Пароохладители и охладительные установки

Принцип действия

Охладительные установки (ОУ) служат целям приведения перегретого пара к состоянию насыщения при заданном рабочем давлении. Они могут быть или частью редукционно-охладительной установки, конструктивно выполненной как единое целое и выполняющей в одном корпусе путем регулируемой подачи воды (или конденсата) и снижение давления, и охлаждение пара,

или самостоятельным устройством.

При охлаждении перегретого пара объем воды, необходимый для приведения параметров пара к состоянию насыщения, определяется соотношениями:

Qw = Qst [(h1-h2) / (h2-hw)],

где	Qw	- массовый расход охлаждающей воды (кг/ч),
	Qst	- расход пара (кг/ч),
	h1	- энтальпия охлаждаемого пара,
	h2	- энтальпия охлажденного пара,
	hw	- энтальпия охлаждающей воды.

Объемный расход воды Gw зависит от удельной плотности S.G.(кг/дм3)

Gw = Qw /(S.G. x 1000) (m3/ч)

Отсюда, коэффициент расхода Кv регулирующего клапана

Kv = Gw (S.G./Дp)1/2

(Сv = 1,16 x Kv),

где перепад давления на регулирующем клапане равен Дp = Pw – Pst.

Принципиальным элементом в конструкции пароохладителя является способ “атомизации” (распыления) охлаждающей жидкости при ее вводе в паропровод.

Отличают следующие типы устройств впрыска (атомизации) охлаждающей воды в паропровод или пароохладителей.

1. Водяные инжекторы форсуночные, в которых охлаждающая среда под высоким давлением подается на сопла и механически распыляется в паропровод (рис.1);
2. Струйные эжекторы (пульверизаторы), в которых пар высокого давления служит для предварительного нагрева охлаждающей среды и доведения смеси до состояния «водного тумана» перед вводом в паропровод (рис.2);
3. Эжекторы-смесители (пароохладители Вентури), в которых охлаждающая вода всасывается в паропровод на сужающем устройстве и смешивается с потоком пара при рабочем давлении (рис.3).

Рис. 1. Водяной инжектор	Рис. 2. Пульверизатор	Рис. 3. Смеситель V-cone-M

Эффект Вентури используется также в многочисленных конструкциях форсуночных пароохладителей (инжекторов), когда расширение паропровода за форсункой способствует более полному смешиванию пара с охлажденным потоком и ускорению охлаждения по длине паропровода.

Основными показателями качества ОУ являются:

• диапазон допустимых скоростей перегретого пара (max/min), в котором обеспечивается требуемое охлаждение перегретого пара;
• длина прямолинейного участка паропровода после ОУ, необходимого для формирования гомогенной среды и измерения достоверной температуры охлажденного пара,
• требуемое давление охлаждающей жидкости перед пароохладителем;
• потери давления пара;
• риск «обводнения» паропровода избыточной водой/конденсатом;
• риски эрозии и тепловых напряжений стенок паропровода.

Механические инжекторы и струйные эжекторы требуют повышенного давления воды на входе, как правило, не менее чем на 0,5 МПа и на 0,35 МПа выше рабочего давления пара соответственно. Устройства критичны к наличию механических примесей в охлаждающей воде, подвержены высокому риску эрозии материалов при высоких давлениях и температурах среды.

Эжекторы-смесители Вентури, наоборот, работают при давлении воды, не превышающем давление пара в паропроводе. Это во многих случаях позволяет отказаться от повысительных насосных станций, а также от футеровки внутренней поверхности паропровода защитным материалом. Режим эксплуатации эжекторов-смесителей является облегченным, их срок службы существенно возрастает по сравнению с другими типами устройств.

Общей рекомендацией является монтаж термометра на расстоянии не меньше 10 м от места установки пароохладителя, где охлаждение пара достигается по всему объему.

Уставка по температуре пара в регуляторе должна быть не менее, чем на +5°С выше температуры насыщения, чтобы система регулирования ОУ работала в непрерывно модулируемом диапазоне температур.

В любой конструкции ОУ рекомендуется устанавливать за пароохладителем узел отвода избыточной воды - отстойник с диаметром равным диаметру паропровода (или составляющим 1/2" диаметра паропровода при DN > DN200) с автоматическим удалением конденсата.

Рис.4 - Узел сбора и отвода конденсата