нагревающей) воды – максимум 0,10 Гкал/т (конденсат при атмосферном давлении). С увеличением давления нагревающей воды энергосодержание меняется незначительно: при 7 ати – 0,15 Гкал/т. Дальнейшее повышение давления в теплообменнике по техническим соображениям не рентабельно. Отданная энергия единицы массы воды максимально составляет 0,115 Гкал/т (берем наибольшие параметры греющего теплоносителя на входе и наименьшие – на выходе: Тпр = 150° С, Рпр = 7 ати, Тобр = 35° С, Рнагр = 1 ати). В то же время, при аналогичных условиях энергия единицы массы пара минимальных параметров (0,2-1,0 при свободном выпаривании) равна 0,64 Гкал/т.

Установлено, что нагревание воды (даже самым низкопотенциальным паром) выгоднее, как минимум, в 5,5 раза по сравнению с использованием горячей воды. Это определяет замену паром в наиболее распространенных схемах теплообмена горячей воды как теплоносителя. Хотя транспортировка массовой единицы пара обходится гораздо дороже, чем той же единицы горячей воды, но за счет многократно большего энергосодержания пара по сравнению с горячей водой гигакалория тепла, поступающая с паром, обходится потребителю дешевле, чем гигакалория горячей воды.

Итак, это может быть еще одним аргументом экономической целесообразности изменения технологической схемы теплообмена при замене теплоносителя с горячей воды на пар.

Пароутилизатор или бойлер? Сравнительный анализ

Для нагревания воды в системах водоснабжения и химводоочистки используются пароводяные кожухотрубные подогреватели воды (бойлеры). В них вода прокачивается через массу медных или других тонкостенных трубок, наружная поверхность которых омывается высокопотенциальным паром. Недостатки бойлеров – высокая стоимость, дорогой ремонт и большая зависимость от качества нагреваемой воды, так как при использовании жесткой воды образуется накипь, забивающая мелкие трубки и резко снижающая к.п.д. (а это требует увеличения расхода топлива в котельных для обеспечения требуемой температуры нагреваемой воды). К тому же, переборка и очистка трубок – очень дорогостоящий и трудоемкий процесс.

Рис. 2. Пароутилизатор
Рис. 2. Пароутилизатор
При использовании ПУ передача тепла осуществляется так называемым "прямым" способом, когда пар смешивается с теплоносителем (водой) и его тепловая энергия передается непосредственно воде (весь период эксплуатации к.п.д. пароутилизатора сохраняется в пределах 99,5%). При этом, давление пара может быть ниже на 2-4 ати, чем в водяной магистрали системы отопления. Для уменьшения разбросов температуры воды (обычно ±7°) и обеспечения адаптации ПУ к действующим на предприятиях системам автоматического учета и контроля потребления энергоресурсов был создан пароутилизатор с автоматической регулировкой температуры нагреваемой воды. Диапазон разброса температуры воды при его установке составляет ± 1°.

Таким образом, применение ПУ минимизирует затраты на монтаж, эксплуатацию и текущий ремонт водогрейной системы, сокращает расход топлива в котельных, а также упрощает требования к качеству используемой воды. Пароутилизатор может эксплуатироваться вне помещений, что также экономит эксплуатационные затраты.

Рис. 3. Утилизация тепла вытяжного воздуха
Рис. 3. Утилизация тепла вытяжного воздуха
Монтаж ПУ заключается во врезке его в паровую и водяную магистрали, соединение его с магистралями – стандартными фланцами. Временные затраты на монтаж и подключение составляют около 16 н/ч рабочего времени. Уровень сложности монтажа сравним с установкой задвижек и водяных элеваторов.

ПУ применяются:
  • в системах отопления взамен бойлерных установок;
  • для нагревания воды в системах горячего водоснабжения;
  • в целях утилизации (в том числе и низкопотенциального) пара после паровых машин, что исключает выброс пара в атмосферу;
  • для нагрева исходной воды перед химводоочисткой (замена ПСВ);
  • для нагрева химочищенной воды (замена ПХВ).


