Начало работы

• Добро пожаловать!

  • Принять участие: Стартовое занятие

    -

    ---

    Присоединяйтесь к этому стартовому занятию, чтобы ознакомиться со следующими темами:

    • Чего ожидать в рамках курса
    • Платформа обучения
    • Скачивание/использование инструмента Measur
    • Каковы критерии сертификации по курсу

  • Скачать и прочитать: MEASUR

    -

    Некоторые задания, которые вы будете выполнять в рамках этого курса, будут выполняться в приложении под названием MEASUR. Министерство энергетики США разработало приложение , чтобы помочь производителям повысить эффективность работы энергетических систем и оборудования на предприятиях.

    Этот инструмент предназначен для координаторов по потреблению энергии в промышленности, управляющих предприятиями, инженеров и сотрудников, которые заинтересованы в повышении эффективности системы и оценке потенциальных возможностей экономии как денег, так и энергии.

     

    

    Вот ссылка для скачивания приложения MEASUR. Также прилагается руководство по скачиванию/руководство пользователя, если вы захотите ознакомиться с приложением, прежде чем оно вам понадобится на занятии.

    Если у вас возникли трудности со скачиванием или установкой этого программного обеспечения, обратитесь за помощью в отдел ИТ компании PepsiCo.

    Инструкции по скачиванию прилагаются ниже.

     

  • Заполнить или обновить: Ваш профиль

    -

    Уделите несколько минут тому, чтобы обновить свой профиль, если это необходимо, указав свою новую роль, место работы или хобби, чтобы ваши коллеги могли узнать вас получше!

  • Размышление: Котлы и пар

    -

    В поле ниже укажите темы, связанные с котлами/паром, которые вас интересуют

Паровые системы

• Введение в работу котлов

  • Чтение: Польза пара

    -

    Зачем так подробно останавливаться на паре? Пар очень полезен в промышленных процессах, требующих нагрева или приготовления продуктов питания и напитков. Вот четыре причины, по которым пар полезен на предприятиях по производству продуктов питания и напитков.

    1. Он очень эффективен для доставки термической (тепловой) энергии. Почти все тепло, содержащееся в паре, будет отдано при его использовании в промышленном процессе.
    2. Пар отдает большое количество тепла на каждый килограмм доставленного пара. Пар выделяет 2675 килоджоулей из поглощенного им тепла. Это больше, чем почти все материалы на Земле.
    3. Пар также легко транспортировать. Его можно подавать по трубам, и он будет естественным образом поступать к месту использования. Например, если нагрев требуется в пастеризаторе или аппарате для варки, пар естественным образом поступает в эти точки использования. Его не нужно перекачивать до точки использования.
    4. Пар нетоксичен. Пар — это вода, а вода не является токсичной или опасной на предприятиях пищевой промышленности. Это очень важно в тех отраслях, где важна безопасность готовой продукции.

    Более подробная информация о доставке и использовании пара приведена на схеме ниже. 

    

  • Чтение: Основные компоненты паровой системы

    -

    Существуют четыре основные части паровой системы. Все паровые системы, большие или маленькие, представляют собой некоторые вариации оборудования, показанного на схеме ниже. 

     

    

    1) Первым компонентом является парогенератор или котел. Он состоит из сосуда, содержащего горячую воду под высоким давлением и пар, и горелки, которая сжигает топливо для выделения тепла. Конструкция котла более сложна. Он содержит много подкомпонентов, но сосуд и горелка являются его важными частями, которые выделяют тепло и содержат пар.

    2) Следующей частью паровой системы является распределительная система. Она состоит из совокупности труб, клапанов и изоляции, которые образуют сеть, передающую пар к точкам использования.

    3) Конечные потребители являются следующим компонентом системы. Это элементы оборудования, которые отбирают тепло от пара и передают его в определенный процесс. Типичными примерами являются машина для мойки бутылок, фритюрница для чипсов или пастеризатор напитков. По мере того, как конечный потребитель извлекает тепло из пара, пар опять превращается в жидкую воду. Эта вода собирается у конечного потребителя и должна отводиться.

    4) Эта вода называется конденсатом, поскольку она состоит из конденсированного пара. Конденсат собирается и транспортируется в конечном компоненте паровой системы. Это называется сбором конденсата. Конденсат должен удаляться от конечного потребителя, чтобы в него могло поступать больше пара и давать больше тепла. Оборудование конечного потребителя может засориться водным конденсатом и помешать передаче тепла, если вода не была удалена.

    Примечание. Конденсат — это очень ценная вода. Она была очищена, химически обработана и превращена в пар, и поэтому является очень чистой и дорогой водой. Ее не следует сбрасывать в сточные воды, а следует вернуть в котел, чтобы опять превратить в пар. Это делается путем повторного добавления тепла.

    Паровая система представляет собой замкнутый контур, состоящий из парогенератора, распределительной системы, конечных потребителей и рекуператора конденсата.

     

  • Чтение: Типовой огнетрубный котел

    -

    Ниже представлена иллюстрация типа котла, называемого «огнетрубный котел». Чаще всего он используется на предприятиях по производству пищевых продуктов. Он называется огнетрубный котел, потому что огонь, возникающий в результате сгорания топлива, находится внутри трубок или труб. Внутри котла расположены трубы, а внутри труб — огонь, вода окружает трубы и поглощает тепло.

