Вторая конференция по инновационной политике

Положение дел в энергетике занимает сегодня и профессионалов в этой области, и неспециалистов. Поэтому тематические мероприятия, подобные самарской выставке «Энергетика», привлекают большое число участников и посетителей. В этом году выставка прошла уже в 10-й раз и собрала около 200 компаний из России и других стран мира. Ее участники продемонстрировали передовое оборудование и энергосберегающие технологии, которые должны способствовать обновлению основных фондов, снижению энергоемкости промышленного производства и ЖКХ, выработке оптимальной тарифной политики, повышению инновационной активности, привлечению инвестиций. Каковы же наиболее перспективные направления в этой области? Выставка обозначила некоторые ориентиры, познакомив специалистов с опытом преодоления актуальных проблем в сфере производства, транспорта и коммунального хозяйства. Кабельная продукция — новая и модерни- зированная Одним из самых интересных на выставке был раздел, посвященный кабельно-проводниковой продукции. ОАО «Камкабель» (г. Пермь) —крупнейший российский производитель и экспортер кабеля, отвечающего российским и зарубежным стандартам. Высокотехнологичное оборудование и мощная испытательная база предприятия обеспечивают выпуск качественных изделий с изоляцией разных видов. Концепция технического развития ОАО «Камкабель» строится на разработке новой и модернизации традиционной продукции. Для достижения этих целей предприятие постоянно совершенствует технологические процессы. В последние годы за счет перевооружения производства, введения дополнительных мощностей освоен выпуск специальных изделий для предприятий нефтегазового комплекса, которые успешно конкурируют с импортными. «Камкабель» предлагает новую перспективную продукцию — силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), выдерживающие напряжение 1–10 кВ. Для их производства было закуплено и смонтировано оборудование самых известных мировых марок. Изделия обладают значительными преимуществами и призваны заменить кабели с ПВХ-изоляцией, рассчитанные на напряжение 1 кВ, а также кабели с пропитанной бумажной изоляцией, рассчитанные на 1–10 кВ. В ближайших планах предприятия серийный выпуск самонесущих изолированных проводов (СИП) для ЛЭП, освоение производства силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, модернизация конструкций обмоточных и монтажных проводов. Другой заметный участник этого раздела выставки — ЗАО «Самарская кабельная компания», лауреат премии «Российский национальный Олимп». Выпускаемые компанией самонесущие изолированные провода СИП-1, 1А и СИП-2, 2А предназначены для применения в воздушных и силовых осветительных сетях, работающих при переменном напряжении до 0,6/1 кВ и частоте 50 Гц. По конструктивному исполнению, техническим характеристикам и эксплуатационным свойствам эти провода соответствуют стандарту HD 626 SI Европейского комитета по стандартизации в электротехнике (CENELEC). Технические условия на эти провода (ТУ 16.К71-268-98) разработаны Всероссийским НИИ кабельной промышленности. Вид климатического исполнения — УХЛ. Сертификат соответствия продукции — № SSAQ 025.1.3.0071 от 30.05.2001. Уникален самарский СИП-3 типа «Заря» с изоляцией из силаносшиваемого полимерного материала. Он применяется в воздушных линиях электропередачи с переменным напряжением до 20 кВ и частотой 50 Гц. По конструктивному исполнению, техническим характеристикам и эксплуатационным свойствам изделие соответствует финскому стандарту SFS 5791/1994 г. (провод SAX). Технические условия (ТУ16.К71.272-98) разработаны Всероссийским НИИ кабельной промышленности. Вид климатического исполнения провода — В, категории размещения — 1, 2, 3 по ГОСТ 15150-69. Самарская компания подготовилась к выпуску проводов по всей номенклатуре сечений от 50 до 150 мм2. Сертификат соответствия этой продукции — № SSAQ 025.1.4.0072 от 06.06.2001 г. Конструкция: токоведущая жила — алюминиевая, круглая, уплотненная, многопроволочная, упроченная одной стальной проволокой; изоляция — силаносшиваемая, из материала на основе сополимера (полиэтилена с винилацетатом). «АББ Москабель» (г. Москва) выпускает силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 10–110 кВ с применением новейших западных технологий. Предприятие прошло путь от неизвестной фирмы, предлагающей у себя в стране новую продукцию, до хорошо известной компании с узнаваемым именем на рынке силового оборудования. Сегодня «АББ Москабель» занимается решением комплексных задач, предлагая заказчикам полностью сформированные кабельные линии. В выставке участвовал один из ведущих мировых производителей кабеля, кабельных аксессуаров и технологий — фирма Lappkabel (Германия). В 1957 г. ее основатель Оскар Лапп разработал первый промышленно-производственный контрольный кабель Olflex. Сегодня Lappkabel — владелец множества брэндов, которые определяют стандарты на рынке. Наиболее известные: Olflex — соединительные и контрольные кабели, Unitronic — кабели для передачи данных, Skintop — кабельные резьбовые соединительные элементы, Hitronic — оптоволоконные кабели, Fleximark — маркировочные системы. Энергетикам особенно интересны кабели Olflex-Servo, применяемые в серводвигателях переменного тока для соединения преобразователя, выходного элемента и двигателя в соответствии с нормами электромагнитной совместимости*. Предприятие «Оннинен» (г. Москва) занимается оптовыми поставками инженерного оборудования. На выставке оно представило конструкции компании «Мека» для прокладки кабельных трасс. Цеха, принадлежащие компании с 20-летним опытом, в настоящее время действуют в нескольких городах Финляндии и Швеции. В них выпускают системы профильных и листовых лотков, коробов для электропроводки и подвески светильников, электротехнических коробов Insteel из стали и Instal из алюминия. Высоким качеством аналогичной продукции порадовал Самарский завод электромонтажных изделий. Назовем новинки. Перфорированные и глухие лотки предназначены для открытой прокладки кабелей, рассчитанных на напряжение до 1000 В. Это лотки с крышками разных типов: прямые, угловые для поворота трассы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, тройниковые, крестообразные. Изделия изготавливаются шириной 100, 200, 300, 400 мм с высотой борта 50–100 мм. Балка кабельного канала является несущей конструкцией и предназначена для прокладки трасс с опорой на колонны зданий, пролет которых составляет до 6 м. При необходимости можно вести трассу в створе колонн с односторонней или двусторонней обводкой. Ширина лотка — до 600 мм. Разработка осуществляется по техническому заданию заказчика. Электротехническое оборудование Завод «Электрощит» (г. Самара), специализирующийся на производстве электротехнической, строительной продукции и товаров народного потребления, в последнее время начал интенсивно работать над новыми типами электроаппаратов. Здесь разработаны и внедрены в производство разъединители на 6–10 и 35 кВ, выключатели нагрузки с ручным и автоматическим приводами, электродвигатели для приводов выключателей. Новое комплектное распределительное устройство (КРУ) одностороннего