Какая картинка возникает в голове у любого человека при словах «промышленное предприятие»? Большинство людей представляет крупные клубы дыма и пара, высоко поднимающиеся над заводом. В разных пропорциях эти две летучие субстанции непременно покидают территорию любого завода или фабрики. Они являются видимыми внешними атрибутами присутствия промышленности в городе и его окрестностях. Если прекратился дым, значит, завод встал и котельная остановилась. А если прекратился только выброс пара? Чаще всего это хорошая новость. Она сигнализирует о том, что пароконденсатная система предприятия вышла на качественно новый уровень. И потерь пара больше нет. Разберемся, почему происходят непрерывные выбросы пара и что необходимо делать, чтобы их не было.
Во-первых, следует понимать, о каком именно паре идет речь. Прежде необходимо отметить, что за пар можно принять отработанный горячий воздух, имеющий высокую влажность. Существует ряд технологических процессов с нагревательными установками, где для сушки продукта используется горячий воздух. На выходе нагревателей воздух с высокой влажностью сбрасывается в атмосферу. По внешнему виду, особенно в зимнее время, этот влажный воздух очень напоминает пар. Хотя, строго говоря, паром он не является. Разумеется, принимая во внимание, что горячий воздух содержит тепловую энергию и сбрасывать абсолютно так же не нерационально, сегодня мы опустим этот процесс, так как с пароконденсатными системами он напрямую не связан. Так или иначе, есть три варианта потерь настоящего пара.
Пролетный пар. Пар под давлением, который, не успев сконденсироваться, поступает в дренажный колодец либо в открытый конденсатный бак, откуда свободно выходит в атмосферу. Этот пар называется «пролетным» и представляет собой наиболее сильную угрозу экономике предприятия с точки зрения как энергоэффективности, так и безопасности. Причин, по которым работа сопровождается пролетным паром, несколько. Пар может выходить через неисправные конденсатоотводчики. Быть может, читатели будут удивлены, но некоторые типы конденсатоотводчиков в исправном состоянии тоже пропускают пролетный пар, хотя и в минимальном количестве. Пролетный пар выходит через открытые обводные линии тех же конденсатоотводчиков. Причин их открытия может быть несколько, но об этом чуть ниже. По существу, пролетный пар – это пар, который произвели в котельной, потратив на этот процесс денежные средства. А затем просто сбросили в атмосферу. Расход пролетного пара может достигать от нескольких процентов до нескольких десятков процентов от расхода пара на установке. Даже несмотря на значительную величину потерь, часть пользователей все же игнорирует эти потери. Факт наличия пролетного пара является серьезной причиной задуматься о совершенствовании пароконденсатной системы. Потому что потенциал усовершенствования является в данном случае осязаемым, а не эфемерным.
Пар вторичного вскипания. В открытых пароконденсатных системах образование пара вторичного вскипания неизбежно. Однако это не означает неизбежность его потерь. Сразу после выхода из конденсатоотводчика конденсат, имеющий температуру насыщения, начинает вскипать по мере падения давления в конденсатной линии. Процесс вскипания полностью завершается в конденсатном баке. Технические возможности для полезного применения пара вторичного вскипания имеются практически всегда.
Смесь пролетного пара и пара вторичного вскипания. Это самый распространенный случай. И самый драматичный. Потому что отличить пролетный пар от пара вторичного вскипания и так-то сложно. Что говорить про их смесь. Незнание и неумение отличить один от другого может быть причиной неверных модернизаций ПКС, которые по факту оборачиваются отсутствием результата в лучшем случае и деградацией в худшем.
Иллюстрация, откуда берется выпар из открытых конденсатных баков, представлена на рис. 1. Как мы видим, вариантов немало. Достаточно, чтобы не игнорировать природу этих процессов.
А. Конденсатоотводчик исправен. В бак поступает конденсат, имеющий температуру насыщения.
Б. Конденсатоотводчик неисправен. В бак поступает конденсат, имеющий температуру насыщения и пролетный пар.
В. Конденсатоотводчик исправен. В бак поступает конденсат, имеющий температуру ниже насыщения (количество пара вторичного вскипания меньше).
