Парогенераторы и сферы их применения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Применение пара

2. Парогенераторы и основные виды парогенераторов

3. Безопасность в условиях использования пара

Введение

Мало кто знает историю изобретения и развития различного типа оборудования. Для нас сегодня важно то, что оно существует и приносит ощутимую пользу человечеству, а, порой, бывает интересно заглянуть вглубь веков и оценить всю мощь человеческого разума еще на том этапе эволюционного развития, когда, казалось бы, и не было большой надобности в подобных изобретениях. Возьмем, к примеру, парогенераторы, которые сегодня с успехом трудятся на благо человечеству практических во всех сферах деятельности и в быту.

С развитием технического прогресса, эволюцией машиностроения и инженерной мысли стали появляться твердотопливные паровые котлы, электрические, газовые, модульные котельные установки, дизельные и газовые горелки, водогрейные котлы, мобильные парогенераторы, производство которых уже происходит по всему миру. Промышленные парогенераторы сегодня имеют большой спектр классификации, который разбивается на такие составляющие, как первичный теплоноситель, организация движения рабочего тела и наличие кожуха (корпуса). Продажа рекуперативного теплообменного аппарата (парогенератора) на сегодняшний день осуществляется повсюду и этот аппарат не перестает быть востребованным.

1. Применение пара

Пар - это очень важный энергоноситель, который находит широкое применение в разных отраслях промышленности.

Универсальные свойства водяного пара давно и хорошо известны. Это один из самых теплоемких, и наиболее доступных экологически чистых веществ в природе.

Это самый эффективный инструмент для быстрой растопки льда или снега, для производства дезинфекции, для разморозки труб, и очистки поверхностей.

Парогенераторы нашли широкое применение в не только в коммунальном хозяйстве, на строительных площадках, и сервисном обслуживании или ремонте подземных коммуникаций, но и нефти - газодобычи и в других областях промышленности и народного хозяйства.

Благодаря своим компактным размерам и простой конструкции мобильные парогенераторы зачастую используются также в качестве источника пара для технологических нужд на производственных предприятиях.

Применение пара в промышленности

Пар как теплоноситель. Наиболее часто пар используется в качестве теплоносителя. Вызвано это тем, что процесс фазового перехода «вода - пар» требует очень большого количества энергии. Соответственно, и обратный процесс -- конденсация -- протекает с выделением большого количества энергии.

Таким образом, пар очень удобно использовать для отопления помещений, нагрева различного рода сред, химических реакторов, процессов варки и т.п. Вот некоторые наиболее характерные примеры применения пара: паровые рубашки автоклавов и реакторов, разогрев «смерзающихся» материалов, теплообменники, отопительные котлы и системы и д.р. В других случаях нужен непосредственный контакт пара с разогреваемой средой. Это может быть необходимо при пропарке бетонных изделий, продукции легкой промышленности, при использовании пара в качестве греющей среды в особого рода теплообменниках. Пар используется не только как необходимый агент в различных технологических процессах. Часто потребность в нем возникает сезонно. Известно, что при понижении температуры многие вязкие среды, например, мазут, масло, патока, различные химические вещества настолько теряют свойство текучести, что их перемещение и транспортировка практически не осуществимы. Паровой разогрев емкостей и трубопроводов признан самым оптимальным способом разрешения подобных проблем. При непосредственном контакте пар весьма эффективен в качестве «увлажнителя». Он применяется для пропарки древесины, комбикорма, изделий легкой промышленности, в различных технологических процессах, требующих одновременно нагрева и увлажнения. Насыщенный водяной пар используется в следующих случаях: в строительной отрасли и коммунальном хозяйстве -- для предотвращения смерзания в бункерах инертных веществ (например, песка или гравия), разогрева вязких сред -- масла, мазута; в производстве железобетонных изделий, фанеры; в кондитерском, консервном и ином пищевом производстве; в химической и парфюмерной промышленности; в деревообрабатывающих производствах; для стерилизации и дезинфекции, например, стеклянных бутылок при производстве пива; в сельскохозяйственном производстве.

Парогенераторы оказались незаменимыми и надёжными помощниками в различных отраслях пищевой промышленности:

· у кондитеров, при производстве или варке различных кондитерских масс, которые нагревают в варочных котлах подачей пара в паровые рубашки этих котлов;

· в хлебопекарной промышленности, пар применяют при расстойке теста, и для придания глянца бараночным изделиям;

· в мясоперерабатывающей промышленности, для дефростации рыбы и мяса, или варка колбасных изделий в варочных камерах;

· в производстве пива, сока, прохладительных напитков и различных консервов;

· в молочной промышленности, для стерилизации молока, варки творожной массы, сгущенного молока для очистки и стерилизации технологического оборудования молокозаводов.

