ПАРОСТРУЙНЫЙ КОМПРЕССОР ПСК (Прессмаш г. Миасс)
Пароструйный компрессор для утилизации низкопотенциального тепла конденсата.
Во многих технологических процессах для нагрева различных продуктов используются теплообменники-конденсаторы поверхностного (например,кожухотрубчатого) типа. Тепло конденсации греющего пара в них передаётся другому теплоносителю (продукту), а конденсат сливается в конденсатосборники.
Часто конденсат греющего пара, имеющий относительно низкую температуру (40 -100° С), сливается в канализацию или, в лучшем случае, когда он не загрязнён, транспортируется обратно в источник теплоснабжения (ТЭЦ или котельную). При этом, практически во всех случаях, его температура снижается до температуры окружающей среды и содержащееся в нём низкопотенциальное тепло переходит в окружающую среду, то есть уходит из теплосилового цикла.
Для утилизации низкопотенциального тепла конденсата можно с большой эффективностью использовать пароструйные компрессоры.
Принципиальная схема включения пароструйного компрессора.
Работа установки происходит следующим образом. Пар к потребителю может поступать от источника или непосредственно (линия 1) или через пароструйный компрессор (линия 2). В случае, если в конденсатный бак поступает горячий конденсат, пар от источника к потребителю направляется по линии 2 через пароструйный компрессор. Пароструйный компрессор эжектирует пар, испаряющийся из горячего конденсата, и сжимает его до давления, требуемого потребителю. При этом происходит частичное замещение расхода пара от источника эжектируемым из конденсатосборника. Когда температура конденсата недостаточна и для его выпаривания требуется слишком низкое давление в конденсатосборнике, которое не может поддерживать пароструйный компрессор при заданном давлении пара на выходе из установки, линия 2 перекрывается и пар к потребителю направляется по линии 1.
Установка должна быть оснащена запорно-регулирующей арматурой и КИП.
Пример ориентировочного расчёта основных параметров работы утилизационной установки.
Дано:
- расход конденсата, Gк = 5 т/ч,
- температура конденсата, tк1 = 90° С,
- требуемый расход пара потребителем, Gс = 10 т/ч,
- требуемое давление пара потребителею, Рс = 0.15 МПа,
- располагаемое давление пара от источника, Рр = 1.3 МПа.
Допустим, охлаждение конденсата будет происходить до tк2 = 60° С. Тогда давление пара в конденсатосборнике составит Рк = 0.02 МПа. Следовательно, пароструйный компрессор должен сжимать эжектируемый пар с 0.02 до 0.15 МПа, то есть в 7.5 раз. Степень снижения рабочего давления в сопле ПК равна Рр/Рк = 1.3/0.02 = 65. При таких соотношениях давлений массовый коэффициент инжекции ПК составит U=0.16. Для заданных условий работы утилизационной установки расход эжектируемого пара из конденсатосборника будет равен Gн = GcU/(U+1)=1.38 т/ч, а расход рабочего пара на ПК из источника – Gр = 8.62 т/ч.
Расход тепла, отведённого от горячего конденсата пароструйным компрессором, определится по формуле:
Qк = Gк * tк1 – (Gк – Gн) * tк2 = 5000 * 90 – (5000 – 1380) * 60 = 232800 ккал/ч
Итак, при утилизации тепла конденсата предлагаемым способом можно экономить достаточно значительные расходы тепла и массы пара.
Пароструйный компрессор как альтернатива редукционно-охлаждающей установке (РОУ).
Пароструйные компрессоры дают простое решение задачи повышения давления пара. По конструктивному выполнению, относительно невысокой стоимости и простоте эксплуатации пароструйные компрессоры имеют значительные преимущества перед механическими компрессорами.
Заменяя дроссельные процессы процессами расширения, пароструйные компрессоры позволяют сократить расходы пара повышенного давления за счет частичного использования пара низкого давления из отбора паровой турбины или из какого-либо другого источника.
Установка пароструйного компрессора окупается в исключительно короткие сроки.
При замене с помощью пароструйного компрессора острого пара паром из отбора турбины дополнительная выработка электроэнергии на базе 1 Гкал со сжатым паром составляет:
Y = 1160 * U / (1 + U) * Ho * hoi * hэм / (ic – i2), кВт*ч / Гкал
Экономия топлива на 1 Гкал тепла, отпущенного с паром, от применения пароструйного компрессора составляет:
Db = 143 * U * Ho / [hк * (1 + U) * H] * (iпк – iконд) / (iс – i2), кгут/Гкал,
где:
U – массовый коэффициент эжекции, равный отношению расхода эжектируемого пара (Gн) к расходу рабочего пара (Gр);
Ho – адиабатический перепад энтальпий при расширении пара от состояния перед турбиной до давления в отборе турбины, ккал/кг;
H – адиабатический перепад энтальпий при расширении пара от состояния перед турбиной до давления в конденсаторе, ккал/кг;
hк – КПД котла;
hoi – внутренний, относительный КПД турбины;
hэм – электромеханический КПД турбогенератора;
iпк – удельная энтальпия пара в конденсаторе, ккал/кг;
iконд – удельная энтальпия конденсата после конденсатора, ккал/кн;
i2 – удельная энтальпия конденсата, возвращаемого от потребителей на электростанцию, ккал/кг;
ic – удельная энтальпия пара на выходе из пароструйного компрессора, ккал/кг.
Db = 143 / {hк * (1 + (ip – i2) / [U * (iн – i2)]}, кгут/Гкал,
где:
iр – удельная энтальпия рабочего пара ПК, ккал/кг;
iн – удельная энтальпия эжектируемого пара, ккал/кг;
В случае, если на объекте, будь то тепловая электростанция или предприятие с паровой котельной, имеется РОУ и одновременно пар низкого давления, представляется целесообразным рассмотреть возможность замены РОУ на пароструйный компрессор или установку пароструйного компрессора на линии, параллельной РОУ. Для этого необходимо провести предварительное обследование системы пароснабжения предприятия с целью сбора информции по режимам работы такой системы и на основе полученной информации и её анализа принять решение о целесообразности установки пароструйного компрессора.