    

    
    Посмотрите на горелку сверху на изображении справа. Эта горелка сжигает топливо в большой “трубе”, называемой топкой. Затем горячие газы из пламени проходят через трубки или трубы. Концы труб можно увидеть с правой стороны изображения. Затем горячие газы проходят через вторую группу труб, снова через воду, а затем выходят из дымохода или дымовой трубы. Этот тип котла называется трехпроходной котел, потому что огонь проходит через воду три раза. Первым проходом является проход от топки, а затем два прохода по трубам.

    Ниже показан еще один вид трехпроходного котла. Это поперечное сечение или срез котла, чтобы вы могли увидеть его внутреннюю структуру. Посмотрите на элементы, обозначенные текстом и стрелками, начиная с нижней части котла.

    

    В самой нижней части котла находится область, где накапливается шлам. Шлам представляет собой твердый минеральный материал, который попадает в котел с водой и остается там после того, как вода выходит в виде пара. Обращение со шламом является важным аспектом работы котла и будет рассмотрено ниже.

    Затем взгляните на синюю область внутри котла, которая представляет собой воду. Вода окружает все трубы, в которых находится огонь от сжигания топлива. Вода охлаждает горячие трубы, поглощает тепло и преобразуется в пар. Большой желтый и оранжевый круг представляет собой топку и является местом, где горелка выделяет пламя, вырабатываемое горением топлива.

    Горячие газы из пламени перемещаются в один конец котла через топку, а затем возвращаются назад и проходят через трубы второго прохода. Горячие газы проходят через другой конец котла, снова возвращаются и проходят через трубы третьего прохода. На концах котла есть металлические перегородки, которые отводят поток горячего газа.

    Над последним проходом труб находится уровень воды. Средства управления котла поддерживают уровень воды достаточно высоким, чтобы закрывать трубы, но достаточно низким, чтобы ни одна капля воды не выходила с паром. Над уровнем воды находится зона отделения пара. В этой зоне есть перегородки, которые удаляют капли воды и предотвращают их попадание в паропровод ниже котла.

    Наконец, через клапан пар выходит из котла в паропровод.

  • Смотреть: Иллюстрация работы паровой системы

    -

    В этом видео вы увидите визуальную иллюстрацию движения пара и передачи тепла и энергии. 

  • Смотреть: Базовое управление котлом

    -

    Посмотрите приведенное ниже видео, чтобы получить визуальное представление об основах работы котла. 

  • Завершить и отправить: Карта котельной

    -

    Зайдите в котельную на вашем предприятии и найдите все компоненты, которые сможете, начиная с того места, где топливо поступает в помещение. Отправьте свои рисунки или фотографии с отметками с помощью значка скрепки ниже. В ходе обсуждения вы можете попросить о помощи в определении каких-либо компонентов системы. 

• Управление и эксплуатация котла

  • Смотреть: Уровни воды и манометры

    -

    Знаете ли вы, как измерять и контролировать уровень воды? Или как это делать при более активном уровне воды? Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше об уровнях воды и манометрах. 

  • Смотреть: Управление уровнем питательной воды

    -

    В следующем видео показаны процессы подачи питательной воды и выпуска пара, а также необходимый баланс. 

  • Смотреть: Эксплуатация при низком давлении

    -

    Знаете ли вы, как давление может изменить турбулентность воды внутри котла? Более подробная информация и пояснения приведены в видео ниже. 

  • Смотреть: Повышенное потребление

    -

    На самом деле, потребление пара редко является стабильным и постоянным. Важно понимать, как могут меняться процессы в зависимости от этого потребления. В приведенном ниже видео приводится дополнительное объяснение. 

     

  • Смотреть: Очень высокое потребление

    -

    Если потребление пара превышает максимальную скорость производства пара котла, могут возникнуть некоторые проблемы. В следующем видео более подробно рассказывается о высоком потреблении пара, описанном в предыдущем разделе, и о проблемах, вызванных очень высоким потреблением пара. 

  • Обсуждение: Котельная

    -

     

    

    Как вы думаете, почему вам важно понимать, что происходит в котельной? 

• Растворенные твердые вещества, накипь, сажа и вода

  • Смотреть: Контроль общего содержания растворенных твердых веществ

    -

    Вода содержит химические вещества, которые не могут быть преобразованы в пар и остаются после испарения. Без систем контроля оставшихся твердых веществ могут возникнуть проблемы. Для получения дополнительной информации посмотрите видео ниже. 

  • Смотреть: Резюме

    -

    В этом видеоролике кратко изложены сведения, изученные на данный момент в отношении уровней воды в котле, давления и средств контроля.

  • Смотреть: Как накипь может повлиять на ваш котел

    -

    Посмотрите это видео, чтобы узнать, как накипь может повлиять на ваш котел.

  • Смотреть: Как определить, есть ли в котле сажа или накипь

    -

    Знаете ли вы, как определить, повлияла ли сажа или накипь на ваш котел? Посмотрите это видео, чтобы узнать больше. 

  • Чтение: Варианты обработки питательной воды

    -

    Вы уже сталкивались с подобными проблемами. Какие существуют варианты обработки воды для таких случаев? Существует множество различных подходов к обработке воды. Способы, применяемые на конкретном объекте, зависят от качества воды. Наиболее распространенные методы обработки включают фильтрацию, ионообмен, деминерализацию и добавление химических веществ. На приведенной ниже схеме показаны компоненты оборудования для обработки питательной воды. 

     

    

     

    Фильтрация

    Фильтрация используется в областях, где в воде присутствуют твердые материалы, например грязь или песок. Фильтрацию воды можно определить как прохождение воды через пористый материал для удаления из нее твердых частиц. Фильтрация удаляет твердые частицы, но не растворенные вещества. Фильтрующая среда может представлять собой песок, антрацит или другую среду. Подача воды с высоким содержанием взвешенных твердых веществ требует фильтрации.

    Фильтры на промышленных предприятиях обычно представляют собой сосуд, содержащий пористый материал, который удерживает твердые частицы и пропускает воду. Вода обычно распределяется по фильтрующему слою и удаляется после прохождения через пористую среду. Для получения более подробной информации смотрите диаграмму ниже.

     

    

     

    Ниже приведены примеры промышленных фильтров для воды.

     

    

     

    Обязательно сотрудничайте с экспертом по обработке воды для внедрения этих процессов. 

  • Смотреть: Как действуют умягчители для воды

    -

    Что вы знаете об умягчителях для воды? Проверьте свои знания, посмотрев это видео. 

  • Чтение: Деаэрация

    -

    Деаэрация — это механический и термический процесс удаления растворенного кислорода из питательной воды. В небольших котельных системах часто используется бак, который служит в качестве деаэратора, и бак для хранения питательной воды. В более крупных системах может быть отдельный деаэратор. Деаэратор располагается в системе трубопровода после смягчителя подпиточной воды и перед насосами питательной воды высокого давления. Деаэратор работает путем нагрева и перемешивания подпиточной воды, чтобы удалить растворенный кислород из воды. Он действует как встряхивание бутылки с газированным напитком, чтобы удалить углекислый газ. На схеме ниже показаны внутренние компоненты типичного деаэратора в более крупной котельной системе. Устройства меньшего размера менее сложны.

     

    

    
    Красная стрелка в верхней части устройства показывает, куда подается подпиточная вода. Вода распыляется в нагреваемое паром пространство в баке. Обратите внимание, что деаэратор этой модели впрыскивает пар через трубу в верхней левой части. Внутренняя конструкция деаэраторов разных брендов отличается, но все они выполняют одну и ту же функцию — нагрев и перемешивание воды.

    Установки на небольших котлах могут не иметь функции впрыска пара. Они могут использовать вторичный пар из возвратного конденсата для нагрева подпиточной воды. После нагревания подпиточной воды кислород высвобождается в пространство в верхней части деаэратора. Отсюда он выпускается из паровой системы, как показано зеленой стрелкой.

    В большинстве операций котла также используется химический “поглотитель кислорода”, который улавливает и связывает кислород в воде. Некоторые котельные системы меньшего размера могут не иметь деаэратора и полностью полагаться на поглотитель кислорода. Химическая обработка кислорода будет рекомендована и обеспечена вашим профессиональным специалистом по обработке воды.

  • Чтение: Продувка

    -

    Целью продувки является удаление минералов, накапливающихся в котле. Большинство программ очистки воды допускают попадание минералов в исходную воду, но при этом минералы обрабатываются таким образом, что образуют шлам, а не накипь. Продувка удаляет этот шлам и шламобразующие материалы.

    Вода и пар, выбрасываемые из котла, очень горячие и, следовательно, содержат энергию. Это один из потоков потери энергии из котла. Правильный контроль процесса продувки экономит энергию. Избыточные потери энергии при продувке.

     

    

    
    Существуют два способа продувки котла:

    1) Нижняя продувка или периодическая продувка 

    На рисунке выше показано соединение труб в нижней части котла, где можно слить горячую воду и шлам. Клапан на этой трубе периодически открывается для выпуска шлама. Он открывается на несколько секунд, обычно каждую смену, чтобы выпустить шлам. Продолжительность времени открытия определяется периодическими химическими тестами воды в котле и рекомендациями специалиста по обработке воды. Объем минералов, оставшихся в котле, можно назвать “циклами концентрации”.

    Циклы концентрации означают соотношение минералов в питательной воде к минералам в котле. Например, если питательная вода содержит минералы в количестве 10 частей на миллион (ч./млн), а котел содержит концентрацию в 20 раз больше этой или 200 ч./млн, это будет составлять 20 циклов концентрации (200/10=20).

    2) Верхняя или непрерывная продувка

    Посмотрите на чертеж котла на этом слайде. Рядом с верхней частью котла, расположенного чуть ниже уровня воды, устанавливается перфорированная труба. Эта труба соединена с клапаном, который позволяет горячей воде вытекать, когда он открыт. Перфорированная труба расположена чуть ниже уровня воды, так как в этой зоне будет наибольшая концентрация минералов за пределами зоны накопления шлама.

    Уровень воды — это граница раздела между жидкой водой и газообразным паром. Когда вода выходит в виде пара, она оставляет в жидкости все содержащиеся в ней минералы. Таким образом, верхняя продувка предназначена для сбора некоторой части этой воды и ее слива из котла.

    Верхняя продувка скорее представляет собой медленную утечку воды из котла, в отличие от быстрого сброса воды при нижней продувке. Она управляется небольшим дозирующим клапаном, который может регулироваться вручную или управляться автоматическим контроллером. При автоматическом управлении предусмотрен датчик в потоке воды, который определяет концентрацию минералов и управляет клапаном продувки для поддержания заданного уровня концентрации минералов.

    Энергоменеджеры должны ставить перед собой цель минимизировать продувку без ущерба для защиты котла.

  • Завершить и отправить: Диаграмма продувки

    -

    Составьте диаграмму того, что происходит с водой при продувке, и отправьте ее, прикрепив ниже. В ходе обсуждения вы можете попросить о помощи в определении каких-либо компонентов системы. 

• Термодинамика

  • Чтение: Энтальпия

    -

    Энтальпия — это тепловая энергия, содержащаяся в веществе. Вещество может быть твердым, жидким или газообразным. Вы не можете видеть тепловую энергию, но вы можете измерить ее наличие с помощью таких показателей, как температура.

    Для энтальпии есть единицы измерения, поэтому можно узнать точное количество энергии. Энтальпия измеряется в килоджоулях, килокалориях или британских тепловых единицах (БТЕ). Все эти термины означают одно и то же, но они принадлежат к различным измерительным системам. 

    

    Энтальпия воды увеличивается по мере поглощения тепловой энергии

    Давайте рассмотрим, как энтальпия воды меняется по мере добавления тепловой энергии. Энергия в этом примере будет измеряться в кДж/кг, а температура в градусах Цельсия (°С). Энтальпия будет помечена символом “h”. Это стандартный символ энтальпии. Это стандартный международный символ, который будет использоваться во всех презентациях Recon2.

    

    
    Синяя полоса представляет воду при разных температурах. Вода будет нагреваться поэтапно от 0 °C до 100 °C (в виде пара).
    Теперь добавляется тепло. Желтая полоса отображает энтальпию или содержание энергии в воде.

    При нагреве воды до 50 °C энтальпия увеличивается до 209 °C. При нагреве до 100 °C она будет содержать 419 кДж/кг тепловой энергии. На этом этапе вода при температуре 100 °C удерживает столько тепла, сколько она может вместить, не превращаясь в пар.

    Теперь добавляется достаточное количество тепла, чтобы вся вода превратилась в пар. Температура пара составляет 100 °C. Обратите внимание, что пар теперь содержит 2675 кДж/кг энергии. Чтобы превратить воду с температурой 100 °C в пар с температурой 100 °C, потребовалось большое количество энергии. Пар удерживает огромное количество энергии для своего веса.

    Тепло, затрачиваемое на преобразование воды с температурой 0 °C в воду с температурой 100 °C называется ощутимым теплом. Ощутимое тепло — это тепло, которое добавляется без изменения состояния воды. Изменение состояния — это термин, означающий переход воды из жидкого состояния в газообразное. Таким образом, ощутимое тепло — это добавляемое тепло при отсутствии изменения состояния.

    Следующий этап добавления тепла называется скрытым теплом. Скрытое тепло — это тепло, которое добавляется при изменении состояния материала. На желтой полосе от энтальпии 419 до энтальпии 2675 жидкая вода переходит из состояния жидкой воды в состояние газообразного пара. После добавления 2675 кДж вся жидкость будет представлять собой газ. До этого вода будет представлять собой смесь жидкости и газа. Подводя итог, скрытое тепло — это количество тепла, добавляемое для преобразования жидкой воды в газообразный пар.

    Существует стандартный метод наименования некоторых точек на диаграмме. Точка, где вода содержит всю энергию, которую она может удерживать (h=419), обозначена как “hL”. Это читается как hL или «энтальпия жидкости». Точка, в которой пар содержит всю энергию, которую он должен удерживать, чтобы быть паром (h=2675), обозначается как “hV” или энтальпия пара. hV минус hL — это скрытое тепло, которое обозначается как hLV.

    На диаграмме приведено много информации, но вам не нужно становиться экспертом по энтальпии. Ключевыми моментами, которые следует запомнить, являются концепции добавления тепла к материалу и стандартная маркировка, используемая для обозначения различных точек.

     

    

    Есть еще два стандартных обозначения, которые необходимо изучить. Точка hL обычно называется насыщенной водой. Это означает, что вода на этом этапе насыщена всем теплом, которое она может содержать, все еще оставаясь жидкой.

  • Смотреть: Поиск энтальпии пара

    -

    Узнайте больше об энтальпии пара в этом видео, используя приведенные в нем таблицы пара.

  • Изучение: Инструмент измерения пара MEASUR

    -

    Для тех, у кого еще не установлено программное обеспечение MEASUR. Вернитесь к вводному занятию, чтобы ознакомиться с инструкциями.

    Запустите приложение MEASUR и перейдите к Калькуляторам пара в правом нижнем углу экрана.

    

    Вы найдете там два калькулятора, которые помогут вам понять свойства пара.

    • Свойства пара — Рассчитайте свойства пара
    • Свойства насыщенного пара — Рассчитайте свойства насыщенного пара

    Вы также найдете несколько других калькуляторов, которые вы можете использовать для оценки потенциальных улучшений эффективности. Наиболее интересными и легко применимыми являются следующие:

    • Скорость продувки котла  — Рассчитайте скорость продувки котла
    • Потери в дымовой трубе — Определите количество тепла, потерянного в дымовой трубе котла
    • Определите количество тепла, потерянного в дымовой трубе котла
    • Изоляция трубопровода — Проведите количественный анализ энергосбережения благодаря изоляции горячих труб
    • Изоляция резервуаров — Проведите количественный анализ энергосбережения благодаря изоляции горячих баков

    Все эти названия достаточно понятны и по ним доступна контекстная помощь на случай, если она вам потребуется.

    Уделите несколько минут изучению этих инструментов и поделитесь с группой тем, что вы узнали. Хотите изучить реальную ситуацию?

     

• Распределение пара

  • Чтение: Паровая энергия распределителя

    -

    Распределитель подает пар в такие точки использования, как теплообменники, пастеризаторы, машины для мытья бутылок, обжарочные аппараты, аппараты для варки и т. д. Он состоит в основном из труб, клапанов и других компонентов трубопроводов. Потеря энергии происходит из распределительной системы. Потери могут происходить за счет вторичного пара, что будет объяснено позже. Другие потери связаны с потерями конденсата, внешними утечками пара, внутренними утечками пара, конденсатоотводчиками и потерями через изоляцию. Полный список приведен ниже.

    

  • Чтение: Вторичный пар

    -

    Вторичный пар имеет следующее определение: При уменьшении давления на объем насыщенной воды часть воды преобразуется в пар. Это называется вторичным паром.

    Чтобы понять это определение, необходимо вспомнить кое-что из термодинамики, рассматриваемой в предыдущих заданиях. Первый факт состоит в том, что насыщенная вода — это вода, которая содержит всю энергию, которую она может удерживать, прежде чем ее часть превратится в пар. Следующим фактом является то, что температура и давление всегда согласуются в таблице пара.

    

    
    Теперь изучите рисунок выше, начиная слева. Синяя область представляет конец трубы, заполненной насыщенной водой при давлении 1,0 МПа. Из таблицы пара мы знаем, что температура составит 179,9 °C. Если переместиться вправо, можно увидеть, что труба сужается до небольшой трубки. Насыщенная вода течет через узкую трубку в область трубы с более низким давлением. Давление в трубе справа составляет 0,1 МПа. При этом более низком давлении температура составит 100 °C (из таблицы пара). При этом более низком давлении вода не может удерживать всю содержащуюся в ней энергию (энтальпию) и все еще остается жидкой. Таким образом, некоторое количество жидкой воды “превратится” во вторичный пар, поглощая избыточную энергию. Это концепция вторичного пара.

    На рисунке ниже показана энтальпия вторичного пара.

    

     

    Ниже представлен простой способ расчета объема вторичного пара. Вам не нужно быть экспертом в этих расчетах, поэтому кратко изучите их и при необходимости возвращайтесь к ним в будущем.

    

    
    Помните, что вторичный пар образуется при изменении давления. Поэтому при расчете вторичного пара всегда используются два давления. Эти два давления будут называться высоким и низким давлением. Посмотрите на формулу вторичного пара в желтом поле. Обратите внимание, что результат расчета будет выражен в % от массы воды высокого давления. Таким образом, если на 100 кг жидкой воды уменьшить давление, результатом будет процент от этих 100 кг. Кроме того, если вода высокого давления течет со скоростью 100 кг/мин, то результатом будет процент потока (например, 25 % будет составлять 25 кг/мин).

    Расчет будет представлять собой отношение энтальпии. Все значения можно найти в таблице пара. Их также можно вывести из этих значений. Найдите hL для высокого и низкого давления. hL высокого давления = 762,68 и hL низкого давления = 417,44. Следующим значением, которое вам необходимо для формулы, является hLV низкого давления. Помните, что hLV = hV – hL или 2674,9 – 417,44. Все эти значения приведены в таблице пара.

    По завершении расчета ответ составляет 15,3%. Это означает, что при образовании вторичного пара 15% веса насыщенной воды превратится в пар.

    Использование формулы

    

    Насыщенная вода при давлении 1,0 МПа будет испаряться до 0,1 МПа. При более низком давлении произойдет парообразование 100 кг насыщенной воды. Мы рассчитаем вес (в кг) пара и воды при низком давлении и рассчитаем энтальпию пара и воды низкого давления.

    1. Рассчитайте энтальпию 100 кг воды, прежде чем она перейдет в пар при более низком давлении. h = 762,68 КДж/кг X 100 кг = 76 286 КДж. Помните, что в таблице пара 762,68 указано для пара при давлении 1,0 МПа. Это общая энтальпия в 100 кг воды высокого давления.
    2. Рассчитайте % от 100 кг, который перейдет в пар, и %, который останется водой. Взгляните на приведенный выше расчет и вспомните, что 15,3% превратится в пар. кг Пара = 100 кг X 15,3% = 15,3 кг и кг Воды = 100 кг – 15,3 кг = 84,7 кг. Смотрите этот расчет в верхнем поле справа.
    3. Теперь, когда мы знаем, сколько кг в виде пара, а сколько в виде воды, мы можем рассчитать энтальпию. На стороне низкого давления теперь мы имеем смесь пара и воды. Оба они являются насыщенными при низком давлении или при 0,1 МПа. Посмотрите на энтальпию пара и воды при 0,1 МПа. Расчеты приведены в нижнем поле справа.

    h Пара = 15,3 кг X 2674,9 кДж/кг
    = 40 925,9 кДж

    h Воды = 84,7 кг X 417,44 кДж/кг
    = 35 357,2 кДж

    Общая сумма этих двух значений составляет: Всего h = 76 283 кДж. Обратите внимание, что это та же энтальпия, которая была найдена при расчете энтальпии воды высокого давления.

  • Чтение: Потеря конденсата и утечки пара

    -

    Отвлечемся от математики и посмотрим на потери пара в распределительной системе. На рисунке ниже показана потеря энергии из-за утечек пара и из-за выпуска конденсата, а не его возврата в систему питательной воды.

    

    
    Утечка пара, как показано на рисунке справа, приведет к потере энергии hV пара. При утечке пара высвобождается высокоэнергетический пар, что является очень дорогостоящим.

    Утечка конденсата приведет к высвобождению hL-энтальпии со стороны высокого давления клапана. Кроме того, потеря конденсата приводит к потере затрат, уже вложенных в покупку и обработку воды.

    

     

    Внутренние утечки пара происходят в системе трубопровода и обычно приводят к отводу пара в систему конденсатоотводчика. На этой иллюстрации вокруг конденсатоотводчика установлен аварийный байпас. Если байпас открыт или протекает, из системы будет выходить высокоэнергетический пар.

  • Чтение и просмотр: Различные типы конденсатоотводчиков

    -

    Существуют различные типы конденсатоотводчиков, расположенных после конечного потребителя и перед рекуператором конденсата. См. диаграмму и описание ниже, чтобы узнать больше об этих конденсатоотводчиках.

     

     

    

    Далее посмотрите видео ниже, в котором Джеральд Блейн из компании WARE Boilers рассказывает о различных типах конденсатоотводчиков и их жизненной важности в паровых системах, поскольку они поглощают конденсат из паровых труб и предотвращают другие проблемы. 

  • Чтение: Рекуперация тепла при продувке

    -

    

    На этой схеме показана типовая котельная система, состоящая из котла, конечных потребителей, возврата конденсата, деаэратора и продувки. Эта система теряет тепловую энергию при продувке. 

    Для восстановления этого тепла вода непрерывной (или верхней) продувки подается в испарительный бак, где часть воды превратится в пар. Этот пар впрыскивается в деаэратор для нагрева питательной воды и помогает вытеснить растворенный в воде кислород.

    Жидкая часть воды продувки также содержит некоторое количество тепла, которое может быть восстановлено. Жидкость подается из испарительного бака в теплообменник, который нагревает подпиточную воду перед тем, как она попадет в деаэратор. Эта вода, как правило, поступает из умягчителей воды. 

    Эта система характерна для многих котельных установок. Большинство компонентов можно приобрести у поставщика котельного оборудования. Рассчитайте энергосбережение, чтобы определить, оправданы ли эти инвестиции.

    Поток воды из системы постоянной продувки в трубопроводе оснащен клапаном калибровки, регулирующим поток насыщенной воды. Клапан, показанный ниже, является примером клапана такого типа.

    

    Обратите внимание на шкалу, установленную на клапане. Шкала используется для настройки потока продувки. Поставщик услуг по обработке воды будет ежемесячно давать оператору котла инструкции по увеличению или уменьшению показателей на основании проводимых им химических анализов.

  • Чтение и скачивание: Системы ‏конденсата

    -

    Последней зоной потерь, о которой вы узнаете в этом разделе, является система возврата конденсата. Помните, что система возврата конденсата передает конденсированный пар обратно в систему питательной воды котла. Весь конденсат должен быть возвращен в котел как можно более горячим для обеспечения максимальной эффективности. Проверьте систему на наличие утечек и других потерь. Обычные потери включают конденсат, сливаемый в канализацию, и неизолированные трубы. Также помните, что конденсат является одним из самых дорогих видов воды на заводе. Эта вода была очищена и обработана, поэтому ее следует вернуть обратно.

    

     

    Потеря энергии из-за невозврата конденсата обусловлена более низкой температурой подпиточной воды. Горячий конденсат переносит тепловую энергию (энтальпию). Если тепло возвращается в котел, для производства пара требуется меньше топлива. Просмотрите приведенный ниже расчет и затем загрузите прилагаемый калькулятор. 

     

    

  • Завершить и отправить: Калькулятор рекуперации конденсата

    -

    Заполните и отправьте калькулятор рекуперации конденсата, скачанный в предыдущем задании. В ходе обсуждения сравните полученные цифры с результатами своих коллег.