обслуживания (прислонного типа) серии К-66 предназначено для распределения переменного трехфазного тока частотой 50 Гц с напряжением 6–10 кВ. Такие КРУ применяются на городских и промышленных подстанциях (мощность силового трансформатора — до 10 000 кВА) и других хозяйственных объектах. Особенностью конструкции шкафов является нетрадиционное расположение фаз по его глубине. Устройства работают в помещении (климатическое исполнение — УЗ по ГОСТ 15150-69). Их основной коммутационный аппарат — выключатель ВБУП-10 — располагается внизу и может выдвигаться. Изделия поставляются отдельными шкафами с элементами стыковки в единую стойку или (по желанию заказчика) блоками, объединяющими до трех шкафов, с выполненными соединениями главных и вспомогательных цепей. КРУ серии К-66 могут применяться в составе распределительного устройства КСО-3СЭЩ с выключателями нагрузки. Стыковка производится с помощью переходного шкафа шириной 400 мм. Крупнейшим изготовителем высоковольтной техники является Завод электротехнического оборудования (ЗАО «ЗЭТО», г. Великие Луки, Псковская обл.) — головное предприятие холдинговой компании «ЭЛВО». Предприятие освоило производство более 400 видов продукции для отечественной электроэнергетики включая низковольтные устройства. Многие конструктивные и технологические решения запатентованы, а по своим техническим параметрам изделия завода не только не уступают, но и превосходят зарубежные аналоги. Система контроля качества базируется на международном стандарте ЕН ИСО 9001-94. Основные потребители продукции ЗЭТО — РАО «ЕЭС России», Мосэнерго, Ленэнерго. Непрерывно растущий спрос на электроэнергию предъявляет повышенные требования к распределительным устройствам. В связи с этим немаловажную роль играют надежность техники и низкие эксплуатационные расходы. С целью удовлетворения потребности энергетиков в безотказном, экономичном оборудовании на заводе спроектирована и запущена в производство серия разъединителей РГ, которые работают при напряжении 35, 110 и 220 кВ. Изделия полностью отвечают разделу 3 эксплуатационного циркуляра Ц-01-01(Э) РАО «ЕЭС России» от 14.05.2001 г. и не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Другая уникальная разработка ЗЭТО — разъединители полупантографные типа РПГ, рассчитанные на напряжение 330, 500, 750 кВ и ток 3150 А. Они предназначены для подключения обесточенных участков и отключения цепей, работающих под напряжением, а также заземления отключенных участков при помощи заземлителей. РПГ изготавливаются в виде отдельных полюсов, из которых затем монтируют однополюсные установки. Преимущества этих разъединителей при сравнении с моделями горизонтально-поворотного типа составляют серьезный список из 16 пунктов. Назовем основные. Это уменьшение за счет конструкции расстояния между полюсами и площади, занимаемой установками на подстанции (на 20%); обеспечение упругого контактного нажатия, не регулируемого в течение всего срока службы. Изделия ЗЭТО были отмечены дипломом 1-й степени на выставке «ЛЭП ,2003». Несколько слов стоит сказать еще об одном ноу-хау завода — о не имеющих в стране аналогов разъединителях РЛК-10.IV/400УХЛ1. Они предназначены для подключения обесточенных участков и отключения цепей, которые находятся под напряжением, для заземления отключенных участков при помощи заземлителей (при их наличии), составляющих единое целое с разъединителем, а также для отключения токов холостого хода трансформаторов и зарядных токов воздушных и кабельных линий. В списке их преимуществ 18 пунктов! Полимерные изоляторы Сегодня электроэнергетики всего мира хорошо знают, что такое полимерные изоляторы (ПИ). Основа их конструкции — стеклопластиковый элемент, несущий механическую нагрузку. Другими ее элементами являются металлические оконцеватели или фланцы для крепления устройства к токоведущим и заземленным частям; полимерная оболочка, защищающая стеклопластик от атмосферных воздействий и формирующая необходимую длину пути утечки тока. Мировая и российская история разработок ПИ была «драматичной» из-за неудачного выбора материала оболочки. Первые образцы изготавливались на основе эпоксидных смол и выдерживали не более 5–7 лет, т. к. оболочка разрушалась. С тех пор прошло более 20 лет, которые были использованы для создания научной основы производства, подготовки нормативных документов. Сегодня эксплуатируется более 450 тысяч ПИ на воздушных линиях всех классов напряжения — от 35 до 750 кВ — и несколько сотен опытных вариантов опорных изоляторов на ОРУ (открытых распределительных устройствах), работающих под напряжением 35 и 110 кВ. Сетевые предприятия энергосистем, отмечая в своих отзывах высокую эксплуатационную надежность ПИ, называют и другие достоинства этих изделий. Это малый вес (в 10–15 раз меньший, чем у соответствующей гирлянды изоляторов); устойчивость к ударным нагрузкам и вандализму; удобство в монтаже и при транспортировке; эстетичный внешний вид; гидрофобность; способность к самоочистке (сбросу загрязнений). Об экономической эффективности использования ПИ можно сказать следующее. Раньше, лет 10–15 тому назад, они были значительно дороже стеклянных изоляторов, и основная статья экономии складывалась из снижения транспортных, монтажных и эксплуатационных расходов. Выгодным являлось применение ПИ на воздушных линиях с напряжением 220 кВ и выше. Сегодня стоимость этих изделий равна, а порой и ниже стоимости гирлянды стеклянных изоляторов. Причем с ростом класса по рабочему напряжению и механической прочности этот показатель улучшается в пользу ПИ. Среди отечественных производителей этой продукции прежде всего надо назвать ОАО «Энергия-21» (г. Южноуральск, Челябинская обл.), организованное в 1993 г. по инициативе Южноуральского арматурно-изоляторного завода и ряда крупнейших энергосистем Уралэнерго при поддержке Департамента электрических сетей РАО «ЕЭС России». Сегодня это крупнейший в России изготовитель кремнийорганических полимерных изоляторов. Марку «Энергия-21» знают на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке, в центральных районах страны. За 10 лет предприятием изготовлено и передано в эксплуатацию около 200 тыс. линейных ПИ 20 типов. Опорные стержневые полимерные изоляторы наружной установки предназначены для изоляции и крепления токоведущих частей в электрических аппаратах и распределительных устройствах переменного тока, находящихся под напряжением 220 кВ частотой до 100 Гц. Применяются они на электростанциях и подстанциях. Их основной несущий элемент — стеклопластиковая труба (или стержень) в кремнийорганической ребристой оболочке. Внутренняя поверхность трубы (стержня) защищена от пробоя обрезиниванием. Внутренняя полость герметична. Труба с двух сторон замыкается фланцами, оцинкованными горячим способом. Стержневые полимерные изоляторы служат для изоляции и крепления устройств контактной сети железных дорог переменного (25 кВ, до 100 Гц) и постоянного тока (3 кВ) в зонах с разной степенью загрязнения окружающей среды. У них те же составляющие элементы, что и у линейных подвесных изоляторов, но оболочка выполнена цельнолитым способом. Срок эксплуатации — не менее 25 