Конденсационные установки. Назначение, схемы установок и предъявляемые к ним требования

Вакуум-конденсационная установка сахарного завода – один из основных элементов тепловой схемы завода. Она предназначена для обеспечения оптимальной полезной разности температур в вакуум-аппаратах и на выпарной установке.

Кроме того, в технологической схеме завода конденсаторы используют как источники горячей воды на технологические нужды.

Пар может конденсироваться в поверхностных конденсаторах или в конденсаторах смешивания. В поверхностных конденсаторах пар конденсируется на охлаждающей поверхности и получается конденсат, который не смешивается с охлаждающей жидкостью. Конденсаторы применяют также в тех случаях, когда необходимо получить чистый конденсат вторичного пара или в конденсате содержатся агрессивные вещества, которые загрязняют промышленную воду.

В конденсаторах смешения вторичный пар конденсируется при смешивании пара и холодной воды. В сахарной промышленности не требуется получение чистого конденсата для технических нужд, поэтому конденсация вторичного пара осуществляется в барометрических конденсаторах смешивания, которые проще в конструктивном отношении и значительно дешевле по сравнению с поверхностными конденсаторами.

В паре и охлаждающей воде, поступающих в конденсатор, всегда содержится некоторое количество неконденсирующихся газов. Кроме того, в отдельных элементах установки в связи с наличием неплотностей возможны подсосы воздуха. Накопление неконденсирующихся газов и воздуха в конденсаторе снижает вакуум в нем. Вследствие этого для поддержания заданного разрежения в конденсаторе из него необходимо непрерывно удалять газы и воздух. Для этого применяют поршневые или водокольцевые насосы.

Конденсат вместе с охлаждающей водой можно удалять без насосов через так называемую барометрическую трубу, высота которой достаточна для уравновешивания столбом воды разности давления атмосферного воздуха и давления в конденсаторе. При снижении парциального давления паров и газов в конденсаторе в нем увеличивается вакуум. Таким образом, увеличение вакуума в конденсаторе можно достичь путем снижения температуры охлаждающей воды и более полного удаления из конденсатора неконденсирующихся газов.

В настоящее время в связи с ростом производительности сахарных заводов к конденсационным установкам предъявляют жесткие требования. Они заключаются в сокращении расхода воды на конденсационные установки, исключении загрязнения окружающей среды и переводе вакуум-аппаратов на обогрев вторичным паром II и III корпусов выпарной установки с целью экономии топливно-энергетических ресурсов.

Конденсаторы, применяемые в промышленности, не позволяют обеспечить требуемый тепловой и технологический режимы для заводов большой производительности. Все это приводит к поискам новых конструктивных решений при создании конденсаторов и схем конденсационных установок.

К конденсационным установкам предъявляют следующие требования: малые габариты; простота конструкции; небольшой расход охлаждающей воды; исключение  загрязнения охлаждающей воды, сбрасываемой в водоемы.

На рис. 13.1 представлены различные схемы конденсационных установок. На схеме последовательного соединения двух конденсаторов (рис.13.1.а) в первый конденсатор (предконденсатор) подается весь пар из последнего корпуса выпарной станции и пар из вакуум-аппаратов. В этот же конденсатор подается небольшое количество воды для конденсации части пара, поступающего в конденсатор, и получения барометрической воды с повышенной температурой. Оставшийся пар подводят во второй основной конденсатор, в котором он полностью конденсируется, а вода, уходящая из конденсатора, имеет пониженную температуру.

 

kondensacionnaya ustanovka 

Рис. 13.1. Схемы конденсационных установок:

а – с последовательным соединением конденсаторов по пару; б – с параллельным соединением конденсаторов по пару с удалением воздуха из основного конденсатора и регулирующим вентилем на соединяющей паровой коммуникации; в – с раздельным подводом пара в каждый конденсатор (I – пар из выпарной станции; II – пар из вакуум-аппаратов)

 

На рис. 13.1.б конденсатор выпарной установки и конденсатор вакуум-аппаратов соединены параллельно, причем на паровой коммуникации, соединяющей предконденсатор и основной конденсатор, установлен вентиль, при помощи которого давление пара после предконденсатора редуцируется до давления пара, уходящего из вакуум-аппарата. Данная схема позволяет получить определенное количество воды, уходящей из предконденсатора, с повышенной температурой. Количество этой воды можно увеличить, если в конденсатор подавать не холодную воду, а воду, уходящую из конденсатора вакуум-аппаратов. 

На рис. 13.1. в каждый конденсатор подключен к своим вакуум-насосам. В отличие от этого подключение по схеме рис. 13.1.б обеспечивает то, что температура барометрической воды, уходящей из конденсатора выпарной станции, зависит от температурного режима работы выпарной станции.

В зависимости от выбранной схемы вакуум-конденсационной установки, способа регулирования ее работы, а также от  режима работы выпарной станции и вакуум-аппаратов температура и количество барометрической воды могут существенно меняться.

В табл. 13.1 представлены сравнительные данные по температуре воды, уходящей из конденсаторов, и по расходу воды на конденсаторы для различных схем установки конденсаторов, работающих при одних и тех же условиях.

