Eficiența cazanelor cu abur

Eficiența cazanelor cu abur. (Glenn Hahn, Spirax Sarco). -. Aburul provocat

Boiler Efficiency vs. Calitatea aburului: Provocarea creării unui abur de calitate folosind eficiența cazanului existentă







Există patru situații operaționale care afectează calitatea aburului.

Termenii "abur umed" și "îndepărtarea apei din cazan" sunt idiomuri zilnice în producția de abur, deși puțini au văzut aceste fenomene, iar imaginea reală a mișcării apei în cazan este încă în mare măsură speculativă.

Caz Caz scăzut de lucru. Prin funcționarea PI a cazanului la o presiune redusă, procesul de fierbere în cazan devine mult mai turbulent, contribuind la transferul apei din cazan în sistemul de transport și distribuție a aburului.

Cazul Apa de alimentare este alimentată periodic. Supapa de alimentare se deschide sau se închide. Fluctuațiile mari ale nivelului apei din cazan pot cauza funcționarea nejustificată a semnalului de avertizare și oprirea cazanului.

Reglementarea cazurilor de TDS (Concentrația reziduurilor insolubile solide). Fără reglarea corespunzătoare a TDS, apa din cazan va fi transportată în sistemul de abur, ducând la deteriorarea echipamentului și / sau la șocul hidraulic.

Cauza Consumul de abur depășește puterea cazanului cu 15%. Supraîncărcarea boilerului duce la creșterea cantității de apă transportată de abur în sistem.

Eficiența cazanului reprezintă valoarea numerică a acelei fracțiuni a energiei de combustie a combustibilului, care este transformată în energie de abur. Calitatea aburului (umiditate) reprezintă valoarea numerică a cantității de apă sub formă de lichid în vapori.

În ciuda acestor avantaje, mulți consumatori de aburi se confruntă cu probleme de siguranță cu abur, cu eșecuri premature ale echipamentelor și eficiență scăzută a sistemelor de abur. Problemele inerente pentru aceste sisteme pot include întreruperea frecventă a cazanelor datorită unei scăderi a nivelului apei; deteriorarea țevilor și a fitingurilor datorită șocurilor hidraulice; vibrații, coroziune și eroziune; o scădere a capacității schimbătoarelor de căldură și o suprasarcină a capcanelor de aburi. Aceste probleme apar cel mai adesea din cauza calității scăzute a aburului, adesea denumită "abur umed" sau "deversare de apă din cazan".

Principalul avantaj al utilizării aburului ca purtător de căldură este o cantitate mare de căldură eliberată în timpul condensării sale. Deoarece caldura latentă de vaporizare (sau condensare) poate depăși 500 kcal / kg, este necesară o cantitate foarte mică de abur pentru a transfera o cantitate mare de energie. Alte avantaje ale aburului includ non-toxicitatea, neinflamabilitatea și capacitatea de a elibera căldură la o temperatură constantă, a cărei valoare poate fi stabilită în avans. Aburul este furnizat consumatorilor prin țevi și fitinguri convenționale care nu necesită costuri ridicate, sunt întotdeauna disponibile, necesită o întreținere redusă și au o durată lungă de viață. În comparație cu alte sisteme de alimentare și distribuție a căldurii, controlul fluxului de abur este mai puțin costisitor, iar căldura conținută în abur poate fi eliminată în proporție de 100%.

Deoarece aburul este produs ca urmare a fierbei rapide a apei în cazanele cu o densitate mare de căldură, apoi îndepărtându-se de suprafața apei, poate purta puțină apă. Această deviere a apei, care afectează sistemul de abur, nu depinde de eficiența cazanului. În general, indiferent dacă boilerul funcționează la o eficiență scăzută sau înaltă, cantitatea excesivă de apă din cazan nu este eliminată. Dacă scoaterea apei nu poate fi complet împiedicată, ar trebui să fie redusă la un nivel care să nu afecteze funcționarea normală a cazanului și a sistemului de abur.