лет. Линейные подвесные стержневые полимерные изоляторы на 10–500 кВ устанавливают для изоляции и крепления проводов воздушных линий электропередачи и в распределительных устройствах электростанций и подстанций переменного тока. Оболочка выполнена из кремнийорганической резины. Опрессованные на концах стеклопластикового стержня оконцеватели, защищенные с помощью горячего цинкования, сделаны для подсоединения изолятора к проводам и подвешивания к опоре линии электропередачи, а экранированная арматура — для выравнивания напряженности электрического поля. Срок эксплуатации составляет не менее 25 лет. В выставке участвовал Славянский завод высоковольтных изоляторов (СЗВИ, г. Славянск, Донецкая обл.) — ведущий изготовитель фарфоровых изоляторов в Украине. С 1960-х гг. его продукция регулярно поставляется в Россию, Болгарию, Финляндию, Италию, Австрию, Швецию, а также многочисленным производителям высоковольтной аппаратуры и систем для линий электропередачи в Азии и Африке. В настоящее время вся продукция завода выпускается в строгом соответствии с международными (МЭК, DIN) и национальными (ГОСТ и др.) стандартами. Предприятие имеет репутацию надежного делового партнера, а качество его изделий неизменно получает высокую оценку на международных выставках. Галогенные и инфракрасные обогреватели Одним из важных ресурсов экономии энергии могло бы стать электроотопление. Однако в нашей стране оно не получило широкого распространения по ряду причин, среди которых главные — недостаточный уровень энерговооруженности, негибкая политика цен на электроэнергию, недоверие потребителей. Компания Mr. Heat — производитель инфракрасных и галогенных обогревателей нового поколения, специально разработанных для европейских стран. Они экономичны, надежны, доступны. Их дизайн и технические характеристики соответствуют лучшим образцам. Некоторые галогенные модели Mr. Heat не имеют мировых аналогов. Тепло от инфракрасных обогревателей можно сравнить с солнечным. Выпускаемые компанией установки мощностью от 0,6 до 4 кВт используют для основного, дополнительного и зонального обогрева жилых и производственных помещений всех типов с высотой потолков от 2,5 м. Только в системах Mr. Heat используются новейшие теплоизоляторы, спроектированные для космической отрасли. Благодаря этому сведен к минимуму поверхностный нагрев корпуса, исключена возможность возгорания, ожогов, перегрева потолочных перекрытий и отделочных материалов. По желанию заказчика в приборах устанавливаются нагревательные элементы известных фирм. Влагонепроницаемые, мощные (от 1,5 до 12 кВт) галогенные обогреватели решают проблемы с обеспечением теплом в больших промышленных зданиях с многочисленными сквозняками и постоянно открытыми дверьми. Направление светового потока (тепла) можно регулировать. Такие обогреватели можно применять и на улице. Прибор крепят в удобном месте, и при высоте подвеса 2,5 м он отапливает участок в 12–15 м2. Обогреватель начинает действовать спустя 20–40 секунд. Широкий спектр автономных систем обогрева, основанных на инфракрасных излучателях или теплогенераторах, поставляет фирма «Теплокомфорт» (г. Самара). ИК-воздухонагреватели GoGaS (Германия) мощностью 6–40 кВт для полного или частичного отопления помещений и открытых площадей, обладая всеми преимуществами автономных систем отопления (КПД 60%), повсеместно находят широкое применение. Они могут работать на жидком топливе. Оборудование GoGaS позволяет сэкономить до 50% топлива и до 80% от общих расходов на отопление по сравнению с традиционными системами. Уникальные приборы показало ОДО* «Энергокомплект» (г. Гомель, Беларусь). Предприятие освоило выпуск секционных биметаллических конвекторов водяного отопления «МИСОТ», «МИСОТ-Люкс», «МИСОТ-200»; электрических конвекторов «МИСОТ-Э»; электроводяных конвекторов «МИСОТ-ЭВ». Новинка на рынке СНГ — конвектор «МИСОТ-ЭВ», предназначенный для использования в рабочих помещениях, объединяет в себе все преимущества водяного и электрического отопления и позволяет экономить до 45% энергоресурсов за счет регулирования температуры воздуха. Приборы подключают к системе водяного отопления. В межсезонье, в период резкого похолодания, в аварийных случаях они могут функционировать в автономном режиме, как обычные электроконвекторы. Новый тип инжектора Одной из самых интересных разработок, представленных на выставке, был магистральный пароводяной элеватор (МПЭ) «Экопар». Это новый тип инжектора, выполненный и запатентованный группой инженеров ПО «Прессмаш» (г. Челябинск), в недавнем прошлом работников Государственного ракетного центра. МПЭ «Экопар» предназначен для нагрева потока воды в магистрали путем инжектирования пара. Его применяют для утилизации пара (в т. ч. остывшего) после паровых машин и турбин, что позволяет исключить его выброс в атмосферу и получить прибыль от вторичного использования; для замены бойлеров в системах нагрева воды перед химической очисткой; для нагрева воды перед деаэрацией; для горячего водоснабжения и отопления. С использованием нового инжектора сводятся к минимуму затраты на монтаж, эксплуатацию и текущий ремонт водогрейной системы, уменьшается расход топлива в котельных, а кроме того, ослабляются требования к качеству воды: МПЭ может работать на неочищенной воде, содержащей твердые включения размером до 8 мкм. Инжектор можно устанавливать и вне помещений, что тоже ведет к снижению эксплуатационных затрат. «Экопар» обладает стабильными техническими характеристиками, поэтому текущего обслуживания и ремонта не требует. Конструкцией предусмотрена возможность применения устройства в широком диапазоне расхода, давления и температуры воды при разных диаметрах паровых систем. Температура нагрева регулируется задвижкой на магистрали. Параметры работы МПЭ таковы: условный диаметр трубопровода — 40–500 мм; тепловая мощность — 0,2–75 Гкал/ч; перепад между давлениями пара и воды — от -2,5 до +12 атм; давление пара — 0,15–13 атм; расход пара — 0,3–123 т/ч; расход воды — 7,3–2500 т/ч. В отличие от трансзвуковых устройств, предназначенных для трубопроводов диаметром только до 100 мм, «Экопар» можно устанавливать на трубопроводы диаметром до 500 мм. После установки устройства КПД системы подогрева воды увеличивается с 60 до 99%, эксплуатационные затраты падают на 50–70%, а потребление ресурсов — на 20–30%. Кроме того, высвобождаются производственные площади. Другие преимущества МПЭ: высокая надежность из-за отсутствия движущихся деталей, простота эксплуатации. Как уже отмечалось выше, «Экопар» может работать на неочищенной воде, при значительных изменениях давлений и расхода воды и пара. Он эффективно устраняет пульсации давления в системе горячего водоснабжения. Утилизируя отработанный пар, новый инжектор уменьшает выбросы топочных «парниковых» газов из котельных и таким образом «участвует» в решении экологических проблем. Олег Ледяев, фото Максима Калинина * Электромагнитная совместимость — способность технических средств функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке, не создавая недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам. * ОДО — общество с дополнительной ответственностью.

