| Термокомпрессоры в системах утилизации вторичного пара
Повышение энергоэффективности часто связано с решением известных задач другими техническими средствами.
Современные сушильные машины могут содержать до 5 независимых секций с последовательно установленными сушильными барабанами, число которых варьируется от 4 до 8 единиц.
Традиционный подход к системе управления процессом сушки состоит в независимом регулировании по каждой секции. Иначе говоря, на вход подачи пара на входной коллектор каждой секции устанавливается индивидуальный регулирующий клапан, который регулирует подачу пара в зависимости от показаний, например, температуры конденсата на выходе последнего барабана.
При этом на каждом барабане устанавливается свой конденсатоотводчик. При 5 барабанах на 4-х секциях необходимо установить и обслуживать 20 конденсатоотводчиков, а также 4 регулирующих клапана, 4 термометра и 4 контроллера. Система управления одной секцией выглядит следующим образом (рис.1). 
Рис. 1. Система управления секцией из пяти цилиндров.
Рис. 2. Термокомпрессор в системе регулирования температуры
Термокомпрессор (3), подобно паровому насосу с частотно-регулируемым приводом, обеспечивает рециркуляцию пара в системе в соответствии с интенсивностью текущего теплообмена, определяемой температурой (1) на выходе системы. Благодаря формированию подсоса (03) на конденсатной стороне, паровые полости сушильных барабанов очищаются под воздействием дополнительной отсасывающей силы. Результатом применения термокомпрессора является:
· равномерное распределение тепла по поверхности теплообмена;
· повышенная скорость рециркуляции пара, что вызывает повышение теплопередачи, более высокую температуру поверхности нагрева при том же давлении пара;
· устойчивый и полный отвод конденсата из сушильных барабанов,
· снижение потерь тепловой энергии в паре;
· уменьшение числа конденсатоотводчиков до одного на секцию.
В производстве фанеры широко используются гидравлические этажные пресса.
Паровой обогрев многоярусных инструментальных плит предусматривает типовую схему обвязки с установкой индивидуального конденсатоотводчика на выходе каждой плиты, аналогичную рис.1. Данная схема является теоретически правильным решением, но ведет к загромождению рабочего пространства, повышению риска утечек в дополнительных присоединениях конденсатоотводчиков и вспомогательной арматуры.
Работоспособность конденсатоотводчиков требует регулярного контроля, т.к. выход из строя одного прибора ведет к повышению давления в конденсатном коллекторе и прекращению отвода конденсата из остальных плит.
Горизонтальное расположение плит и периодический режим работы пресса вызывают необходимость периодических продувок для освобождения плит от следов конденсата, что увеличивает потери пара и эксплуатационные затраты.
Применение термокомпрессоров позволяет преодолеть указанные недостатки и реализовать автоматическую систему регулирования тепловым режимом многоярусного пресса с минимальным числом конденсатоотводчиков (рис.3).
Рис. 3. Система управления нагревом многоярусного пресса на базе термокомпрессора
Система регулирования выполняет функцию автоматического поддержания температуры (давления насыщенного пара). При этом термокомпрессор создает устойчивый перепад давления на каждой плите, «отсасывая» конденсат из горизонтально расположенных плит в конденсатный коллектор.
Вскипающий пар в коллекторе засасывается в термокомпрессор и подается вновь на нагрузку, а конденсат в объеме, равном потребленному теплу, отводится в конденсатный бак. Создаваемая термокомпрессором круговая циркуляция пара формирует на инструментальных плитах температурный профиль равной температуры, повышая качество технологического процесса. Конденсатоотводчики на коллекторах испытывают колебания только ограниченного противодавления в конденсатопроводе, что также способствует устойчивому отводу и снижению температуры конденсата.
Данная схема регулирования была реализована на групповой установке трех прессов фанерного производства ОАО «Леспром» (Ленинградская область).
До модернизации регулирование подачи пара на паровой коллектор пресса выполнялось вручную с помощью вентиля, регулируемого оператором. При низких перепадах давления на горизонтально расположенных плитах конденсат на некоторых участках плит застаивался, что приводило к неравномерному прогреву их поверхностей. Оператор при нагреве не всегда успевал за изменением давления на нагрузке, что приводило к повышению давления (температуры пара) и отводу конденсата с большим теплосодержанием в конденсатный бак.
В результате такого режима приходилось периодически дренировать плиты, а горячий конденсат, поступая в конденсатный бак, вскипал и терялся в атмосфере. Дополнительно требовалось захолаживать конденсат в баке холодной водой перед его откачкой в котельную.
Средний месячный расход пара до модернизации системы нагрева прессов составлял 2420 тонн, а суточный и часовой 80 тонн и 3,33 тонны соответственно. После установки термокомпрессоров на всех трех прессах месячный расход пара составляет 1660 тонн, а суточный и часовой 55 тонн и 2,29 тонны соответственно. Таким образом, экономия пара составляет 1,04 т/ч на трех прессах или 347 кг/ч на каждом прессе.
Стоимость основного оборудования для трех прессов (термокомпрессоры, контроллеры, конденсатоотводчики, КИП) составила 17 619 евро. Монтаж системы потребовал краткосрочной остановки прессов на время врезки присоединительных патрубков, что не отразилось на ходе производства.
При средней стоимости пара 18,0 Евро за тонну (по данным ГУП «ТЭК СПб» на 2012 год) годовая экономия может составлять до 149 760,00 евро. Стоимость пара в ОАО «Леспром» в связи с эксплуатацией собственной котельной составляет около 10 Евро/тонна, что определяет более скромную экономию в объеме 83 200,00 евро в год.
Тем не менее с учетом вспомогательных материалов, монтажных и пуско-наладочных работ сроки окупаемости составляют порядка 6 (шести) месяцев. Ниже приведены фотографии термокомпрессорного узла с площадкой обслуживания и общий вид пресса.
Системы нагрева с использованием термокомпрессоров позволяют повысить качество регулирования теплового режима и обеспечить следующие преимущества по сравнению с другими способами и системами регулирования :
- Равномерный прогрев полной поверхности инструментальных плит парового пресса
- Отсутствие продувок
- Автоматическое поддержание теплового режима
- Снижение брака
- Снижение потребления пара
- Низкие сроки окупаемости
|