Calitatea aburului este o măsură a cantității de apă sub formă de lichid conținut în vapori. (De exemplu, 100 de abur% calitate conține apă în formă lichidă și este un gaz pur 100% (); 90% abur de calitate conține 90% abur în greutate și 10% în greutate apă sub formă de ceață sau picături). Căderile care intră într-un flux de abur de mare viteză pot fi la fel de abrazive ca granulele de nisip. Acestea provoacă eroziunea părților componente ale conductelor de aburi și corodează rapid șelele de armare. Dacă este permis să se acumuleze în condensat fume ca un strat de lichid, apoi lichidul va fi preluat de către fluxul de mare viteză de abur, în care se atinge viteza de vapori și bate triburi, teuri și montarea, provocând eroziunea, vibrațiile și „ciocan de apă“. Această lovitură va slăbi treptat și, uneori, rapid și catastrofic, va slăbi conexiunile conductei de abur și ale suporturilor acesteia.

Cazul Apa de alimentare este alimentată periodic.

a) lăsați cazanul într - o stare ușor supraîncălzită;

Simplificând descrierea cazanului, se poate spune că suprafața fierbinte de transfer de căldură este acoperită cu apă. Se formează bule de vapori pe suprafața de transfer de căldură, plutesc prin stratul de apă și decupează de suprafața apei pentru a intra în sistemul de abur. Datorită presiunii statice a coloanei de apă, presiunea la suprafața de transfer de căldură este puțin mai mare decât presiunea la suprafața apei. Având o presiune mai mare, bulele de vapori formate pe suprafața de transfer de căldură vor:







În condiții normale, bulele de vapori tind să se răcească la temperatura de saturație, trecând printr-un strat de apă.

b) să fie răcit cu apă până la temperatura de saturație.

Când apa de alimentare este alimentată în cazan, aceasta trece între suprafața de transfer de căldură și suprafața apei fierbinți. Chiar dacă apa este preîncălzită, ea este în continuare substanțial mai rece decât apa din cazan și formează un strat rece în interiorul apei din cazan. Buburile de vapori, care ies din suprafața de transfer de căldură prin acest strat rece de apă, sunt răcite și o parte din vaporii din bule condensează. Aceasta implică două probleme grave.

În al doilea rând, scăderea cantității de abur produsă. Adăugarea unei cantități mari de apă mai rece încetinește formarea aburului până când toată apa atinge temperatura de saturație.

"Folosiți cazanul la presiunea maximă de funcționare" - spune designerii cazanelor. Dar, foarte des, această regulă nu este respectată, atunci când este necesară reducerea costurilor cu energia. Atunci când consumul de aburi scade sau când pentru toți utilizatorii finali este necesar ca aburul să treacă prin DOC, cazanele sunt adesea puse în funcțiune la presiuni mult mai mici decât presiunea de proiectare.

Caz Caz scăzut de funcționare

Presiunea de funcționare scăzută mărește descărcarea apei din cazan

În primul rând, explozia unei bule de vapori - distrugerea filmului de apă care înconjoară aburul - dă un impuls mișcării rapide a aburului, care ia o cantitate mică de acest film de apă în cavitatea de vapori.

Pe măsură ce bulele de vapori plutesc prin stratul de apă și ajung la suprafața sa, acestea în cele din urmă se decelerează în ultimul strat de apă și intră în spațiul de vapori. Această ultimă fază de separare de suprafața apei conduce la câteva opțiuni pentru îndepărtarea apei din cazan.

Dimensiunile bulelor de vapori sunt direct proporționale cu presiunea de vapori. Lucrul la presiune scăzută necesită în mod necesar un volum mai mare de abur pentru a transporta energia termică necesară. În acest mod de funcționare, se formează mai multe bule de vapori de mărime mărită, rezultând o turbulență crescută a suprafeței apei. Aceste bule formează un număr mai mare de cratere de o dimensiune mai mare și provoacă explozii mai puternice de apă atunci când sunt detașate de suprafața sa. În plus, funcționarea sub presiune redusă mărește viteza de evaporare, care, în combinație cu turbulențe puternice, conduce mai mult la îndepărtarea picăturilor de apă în sistemul de abur decât la întoarcerea în apă sub influența gravitației.

Apoi, detașarea bulei de vapori de pe suprafața apei formează scurt un crater pe ea. Apa tinde să umple rapid volumul craterului, colizându-se cu apa care se deplasează de la marginea exterioară a craterului, rezultând o mică picătură de apă în centrul craterului. Picăturile de apă ale acestor explozii sunt ușor de preluat de aburul care pleacă.

Caz: fluctuații puternice ale consumului de aburi

Aceste fluctuații abrupte în consumul de abur se produc adesea în procesul de producție industrială. De exemplu, în cazul în care un proces care consumă doar 5% din performanța cazanului, începe rapid în acțiune (așa cum este cazul cu deschiderea robinetului de închidere), necesitatea unei perechi de imediat a crescut cu 15% sau mai mult, atâta timp cât procesul nu se aprinde starea de echilibru.