Эффективность паровой системы и план действий

• Конденсатоотводчики

  • Чтение: Утечка из конденсатоотводчиков

    -

    Срок службы большинства конденсатоотводчиков составляет от двух до пяти лет. Через пять лет почти все конденсатоотводчики начинают протекать. Многие конденсатоотводчики расположены в недоступных местах, потому что находятся над потолком, на крыше или расположены высоко в трубопроводах верхней разводки. Конденсатоотводчик на приведенной ниже фотографии был обнаружен в закрытом чердачном пространстве и не проверялся годами. Обратите внимание, что он протекает снаружи. Вероятно, у него также есть внутренняя утечка. Утечка из конденсатоотводчика такого размера приводит к убыткам от 5000 до 8000 долларов США в год, если в нем есть внутренние утечки.

    

    Методы обнаружения утечек

    Очень важно выявлять протекающие конденсатоотводчики для обеспечения эффективной работы паровой системы. Ниже приведены шесть наиболее распространенных методов оценки конденсатоотводчиков:

    1. Визуальный осмотр слива конденсатоотводчиков: Отметьте фактический объем слива из конденсатоотводчика. Некоторые конденсатоотводчики оборудованы клапанами, которые позволяют выпускать конденсат в атмосферу. Это должен быть только временный выпуск. Нельзя допускать продолжения выпуска после наблюдения в рамках оценки.
    2. Прислушайтесь к работе конденсатоотводчика: Вы можете определить производительность, прослушав звуки, издаваемые работающим конденсатоотводчиком.
    3. Ультразвуковой детектор утечки: Утечки из конденсатоотводчиков издают ультразвук, который можно обнаружить.
    4. Измерение температуры конденсатоотводчика на входе и на выходе: В работающем конденсатоотводчике может быть обнаружено изменение температуры.
    5. Инфракрасная камера: Такие камеры могут обнаруживать разницу температур
    6. Стационарный детектор потери пара: На рынке представлено несколько стационарных детекторов утечек.

    Визуальная оценка слива конденсатоотводчика

    

    Для оценки слива конденсатоотводчика необходимо определить, выходит ли пар из конденсатоотводчика или он выпускает только конденсат. Вышеприведенные фотографии иллюстрируют поток. Слева представлены вода и пар из конденсатоотводчика, который работает должным образом. Это смесь капель воды и небольшого количества пара. Обратите внимание на наличие капель достаточно большого размера, чтобы их можно было увидеть. Шлейф справа намного светлее и более газообразный. Он будет менее концентрированным и практически без капель. Обратите внимание на его прозрачность при выходе из трубы. Это признаки того, что шлейф является чистым паром без конденсата.

    Вы также можете увидеть цикличность потока с течением времени. Конденсатоотводчик должен периодически закрываться, что указывает на то, что весь конденсат был слит, и поток пара перекрыт. Перед закрытием конденсатоотводчика пар может выходить еще в течение несколько секунд. Наблюдайте за работой конденсатоотводчика в течение нескольких минут, чтобы увидеть, работает ли он циклически, независимо от метода, используемого для оценки конденсатоотводчика.

     

  • Чтение и слушание: Звуки, издаваемые термостатическим конденсатоотводчиком

    -

     

    

    Конденсатоотводчики — это механические устройства, издающие звуки во время работы. Они издают звуки открытия и закрытия механических деталей, а также звуки прохождения пара и конденсата через клапан. Вы можете научиться распознавать звуки работающего конденсатоотводчика, немного потренировавшись. Прочитайте советы, приведенные на рисунке выше, а затем попрактикуйтесь, прослушав звуки на видео ниже. Первый конденсатоотводчик работает правильно, а у второго есть дефект.

  • Смотреть: Поиск и устранение неисправностей поплавковых и термостатических конденсатоотводчиков

    -

    Узнайте, как устранить неисправности поплавковых и термостатических конденсатоотводчиков в этом видео от Boiler University, подразделения компании WARE, занимающегося обслуживанием котлов. Знаете ли вы, что означает более высокое или более низкое значение температуры? Джуд из Boiler University научит вас этому и многому другому в следующем видео. 

  • Чтение: Поиск и устранение неисправностей конденсатоотводчиков с перевернутым поплавком и поплавковых конденсатоотводчиков

    -

    В поплавковых конденсатоотводчиках больше движущихся частей. Определите, как должен работать конденсатоотводчик, а затем решите, являются ли издаваемые им звуки правильными. Должны слышаться звуки периодических циклов перевернутого поплавка или поплавка — звуки потока с периодически меняющимся расходом. Вы можете услышать потрескивание, когда перевернутый поплавок или поплавок движется и наконец закрывается. Сбой может быть при открытии или при закрытии. Сбой при открытии будет звучать как текущий пар или, возможно, как “рычащий” звук непрерывного потока. Сбой при закрытии происходит без характерного звука.

     

    

  • Смотреть: Поиск и устранение неисправностей термодинамического конденсатоотводчика

    -

    Знаете ли вы, какие шаги необходимо предпринять, чтобы убедиться, что термодинамический конденсатоотводчик работает правильно? Джуд из Boiler University компании WARE дает эти советы и другие предложения в следующем видео. 