Статья взята с сайта Еженедельника "Снабженец"

Проблемы энергосбережения для предприятий бывшего СССР особо актуальны, так как отсутствие рыночных механизмов в экономике привело к возрастанию энергоемкости производств. Так затраты энергии на производство в химической и нефтехимической промышленности России на 30-60% выше, чем в аналогичных зарубежных производствах. Это связано с тем, что неоправданно большое количество отработанного пара выбрасывается в атмосферу, снижая эффективность производства, ухудшая экологическую обстановку, усиливая парниковый эффект.

Значительным шагом вперед в снижении энергоемкости производств явилось создание трансзвуковых аппаратов ФИСОНИК, разработанных профессором В. Фисенко. Эти аппараты являются теплообменниками смешивающего типа и  потому КПД их близок к единице. Однако трансзвуковые аппараты имеют ограничение по  диаметру подводящей водяной магистрали (100 мм), что накладывает ограничение на количество утилизируемого пара одним аппаратом. Применение нескольких параллельно работающих аппаратов требует создания сложной электронной системы синхронизации,  кроме того, в ряде случаев существуют ограничения по исходной температуре воды и до выхода на режим наблюдаются вибрации.

В 1999 г. специалистами ООО Прессмаш г. Миасс создана пароэжекторная установка УМПЭУ, основное отличие которой от упомянутых аппаратов заключается в том, что в ней по прямой магистрали прокачивается вода; при разгоне ее в устройстве создается зона разряжения, в которую поступает предварительно орошенный водой сильно завихренный пар.

В обеспечение проектирования УМПЭУ была разработана методика расчета основных гидрогазодинамических процессов, происходящих в камере смешения устройства. При этом использовались результаты, полученные на экспериментальной установке с расходом воды в диапазоне 3-30 т/час.

Изменение схемы потоков пара и воды и механизма их смешения позволило создать устройства значительно большей тепловой мощности (до 60 Гкал/час), при этом,

важно, что устройства работают без вибрации и акустических шумов. Имеется опыт эксплуатации устройств -  3-4 года. За это время было подтверждено, что устройства удобны в обслуживании и не требуют ремонта.

В период с февраля 1999 г. по июль 2003 г. изготовлено около 40 УМПЭУ с расходом нагреваемой воды от 20 т/час до 600 т/час; диаметры водяной магистрали 50 300 мм. УМПЭУ, установленный на Нижнетагильском металлургическом комбинате осуществляет утилизацию 33 т/час конвертерного пара, ранее выбрасываемого в атмосферу. При эксплуатации УМПЭУ 540 т/час воды нагревается на 53⁰С, а само УМПЭУ заменило действующую перед этим котельную. Годовой экономический эффект составил 8 738 тыс. руб.

Температура нагреваемой воды в УМПЭУ регулируется задвижкой, установленной на паровой магистрали. В реальных условиях исходные параметры, такие как давление и расход воды, давление пара имеют колебания относительно своих номинальных значений, что приводит к колебаниям температуры нагреваемой воды  7⁰С, без регулировки проходного сечения пара упомянутой задвижкой. Это создает определенные неудобства в том случае, когда температуру нагреваемой воды необходимо поддерживать с разбросом 1⁰С, например, в системе химводоочистки перед фильтрами.

Такое устройство с автоматическим поддержанием температуры нагреваемой воды в диапазоне 40⁰С 0,5⁰С разработано совместными усилиями разработчиков, ЮУрГУ и ЦЭСТ Магнитогорского металлургического комбината и запущено в феврале 2003 г.

В 2003 г. поставлено и запущено на ЗАО НЕФТЕХИМИЯ (г.Новокуйбышевск) для нужд отопления УМПЭУ с диаметром водяной магистрали 400 мм и расходом воды 1200 т/час. Экономический эффект за один отопительный сезон 2 200 тыс. руб. Устройство легко регулируется и устойчиво работает при  колебаниях входных параметров, превышающих закладываемые при проектировании.

В таблице 1 приведена зависимость экономического эффекта в тыс. руб. от расхода воды и коэффициента полезного действия заменяемого бойлера (нагрев воды на 30⁰С, стоимость 1 Гкал 300 руб., период работы за год 5232 часа (218 дней), в этой же таблице приведен экономический эффект при утилизации пара. КПД бойлера падает по мере роста отложений на его внутренних  трубочках и за два года эксплуатации может измениться с 94% до 50%-60%.

Таблица 1.

Из таблицы видно, что наибольший экономический эффект достигается при утилизации пара, но при этом возрастают технические трудности при проектировании УМПЭУ. Низко потенциальный пар (который чаще всего выбрасывается из-за невозможности его дальнейшего использования) имеет низкое давление 0,15-0,3 ати, в то время как давление сетевой воды в теплоцентрали лежит в пределах 4-6 ати.

В рамках изготавливаемых ранее устройств УМПЭУ область устойчвой работы весьма существенно зависела от перепада давления ΔР= Рв-Рп и рост перепада накладывал очень жесткие ограничения на колебания расхода нагреваемой воды. Такпри ΔР<0допускалиськолебаниярасходаводы 20%, а при 2,0<ΔР<3,0 кгс/см ² допустимый разброс не должен превышать 2÷3%.

В конце 2003 г. был создан экспериментальный стенд (плоская прозрачная модель), исследования на котором позволили разработать новые конструкции, названные установками с пароэжекторными устройствами (УМПЭУ), они наиболее приспособлены для утилизации пара. Расширение области устойчивой работы в УМПЭУ достигается за счет оперативной их подстройки к меняющимся расходу и давлению нагреваемой воды. Для этого применяется активное сопло с регулировкой проходного сечения и угла наклона стенок и используется перепускная магистраль для регулирования давления в зоне смешения пара с водой.

Изготовление и поставка УМПЭУ осуществляется индивидуально, согласно параметров заказчика, и нет ни каких сомнений в том, что в техническом плане это большой шаг вперед, при этом в их конструкции заложена возможность применения автоматической регулировки.

Ранее такие устройства в России просто не производились.

ООО Уфимское производственное предприятие СВАРТЕХСЕРВИС является официальным представителем ЗАО ПО ПРЕССМАШ в Республике Башкортостан. Специалисты предприятия прошли обучение на головном предприятии в г. Челябинске и  квалифицированно ответят на все вопросы связанные с УМПЭУ,  предоставят и оформят  всю необходимую документацию. Приглашаем посетить выставку в помещении ООО Энергонефтегаз-сервис по адресу: г. Уфа, ул. Менделеева, 122, где представлен на стенде макет пароводяного элеватора ЭКОПАР и стойка с полным пакетом документации по данному устройству. 

      Снижение энергозатрат – одна из самых актуальных проблем для производственных предприятий всех отраслей, в том числе и для металлургической.
      Один из способов ее решения, постепенно приобретающий популярность – утилизация низкопотенциального пара. То есть пара, получаемого на различных этапах производственного цикла и зачастую выбрасываемого в атмосферу. Процесс утилизации заключается в использовании накопленной в паре тепловой энергии для нужд теплоснабжения производственных объектов и жилого фонда.
     Для решения упомянутых задач были разработаны и изготовлены новые магистральные пароводяные инжекционные теплообменники смесительного типа, к которым относятся и изготавливаемые нами пароутилизаторы.

 Особенность пароутилизаторов

В процессе совершенствования пароводяных инжекционных теплообменников смесительного типа разработаны два совершенно новых устройства, получившие название «Пароутилизаторы», основное преимущество которых по сравнению с предыдущими устройствами заключается в возможности оперативной регулировки давления в зоне смешения пара с водой.
Это значительно расширяет диапазон использования пароутилизаторов при утилизации низкопотенциального пара за счет расширения допускаемого разброса по расходу нагреваемой воды и снижения потерь напора воды при прохождении через пароутилизатор.
Но, если говорить упрощенно, то пароутилизаторы созданы для нагрева потока воды путем инжектирования пара в водяную магистраль. Они могут применяться:

а) в системах отопления взамен бойлерных установок;

б) для нагревания воды в системах горячего водоснабжения;

в) для нагревания исходной воды перед химводоочисткой (замена ПСВ);

г) для нагревания химочищенной воды (замена ПХВ);

д) для утилизации низкопотенциального пара после паровых машин.