Г. Конденсатоотводчик исправен или неисправен. Через обводную линию в бак поступает вскипающий конденсат и значительное количество пролетного пара.
Д. Конденсатоотводчик отсутствует. В бак поступает значительное количество пролетного пара.
Е. Конденсатоотводчик исправен. В бак поступает вскипающий конденсат и небольшое количество пролетного пара, обусловленного конструкцией и принципом действия конденсатоотводчика.
Ж. Конденсатоотводчик неправильно установлен. В бак может поступать как пролетный пар вместе с конденсатом, так и… ничего, в зависимости от ошибки и типа конденсатоотводчика.
Что же предпринимать, если наблюдается выпар из конденсатного бака? Первое, что рекомендуется – не пытаться направлять этот выпар в какие-либо теплообменники, не разобравшись в природе выпара. Если достоверно известно, что это пар вторичного вскипания и пролетного пара в нем нет, тогда можно анализировать целесообразность использования выпара. Если есть подозрение или точное знание, что в выпаре имеется пролетный пар, следует принять меры по его устранению и недопущению его появления в будущем. Следовательно, спешить не нужно. Хотя потери пара – это денежные потери, неверные действия также могут привести к большим потерям. Например, к закупке дорогостоящего оборудования для конденсации выпара. Простыми словами – оборудование подбирается под конкретные расходы пара. Количество пара вторичного вскипания посчитать возможно, и эта величина фиксированная. Количество пролетного пара не только неизмеряемая величина, но также и величина переменная. Более того, она имеет свойство увеличиваться по мере деградации конденсатоотводчиков, а также по причине низкой культуры производства. Таким образом, вложившись в закупку и монтаж система по утилизации выпара, не будучи уверенным в том, что именно будет конденсироваться, можно сильно переплатить.
Как же понять, есть ли пролетный пар? Мероприятия по регулярной профессиональной диагностике конденсатоотводчиков предназначены именно для этой цели. Не тепловизионный контроль и не визуальный контроль. Эти средства хороши лишь в качестве дополнительных средств. Требуется полноценный ультразвуковой контроль специализированными тестерами, которые самостоятельно интерпретируют результат измерения. Акустический контроль, где диагност самостоятельно, при помощи своих ушей и показаний прибора, определял факт наличия утечки, ушел в прошлое. Тем более что точность подобных изменений в значительной степени зависела от опыта конкретного человека. Современные приборы снижают роль человеческого фактора в вопросе интерпретации измерения. Однако не заменяют специалиста в других вопросах. А именно определении правильности подбора, монтажа и применения и эксплуатации конденсатоотводчика. Если на предприятии отсутствуют программы по регулярной диагностике парка конденсатоотводчиков, говорить о мерах по использованию выпара из открытых конденсатных баков преждевременно.
Что делать, если конденсатоотводчики исправны, однако в конденсатный бак летит пролетный пар через открытые байпасы конденсатоотводчиков? Ответ – разобраться в причинах такого поведения обслуживающего персонала. Мы не говорим заранее, что они не правы. В конце концов, работа операторов – обеспечение производственного процесса. Открытия байпасов могут быть вынужденными. Могут быть невынужденными. И то и другое – повод к выяснению причин. Вынужденное открытие байпаса вокруг конденсатоотводчика говорит о его неверном подборе или монтаже, или месте расположения. Или вовсе в неверной концепции обвязки и схемного решения. И мы вновь можем возвратиться в предыдущий абзац. Профессиональная оценка обвязки парового нагревателя во время первичной диагностики дает возможность понять, где есть проблема. Невынужденная работа на байпасе – это тоже реальность. Операторы могут попросту привыкнуть, что конденсатоотводчик может в любой момент выйти из строя и заранее на всякий случай просто открывают обводные линии. Обычно это удел второсортных конденсатоотводчиков, которых на рынке полно.
