Паро-конденсатные системы предприятий
Паро-конденсатные системы (ПКС) выполняют роль кровеносной системы предприятия. И так же, как и кровеносная система влияет на общее состояние организма человека, корректный расчет, монтаж, настройка и эксплуатация ПКС влияет на работу предприятия и качество выпускаемой продукции.
Из названия мы понимаем, что эту единую систему можно условно разделить на две части: паропроводы и система отвода конденсата. «Условно», потому что систему, конечно, надо считать и проектировать в комплексе.
Паропроводы – это оборудование и трубопроводы, транспортирующие пар от котла до потребителя
К паропроводам относятся трубопроводы и фасонные элементы, опорно-подвесные системы, компенсаторы, запорно-регулирующая и предохранительная арматура, редукционные станции, различного рода фильтра и сепараторы пара, аккумуляторы пара.
Построение системы подвода пара начинается с тепловой схемы
В зависимости от технических требований оборудования мы приводим систему к необходимому давлению, выстраиваем систему регулирования и сепарации, приводим в соответствии с нормативной документацией.
После разработки тепловой схемы производим прорисовку трубопроводов и в обязательном порядке производим расчет на прочность, расчет температурных расширений. Удивительно, но до сих пор многие проектировщики не производят данных расчетов (кто-то из-за отсутствия должной квалификации, кто-то из-за отсутствия программного комплекса). Хотим отметить для всех, что без этого расчета невозможно корректно принять решение об использовании тех или иных опорных конструкций. Кроме того, даже если паропровод не порвет на запуске это не означает, что нет избыточных напряжений в отдельных узлах и его не порвет в этом месте через несколько лет или месяцев или недель. А любая авария это как минимум останов производства, финансовые потери, а как максимум нанесение вреда здоровью производственного персонала.
Есть несколько моментов, на которые по моему мнению хотелось бы обратить особое внимание, т.к. из-за отсутствия должного опыта многие инженера принимают неправильные решения
- Запуск трубопровода пара из холодного состояния – это трудоемкий процесс, который выполняется в определенной последовательности, по определенной инструкции, с привлечением операторов и ИТР, занимающий достаточно длительный промежуток времени. Проектные организации, выполняющие стандартные требования норм, слабо представляют себе этот процесс и, как правило, ничего не предусматривают, чтобы облегчить жизнь эксплуатации. Чтобы обеспечить постепенный и безопасный прогрев трубопроводов пара на пуске необходимо предусматривать байпас главной паровой задвижки на котле или выпускных задвижек коллектора пара, трубопроводом малого диаметра (как правило Ду20-Ду25), а также предусмотреть грязесборные воронки с отводом конденсата перед конденсатоотводящими узлами (на запуске конденсат нельзя запускать сразу через конденсатоотводчики, т.к. они очень быстро забьются грязью)
- При проектировании подачи пара на пароводяные теплообменники снижайте давление до 5 бар и менее. Это значительно увеличит срок службы теплообменника
- Используйте эксцентрические переходы, где это необходимо, для того, чтобы не было застойных зон конденсата
- Не забываем применять аккумуляторы пара в системах с «рваным» потреблением пара. Более подробно о способах применения аккумуляторов пара Вы можете прочитать в нашей статье.
Лайф хаки от меня
ЛХ №1. При разработке проекта многие не обращают внимание на тот факт, что трубопроводы пара диаметром более Ду100 подлежат постановке на учет в органах Ростехнадзора. Не обращают внимание по той простой причине, что проектировщиков мало заботят будущие организационные проблемы эксплуатации. В результате получив при расчете необходимый диаметр паропровода номинальным диаметром Ду100 проектировщик принимает трубу 108х3,5. А это уже внутренний диаметр 101мм… В результате «бедная» эксплуатация вынуждена ставить этот трубопровод на учет и имеет все лишние заботы с этим связанные. А нужно было всего лишь принять трубопровод 108х4…
ЛХ№2. Согласно нашим нормам проектная организация определяет объем и метод контроля сварных соединений и прописывает это в проекте. Если это не прописано, инспектор РТН вправе потребовать (и скорее всего так и сделает, чтобы не подставлять себя) проведения 100% контроля сварных соединений любым методом. Чтобы сэкономить свои деньги, заставляйте проектировщиков прописывать объем и метод контроля сварных соединений в проекте.
Система отвода конденсата
Фото СПК
Система отвода конденсата – это комплекс оборудования и трубопроводов для отвода конденсата пара от оборудования до конденсатоприемной емкости в котельной (стандартно это конденсатный бак / станция перекачки конденсата или деаэратор).
Система отвода конденсата начинается с конденсатоотводных узлов. Как правило это конденсатоотводчики (разных типов) или конденсатные механические насосы (с приводом от пара или воздуха) со стандартным набором запорной арматуры, фильтра и индикационного стекла. Конденсатоотводчики отводят конденсат и не пропускают пар дальше в конденсатопроводы.