Особенность конструкции пароутилизаторов состоит в том, что на их подводящем паропроводе выполнено смесительное устройство, обеспечивающее получение пароводяной смеси с требуемыми параметрами. Такая предварительная подготовка подаваемого пара обеспечивает возможность реализации для широкого диапазона расходов, давлений, температур и диаметров трубопроводов. При этом давление пара может быть ниже на 2 – 4 атмосферы, чем в водяной магистрали системы отопления.

Пароутилизаторы могут работать на неочищенной воде, имеющей различные взвеси, при этом не требуют периодической чистки и переработки и обеспечивают стабильность характеристик в процессе длительной эксплуатации. То есть пароутилизаторы в отличие от бойлеров и своих предшественников практически не требуют обслуживания; кроме того, при их внедрении становится ненужной система возврата конденсата. Ранее такие устройства в России не производились.

С учётом разбросов исходных параметров (давление воды и пара, расход воды) температура воды может меняться в диапазоне ± 7 градусов по Цельсию.

Для уменьшения такого рода разбросов и обеспечения адаптации пароутилизаторов к существующим на предприятиях системам автоматического учёта и контроля потребления энергоресурсов, совместными усилиями центра энергосберегающих технологий Магнитогорского металлургического комбината, кафедрой автоматики и управления Южно-Уральского государственного университета и инженерным коллективом ПО «Химсталькомплект»создан пароутилизатор с автоматической регулировкой температуры нагреваемой воды. Диапазон разброса температуры воды при его установке составляет ± 1 градус по Цельсию.

А.Ф. Недугов, кандидат технических наук,директор ООО "Прессмаш" г.Миасс

   Снижение энергозатрат - одна из самых актуальных проблем для производственных предприятий всех отраслей.
   Один из способов её решения, постепенно приобретающий популярность - утилизация никопотенциального пара. То есть пара, получаемого на различных этапах производственного цикла и зачастую выбрасываемого в атмосферу. Процесс утилизации заключается в использовании накопленной в паре тепловой энергии для нужд теплоснабжения производственных объектов и жилого фонда.
   Для решения упомянутых задач были разработаны и изготовлены новые магистральные пароводяные инжекционные теплообменники смесительного типа, к которым относятся и изготавливаемые нами «Пароутилизаторы».

Особенность «Пароутилизаторов».
   Основное преимущество «Пароутилизаторов», по сравнению с предыдущими устройствами, в возможности оперативной регулировки давления в зоне смешения пара с водой. Это значительно расширяет диапазон использования "Пароутилизаторов" при утилизации низкопотенциального пара за счет расширения допускаемого разброса по расходу нагреваемой воды и снижения потерь напора воды при прохождении через "Пароутилизатор".
   Если говорить упрощенно, то «Пароутилизаторы» созданы для нагрева потока воды, путем инжектирования пара в водяную магистраль. Они могут применяться:
а) в системах отопления взамен бойлерных установок;
б) для нагревания воды в системах горячего водоснабжения;
в) для нагревания исходной воды перед химводоочисткой (замена ПСВ);
г) для нагревания химочищенной воды (замена ПХВ);
д) для утилизации низкопотенциального пара после паровых машин.
   Особенность конструкции «Пароутилизаторов» состоит в том, что на их подводящем паропроводе выполнено смесительное устройство, обеспечивающее получение пароводяной смеси с требуемыми параметрами. Такая предварительная подготовка подаваемого пара обеспечивает возможность реализации для широкого диапазона расходов, давлений, температур и диаметров трубопроводов. При этом давление пара может быть ниже на 2 – 4 атмосферы, чем в водяной магистрали системы отопления.
«Пароутилизаторы» могут работать на неочищенной воде, имеющей различные взвеси, при этом не требуют периодической чистки и переработки, и обеспечивают стабильность характеристик в процессе длительной эксплуатации. То есть «Пароутилизаторы» в отличие от бойлеров и своих предшественников практически не требуют обслуживания, кроме того, при их внедрении становится ненужной система возврата конденсата.
   Ранее такие устройства в России не производились.

Автоматическая регулировка температуры нагреваемой воды.
   С учётом разбросов исходных параметров (давление воды и пара, расход воды), температура воды может меняться в диапазоне +- 7 градусов по Цельсию.
   Для уменьшения такого рода разбросов и обеспечения адаптации «Пароутилизаторов» к существующим на предприятиях системам автоматического учёта и контроля потребления энергоресурсов, совместными усилиями центра энергосберегающих технологий Магнитогорского металлургического комбината, кафедрой автоматики и управления Южно-уральского Государственного
   Университета и нашим инженерным коллективом создан «Пароутилизатор» с автоматической регулировкой температуры нагреваемой воды. Диапазон разброса температуры воды при его установке составляет +- 1 градус по Цельсию.

Механизм гашения вибраций.
   Основная трудность при создании «Пароутилизаторов», заключалась в исключении вибраций, неизбежно возникающих при подаче пара в воду. И на сегодняшний день это, внешне простое устройство, содержит механизм гашения вибраций. Суть его заключается в том, что в отличие от схожих по назначению аппаратов (самый популярный из них «Трансоник», разработанных профессором В. Фисенко), здесь по прямой магистрали направляется не пар, а вода. В «Пароутилизаторах» в водяной магистрали создаётся местное разрежение и в эту область направляется предварительно орошённый водой и достаточно сильно завихрённый пар.
   На способ подачи пара в воду и устройство по его реализации получен патент.

Экономический эффект.
   При замене кожухотрубных теплообменников на «Пароутилизаторы» достигается ощутимый экономический эффект, за счёт:
- высокого КПД (99%) нового оборудования;
- рационального использования пара, уменьшения потерь тепла, экономии топлива, снижения стоимости гигакалории. Общая экономия 20-30%.;
- исключения затрат на текущие и плановые ремонты, на подготовку к зиме (до 70%);
- значительного сокращения затрат в случае замены отслужившего срок изделия;
- вывода из эксплуатации насоса, возвращающего в систему конденсат (в существующих системах теплообмена);
- получения дополнительной прибыли при использовании отработанного пара.
   И при этом их окупаемость составляет: 5 месяцев при замене бойлеров и 1 месяц при утилизации пара!

Опыт эксплуатации.
   Два магистральных пароводяных инжекционных теплообменников Ду=200 было установлено в системе химводоочистки на комбинате «Магнезит» (г.Сатка). Сдвоенное устройство Ду=80 работает на Миасском инструментальном заводе с сентября 2001 г. в системе горячего водоснабжения. Отзывы этих предприятий свидетельствуют о том, что устройства работают без каких-либо замечаний, просты в эксплуатации, ни разу не ремонтировались и не требуют специальной подготовки персонала. «Пароутилизаторы», заменившие бойлеры, полностью обеспечивают потребности в горячей воде упомянутых предприятий и ЖКХ.
   В 2001 году «Пароутилизатор» Ду=300мм был установлен на Нижнетагильском металлургическом комбинате, для утилизации конвертного пара из котлов – накопителей. Годовой экономический эффект составил – 8738000 рублей за один отопительный сезон (за счёт утилизации 267000 тонн отработанного конверторного пара). Использование отработанного пара для нагрева воды дало возможность вывести из эксплуатации котельную, обеспечивающую горячее водоснабжение комбината, а это еще больше увеличило экономический эффект. Сейчас на комбинате утилизируется 33 тонны пара в час, при этом 540 тонн воды в час, нагревается на 53 градуса по Цельсию.
   «Пароутилизатор» может работать во всех климатических регионах России и устанавливаться вне помещений, что позволяет при замене бойлеров получить дополнительные производственные площади. Уже сегодня география установки «Пароутилизаторов» достаточно широкая, в дополнение к упомянутым – это города: Будёновск Ставропольского края, Чайковский Пермской области, ряд предприятий Сыктывкара и Хабаровска.