 

13.1. Температура воды, уходящей из конденсаторов

Показатель Схема установки конденсатора
Один конденсатор

См. рис. 13. а

См. рис. 13. б

Максимально достижимая  температура воды (°С) на выходе из:      
предконденсатора - 48,6 76,0
основного конднсатора 48,6 33,0 48,6

Расход охлаждающей воды, %:

     
предконденсатор - 190 380
основной конденсатор 453 550 38
всего 453 740 418

 

Из табл. 13.1 видно, что последовательное подключение конденсаторов по пару без разделения потоков пара из выпарной станции и вакуум аппаратов (см. рис. 13.а) приводит к увеличению расхода воды на вакуум-конденсационную установку по сравнению с расходом на одни общий конденсатор, при этом температура барометрической воды не повышается.

Для уменьшения расхода холодной воды и повышения температуры барометрической воды на заводах целесообразно устанавливать предконденсатор для пара, поступающего из вакуум-аппаратов. При применении схемы, изображенной на рис. 13.1.б, регулирование температурного режима в последних корпусах выпарной установки осуществляется вентилем на паровой коммуникации между конденсаторами, а при применении схемы, показанной на рис. 13.1в, - вентилем последнего корпуса выпарной установки.

При обслуживании конденсационной установки необходимо уделять особое внимание регулированию работы конденсатора. До настоящего времени в большинстве промышленных конденсаторов применяют ручное регулирование. Это приводит к колебанию давления в конденсаторе в значительных пределах, недогреву барометрической воды и значительным изменениям удельного расхода воды на конденсатор.

Правильная работа конденсатора может быть достигнута при  автоматическом регулировании основных параметров его работы. В качестве основного параметра, обеспечивающего оптимальный режим работы конденсатора, принимают значение разрежения.

Схема автоматизации работы конденсационной установки изображена на рис. 13.2. Конденсат вместе с охлаждающей водой поступает из конденсатора 3 по барометрической трубе поступает в барометрический сборник 10, который разделен перегородкой на две части. Вместимость правой части сборника должна быть больше вместимости барометрической трубы, заполненной водой при наивысшем возможном вакууме.

Для удаления из конденсатора воздуха и неконденсирующихся газов установлен ротационный вакуум-насос 12. Воздух и газы, прежде чем попасть в насос, проходят через ловушку 1, в которой от них отделяются капли воды. Вода из ловушки по трубе направляется в сборник 10. Холодная вода поступает в конденсатор из сборника 5 через воздухоотделитель 4. Для поддержания определенного уровня охлаждающей воды в сборнике предусмотрена переливная труба 6.

 

shema avtomatizacii

Рис. 13.2. Схема автоматизации конденсационной установки:

1 – ловушка; 2, 7, 9, 13 – электрические термометры сопротивления; 3 – конденсатор; 4 – воздухоотводитель; 5 – сборник холодной воды; 6 – переливная труба; 8 – поплавковый регулятор прямого действия; 10 – сборник барометрической воды; 11 – центробежный насос; 12 – вакуум-насос; 14 – щиток; 15 - вакуумметр

 

В одинарном конденсаторе процесс конденсации пара завершается полностью, если вода в него поступает в необходимом количестве и барометрическая вода имеет достаточно низкую температуру. В тех случаях, когда необходимо получить часть барометрической воды с повышенной температурой, устанавливают два конденсатора. В первый конденсатор (предконденсатор) вода подается в меньшем количестве, и пар конденсируется частично: при этом получается барометрическая вода с повышенной температурой. Температура горячей барометрической воды регулируется количеством охлаждающей воды, поступающей в предконденсатор.

При обслуживании конденсационной установки особое внимание уделяют регулированию работы конденсатора. До настоящего времени большинство промышленных конденсаторов регулируют вручную, что приводит к колебаниям давления в конденсаторе в значительных пределах, недогреву барометрической воды и значительным изменениям удельного расхода воды на конденсатор.

Как уже отмечалось, основной параметр, обеспечивающий оптимальный режим работы конденсатора, - степень разрежения, которая определяется количеством и температурой воды, поступающей в конденсатор, и количеством воздуха и неконденсирующихся газов, удаляемых из него. Поскольку газы и воздух из конденсатора всегда удаляются надежно, то разрежение в конденсаторе можно регулировать только подачей в него воды.

Практически изменение разрежения в конденсаторе пропорционально изменению уровня воды в барометрической трубе, поэтому барометрическая труба используется в качестве вакуумметра. К барометрической трубе присоединяют поплавковый регулятор 8 прямого действия. Его поплавок связан с рычагами клапанов для подачи воды в воздухоотделитель 4. Таким образом, при отклонении разрежения от заданной величины изменяется количество воды, поступающей в конденсатор.

При автоматическом регулировании работы конденсатора колебания разрежения в нем не должны превышать 1,33 кПа, а колебания температуры - ±3°С. Конденсационная установка должна быть оснащена дистанционными показывающими и регистрирующими контрольно-измерительными приборами: указателем уровня холодной воды в сборнике, вакуумметром, термометрами для измерения температуры пара, холодной и барометрической воды, а также паровоздушной смеси, откачиваемой вакуум-насосом. Вторичные приборы необходимо сгруппировать на щите в удобном для наблюдения месте.

ООО "Фарсал". Промышленное оборудование.

+7-988-570-61-11

info@farsal.ru

2018 год.