· во время проведения санитарных обработок на предприятиях пищевой промышленности;

В строительстве и в производстве строительных материалов:

· при пропарки железобетонных изделий после заливки, при изготовления пенополистирола , полистиролбетона и гофрокартона;

· для очистки стройплощадок от снега и льда, для заливки бетоном и дальнейшего подогрева этой массы;

· для подогрева битума;

· в производстве товарного бетона, для прогрева щебня и песка;

А также:

· в деревообрабатывающей промышленности

· в табачной промышленности, для увлажнения воздуха в производственных цехах;

· в металлургической промышленности, для обеспечения технологических процессов;

· в фармацевтической, химической и косметической отраслях;

· у нефтяников, для различных нужд на нефте-буровых установках.

· у связистов и коммунальщиков, для быстрого оттаивания колодцев и коммуникаций;

· при разгрузке мазута и других густых ГСМ для их разогрева и пропарке емкостей.

Использование пара в промышленности далеко не единственный способ его применения. Очень часто возникает потребность в так называемом «сезонном паре». Это связано с тем, что физические свойства многих веществ существенно изменяются с понижением температуры. Особенно остро на температуру окружающей среды реагируют разнообразные вязкие вещества: мазуты, сливочное и растительное масло, разнообразные хим. вещества, существенно уменьшающиеся в объеме при понижении температуры. В таких случаях самым эффективным способом справиться с возникающими сезонными трудностями, является использование генераторов пара с целью подогрева емкостей и трубопроводов.

Пар с прямым контактом успешно применяется в качестве эффективного увлажнителя. Например, такая методика используется для пропаривания леса, изделий легкой промышленности, кормов, в процессах, которые требуют наличия повышенной влажности.

Применение пара в быту

Водяной пар так сильно вошел в нашу действительность, что сейчас очень сложно предположить себе нашу жизнь без него.

Лишь задумайтесь, насколько часто, практически каждый день, мы используем устройства, действие которых основывается на применении водяного пара.

Как сегодня человек может прожить в отсутствии таких предметов как, к примеру, электроутюг с функцией пара, или же пароварка. Пар или его сила применяется кругом, тот же паропылесос, или системы отопления, или паровая кабинка, заменяющая в наш век традиционную баню, или же паровой двигатель.

К примеру сказать, утюг. Его главное назначение - проглаживать одежду, однако в наше время люди нашли ему и другое применение. С помощью пара, имея в своем распоряжении только утюг, можно осуществлять такие операции, как: устранение застиранности, уничтожение неприятных запахов, реставрация формы вещей, в том числе и уход за обувью. Хотя в этом случае, нужно подметить, что это уже не просто утюг, а целая паровая гладильная система.

Если мы воспользуемся паром в кулинарии, то сможем не только приготовить аппетитный обед, но и сберечь в нем все полезные витамины, минералы и микроэлементы.

Если затронуть уборку комнат, тогда нужно упомянуть тот факт, что использование пара в этой сфере позволяет не только сражаться с грязью, но и проводить дезинфекцию, убивая бактерии и вредные микроорганизмы.

В наши дни все больше получают распространение такое оборудование как паровые кабины - современный вариант бани в обычной квартире.

Очень часто мы пользуемся у себя дома очистителем/увлажнителем воздуха, функционирование которого тоже базируется на применении водяного пара.

Все эти устройства и приспособления, применяемые нами ежедневно, помогают понять, на сколько важен в нашем быту, обычный пар.

пар парогенератор применение

2. Парогенераторы и основные виды парогенераторов

1) Парогенераторы, работающие на органическом топливе

Современная промышленность предлагает достаточно большой выбор парогенераторов. Пар в парогенераторах получают за счет тепла сжигаемого органического топлива, или преобразования электрической энергии в тепловую. По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара), парогенераторы могут быть подразделены на 2 группы: жаротрубные и водотрубные.

В жаротрубных парогенераторах внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи. В водотрубных , наоборот, внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи.

В результате этого процесса происходит выработка пара. По принципу движения воды пароводяной смеси парогенераторы подразделяется на агрегаты с естественной и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией (беструбные).

Среди парогенераторов малой мощности есть котлы классических жаротрубной и водотрубной конструкций, но самые распространенные -- прямоточные и так называемые беструбные (tubeless).

В прямоточных парогенераторах питательный насос подает воду в змеевик, размещенный в камере сгорания. Полное испарение происходит за один проход воды через змеевик. Их основное достоинство -- возможность получения пара высокого (до 22,1 МПа) давления и относительно небольшие габариты. Конструкция змеевика обеспечивает эффективное использование поверхности теплообмена, а во время работы требует минимального количества воды, что исключает возможность взрыва парогенератора. Труба змеевика спроектирована таким образом, что обеспечивает турбулентный продув дымовых газов через змеевик.

