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.
Устройство пароутилизатора
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 инженерным коллективом ПО «Химсталькомплект»создан пароутилизатор с автоматической регулировкой температуры нагреваемой воды. Диапазон разброса температуры воды при его установке составляет ± 1 градус по Цельсию.
Механизм гашения вибраций
Схемы замещения бойлеров и пластинчатых теплообменников в системах отопления и ГВС
На способ подачи пара в воду и устройство по его реализации получен патент. В целом же по сравнению с аналогами сделан определённый шаг вперёд, в частности удалось расширить диапазон проходного сечения по воде с 100–150 мм до 300–500 мм и значительно уменьшить вибрации, характерные для такого рода устройств.
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 теплообменника «Ду=200» были установлены 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 г. пароутилизатор «Ду=300» был установлен на Нижнетагильском металлургическом комбинате для утилизации конвертного пара из котлов – накопителей. Годовой экономический эффект составил 8 738 000 руб. за один отопительный сезон (за счёт утилизации 267 000 т 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 т пара в час, при этом 540 т 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: Будённовск Ставропольского края, Чайковский Пермской области, ряд предприятий Сыктывкара и Хабаровска.
Статья взята с сайта "Уральский рынок металлов"