Водяной пар как греющий теплоноситель имеет большое распространение в промышленности вследствие ряда своих достоинств: он легко транспортируется от источника получения по трубопроводам на значительные расстояния.
Образующийся при конденсации пара конденсат представляет собой вторичный тепловой ресурс, который выходит из теплообменников с температурой насыщения, соответствующей давлению греющего пара в аппарате либо с более низкой, если в установке дополнительно предусматривается охлаждение конденсата. Температура конденсата может достигать 100–150°С, что позволяет использовать его в качестве греющего теплоносителя во многих технологических аппаратах, в системах отопления и вентиляции предприятий. Достоинством конденсата как теплоносителя являются сравнительно высокий коэффициент теплообмена, большая удельная теплоемкость, возможность транспортирования по трубопроводам на значительные расстояния (при этом понижение температуры потока в хорошо изолированном трубопроводе составляет не более 1°С на 1 км).
Наиболее распространенным способом использования конденсата является возврат его в котельную или на теплоэлектростанцию для питания паровых котлов. Разумеется, это лучше делать после охлаждения конденсата на производстве. Возврат конденсата весьма выгоден экономически. Конденсат представляет собой дистиллированную воду, в которой почти не содержатся растворенные твердые вещества. Одна тонна возвращаемого конденсата позволяет экономить до 10 кг условного топлива. Качество возвращаемого конденсата при этом должно быть таким, чтобы выдерживались нормы по физическому и химическому составу питательной воды для паровых котлов. Чем больше конденсата возвращается в котел в качестве питательной воды, тем меньше необходимость в продувке, а значит, тем меньше тепла будет теряться.
Основными причинами необходимости возврата конденсата являются:
- снижение затрат на покупку сырой подпиточной воды;
- уменьшение необходимости химической обработки сырой подпиточной воды;
- снижение затрат на оплату за сточные воды и штрафы;
- снижение затрат на закупку топлива;
- возможность работы котла с максимальной производительностью;
- уменьшение продувок котлов, соответственно, снижение потерь тепла.
Сбор и возврат конденсата представляют собой крупный источник экономии ресурсов. Важной задачей работников соответствующих служб предприятий является улучшение работы действующих или создание новых конденсатосборных систем с целью увеличения количества возвращаемого конденсата. К первостепенным мероприятиям по организации сбора и возврата конденсата относятся следующие:
- установка на паропотребляющих аппаратах и устройствах конденсатоотводчиков, обеспечивающих удаление конденсата и препятствующих пропуску несконденсировавшегося пара;
- выбор оптимальной схемы использования теплоты пара и сбора конденсата и его возврата в котел;
- увеличение количества возвращаемого конденсата путем совершенствования технологических процессов, выбора наиболее рационального режима работы и применения более совершенных типов оборудования;
- очистка поступающего от отдельных потребителей конденсата от масла и других загрязнений, препятствующих его использованию для питания паровых котлов;
- устройство тепловой изоляции на конденсатопроводах, а также оборудовании и аппаратуре, служащих для сбора и возврата конденсата и использования его теплоты;
- оснащение конденсатосборных систем измерительными приборами и автоматикой.
Одним из важных элементов системы сбора и возврата конденсата являются конденсатные насосы объемного вытеснения.
Конструкция насосов не содержит электродвигателей и не нуждается в подводе электроэнергии. Вся работа осуществляется автоматически. Управляющей средой является пар из паровой магистрали или сжатый воздух.
Жидкость под действием силы тяжести (самотеком) поступает в корпус через обратный клапан, который установлен на входе в насос. Заполняя корпус, жидкость поднимает поплавок, который, доходя до верхнего положения, в свою очередь, через рычажный механизм открывает клапан подачи управляющей среды, вследствие чего пар или сжатый воздух поступает в корпус насоса. Давление в насосе начинает подниматься до тех пор, пока не превысит противодавление в системе.
Под действием давления жидкость открывает обратный клапан, установленный на выходе из насоса, и отводится в дренажный трубопровод. Обратный клапан, установленный на входе в насос, препятствует попаданию конденсата в подающий трубопровод. Как только поплавок опустится ниже минимально допустимого уровня, рычажный механизм закрывает клапан подачи управляющей среды и открывает клапан, выпускающий воздух из корпуса насоса, чтобы не препятствовать заполнению жидкостью из подающего трубопровода. Определить реальный расход перекачиваемой жидкости можно с помощью механического счетчика циклов срабатываний, который может быть установлен на насосе. Зная объем жидкости, помещающейся в насосе, за один цикл и количество срабатываний, можно получить информацию по расходу за определенные промежутки времени.
Благодаря своей автономности насосы объемного вытеснения широко используются в нефтедобывающей отрасли. На базе таких насосов сконструирована установка сбора и возврата конденсата «АСТА УНКО», производимая компанией «Астима».
Установка «АСТА УНКО» поставляется в сборе с атмосферным ресивером, всеми необходимыми комплектующими, смонтирована на раме и готова к подключению и эксплуатации. Использование установки позволяет сэкономить на стоимости монтажа и пусконаладочных работах, проводимых, как правило, высокооплачиваемыми специалистами, сократить время, затрачиваемое на подготовку к запуску конденсатных насосов. В том случае, когда производительности одного насоса недостаточно, использование одной общей рамы и ресивера позволяет снизить затраты на обвязку всех насосов в отдельности. С этой целью предлагаются установки с двумя и тремя насосами на одной раме.
Основные преимущества механических систем сбора и возврата конденсата над электрическими:
- нет проблем с кавитацией;
- практически нет ограничений по температуре конденсата;
- нет необходимости в сервисном обслуживании;
- может устанавливаться в местах удаленных от линий электропередач (поэтому широко применяется в нефтедобывающей промышленности);
- простота при монтаже: подключение вход/выход конденсата и вход пара (1/2");
- можно перекачивать жидкости из систем, находящихся под вакуумом;
- возможна перекачка агрессивных сред (версия с корпусом из нержавеющей стали);
- возможность использовать для увеличения производительности установки двух или трех параллельно подключенных насосов (снижение стоимости за счет использования общего ресивера и рамы).
Возврат конденсата связан со значительными преимуществами и должен рассматриваться во всех ситуациях, где он применим в принципе, за исключением случаев, когда объем потенциально возвращаемого конденсата низок (например, когда пар расходуется в технологическом процессе полностью).
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 7 (42) 2017