Când robinetele de abur se deschid, în cazan apar două probleme. În primul rând, presiunea de vapori scade brusc. Scăderea presiunii în sine provoacă o creștere a eliminării apei, după cum se arată mai sus (Caz.

Cazanele moderne sunt foarte eficiente și foarte compacte. Deși designul lor are avantaje, aceste cazane au prea puțin spațiu de aburi pentru a compensa fluctuațiile cererii de abur. Chiar și cu o ușoară creștere a consumului, presiunea în cazan poate scădea semnificativ, crescând astfel eliminarea apei din cazan.

Boilerele compacte pot exacerba problema

Uneori creșterea consumului de aburi este atât de puternică încât viața cazanului și calitatea aburului suferă. Un indicator extern poate indica un nivel de apă permis. deși, de fapt, amestecul de abur-apă umple deja spațiul de aburi și apa poate curge în conductele de aburi. În momentul în care indicatorul extern indică o scădere a nivelului apei și oprește boilerul, conductele se pot supraîncălzi și arde. Întreprinderea va rămâne fără abur până când boilerul nu este repornit.

Eliminarea mare a apei înșeală sistemul de avertizare a nivelului apei

Caz Nivel ridicat de TDS (concentrație de solide insolubile)

Principala modalitate de reducere a acestei cauze a calității scăzute a aburului este de a preveni o creștere accentuată a consumului de abur. Sistemele moderne de control al cazanelor computerizate care utilizează PLC sau DCS (sistem de control descentralizat al cazanelor) pot ajuta la rezolvarea acestei probleme.

Creșterea TDS în apa din cazan mărește spumarea pe suprafața apei. Această spumă este formată și realizată de aburul care scapă de pe suprafața apei. Acesta poate fi introdus în sistemul de abur, reducând cantitatea de apă din cazan chiar înainte ca indicatorul nivelului apei să poată detecta această problemă, în timp ce umple conductele cu apă corozivă.

TDS înalt sau pulsatoriu (concentrația de solide insolubile) în apa din cazan mărește coroziunea țevilor și / sau formarea scării pe acestea. Următorul tabel prezintă exemple de costuri suplimentare de operare cauzate de calitatea slabă a apei de alimentare. TDS conduce la reducerea transferului de căldură, reduce debitul și eficiența cazanului, pentru a scurta durata de viață a conductelor și se pot degrada, de asemenea, calitatea aburului.

A. Reglați consumul de abur astfel încât cererea să nu depășească puterea cazanului.

calitatea aburului - măsura cantitatea de apă umplută în abur - nu depinde de randamentul cazanului, precum și capacitatea de a rupe departe de suprafața aburului de apă clocotită, nu captarea particulelor în fază lichidă în toată gama de funcționare a cazanului. Pentru a preveni scăderea calității aburului:

B. Pentru a spori eficacitatea măsurilor de la punctele A și B, folosiți supape de reglare în loc de supape de închidere pentru a furniza abur anumitor consumatori.

B. Ajustați modificările în consumul de abur, astfel încât schimbările bruște în ceea ce privește necesitatea unui abur să nu degradeze calitatea acestuia.

D. Reglați nivelul TDS. și nu periodicitatea loviturilor în timp.

D. Gestionați apa de alimentare a cazanului cu un debit controlat și nu prin alimentare și oprire periodică.

Când aceste recomandări nu sunt respectate, calitatea aburului poate fi extrem de redusă. Aburul de calitate scăzută poate deteriora sistemul de distribuție a aburului, supapele de control și schimbătoarele de căldură datorită șocurilor hidraulice, eroziunii și coroziunii. Acest lucru va duce la reducerea duratei de viață a echipamentelor, la pierderea aburului, la reducerea eficienței și chiar la preocupările legate de siguranță.

E. Acționați cazanul sub presiune cât mai aproape de presiunea de proiectare.

(Toate variantele se bazează pe consumul de abur de 45,4 t / h, temperatura apei de alimentare de 110 ° C și eficiența de 83% la o valoare calorică superioară a combustibilului)

Costuri suplimentare de funcționare datorate calității slabe a apei de alimentare

Abur supraîncălzit, 454 ° C;

Saturat abur, presiune 21 kg / cm2







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: