Понижение давления пара в котле
В последнее время предприятия активно предпринимают меры по сбережению энергии, сегодня этот вопрос как никогда актуален. Как один из вариантов экономии рассматривается вопрос о понижении рабочего давления парового котла. В самом деле, если большинство технологических процессов на Вашем предприятии требуют пара давлением 4 атм или ниже, то зачем вырабатывать пар давлением 10 атм.
Давайте сразу определимся, что снижение рабочего давления котла действительно экономит топливо, просто потому, что количество энергии, необходимое для получения пара при низком давлении, меньше, чем при высоком давлении, но такое сбережение не настолько эффективно, насколько некоторые могут об этом думать. Часто называют цифры экономии 5 и более процентов. Что же на самом деле принесет понижение рабочего давления котла?
Паропроизводительность котла при номинальном давлении рассчитывается из условия уноса пара с определенной скоростью с поверхности воды определенной площади.
Рассмотрим котел производительностью 5000кг/час, котел с поверхностью испарения 7 м2, рассчитанный для работы при 10 атм с удельной паропроизводительностью (нагрузкой зеркала испарения) 0,2 кг/(м2 с).
При расчетном давлении 10 бар удельный объем пара составляет 0,177 м3/кг. Скорость уноса пара при этом будет составлять произведение 0,2 кг/(м2 с) и удельного объема - 0,177 м3/кг: 0,2 кг/(м2 с) х 0,177 м3/кг = 0,035 м/с. Что же произойдет, если мы понизим давление котла до 5 атм?
Не секрет, что удельный объем пара низкого давления больше удельного объема пара высокого давления.
Удельный объем пара при 5 атм составляет 0,315 м3/кг. Сохраняя расчетную скорость уноса пара при 0,035 м/с, получим максимальную удельную паропроизводительность котла в новых условиях:
R кг/(м2 с) х 0,315 м3/кг = 0,035 м/с;
R кг/(м2 с) = 0,035 м/с х 1 кг/0,315 м3 или R = 0,1 кг/(м2 с).
Таким образом, производительность котла при давлении 5 атм и той же самой скорости уноса пара составит: 0,1 кг/(м2 с) х 7 м2 х 3600 с/час = 2500 кг/час.
Очевидно, что производительность котла оказалась снижена (почти вдвое), и все потому, что удельный объем пара при низком давлении выше.
Таким образом, можно сделать вывод: снижение давления в котле приводит к снижению номинальной производительности.
Отсюда видно, что снижение давления пара в котле возможно, если паропотребление предприятия это допускает. Если же паропотребление остается высоким, то скорости уноса пара будут выше номинальных, и это приведет к таким последствиям, как:
- высокая турбулентность водяной поверхности в котле;
- унос воды - влажный пар;
- унос химикатов - грязный пар.
Эти отрицательные моменты приводят к различным проблемам в паровой системе, таким как:
- сложность поддержания заданного уровня котловой воды;
- высокий эрозионный износ запорной и регулирующей арматуры;
- ухудшение качества теплообменных процессов на паропотребляющем оборудовании.
Все это может серьезно сказаться на общих производственных затратах.
Сколько же составит экономия при снижении давления пара с 10 до 5 атм? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо просто заглянуть в паровые таблицы.
Энтальпия насыщенного пара при давлении 10 атм составляет величину 2781,7 кДж/кг. При давлении 5 атм энтальпия насыщенного пара составит 2756,9 кДж/кг. В итоге, разница составляет 24,8 кДж/кг или 0,89%. Снижение затрат при производстве того же количества пара, но более низкого давления составит всего 0,89%.
Таким образом, получив небольшую экономию топлива, можно одновременно получить излишне высокие затраты на обслуживание оборудования и снижения производительности оборудования. Стоит ли экономия на топливе того. чтобы рисковать производительностью производства? Решать Вам (по материалам "СОК"/№10 декабрь 2011/http://raeco.livejournal.com/).
