Обнаружение и устранение утечек пара. Утечки пара являются основной причиной потерь энергии в паровых системах. Утечки обычно происходят в участках труб или соединениях, а также в пароотводящих конденсатоотводчиках. В таблице 2 показана стоимость устранения утечек пара при различных давлениях и размерах отверстий.
Утечки можно обнаружить визуально и на слух, а для обнаружения небольших утечек можно использовать ультразвуковой метод. Наиболее эффективный ремонт утечек в паропроводах можно проводить, когда паровая система не работает, поскольку ремонтная бригада получает широкий и безопасный доступ к трубопроводу. Если утечка представляет опасность для безопасности или простой системы не ожидается в течение некоторого времени, то ремонт можно проводить, когда паровая система находится в рабочем состоянии. Однако работу должны выполнять только квалифицированные специалисты, и ремонт может быть не столь эффективным.
Внедрение программы управления пароотводящими конденсатоотводчиками
Пароотводящие конденсатоотводчики — это устройства, которые по сути являются автоматическими сливными клапанами. Они обеспечивают преобразование всего пара в технологическом процессе в конденсат перед выходом из системы, одновременно предотвращая накопление конденсата в системе, что может привести к потенциально опасному явлению, известному как гидроудар. Обеспечивая конденсацию всего пара в технологическом процессе, максимально увеличивается рекуперация скрытой теплоты. Можно показать, что в типичном котле, работающем при давлении 10 бар, более 80% энергии, запасенной в паре, находится в форме скрытой теплоты. Неспособность рекуперировать эту скрытую теплоту (например, неисправный пароотводчик) приводит к значительным потерям энергии, и во многих паровых системах техническое обслуживание пароотводчиков представляет собой возможность существенной экономии средств. Потери пара из исправно работающего пароотводчика незначительны. Естественный износ, мусор в паровой системе или неправильное применение пароотводчиков могут привести к их выходу из строя. Если пароотводчик выходит из строя в открытом состоянии, пар будет непрерывно выходить наружу, что приведет к большим потерям энергии из системы. Если паровой конденсатоотводчик выходит из строя в закрытом состоянии, конденсат может скапливаться в паровой системе, повреждая оборудование и снижая производительность системы.
Неисправные паровые конденсатоотводчики с сильными протечками необходимо заменять, чтобы избежать крупных утечек. Как правило, в хорошо обслуживаемой паровой системе в течение года выходит из строя 10% конденсатоотводчиков. Чтобы избежать больших потерь энергии, необходимо внедрить программу управления паровыми конденсатоотводчиками, которая:
• обучает персонал;
• проверяет каждый паровой конденсатоотводчик не реже одного раза в год;
• оценивает его рабочее состояние;
• ведет базу данных всех паровых конденсатоотводчиков, как работающих, так и неисправных;
• принимает меры на основе результатов оценки.
Исследование потенциальных мест возврата конденсата
Конденсат — это сконденсированная вода, которая выпадает из паровой системы по мере потери энергии в распределительной системе. Затем эта вода отводится через паровые конденсатоотводчики. В большинстве случаев этот конденсат возвращается в приемник, где вода перекачивается в систему подачи питательной воды котла и рециркулирует через паровую систему. Преимущества возврата этой воды:
• Для нагрева питательной воды требуется меньше энергии, поскольку конденсат все еще находится при относительно высокой температуре.
• Из основного источника отбирается меньше воды, что позволяет экономить воду.
• Усилия, энергия и деньги уже были вложены в обработку питательной воды, и теперь она не теряется.
Максимизация процента конденсата, возвращаемого в котел, повысит энергоэффективность. В некоторых системах парообразования, таких как барботирование пара в резервуар и прямой нагрев технологических потоков паром, существуют неизбежные потери. Необходимо выявить возможности для увеличения возврата конденсата, в том числе:
• прокладка обратных трубопроводов к удаленным частям системы;
• обеспечение достаточного диаметра трубопроводов возврата конденсата для изменяющихся тепловых нагрузок установки;
• выявление и устранение утечек в системе возврата конденсата;
• изоляция обратных трубопроводов конденсата.
Проверка изоляции
Поддержание изоляции в хорошем состоянии имеет решающее значение для энергоэффективной паровой системы. Без эффективной теплоизоляции всех трубопроводов, емкостей и другого оборудования вы постоянно теряете энергию в окружающую среду. В таблице 3 показана стоимость неизолированных трубопроводов. Для обеспечения долговечности и постоянной эффективности вашей изоляции убедитесь, что тип изоляции подходит для текущей температуры и условий окружающей среды.
