Утилизация тепла и конденсата паровых выбросов

Первый и главный вопрос, на который должен быть найден ответ при решении задачи утилизации тепла паровых выбросов: где (для каких нужд) и в каком виде будет использоваться тепло и конденсат утилизируемого пара. Однозначных и общих рекомендаций нет (и не может быть), задача решается индивидуально, на основе анализа конкретных условий и, желательно, на основе комплексного подхода. Поясним сказанное конкретными примерами [1-3].

Пример первый. В котельной были выявлены следующие факторы:

• непрерывная продувка паровых котлов организована по традиционной схеме, в соответствии с которой пароводяная смесь направляется в сепаратор, где пар отделяется и подаётся в поверхностный теплообменник-подогреватель химически очищенной воды (ХОВ) перед деаэратором, а водная часть продувки с температурой 180 ОС сбрасывается в барботер, где вскипает и сливается в канализацию. Пары вскипания при этом выбрасываются в атмосферу;
• периодическая продувка в полном объёме сбрасывается в канализацию;
• основная масса конденсата с давлением 0,2 МПа сбрасывается в конденсатный бак, который непосредственно сообщается с атмосферой с очевидными последствиями — тепло и конденсат паров вскипания теряются;
• пролётный пар паровых подушек аккумуляторных баков подпитки систем теплоснабжения и ГВС выбрасывается в атмосферу;
• выпар атмосферного деаэратора ДСА-50 выбрасывается в атмосферу (что встречается в малой энергетике в восьми случаях из десяти), а колонка не обеспечивает нормативной деаэрации.

Учитывалось также сравнительно близкое расположение всех перечисленных объектов. Решение было следующим (рис. 1):

• колонка ДСА-50 заменена на колонку ДАПР-30 (20+10) с встроенным охладителем выпара и размещена над имеющимся деаэраторным баком (30 м3) без демонтажа старой колонки;
• рядом с колонкой ДАПР смонтирован сепаратор-теплоутилизатор типа УТК, в который были заведены непрерывные и периодические продувки и пролётный пар аккумуляторных баков;
• перед колонкой ДАПР установлен предвключённый аппарат утилизации тепла паров вскипания типа УТПВ, в который вместо конденсатного бака стал подаваться конденсат.

В результате:

• потери тепла (около 1,6 Гкал/ч) и конденсата (около 0,8 т/ч) сведены фактически к нулю;
• за счет использования современного оборудования упростилась технологическая схема, т.к. УТК заменил сепаратор, теплообменник и барботер при одновременном исключении парения, и повысилась ее надежность;
• применение УТК и УТПВ, обеспечивших деаэрацию почти 40% ХОВ, позволило установить колонку меньшей производительности, а ее секционирование обеспечивало нормативную деаэрацию в течение года (во всем диапазоне нагрузок — от 8 до 55 т/ч).

Пример второй. Производственная котельная обеспечивает паром технологические нужды завода, а также теплом и горячей водой  микрорайон города. Для этого были установлены три паровых котла ДКВР-10/13 и два водогрейных котла ПТВМ-100. Продувка паровых котлов полностью сливалась в канализацию, а для их подпитки использовался деаэратор ДА-25 без охладителя выпара. Деаэрация воды для нужд систем теплоснабжения и ГВС осуществлялась в вакуумных деаэраторах ДСВ-400 (установлено четыре, в работе — от одного до трех), остаточное содержание кислорода после которых в 10 (и более) раз превышало норму в связи с нехваткой греющей среды (и соответственно невозможностью обеспечения требуемого разрежения). Каждая колонка была снабжена своим индивидуальным пароструйным эжектором типа ЭП.

Замена ДА-25 на ДАПР-20 (10+10) решила проблему надежной деаэрации питательной воды паровых котлов и исключила потери тепла и конденсата греющего пара с выпаром.

Переход на вакуумные колонки ДВПР-400 (135×3) с совмещенным охладителем выпара позволил решить сразу несколько проблем:

• во-первых, две колонки при номинальной нагрузке полностью обеспечивали максимально необходимые расходы — до 900 т/ч (в ДСВ при нагрузках более 60% деаэрация резко ухудшалась);
• во-вторых, деаэрация вышла на нормативный уровень, т.к. наличие у ДВПР эффективного совмещенного охладителя выпара в несколько раз сократило объем отсасываемых газов (фактически только неконденсирующихся) и обеспечило требуемое более глубокое разрежение и, следовательно, более низкую температуру насыщени);
• в-третьих, т.к. ДВПР не чувствительны к гидравлическим перекосам, к двум колонкам были подключены параллельно два эжектора (работает обычно один), что дает заметную экономию пара (2 т/ч и более). Кроме того, вне отопительного периода включается только одна, реже — две секции колонки с одновременным снижением расхода пара на эжекторе.

Список литературы

1. Утилизация тепла и конденсата паровых выбросов [Электронный ресурс]. URL: https://www. rosteplo. nj/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3683
2. Галустов B.C., Розенберг Л.А. Хвостовые процессы и комплексный подход // Энергия и менеджмент. 2004. №3.
3. Галустов B. C. К выбору термических деаэраторов // Энергия и менеджмент. 2000. № 2.

Автор: Кабирова Э.Р., Корсаков Д.Э. (студ. гр. ТГВбд-41), руковод. Ямлеева Э.У. (к.т.н., доцент)

Источник: Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: сборник работ студентов — сотрудников научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки». Выпуск 20 [Электронный ресурс]. — Электронные данные. Ульяновск : УлГТУ, 2022. — 131 с.