С точки зрения конструкции, беструбный парогенератор напоминает жаротрубный двух-ходовой котел. Однако при втором проходе продукты сгорания в нем движутся не по трубам, а по цилиндрическому газоходу, образованному корпусом котла и оребренной стенкой водяной рубашки. Поверхность камеры сгорания у некоторых моделей выполнена гофрированной, что также улучшает теплообмен и снижает напряжение, вызванное термическим расширением различных элементов котла.

Регулирующим устройством парогенератора являются прессостаты, под управлением которых горелка и питательный насос работает на частичной или полной мощности и в соответствии с реальным расходом пара в автоматическом режиме.

1) 

2) Электрические парогенераторы

Производительность электрических парогенераторов редко превышает несколько сотен кг/ч. В более мощных паровых установках электричество используется крайне редко. Для таких производств, где потребность в технологическом паре не очень велика (порядка 300 кг пара/час) и имеется возможность использовать электроэнергию для генерации пара, самым оптимальным решением проблемы пароснабжения становится приобретение электропарогенераторов. Как и другие электрические тепловые приборы, парогенераторы имеют следующие основные достоинства: они дешевле, чем парогенераторы, работающие на жидком топливе или газе, экологически чище и обладают меньшими габаритами и массой. Электрические парогенераторы проще установить (обычно, электропарогенераторы поставляются в виде модулей полно заводской готовности), эксплуатировать и, как правило, их не надо регистрировать в органах «Kотлонадзора» . В то же время на предприятии, где установлен такой парогенератор, должен быть источник электрической энергии соответствующей мощности.

В современных электрических парогенераторах используются следующие способы нагрева: ТЭНовый, электродный и индукционный.

В ТЭНовых электропарогенераторах для кипячения применяются трубчатые нагревательные элементы ТЭ-НЫ. Рубашку ТЭНов изготавливают из материалов, не загрязняющих воду, например, из нержавеющей стали, что позволяет получить достаточно чистый пар, который можно использовать в пищевой промышленности, в непосредственном контакте с продуктами.

Еще одно достоинство ТЭНовых парогенераторов -- эффективный нагрев воды любой электропроводности. К основным недостаткам таких приборов можно отнести интенсивное отложение солей жесткости (накипи) на поверхности ТЭНов, что может привести к его перегоранию, а также невозможность плавного регулирования мощности агрегата. Избежать перегорания ТЭНа можно только используя глубоко умягченную подпиточную воду или омагничивание, что весьма удорожает стоимость установки. В отличии от емкостных ТЭНовых парогенераторов, многотрубная конструкция парогенераторов циркуляционного типа, позволяет создать несколько замкнутых циркуляционных контуров, что дает возможность при небольшом объеме жидкости обеспечить высокую скорость омывания ТЭНов, (максимальную теплоотдачу), что исключает перегрев ТЭНа и обеспечивает длительный срок службы.

В отличие от ТЭНов, электроды не могут перегореть, и выпадение осадка на них незначительно (температура электродов почти не отличается от температуры воды). Путем изменения площади соприкосновения электрода с нагреваемой водой, можно плавно регулировать мощность парогенератора.

Кроме того, большинство электродных парогенераторов обладает меньшими габаритами и стоимостью, чем ТЭНовые аналогичной мощности. Однако вода, используемая в электродных котлах, должна иметь достаточно высокую электропроводность, поэтому в нее добавляют различные химически активные вещества (соли, кислоты, пищевую соду и т.д.). Такой пар может привести к разрушению элементов системы, в которую он поступает. Кроме того, его нельзя использовать в ряде технологических процессов.

В индукционных парогенераторах вода нагревается с помощью высокочастотного излучения. Отсутствие прямого контакта воды и нагревательного элемента (излучателя) позволяет получить особо чистый «медицинский» пар. К недостаткам этих приборов относятся их высокие стоимость и энергопотребление. Поэтому индукционные парогенераторы используют только в тех случаях, когда необходим пар медицинского качества. Практически все европейские парогенераторы -- ТЭНовые. Производительность электрических парогенераторов европейских фирм редко превышает 100-150 кг/ч. Более мощные модели изготавливаются только «под заказ».

3. Безопасность в условиях использования пара

В промышленности и в домашнем хозяйстве широко применяются такие устройства, как парогенераторы. Они используются для производства пара в отопительных системах, паровых машинах, а также в пищевой, фармацевтической, химической промышленности. В домашнем хозяйстве парогенератор применяется в саунах, банях, системах отопления, а также при эксплуатации автономных моек для автомобилей и т.д. Поскольку он является источником повышенной опасности, использовать его нужно крайне осторожно.