ПУ обеспечивает:
  • снижение потребления энергоресурсов на 20-30%;
  • уменьшение эксплуатационных затрат на 50-70%;
  • улучшение экологической обстановки за счет утилизации сбросового пара и сокращения выброса отработанных газов котельных;
  • полное использование внутренней энергии пара в пароводяных теплообменниках.


Рис. 4. Устройство утилизации тепла вытяжного воздуха
Рис. 4. Устройство утилизации тепла вытяжного воздуха
Пароутилизаторы могут работать на неочищенной воде, с содержанием твердой фазы с максимальным поперечным размером до 8 мм, не требуют периодической чистки и переработки, обеспечивают стабильность характеристик при длительной эксплуатации. ПУ работают в широком диапазоне изменения показателей (давления, температуры и пр.) и при разных диаметрах трубопроводных систем, а также не требуют обслуживания и возврата конденсата.

Изготовление осуществляется в таких параметрах:
  • условный диаметр водяной магистрали 40-500 мм;
  • перепад между давлениями пара и воды – от –2,5 до +12 ати;
  • давление пара 0,15-13 ати;
  • расход пара 0,3-123 т/ч;
  • потребление воды 7,3-2500 т/ч;
  • тепловая мощность 0,2-75 Гкал/ч.


Предоставляются новые возможности производства пароутилизатора с использованием низкопотенциального пара (минимальная граница по давлению составляет 0,8-1 ати).

Экономический эффект достигается за счет:
  • рационального использования пара, снижения потерь тепла и экономии топлива, удешевления стоимости гигакалории;
  • исключения затрат на текущие и плановые ремонты, а также подготовку к зиме;
  • значительного сокращения затрат в случае замены отслужившего срок изделия;
  • вывода из эксплуатации насоса, возвращающего в систему конденсат (в имеющихся системах теплообмена);
  • получения дополнительной прибыли при использовании отработанного пара.


Рис. 5. Совершенно не эффективная система отвода газов
Рис. 5. Совершенно не эффективная система отвода газов
Рис. 6. Эффективная система отвода газов 
с применением теплоутилизатора
Рис. 6. Эффективная система отвода газов с применением теплоутилизатора

Преимущества от внедрения пароутилизатора:
  • относительно низкий расход пара при нагревании определенного объема воды (Gп – в пределах 5-6% от Gв);
  • максимальный коэффициент теплопередачи (99%);
  • высокая надежность из-за отсутствия движущихся деталей;
  • работа на неочищенной воде и при значительных изменениях давлений и расходов воды и пара;
  • отсутствие пульсаций давления после пароутилизатора;
  • сокращение потерь тепла через корпус по сравнению с известными агрегатами, выполняющими те же задачи, а также экономия производственных площадей вследствие малых габаритов и возможности инсталляции изделия вне помещения;
  • простота эксплуатации, исключение ремонтов;
  • решение экологических проблем благодаря утилизации выбросов отработанного пара и парниковых газов;
  • давление в паровой магистрали труб может быть ниже, чем в водяной.

Области применения уже установленных на производственных предприятиях ПУ: подогрев воды для резервирования

водогрейного котла; подогрев воды в трубопроводе; химводоочистка; подогрев воды в центральной котельной; замена бойлеров; утилизация пара; горячее водоснабжение душевых; подогрев воды в технологии обработки шерсти; теплоснабжение; подогрев воды в конденсатопроводе; утилизация пара после вагоноразмораживателя; теплофикация.

Данное оборудование помогает решать задачи энергосбережения, поскольку обеспечивает теплоснабжение объектов без применения дополнительных ресурсов.

Отраслевое использование в системах:
  • отопления и горячего водоснабжения на предприятиях коммунального хозяйства (замена бойлеров);
  • подогрева ХВО (химводоочистки) и на всех предприятиях, где есть паровые и водогрейные котлы (ТЭЦ, ГРЭС, котельные промышленных предприятий и пиковые котельные, пускорезервные котельные АЭС);
  • отопления и горячего водоснабжения производственных и административно-бытовых зданий промпредприятий.

