Практика применения Аккумулятора пара для пищевой промышленности
На предприятиях пищевой, бумажной промышленностей, да и на других также, зачастую наблюдаются случаи пикового потребления пара, при которых потребителям пара надо больше, чем могут обеспечить котлы на номинальной нагрузке(см. Рис.1). При этом большую часть времени оборудование потребляет значительно меньше пикового значения и установка дополнительных котлов нецелесообразна. Особенно это наблюдается при запусках линий, началах цикла работы технологического оборудования. Такие пиковые потребления приводят к снижению давления пара в системе, выкипанию воды из котлов, забросу в систему влажного пара. В итоге либо потребители захлебываются влажным паром и идут гидроудары по трубопроводам, либо котлы встают по уровню или давлению. В любом случае это аварийные ситуации и финансовые потери из-за простоя или брака продукции.
Рис.1 Диаграмма паропотребления при пиковых нагрузках .
Как этого избежать? Самый простой способ это административными мерами сгладить пиковые нагрузки. Т.е. либо увеличить длительность включения оборудования или разнести включения разного оборудования (или разных линий) по времени.
Однако, не всегда получается решить проблему административным способом. Особенно в случае если на территории предприятия много различных линий и оборудования, не связанных между собой. В таком случае проблему придется решать техническими способами.
В ситуации с пиковыми потреблениями прежде всего мы должны защитить котлы от аварийной остановки. Потому что падение давление в системе может лишь незначительно и не на продолжительное время повлиять на работу технологического оборудования и выпуск продукции, и далее система войдет в равновесие и продолжит работу. А в случае остановки котла будет простой производства или брак продукции. И перезапуск технологической линии займет продолжительное время. Например, для пищевых производств перезапуск возможен только после мойки всего оборудования, а это займет несколько часов.
Для того, чтобы защитить котлы от просадки по давлению и уровню, после выхода пара из котла устанавливают регулятор давления «до себя» (см. Рис.2).
В случае резкого увеличения паропотребления и просадки давления в системе, регулятор будет прикрываться удерживать рабочее давление в котле, не давая привести ситуацию к аварийной остановке. Да, при этом возможно значительное снижение давления пара у потребителя на некоторое время, но при этом не ухудшится качество пара (подаваться будет сухой насыщенный пар), а далее система восстановится и продолжит работу.
Итак, мы решили проблему с аварийной остановкой котла в режиме пикового потребления, однако, это только половина задачи. Для того, чтобы добиться стабильного пароснабжения потребителей без просадок в пики необходимо установить аккумулятор пара (см Рис.3).
На Рис.3 мы видим котел, регулятор давления «до себя» и аккумулятор пара, который почему-то заполнен какой-то водой. Для прохождения пика паропотребления нам нужен запас пара, в объеме данного пика, однако, хранить пар в газообразном состоянии нецелесообразно, т.к. объем емкости будет огромен. Поэтому в аккумуляторе пара хранится конденсат под рабочим давлением пара. Пар из котла поступает под уровень конденсата, постоянно нагревая его. Таким образом, при пике паропотребления котел будет не справляться, давление в системе начнет проседать, а конденсат в аккумуляторе пара начнет вскипать, компенсируя недостающее количество пара. В пики происходит так называемая разрядка аккумулятора пара (снижение уровня конденсата в баке). После прохождения пика аккумулятор требуется зарядить (увеличить уровень конденсата в баке). Пар, подаваемый под уровень конденсата в баке, постоянно конденсируется, таким образом увеличивая уровень конденсата в баке, заряжая его до следующего пика. При этом при расчете бака учитывается высота пика, его продолжительность, площадь зеркала испарения (важно получать чистый сухой пар), а также продолжительность периода между пиками, чтобы бак успел зарядиться.
Однако, в последнее время из-за небольшой стоимости в обиход вошли парогенераторы и небольшие водотрубные котлы, которые практически не имеют запаса воды и возможности компенсации. С такими котлами система становится особенно чувствительна к резким колебаниям потребления пара. Также все более отчетливо видится тенденция к зеленой энергетике, переход на более экологические способы получения энергии. Все больше запросов идет на установку электрических паровых котлов, которые значительно более инерционны при выработке пара, чем газовые, и, как правило, не имеют большого водяного объема (особенно индукционные). С такими котлами нам придется ставить аккумуляторы пара.
В заключении хочется отметить, что для производств с пиковыми потреблениями пара изначально следует применять паровые котлы жаротрубного типа с большим водяным объемом, чтобы за счет уровня воды в котле иметь возможность компенсации. Если все-таки пики значительно выше номинальной мощности, тогда устанавливаем аккумуляторы пара.