Флэш-головоломка Steam
Теплообменник из ПТФЭ производит в линии возврата конденсата избыточное количество пара. Конденсатор заменен на новый, подходящего размера. Ловушка работает нормально. Однако линия возврата конденсата остается заполненной паром, приемник конденсата постоянно выпускает пар, а потери энергии проявляются в расходе топлива котла.
Естественным предположением является то, что конденсатоотводчик продувается,-пропуская острый пар. Но тестирование подтверждает, что ловушка цела. Температура конденсата, поступающего в ловушку, равна или близка к температуре насыщения. Проблема не в неисправной ловушке. Дело в том, что теплообменник из ПТФЭ производит конденсат с необычно высокой энтальпией, более близким к насыщению, чем переохлажденный конденсат, типичный для металлических теплообменников. Почему это объясняется физикой теплопередачи в ПТФЭ.
Дефицит переохлаждения
В металлическом теплообменнике температура стенки трубы практически одинакова от стороны пара к стороне процесса. Температура внешней поверхности близка к температуре насыщения пара. Конденсат, стекающий по стенке трубы, контактирует с поверхностью, которая почти так же горяча, как и пар, который его произвел. Конденсат покидает теплообменник при температуре, близкой к температуре насыщения.
В теплообменнике из ПТФЭ на стенке трубы существует значительный температурный градиент. Внешняя поверхность, контактирующая с технологической жидкостью, на 20-40 градусов холоднее внутренней поверхности, контактирующей с паром. Конденсат, стекающий вдоль внутренней стенки, контактирует с поверхностью со стороны пара, которая имеет температуру насыщения или близкую к ней. Температура конденсата остается близкой к насыщению по мере его стекания.
Однако конденсат испытывает некоторое переохлаждение по мере прохождения через коллектор конденсата и приближения к ловушке. Величина этого переохлаждения зависит от длины пути потока конденсата, температуры коллектора и потерь тепла из коллектора в окружающую среду.
В теплообменнике из ПТФЭ меньшая тепловая масса коллекторов и компактная конструкция часто означают, что вероятность переохлаждения меньше, прежде чем конденсат достигнет ловушки. Конденсат, поступающий в ловушку, недогревается на 2–5 градусов по сравнению с переохлаждением на 10–20 градусов, типичным для крупных металлических теплообменников. Меньшее переохлаждение означает, что более высокая доля конденсата превращается в пар, когда он проходит через ловушку и сбрасывает давление.
| Параметр мгновенного пара | Металлический обменник | ПТФЭ теплообменник |
|---|---|---|
| Температура конденсата на входе в ловушку | 125-135 градусов (переохлаждение 10-20 градусов от насыщения 143 градусов) | 138-141 градус (переохлаждение 2-5 градусов) |
| Доля выпарного пара при выпуске в атмосферу | 5-10% | 10-14% |
| Внешний вид линии возврата конденсата | Прерывистый пар; в основном жидкий | Непрерывное испарение; высокоскоростной-двухфазный-поток |
| Потери энергии на 100 кВт режима работы (кВт-эквивалент) | 3-5 | 5-7 |
| Частота цикла ловушки | 4-10 циклов/минуту | 2-5 циклов в минуту (более высокий объем за цикл) |
Решение по восстановлению энергии
Более высокая скорость испарения из теплообменника из ПТФЭ не является неисправностью-, а является следствием эффективной теплопередачи, в результате которой конденсат остается близким к насыщению. Выпаренный пар представляет собой возобновляемую энергию. Решение состоит не в том, чтобы уменьшить выброс пара в теплообменнике, а в его рекуперации на выходе.
Система рекуперации пара мгновенного испарения улавливает пар, образующийся при испарении, из вентиляционного отверстия приемника конденсата и использует его для-нагрева при низком давлении,-предварительного нагрева питательной воды, обогрева помещений или низкотемпературного-технологического нагрева. Восстановленная энергия компенсирует расход топлива котла. Чистая эффективность системы, включая рекуперацию, может превышать эффективность металлического теплообменника с меньшим количеством выпаренного пара, но также с более низкой эффективностью теплопередачи.
Для предприятий, не имеющих системы рекуперации пара, более высокая скорость вспышки в теплообменниках из ПТФЭ может оправдать инвестиции в оборудование для рекуперации. Экономия энергии за счет рекуперации распространяется на все теплообменники конденсатной системы, а не только на блоки из ПТФЭ.
Проверка работоспособности ловушки
Прежде чем приписывать высокий выброс пара характеристикам ПТФЭ, убедитесь, что конденсатоотводчик имеет правильный размер и работает. Слишком маленькая ловушка будет скапливать конденсат в теплообменнике, уменьшая теплопередачу. Слишком большой конденсатоотводчик будет работать нечасто и может пропускать немного острого пара во время открытого цикла.
Правильный размер ловушки определяется нагрузкой конденсата при полной тепловой нагрузке с коэффициентом безопасности 1,5-2,0 для условий запуска. Уловитель должен быть поплавкового-и-термостатического типа для регулирования нагрузки по конденсату, типичной для процессов с контролируемой температурой. Термостатический воздухоотводчик должен работать, чтобы предотвратить скопление воздуха.
Измерение температуры конденсата на входе в ловушку подтверждает уровень переохлаждения. Контактная термопара или инфракрасный термометр обеспечивают достаточную точность. Если переохлаждение превышает 10 градусов, ловушка может затопить теплообменник-другая проблема, требующая исследования противодавления в системе возврата конденсата.
Краткое содержание
Чрезмерное выделение пара из тефлонового теплообменника с правильно функционирующим конденсатоотводчиком вызвано низким переохлаждением конденсата, выходящего из теплообменника-обычно 2–5 градусов против 10–20 градусов для металлических теплообменников. Это следствие особенностей теплопередачи ПТФЭ, а не неисправность. Пар мгновенного испарения представляет собой возобновляемую энергию, которую можно улавливать с помощью системы рекуперации пара мгновенного испарения, что повышает общую энергоэффективность установки.
Проверка размера ловушки и температуры конденсата подтверждает, что система работает должным образом. Переохлаждение, значительно превышающее 5 градусов, указывает на другую проблему-затопление конденсатом-, которая требует отдельного исследования.
Инженерная поддержка для анализа конденсатной системы теплообменника из ПТФЭ и оценки рекуперации выпарного пара доступна при предоставлении данных о давлении пара, температуре конденсата, характеристиках ловушки и текущей конфигурации системы конденсата.