Что делать, если конденсатоотводчики по умолчанию пропускают пролетный пар, только в силу своего принципа действия? Достаточно это просто знать. И принять решение оставаться с этими конденсатоотводчиками или менять на более эффективные. Важный вопрос в том, чтобы не принять исправный конденсатоотводчик за неисправный. И уберечь предприятие от регулярных закупок новых бесконечных конденсатоотводчиков того же типа.
Как использовать пар вторичного вскипания? В зависимости от отраслевой принадлежности пароконденсатной системы существует множество способов интеграции теплообменных процессов непосредственно в технологических процессах производства. Ввиду их достаточного многообразия ограничимся универсальными способами. Они доступны на множестве предприятий вне зависимости от отрасли. Разумеется, речь о системах жизнеобеспечения, таких как отопление, вентиляция и кондиционирование, а также системы бытового горячего водоснабжения.
Один из самых технически простых способов направить выпар на конденсацию в теплообменник, используемый в качестве первой ступени подогрева. Например, системы отопления (рис. 2). Часто приходится встречать контрагрументы наподобие того, что невозможно использовать такую возможность круглый год. Это действительно так. С другой стороны, наша страна располагается преимущественно в северных широтах и отопительный сезон длится большую часть года. Так что же лучше – терять деньги круглый год или только 1/3 года? Как минимум следует посчитать предполагаемый эффект, прежде чем сходу озвучивать такие аргументы. В системах вентиляции довольно разумно направлять пар в первый по ходу движения воздуха калорифер (рис. 3). Что касается систем ГВС, разумеется, и здесь есть особенности. Если водоразбор кратно выше по потреблению тепловой энергии по сравнению с количеством энергии выпара и расход условно равномерный, то аналогичным образом предподогрев рассматривается как отличный способ устранения потерь тепла. Если на производстве есть холодильные системы, преобразование энергии тепла в энергию холода также технически возможно и в ряде случаев может быть экономически оправдано.
Здесь мы остановимся и развернем радостный вектор энергосбережения на 180 градусов. Рассмотрим действительно серьезный аргумент в списке препятствий к выполнению вообще каких-либо энергосберегающих мероприятий. В тексте выше встречаются слова «количество», «расход», «много» и «мало». Речь идет, конечно, об измерениях. Очень жаль, но множество строящихся и действующих предприятий не устанавливают узлы учета тепловой энергии пара и конденсата. И всякий раз, когда кто-либо озвучивает идеи про то или иное усовершенствование пароконденсатной системы, сам себе отвечает на вопрос. И этот ответ «нет». Очень трудно и неэффективно продвигать энергосберегающие технологии, если предприятие само не в курсе, а сколько же пара оно фактически потребляет. Не говоря уже о том, сколько теряет. Даже если в котельной установлен расходомер, его часто бывает недостаточно. Модернизации чаще всего происходят в рамках цехов или отдельных установок, что в любом случае требует цеховых и аппаратных количественных оценок расходов пара, на основании которых будут предложены мероприятия. Соответственно, эти же средства учета покажут полученный эффект. Быстро и безоговорочно. Например, как можно посчитать количество пара вторичного вскипания, не зная расход конденсата, поступающего в бак… Кто-то только рассуждает об энергосбережении, а кто-то делает. Сперва устанавливает средства учета расхода пара/конденсата и затем уже технические средства, которые непосредственно этот расход и сокращают. И это действительно правильный выбор.
Чтоб на праздниках цех не замерз,
Паром он непрерывно снабжается,
Конденсат же качает насос.
Готовит пар циклоннный сепаратор,
Фильтр типа Y перед ним,
В трубе сильфонный компенсатор,
Он фланцем там блестит стальным.
Клапан дроссельный есть в паропроводе,
Механизм приводной пневматический.
Управляет давлением вроде бы
Регулятор-контроллер логический.
Дренажи оснащаются кранами
В корпусах резьбовых и конических.
Оснащен паропровод карманами,
Без ударов чтоб быть гидравлических.
Конденсат из трубы, разумеется,
Отведен конденсатоотводчиком.
Арматура в обвязке имеется,
Расход пара считается счетчиком.
Уходим в новый год спокойно,
И всем она понятная,
Когда оснащена достойно,
Система пароконденсатная.