Источник: Журнал "Промышленное Оборудование" №4 2004 г.

Статья взята с сайта www.eqpt.ru

Куркулов М.А., Недугов А.Ф.,к.т.н., (ООО "Прессмаш", г. Миасс, Челябинская область)

Выступая на Международной конференции по энергетической безопасности, проходившей в Москве 13-14 марта 2006 года, руководитель Ростехнадзора Константин Пуликовский обратил особое внимание на аспект безаварийной работы и техногенной безопасности объектов энергетики. Один из главных факторов риска сегодня - высокая изношенность технологического оборудования. Так, использование физически и морально устаревшего парка теплообменников приводит к существенным потерям теплоты, увеличению выброса загрязняющих веществ, снижению безопасности при эксплуатации оборудования.

В настоящее время в системах теплофикации промышленных предприятий и коммунальной сферы наиболее распространены теплообменники поверхностного типа (водогрейные котлы, пароводяные кожухотрубные подогреватели, пластинчатые теплообменники) и пароводяные инжекторы (струйные аппараты ТСА, ПСА, "Фисоник", "Транссоник", "Кварк").

Традиционные водогрейные котлы имеют значительную материалоемкость из-за низких значений коэффициентов теплопередачи от продуктов сгорания к нагреваемой воде, а общие потери теплоты в них составляют более 40%. Кроме того, образующиеся на поверхности нагрева котла отложения солей жесткости влияют, в конечном итоге, на предел прочности и текучести металла вплоть до разрыва труб.

К недостаткам кожухотрубных и пластинчатых теплообменных аппаратов следует отнести дорогой ремонт и зависимость от качества нагреваемой воды.

Широкое распространение в связи с компактностью, высокой тепловой мощностью и отсутствием потерь при передаче тепла от пара к воде, получили в последнее время пароводяные инжекторы. К факторам, ограничивающим их использование, можно отнести высокий уровень шума и ограниченный диапазон диаметров трубопроводов - не более 150 мм.

В 1999 году специалистами ООО "Прессмаш" (авторами статьи) и Магнитогорского металлургического комбината был разработан струйный пароводяной подогреватель воды смешивающего типа с камерой предварительного смешения, получивший обозначение УМПЭУ, позволяющий обеспечить бесшумный ввод пара в поток воды и его конденсацию без вибраций и гидравлических ударов с одновременным расширением диапазона диаметров используемых трубопроводных систем до 500 мм. В отличие от пароводяных инжекторов, рабочим телом в УМПЭУ является нагреваемая вода, а инжектируемым - пар. Другим отличием УМПЭУ от классической гидродинамической схемы струйного аппарата является то, что приемная камера в нем выполнена в виде диффузора, на подводе пара установлена камера предварительного смешения пара и воды, на выходе - гаситель пульсаций давления.

УМПЭУ (см. рис.1) состоит из конфузора 1, водяного сопла 2, приемной камеры 3, диффузора 4, камеры предварительного смешения пара с водой5, установленной на подводе пара в приемную камеру, гасителя пульсаций давления 6, трубопровода с задвижкой7 для перепуска части нагреваемой воды из широкой части конфузора в камеру предварительного смешения.

Нагреваемая вода, поступающая на вход в конфузор 1, разгоняется в водяном коническом сопле 2 до скоростей 10-25 м/с, что сопровождается понижением статического давления в приемной камере. В камере предварительного смешения 5 подготавливается двухфазная смесь, получаемая путем диспергирования в форсунках 9 и 10 части нагреваемой воды (в объеме до 10%), отбираемой трубопроводом 7. Распыл воды производится под разными углами к потоку пара, подводимого по паропроводу 8. На выходе из паропровода, имеющего меньший диаметр, чем в камере 5, реализуется внезапное расширение пара, сопровождаемое редуцированием пара и понижением его температуры (дроссель-эффект). В процессе взаимодействия пара и воды происходит снижение ее жесткости с выпадением солей в виде шлама (еще один плюс УМПЭУ, позволяющий исключить образование внутренних отложений при нагревании неочищенной воды). Для лучшего перемешивания пара с водой и увеличения времени взаимодействия сред, в камере предварительного смешения предусмотрено формирование интенсивных вихревых течений 13, образуемых с помощью кольцевого диска 11 в результате отрыва потока при его обтекании. Подготовленная двухфазная смесь, имеющая вихревую структуру, поступает в зону разрежения, созданную соплом в приемной камере 3, и конденсируется на водяной турбулентной струе, нагревая поток воды за счет внутренней энергии пара.

Пульсации давления нагретого потока, которые может вызвать несконденсировавшаяся часть пара, демпфируются в гасителе пульсаций 6. Эффект демпфирования достигается за счет упругости газов над свободной поверхностью воды, а для увеличения времени взаимодействия смешиваемых сред в емкости гасителя, отделенной перфорированной стенкой от основного потока, создаются возвратные течения 12 за счет положительного градиента давления по длине отводящей трубы.

 Исследование внутренней структуры течений в УМПЭУ производилось на плоских прозрачных моделях, а полноразмерные испытания его проводились на промышленных установках с условным диаметром магистралей 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 400 мм в составе тепловых сетей потребителей при различных расходах и давлениях воды и пара применительно к IV категории трубопроводов в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды ПБ 10-573-03.

На основании положительных результатов эксплуатации в промышленности и коммунальном хозяйстве более 30 головных образцов разного назначения в течение нескольких лет в различных климатических условиях, Ростехнадзор России выдал разрешение на серийное изготовление и применение УМПЭУ на опасных производственных объектах для подогрева воды (результаты испытаний УМПЭУ см. в табл. 1).

Испытанные УМПЭУ использовались для нагревания воды в системах химической очистки воды, деаэрации, отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, утилизации отработавшего пара, технологических процессах подогрева перегретой воды на резинотехнических производствах.  Наиболее эффективным оказалось применение УМПЭУ для подогрева исходной воды из водоема в системе химической очистки воды - в течение 5 лет непрерывной эксплуатации ни разу не потребовалась остановка УМПЭУ для очистки (фото установки Ду200 мм см. на рис. 2).

В отличие от существующих инжекторов принцип действия УМПЭУ не предполагает кавитационные течения внутри его проточных трактов, поэтому в них отсутствует кавитационная эрозия и изготовление таких устройств производится из штампованных деталей трубопроводов и бесшовных труб с применением углеродистых и низколегированных сталей, что обеспечивает их высокую надежность и долговечность. Номенклатура УМПЭУ охватывает условные диаметры трубопроводов от Ду50 мм до Ду500 мм, производительность по воде от 4 т/час до 1200 т/час, расход пара до 70 т/час.

 В апреле 2006 года в ОАО "Полиэф" (Республика Башкортостан) для подогрева речной воды перед осветлителем запущена в эксплуатацию УМПЭУ Ду300 мм производительностью 180-220 т/час, подогреваемая отработавшим паром. Ожидаемый срок окупаемости 3-4 месяца.