    Совместное использование пароутилизатора и пароструйного компрессора (ПСК):
  • металлургические предприятия (ПУ преобразует пар из конверторов, из кузнечно-прессовых цехов);
  • предприятия химической промышленности (ПУ совместно с ПСК преобразует пар из выпарителей);
  • молокозаводы (ПУ и ПСК преобразуют пар из пастеризационных машин);
  • спиртоводочные заводы (ПУ и ПСК преобразуют пар после обработки бутылок);
  • пивоваренные заводы (ПУ совместно с ПСК преобразует пар после пастеризации продукции);
  • заводы по выпуску железобетонных изделий (ПУ преобразует пар после технологического цикла);
  • мясокомбинаты (ПУ и ПСК преобразуют пар после паровой обработки мяса).


Примеры внедрения МПИТ

Магистральные пароводяные инжекционные теплообменники (МПИТ) уже используются на ряде предприятий (в частности, в системе химводоочистки на комбинате "Магнезит", в системе горячего водоснабжения на Миасском инструментальном заводе). С 2001 года МПИТ ни разу не ремонтировались и не требуют специальной подготовки персонала. Пароутилизаторы, заменившие бойлеры, полностью обеспечивают потребности в горячей воде внедривших их предприятий и ЖКХ.

На одном из металлургических комбинатов для утилизации конверортного пара из котлов-накопителей тоже установлен пароутилизатор: годовой экономический эффект за счет утилизации 267 тыс. т отработанного конверторного пара составил свыше 8,7 млн. руб. за один отопительный сезон. Использование отработанного пара для нагрева воды дало возможность вывести из эксплуатации котельную, обеспечивающую горячее водоснабжение комбината, что еще более увеличило экономический эффект. Сейчас на комбинате утилизируется 33 т пара в час, при этом, в час горячей обработке подвергают 540 т воды, нагревая ее на 530. Аналогичные установки используются на ОАО "Уралоргсинтез", ООО "Ставролен" (Буденновск) и др.

Отличие пароутилизаторов 
от трансзвуковых пароструйных аппаратов
Отличие пароутилизаторов от трансзвуковых пароструйных аппаратов

Реконструирована схема ХВП для пиковой котельной ПО "Маяк". Исходная вода разогревалась в трех последовательно расположенных группах водо-водяных (14 агрегатов) теплообменников. При усовершенствовании схемы их заменили двумя пароутилизаторами, как и имеющиеся атмосферные деаэраторы – более компактными (щелевыми вакуумными), работающими при более низкой температуре поступающей воды. В итоге освободились огромные площади, значительно снизились затраты на эксплуатацию и ремонт. Суммарный экономический эффект при реконструкции системы химводоподготовки превысил 151,65 млн. руб. в год при расходе подготавливаемой воды 800 т/ч, где прямая экономия от внедрения пароутилизаторов (замена теплоносителя с горячей воды на пар) была равна более 148,75 млн. руб. в год, а экономия от замены старых деаэраторов новыми – более 2,9 млн. руб. в год.

Среди последних внедренных инноваций – контактный пароводяной нагреватель "П-С", представляющий собой сетевой смесительный теплообменник. Эта установка была введена в строй 08.10.05 г. на ОАО "Комбинат строительных конструкций" (Россия). Установка обеспечивает нагрев неограниченного количества воды благодаря установке нескольких блоков на одной магистрали. Преимущества "П-С":
1. Его вес составляет 10% от веса обычного кожухотрубного нагревателя при обеспечении равных тепловых параметров. В связи с этим упрощается монтаж, который занимает 2-3 дня.
2. Не требует обслуживания или ремонта в течение 8 лет.
3. Ускоренный ввод в эксплуатацию и быстрое отключение.
4. Не дает дополнительного гидравлического сопротивления сети.
5. Скорость движения пара не превышает звуковую, поэтому не создается дополнительное звуковое давление.
6. Допускается широкий диапазон изменения параметров (давление, расход пара и воды) на входе в установку.
7. Огромный экономический эффект в сочетании с низкой стоимостью.