Изучение возможностей повторного использования пара мгновенного испарения
Когда вода при температуре насыщения и высоком давлении собирается в пароотводчике, часть её превращается в пар при сбросе под более низким давлением. Этот пар называется паром мгновенного испарения. В большинстве систем возврата конденсата пар мгновенного испарения транспортируется в систему подачи питательной воды вместе с жидким конденсатом. Несмотря на то, что пар мгновенного испарения имеет более низкую температуру и давление, чем основная паровая система, он всё ещё может быть полезен в системах низкого давления. Для использования этого пара может быть установлена система рекуперации пара мгновенного испарения.
Бачко для рекуперации пара мгновенного испарения позволяет отделять пар низкого давления от конденсата, создавая тем самым источник пара низкого давления. Конденсат, отделённый от пара мгновенного испарения, перекачивается в резервуар для хранения питательной воды котла. Полученный пар низкого давления, отделённый от пара мгновенного испарения, может использоваться различными способами. Если бачко для рекуперации пара мгновенного испарения расположено рядом с технологическим процессом, который может использовать пар низкого давления, то ценность использования пара мгновенного испарения может быть реализована наиболее эффективно. После использования пар, образующийся в результате мгновенного испарения, может конденсироваться и сбрасываться обратно в общую линию возврата конденсата. В качестве альтернативы, пар, образующийся в результате мгновенного испарения, может использоваться в других процессах для предварительного нагрева или для охлаждения, если требуется охлаждение высокотемпературного процесса. Если пар, образующийся в результате мгновенного испарения, не может быть использован в процессе, его все равно можно конденсировать и вернуть в питательную воду, поскольку значительные затраты энергии были вложены в его обработку. Однако для конденсации могут потребоваться большие объемы воды, и следует провести анализ затрат и выгод.
Изучите варианты использования других теплоносителей
Из-за сложности работы с паром может быть целесообразно как можно быстрее передавать тепло от пара в более «удобный» теплоноситель. Это позволит снизить потери, связанные с транспортировкой паропроводов на большие расстояния, а также обеспечит возврат конденсата в котел с минимальной потерей температуры. Выбор наиболее подходящего теплоносителя будет зависеть от температурных требований конечного пользователя. Системы горячего водоснабжения под давлением могут работать при температурах до 160 °C и давлении до 1 МПа (10 бар избыточного давления), в то время как специально разработанные высокотемпературные теплоносители могут работать при температурах до 400 °C. Вопросы эффективного распределения теплоносителя аналогичны вопросам для водогрейных котлов и их распределительных сетей. Более подробная информация приведена в разделе 6.
Изучите варианты использования частотно-регулируемых приводов (ЧРП) на электродвигателях
Современные системы управления с регулируемой скоростью (ЧРП) на электродвигателях обладают рядом преимуществ, таких как встроенная коррекция коэффициента мощности и функции плавного пуска, что увеличивает срок службы оборудования и снижает затраты на электроэнергию. При использовании в насосной или вентиляторной системе они позволяют системе управления автоматически оптимизировать выходную мощность электродвигателя для нагрузки на основе измерений давления, температуры и/или расхода, полученных от датчиков, расположенных вокруг конечных потребителей.
При рассмотрении вопроса об установке ЧРП в котельной системе наилучшие возможности можно найти в вентиляторах подачи и отвода воздуха котла, а также в конденсатных насосах. Если в контурах используются перекачиваемые теплоносители, установка частотно-регулируемых приводов (ЧРП) на насосы также принесет пользу.
Для оптимального использования ЧРП система управления должна включать в себя соответствующие датчики для определения нагрузки. Исключение дроссельных клапанов из контура и замена их соответствующими датчиками и системами управления на основе ЧРП поможет получить максимальную выгоду от двигателя, управляемого ЧРП.
Проведение технического обслуживания котла
Техническое обслуживание котла имеет важное значение для обеспечения хорошей производительности, эффективности и долговечности. Регулярный график технического обслуживания, включающий регистрацию показателей эффективности котла и тщательную очистку поверхностей теплообмена, является обязательным. Осмотр изоляции и огнеупорных материалов котла также имеет ключевое значение. Необходимо строго следовать инструкциям по техническому обслуживанию, предоставленным производителем котла, и проводить работы с рекомендуемой периодичностью. Регулярное техническое обслуживание котлов, их приборов и предохранительных клапанов также необходимо для безопасной эксплуатации котельной и паровых систем.