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.