Очень много ошибок допускаются проектировщиками на этапе выбора правильного перепада давления конденсатоотводчика из-за неправильного расчета противодавления системы.
В результате мы имеем перепад менее того, на который рассчитывали, и конденсатоотводчик не может отвести расчётный объем конденсата, а это приводит к законденсачиванию системы, гидроударам, плохому теплообмену (в случае с теплообменникам) и т.д.
При проектировании механических конденсатоотводчиков очень стандартной ошибкой является неправильный расчет давления приводного пара/воздуха. Очень часто приводная среда подводится давлением, которого недостаточно для транспортировки конденсата по системе в сборную емкость.
После конденсатных узлов конденсат попадает в конденсатопроводы. Важно помнить правило, по которому объединять конденсатопроводы можно при разнице давлений пара (от которого конденсат отводится) не более 3 бар. При большей разнице, чтобы избежать гидроударов, следует конденсат отводить отдельными трубопроводами, даже если в дальнейшем они попадают в одну емкость.
По нашему большому опыту мы настоятельно рекомендуем выполнять конденсатопроводы из нержавеющей стали. У нас так много историй, когда на этапе строительства съэкономили немного, сделали конденсатопроводы из углеродистой стали, а после запуска пожалели об этом. Во-первых, кислый конденсат быстра изнашивает трубопроводы, они начинают давть течи. Во-вторых, в котел с конденсатом летит рыжая вода (вода с высоким содержанием железа).
Из-за низкого рН конденсат уносит железо с поверхности трубопроводов в котельную.
Железистые отложения, попадая на поверхности теплообмена котла закоксовываются на них, что в дальнейшем приводит к их перегреву и авариям. Служба эксплуатации, чтобы избежать негативных последствий, естественно вынуждена сливать этот рыжий конденсат в канализацию.
В итоге это и потери конденсата (для сравнения стоимость 1м3 конденсата выше стоимости исходной воды в ….раз, можете сами прикинуть свои потери в деньгах), и потери исходной воды, которая требуется для расхолаживания конденсата (по нормам в канализации мы обязаны сбрасывать воду с температурой не более 40 град.С, при этом температура поступающего в котельную конденсата, как правило, долее 95 град.С)
После конденсатопроводов конденсат попадает либо в конденсатный бак (атмосферный или закрытого типа), либо в деаэратор. Куда правильно отправлять – зависит от принятой технологической схемы и теплового баланса.
- Если нами была принята закрытая ПКС, то конденсат попадает в конденсатный бак высокого давления или деаэратор под давлением, а оттуда высокотемпературными электрическими насосами в котел
- Если температура конденсата не более 95 град.С, то конденсат можно направить в атмосферный деаэратор, т.к. это не повлияет на его стабильную работу. Тут обязательно стоит сделать пометку, что, если технологически возможно загрязнение конденсата продуктом (например, на молочных производства поступление молока в конденсат при протечке теплообменника) или железом с конденсатопроводов, мы все же рекомендуем ставить промежуточный конденсатный бак перед деаэратором. Так мы будем иметь возможность предотвратить попадание нежелательных частиц в котел и поддержания качества питательный воды на нормативных показателях.
- Если температура конденсата более 100 град.С надо считать тепловой баланс. Если расчет покажет, что объем поступающего высокотемпературного конденсата не повлияет на стабильную работу деаэратора (т.е. температура в деаэраторе при смешении с холодной химочищенной водой не превысит 102-104 град.С), то можно направить конденсат в деаэратор. Если же после расчета мы поймем невозможность подачи конденсата напрямую в деаэратор, то мы должны подать его в промежуточный атмосферный конденсатный бак или станцию перекачки конденсата. Причем такие станции можно размещать как в котельной, так и в производственном корпусе. Возможно, технологически будет правильнее сделать их несколько.
Станции перекачки конденсата делают как с электрическими, так и с механическими насосами. Причем станции перекачки конденсата с механическими насосами (или станции с продувочно-паровыми насосами) используются еще и в качестве конденсатоотводного узла в системах, где недопустимо создание противодавления на выходе конденсата с установки или давление пара настолько маленькое, что не позволяет подобрать конденсатоотводчик для отвода необходимого объема конденсата (например, конденсатоотвод от сушильных столов гофроагрегатов)
Экономически очень выгодно собирать весь конденсат с оборудования и направлять его обратно в котел. Наиболее эффективно является, конечно, закрытая схема ПКС, т.к. при этом мы не теряем как сам конденсат, так и его остаточный потенциал/остаточное тепло. Поэтому построение грамотной системы отвода конденсата является одной из первоочередных задач как проектировщиков, так и службы эксплуатации при планировании системы ПКС предприятия.