Теплоутилизатор

Теплоутилизатор (ТУ) предназначен для глубокой утилизации тепла дымовых газов. Применять ТУ рекомендуется на ТЭЦ, в котельных, металлургии и т.д. (любое производство, где есть высокотемпературные выбросы отходящих газов).

Утилизируемое тепло из дымовых газов идет на нагрев воды до температуры 50-800 С, которая может быть использована для подогрева воды в котельной, дутьевого воздуха, воды для тепловых сетей и пр. Особенно эффективно использовать эту воду при подогреве ее при мытье технологических линий, где требуются большие объемы воды с температурой 50-700 С. Достоинства ТУ: простота в изготовлении, невысокие эксплуатационные расходы, надежность в работе, возможность совмещения в одном аппарате процессов утилизации тепла и газоочистки.

Рис. 7. Контактный пароводяной нагреватель
Рис. 7. Контактный пароводяной нагреватель
Тепло уходящих газов, которое ранее шло в атмосферу, теперь можно полезно использовать для подогрева воды или исходящих компонентов производства. Окупаемость затрат – 2-10 месяцев. Расход топлива снижается на 7-10%. Утилизируемое тепло из дымовых газов идет на нагрев воды до температуры 50-800 С.

При расходе уходящих газов в объеме 200 тыс. нм3/ч, годовой экономический эффект превысит 9,67 млн. руб. (с учетом стоимости 1 Гкал в размере 320 руб.).

Данное инновационное оборудование (особенно ПУ) ранее в России до 2001 года – и тем более в Украине – не выпускалось и не внедрялось. Найденные решения намного эффективнее и дешевле иностранных аналогов, причем, все защищены патентами.



КОММЕНТАРИИ ЧИТАТЕЛЕЙ К СТАТЬЕ

Нет комментариев

Добавить свой комментарий
Доступ к статьям открыт только зарегистрированным пользователям.
Доступ к статьям открыт только подписчикам журнала.
()
()
 
Забыли пароль?
ВАЖНО
РЕГУЛИРОВАНИЕ
ТЕМА НОМЕРА
ИТОГИ ГОДА
НЕФТЕГАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПЕРСОНА
ЭНЕРГЕТИКА
АВТОЗАПРАВОЧНЫЙ БИЗНЕС
ГАЗОВЫЙ РЫНОК
ЗЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ
ГАЗОВАЯ ПОЛИТИКА
ИНТЕГРАЦИЯ
МЕНЕДЖМЕНТ В ТЭК
МОДЕРНИЗАЦИЯ
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
НЕФТЕПРОДУКТЫ
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК
ПЕРЕДОВОЙ ОПЫТ
РЕСУРСНАЯ БАЗА
ТРАНЗИТНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ УКРАИНЫ
ТРУБЫ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК
УГОЛЬ УКРАИНЫ
УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
УГОЛЬНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОАКТИВАМИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК
ПЕРЕДОВОЙ ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ
ПОДГОТОВКА К ОТОПИТЕЛЬНОМУ СЕЗОНУ
РЫНОК НЕФТЕПРОДУКТОВ
ГАЗ И НЕФТЬ (ДО 2003 Г.)
ЭНЕРГИЯ
НЕФТЬ
КАДРЫ
ГАЗ
УГОЛЬ
ТЕХНОЛОГИИ
ТЕХНОЛОГИИ
ОБОРУДОВАНИЕ И УСЛУГИ
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
БОРЬБА ЗА СОБСТВЕННОСТЬ
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
ИТОГИ ПЕРВОГО ПОЛУГОДИЯ
МИРОВОЙ ТЭК
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИКИ
МОНОПОЛИИ В ТЭК
ТЕНДЕНЦИИ В МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
ТЭК И ВЫБОРЫ
(Главная)   (О нас)   (Контакты)   (Регистрация)   (Инструкция)   (Поиск)   (Архив)
Пишите нам :
Для общих вопросов - reklamatek@web-standart.net

                site maps