Рабочий материал (как правило, это вода) нагревается до оптимальной температуры и под давлением подаётся по трубам. Поэтому вся система должна быть герметичной и надёжной. Её техническое состояние должны проверять специалисты хотя бы раз в год. При возникновении малейших неполадок нужно сразу же прекратить использование парогенератора и вызвать рабочих, которые устранят причину некорректной работы.

В змеевике генератора периодически образуется накипь, которая может стать причиной падения производительности и даже закупорки труб. Поэтому необходимо осуществлять профилактическую чистку специальными средствами раз в 2-3 года (или в зависимости от особенностей устройства машины).

Бытовые и промышленные парогенераторы имеют свои особенности эксплуатации. Они обладают небольшой мощностью, зато размещаются на таком пространстве, куда могут попасть посторонние люди. Следовательно, на дверях помещения, за которым расположена установка, необходимо поместить специальную табличку, которая предупреждает об опасности. На предприятии должен быть специалист, ответственный за работу устройства, который будет осуществлять мониторинг оборудования. Если парогенератор размещён в домашних условиях, то необходимо ограничить доступ к нему детей, домашних животных, исключить возможные вредные воздействия.

Немаловажное значение играет и безопасность использования парогенераторов. Причем это в первую очередь экологическая безопасность и для окружающей среды в целом, и для человека в частности.

Техническое обслуживание парогенераторов

В процессе эксплуатации парогенератора необходимо периодически проводить его профилактический осмотр и обслуживание. Частота обслуживания зависит от конкретной модели парогенератора и условий его использование. В среднем рекомендуемая периодичность составляет от одного до трех месяцев.

В ходе проведения профилактического осмотра парогенератора необходимо выполнять следующие действия. Проверить состояние и исправность датчиков контроля воды. Если на датчике обнаружен налет, отложения или другие загрязнения, необходимо провести их очистку. Для этого датчики извлекают, на несколько минут окунают в раствор уксусной эссенции и протирают, после чего устанавливают обратно в парогенератор. Необходимо также проверять состояние электропроводки, паропровода и других элементов парогенератора на предмет наличия повреждений.

Для парогенераторов без встроенной системы подготовки воды необходимо также осуществлять периодическую промывку и очистку рабочего резервуара и нагревательных элементов от накипи.

Промывка проводится с помощью специально предназначенных для этих целей растворов. Раствор вводится в рабочую емкость парогенератора при отсоединенном паропроводе. После этого устройство включается на 2-3 минуты. По завершению очистки парогенератор отключается от сети питания и раствор сливается. После этого необходимо промыть систему обычной водой.

По результатам специальных исследований на блоке №5 НВАЭС, на парогенераторах других блоков и после проведения дополнительных проверок на крупномасштабной модели в ОКБ «Гидропресс» в проект парогенераторов ПГВ - 1000(1000М), а также в действующие ПГ на АЭС были внесены изменения, устраняющие отмеченные недостатки, повышающие надежность ПГ и удобства его эксплуатации. В числе таких решений:

· установка отбойных козырьков в верхней части корпуса ПГ для устранения локального прорыва пара.

· перекрытие некоторых участков опускных каналов циркуляции в теплообменном пучке для предотвращения прорыва и выброса пароводяной смеси.

· изменение (увеличение) величины перфорации погруженного дырчатого листа (ПДЛ) до 8% с целью улучшения гидродинамики водяного объема.

· изменение места установки датчика отбора среды на уравнительные сосуды для измерения уровня с целью повышения стабильности и достоверности получаемых значений и внесения корректив в их показания.

· организация «солевого» отсека и изменения в системе раздачи питательной воды и продувки (а также отбор проб), с целью снижения содержания примесей в районах максимальной тепловой напряженности.

· оснащение ПГ устройством раздачи химреагентов с целью проведения хим.промывки при расхолаживании для удаления отложений с т/о поверхности, уменьшения коррозионных отложений.

· введены на дистанционирующих планках «окна», расположенные под теплообменными трубками.

· опорный ложемент и подкладной лист выполнены из 2-х частей каждый для уменьшения температурного напряжения в сварных.

· оснащение ПГ патрубками для осмотра и смыва отложений с нижней образующей корпуса ПГ и теплообменного пучка, с уплотнением на прокладках из расширенного графита.

· уплотнение фланцевых соединений I и II контура (включая люк-лаз) ПГ на прокладках из расширенного графита (замена никелевых прокладок) с доработкой узлов уплотнения.

Размещено на Allbest.ru