Другим интересным применением УМПЭУ (фото рис. 3) является обеспечение подогрева перегретой воды (температура воды 160-1700С, давление 1,6 МПа) в автоклавном производстве на резинотехническом заводе. Так, несмотря на периодические резкие падения давления перегретой воды в замкнутом контуре на 0,2-0,4МПа (период заполнения автоклава), УМПЭУ работал устойчиво, без пульсаций. Срок окупаемости составил 4 месяца.

На ряде предприятий УМПЭУ окупились за один отопительный сезон. Например, УМПЭУ производительностью по воде 700 т/час (расход пара 29-32 т/час) окупился в ОАО "Балаковорезинотехника" за один отопительный сезон, экономический эффект составил 2500 тыс. рублей в год.

В ряде случаев экономически оправданным оказалось применение УМПЭУ на предприятиях, получающих горячую воду и пар от ТЭЦ, когда цена горячей воды была выше цены пара.

С экономической точки зрения наиболее эффективно применение УМПЭУ для утилизации отработавшего пара. При утилизации конверторного пара на Нижнетагильском металлургическом комбинате (использовался УМПЭУ условным диаметром Ду300 мм) получено 6 руб. экономии на каждый рубль внедренческих затрат. Ранее этот пар (до 35 т/час) сбрасывался в атмосферу через свечи, теперь используется в системе теплоснабжения комбината и города, при этом УМПЭУ установлен вне помещения котельной.

В процессе эксплуатации УМПЭУ в системе теплоснабжения выявлен факт, когда требуемый режим теплоснабжения обеспечивался при температуре наружного воздуха до-300С (ОАО "Балаковорезинотехника").

Оптимальный подогрев воды одним УМПЭУ, обеспечивающий его бесшумную работу, составлял в среднем 300С (коэффициент инжекции около 0,06). Для подогрева воды на интервал более 300С используется двухступенчатая схема ввода пара с последовательной установкой УМПЭУ в линию или "калачом" (подогрев достигал 60-650С).

Запуск УМПЭУ не сложнее, чем запуск бойлеров, при этом УМПЭУ выходит на рабочий режим за несколько секунд. Особенности конструкции УМПЭУ обеспечивают отсутствие накипеобразования, а при необходимости процесс очистки предельно прост, так как УМПЭУ имеют простые разборные конструкции.

В отличие от бойлеров, при работе УМПЭУ в открытой системе отопления, весь конденсат уходит на подпитку сети. Как следствие, возрастает нагрузка на ХВО, поскольку необходимо умягчать большее количество сырой воды, то есть увеличивается расход поваренной соли на регенерацию Na-катионитовых фильтров. Расход соли составляет примерно один килограмм на каждую тонну умягченной воды. Дополнительный расход воды на последующую промывку фильтров составляет до 20% от количества умягченной воды. Возникает вопрос: будет ли экономичен УМПЭУ в этих условиях?

Произведенные расчеты доли затрат на соль, отнесенной к экономии тепла при замене бойлера на УМПЭУ, приведенной к 1 тонне пара, показывают эффективность предлагаемого способа. Причем, расчетный показатель эффективности увеличивается по мере роста накипеобразования в традиционных системах.  Эффект будет еще больше, если в расчеты внести затраты на чистку, ремонт бойлера и замену трубных пучков.

Статья взята с сайта www.energopress.ru

Примечание. Пароутилизаторы-это одно из торговых наименований теплообменников УМПЭУ, разработанных и выпускаемых на предприятии ООО "Прессмаш" г.Миасс Челябинской области.

Б.В. СКОРЕВ

Снижение энергозатрат и улучшение экологической обстановки — сегодня очень актуальная тема для всех производственных предприятий. Один из возможных и весьма перспективных методов — использование низкопотенциального пара, получаемого на различных этапах производственного цикла, для теплоснабжения производственных объектов и жилого фонда вместо его выброса в атмосферу. Эта задача успешно решается применением пароводяных инжекционных теплообменников смесительного типа (пароутилизаторов). Потенциальная сфера применения этих устройств — все предприятия, которые используют паровые и водогрейные котлы: ТЭЦ, ГРЭС, котельные промышленных предприятий и пиковые котельные, пускорезервные котельные АЭС.

    На фотографии представлен Пароутилизатор модели УМПЭУ, разработки и изготовления предприятия ООО "Прессмаш" г.Миасс ( Челябинская область). УМПЭУ-это установки с магистральными пароэжекторными устройствами.

   Читать статью в формате PDF...
   

      Принцип действия
   Установка состоит из тройника, соединяющего трубопровод подачи пара и нагреваемой воды, водяного сопла, камеры смешения и напорной камеры, перепускных трубопроводов с задвижками на них (рис. 1). В установку подается поток нагреваемой воды. Основная часть расхода воды поступает через водяное сопло, диаметр которого рассчитан таким образом, что в нем за счет сужения потока происходит снижение статического давления воды до величины меньшей, чем давление в камере смешения. Другая часть потока по перепускному трубопроводу поступает в напорную камеру и распыляется через форсуночные отверстия в камере смешения. Поток пара, пройдя через дросселирующую шайбу, поступает также в камеру предварительного смешения, в которой, перемешиваясь с распыляемой водой, превращается в пароводяную смесь. Эта смесь поступает в зону разряжения, создаваемую соплом, через кольцевой зазор в тройнике за счет перепада давления между давлением в камере смешения и статическим давлением на срезе сопла. Размеры дросселирующей шайбы и величина кольцевого зазора выбираются расчетным путем таким образом, чтобы давление в камере смешения было меньше давления воды на входе в установку и больше статического давления в потоке на срезе сопла. Для уменьшения пульсаций давления потока применена предварительная подготовка пара в камере смешения. После установки до ближайшей запорной арматуры должен быть прямолинейный участок трубопровода длиной 10-15 диаметров подводящей магистрали для дальнейшего перемешивания пароводяной смеси и воды, конденсации пара и увеличения за счет этого температуры подаваемой в установку воды. Монтаж ПУ и его подключение занимает 16 н/ч рабочего времени. Устройство врезается непосредственно в паровую и водяную магистрали, при помощи стандартных фланцевых соединений. Уровень сложности монтажа сравним с установкой задвижек и водяных элеваторов. Возможно использование существующей (установленной вокруг бойлера) трубопроводной арматуры и КИП.

        Преимущества пароутилизаторов
   Основное преимущество пароутилизаторов от предыдущих версий пароводяных инжекционных теплообменников - возможность оперативного регулирования давления в зоне смешения пара с водой. Это значительно расширяет диапазон использования пароутилизаторов при утилизации низкопотенциального пара за счет расширения допускаемого разброса по расходу нагреваемой воды и снижения потерь напора воды. Конструктивно пароутилизатор отличается смесительным устройством на подводящем паропроводе, благодаря которому обеспечиваются требуемые параметры пароводяной смеси. Такая предварительная подготовка подаваемого пара обеспечивает возможность реализации широкого диапазона расходов, давлений, температур и диаметров трубопроводов. При этом давление пара может быть ниже на 2-4 атм, чем в водяной магистрали системы отопления. Основная трудность при создании пароутилизаторов заключалась в исключении вибраций, неизбежно возникающих при подаче пара в воду. В отличие от схожих по назначению аппаратов (самый популярный из них "Трансоник", разработанных профессором В. Фисенко), в пароутилизаторе по прямой магистрали направляется не пар, а вода. Таким образом создается местное разрежение и в эту область направляется предварительно орошенный водой сильно завихренный пар. Пароутилизаторы могут работать на неочищенной воде с различными взвесями, не требуя периодической чистки и переработки, и обеспечивают стабильность характеристик в процессе эксплуатации. То есть пароутилизаторы, в отличие от бойлеров и своих предшественников, практически не требуют обслуживания, кроме того, при их внедрении становится ненужной система возврата конденсата (табл. 1).  