  • Скачать и просмотреть: Инструменты для обнаружения утечек

    -

    Основываясь на том, что вы узнали из предыдущих видеороликов Boiler University, скачайте и просмотрите этот документ с инструментами, которые вы можете использовать для обнаружения утечек. Знакомы ли вам эти инструменты или они для вас в новинку?

  • Отметить на карте и отправить: Расположение конденсатоотводчиков

    -

    Прогуляйтесь по предприятию. Определите и отметьте на карте расположение конденсатоотводчиков и отправьте нам, прикрепив ниже. Не забудьте проверить наличие скрытых конденсатоотводчиков, например, над потолком. В ходе обсуждения сравните свои заметки с наблюдениями ваших коллег. Обнаружили что-нибудь неожиданное? 

• Повышение эффективности паровой системы

  • Смотреть: Распространенные проблемы с котлами

    -

    Можете назвать несколько распространенных проблем с котлами? В этом видео Power Mechanical Steamworks рассматриваются шесть распространенных причин сбоя в работе котла. Несмотря на то, что со временем котельные изменились и по-прежнему остаются вполне безопасными, есть несколько моментов, о которых следует помнить, чтобы предотвратить поломку котла и поддерживать его оптимальную производительность. 

  • Смотреть: Температура дымовой трубы

    -

    Температура дымовой трубы может дать отличное представление о производительности котла. Знаете ли вы, на что следует обращать внимание при оценке температуры дымовой трубы на вашем предприятии? Ричи и Стивен Тейлор из компании WARE обсуждают, что можно узнать о состоянии вашего котла и его производительности по температуре дымовой трубы. 

  • Скачать и просмотреть: Действия, которые вы можете предпринять для повышения эффективности

    -

    Опираясь на предложения, представленные в предыдущих видео, скачайте следующий документ и подумайте, какие действия вы можете предпринять для повышения эффективности вашего предприятия. 

  • Смотреть: 5 советов по повышению эффективности котла

    -

    В этом видео Power Mechanical SteamWorks содержатся дополнительные советы о том, как повысить эффективность котла. Эти советы часто могут представлять собой небольшие и простые шаги, которые могут иметь большое значение. 

  • Смотреть: Испытание конденсатоотводчиков

    -

    Как узнать, прошли ли конденсатоотводчики ваших котлов надлежащие испытания? Джуд Вольф из WARE Boilers рассказывает о некоторых моментах в видео ниже. 

  • Обсуждение: Три действия

    -

    Выберите три наиболее важных действия, которые вы предпримете после этого курса, чтобы повысить эффективность вашей паровой системы, и объясните, почему именно эти шаги являются наиболее важными. Вернитесь к этому обсуждению в течение дня — изменился ли ваш список на основании того, что опубликовали ваши коллеги?

• Завершение — План действий

  • Чтение: Модульные котлы

    -

    Модульные котельные системы имеют некоторые преимущества по сравнению с традиционными котельными системами. Взгляните на приведенную ниже фотографию, а затем прочитайте о преимуществах этих систем. 

    

    
    1. Они экономят место

    Компактные модульные котлы экономят место, что является преимуществом по сравнению с габаритными и устаревшими огнетрубными котлами.

    2. Они снижают затраты на строительство

    Компактная конструкция обеспечивает определенную экономию затрат на новое строительство.

    3. Они экономят энергию

    Модульный котел поставляется с горелкой, работающей независимо от других устройств. С помощью системы множественной установки (Multiple Installation, MI) вы можете по запросу установить паровую установку, построенную с учетом текущих паровых нагрузок. Хотя потребности в паре могут быстро меняться, система реагирует, оперативно включаясь или выключаясь, чтобы не тратить воду или энергию впустую.

    4. Они дополняют друг друга во время простоя или технического обслуживания

    Ваша паровая установка остается в рабочем состоянии даже во время технического обслуживания. Просто отключите находящийся на обслуживании котел, а остальные установки удовлетворят ваши потребности в паре. Поскольку для планового технического обслуживания требуется менее чем полдня, нет необходимости в остановке предприятия.

    5. Они обеспечивают гибкость

    По мере развития бизнеса потребности в паре могут возрасти. Модульные котлы позволяют добавлять или удалять котлы в соответствии с вашими потребностями в паре.

    6. Они повышают эффективность

    Еще одним преимуществом модульных котлов является повышение эффективности по сравнению со старой конструкцией огнетрубных котлов.

  • Смотреть: Изучение пара

    -

    Есть ли в вашей паровой системе скрытые проблемы, которые стоят вам денег? Джуд Вольф из компании WARE Boilers предоставляет дополнительную информацию и предложения в рамках исследования пара в видео ниже. 

  • Скачать: План действий по повышению эффективности работы паровой системы

    -

    Скачайте и сохраните прилагаемый документ для следующего задания, чтобы составить план действий по повышению эффективности. 

  • Завершить и отправить: План действий по повышению эффективности работы паровой системы

    -

    Заполните и отправьте свой план действий, используя значок скрепки ниже. С какими препятствиями вы сталкиваетесь при реализации вашего плана по повышению эффективности работы паровой системы и как вы планируете их преодолевать?