       Экономические особенности пароводяного теплообмена
   В обычных пароводяных теплообменниках, включая самые эффективные пластинчатые, используется до 25 % внутренней энергии пара. Остальное теряется при конденсации или выбросе пара в атмосферу. Пароутилизатор использует 100 % вышеупомянутой энергии (внутренней энергии пара). При использовании пара для нагрева теплоносителя, в частности воды, давление пара часто падает (максимум с 10-12, а чаще с 4,0-7,0 до 0,2-1,0 атм - свободный выпар). Далее, когда низкопотенциальный пар поступает в конденсатосборники или выбрасывается в атмосферу, энерго содержание пара (энтальпия) падает с 0,664 Гкал/т (давление пара 12 атм) до 0,640 (давление пара 0,2 атм). Это пример наиболее полного использования пара в теплообменнике. При повышении температуры пара энтальпия растет незначительно. Энергосодержание конденсата при температуре 100°С - 0,1 Гкал/т. Таким образом, мы видим, что затраты энергии на нагрев многократно меньше (в нашем примере в 22,5 раз), чем количество энергии, потерянной при конденсации или сбросе низкопотенциального пара. Пароутилизатор возвращает ее в процесс теплообмена, тем самым сокращая потребление пара от источника и экономя топливные ресурсы. Это дает очень весомый экономический эффект.
   
    Пароутилизатор намного выгоднее водоводяных теплообменников в системе нагрева воды.Энергосодержание обратной (холодной нагреваемой) воды 40-70°С - 0,04-0,07 Гкал/т соответственно; прямой (горячей нагревающей) воды - максимум 0,10 Гкал/т (конденсат при атмосферном давлении). При повышении давления нагревающей воды энергосодержание меняется незначительно при 7-0,15 Гкал/т. Дальнейшее повышение давления в теплообменнике нерентабельно по техническим соображениям. Отданная энергия единицы массы воды максимум 0,115 Гкал/т (из расчета для максимальных параметров греющего теплоносителя на входе и минимальных на выходе: Тпр. = 150°С, Рпр. =7, Тобр. = 35°С, Рнагр. = 1). При тех же условиях энергия единицы массы пара самых низких параметров (0,2-1,0, свободный выпар) равна 0,640 Гкал/т. Мы видим, что нагревание воды даже самым низкопотенциальным паром выгоднее минимум в 5,5 раза, чем горячей водой. Хотя транспортировка массовой единицы пара гораздо дороже, аналогичного параметра для горячей воды, но за счет многократно большего энергосодержания пара, каждая Гкалл тепла, поступающая с паром, обходится потребителю дешевле, чем Гкалл горячей воды.
   
    Сравнительный анализ применения пароутилизаторов и бойлеров
   Для нагрева воды в системах водоснабжения и химводоочистки в основном используются пароводяные кожухотрубные аппараты (бойлеры). В них вода прокачивается через большое количество тонкостенных трубок, наружная поверхность которых омывается высокопотенциальным паром. Недостаткибойлеров: высокая стоимость, дорогой ремонт и большая зависимость от качества нагреваемой воды, т.к. повышенная жесткость воды является следствием образования накипи - мелкие трубки забиваются, что резко снижает КПД установки. Снижение КПД ведет к увеличению расхода топлива в котельных для обеспечения требуемой температуры нагреваемой воды. Переборка и очистка трубок - дорогостоящий и трудоемкий процесс. При использовании ПУ передача тепла осуществляется так называемым "прямым" способом, т.е. пар смешивается с теплоносителем (водой) и тепловая энергия передается непосредственно воде. При этом КПД ПУ 99,5 % сохраняется в течение всего срока эксплуатации. Давление пара может быть ниже на 2-4 атм, чем в водяной магистрали системы отопления. Конструкция ПУ предусматривает возможность эффективного устранения возможных пульсаций давления. Для уменьшения разбросов температуры воды (которые составляют обычно ±7°С) и обеспечения адаптации пароутилизаторов к существующим на предприятиях системам автоматического учета и контроля потребления энергоресурсов создан пароутилизатор с автоматической регулировкой температуры нагреваемой воды. Диапазон разброса температуры воды при его установке ±1°С. Пароутилизатор может эксплуатироваться вне помещений, что также снижает эксплуатационные затраты.
   
    Сравнительный расчет расхода пара пароутилизатором и кожухотрубным подогревателем.

   Расчет расхода пара на кожухотрубный подогреватель.

   Расчетная максимальная тепловая нагрузка на сетевые подогреватели равна: Q = Gпп (tпр - tобр)хС, где Gпп - расход воды, т/ч; tпр - температура воды в прямой линии, °С; tобр - температура воды в обратной линии, °С; С - теплоемкость воды, Гкал/(т•°С). Требуемый расход пара на кожухотрубный подогреватель: Dпп = Q/(I - Iк)hпп, где I - энтальпия насыщенного пара при данном давлении пара, Гкал/т; Iк - энтальпия конденсата, Гкал/т; hпп - средний КПД кожухотрубного подогревателя, учитывающий потери тепла от стенок установки, потери тепла с поверхностей конденсатопровода, потери тепла с пролетным паром.

    Расчет расхода пара на пароэжекторное устройство.

    Так как пароэжекторное устройство - теплообменник смешивающего типа, то расход воды на выходе из ПУ равен сумме расходов воды на входе в ПУ и расхода пара, а температура конденсата пара в устройстве равна температуре нагретой воды на выходе из устройства. Система уравнений теплового баланса имеет вид: Gвых = Gвх + Dпу; Dпу (I - tвых) С= = Gвх С (tвых - tвх), где Gвх, Gвых - расход воды на входе и выходе, т/ч; Dпу - расход пара на ПУ, т/ч; tвх, tвых - температура воды на входе и выходе, °С; С - теплоемкость воды, Гкал/(т•°С). Решая систему уравнений, получаем выражение для расхода пара на ПУ с учетом КПД: Dпу = Q/(I - tвых )Сhпу, где hпу - КПД ПУ, учитывающий потери тепла от стенок устройства. Таким образом, применение ПУ по сравнению с кожухотрубными подогревателями (при равной тепловой нагрузке) за счет уменьшения потерь тепла с наружных поверхностей в окружающую среду позволит уменьшить расчетный расход пара, а значит и потребляемую тепловую мощность на величину: dQ = Dпп (I - tк )C- - Dпу (I - tвых )C. Экономия тепла за год составит: Qэк = dQ n, где n = 5232 ч - продолжительность работы системы отопления в году (218 дней).

        Определение годового экономического эффекта от применения пароэжекторных устройств. Прямой экономический эффект от применения ПУ достигается за счет экономии тепла в результате исключения пролетного пара и потерь через наружные поверхности ввиду их малогабаритности и за счет исключения затрат на регулярное техническое обслуживание и ремонт подогревателей.     

Статья взята с сайта www.c-o-k.ru