В пароконденсатной системе любого предприятия или учреждения, где используется пар, будь то нефтеперерабатывающий завод, тепловая станция, небольшая прачечная или музей, всегда имеется потребность в конденсатоотводчиках. Принципиально можно выделить три основных процесса, в которых применяются конденсатоотводчики:
- дренаж паропроводов;
- отвод конденсата от теплообменных аппаратов;
- работа пароспутников и инструментальный обогрев.
Конкретное приложение обуславливает требования к узлу отвода конденсата и неверно полагать, что эти требования всегда одинаковые. Узел отвода конденсата – это комплекс устройств, обеспечивающих процесс эффективного и безопасного отвода конденсатного пара. Выбор типа конденсатоотводчика и его обвязка, место его расположения – все это влияет на работу узла, а разное применение диктует свои требования. Казалось бы, здесь все просто: конденсатоотводчик должен отводить конденсат и только, то есть открыться, вывести конденсат и закрыться, и какие еще могут быть требования к самому процессу?.. В общем случае так и есть, но разные по принципу действия конденсатоотводчики работают по-разному, и их работа по-разному влияет на процесс отвода.
Рассмотрим каждую задачу в отдельности и определим, какие могут быть нюансы в каждой из них, какие особенности являются важными, какие второстепенными, а какие просто субъективными и не всегда рациональными.
Дренаж паропроводов (рис.1). Транспортировка пара всегда сопряжена с тем, что за счет теплопотерь в окружающую среду в паропроводе образуется конденсат, который требуется отводить, чтобы в паропроводе не было гидроударов, повышенной эрозии, снижения пропускной способности трубы и прочих негативных явлений, возникающих благодаря остающемуся в паропроводе конденсату.
На крупных энергетических объектах, таких как ТЭЦ или АЭС, применяется перегретый пар, в котором в силу его свойств конденсат полностью отсутствует. Тем не менее, конденсатоотводчики также необходимы для паропроводов перегретого пара – прежде всего для облегчения процессов первоначального разогрева, то есть для пусковых дренажей, а также дренажей удаленных тупиковых участков. Для отвода конденсата из паропроводов обычно применяются самые простые конструкции конденсатоотводчиков, такие как термодинамический и термостатический типы. Требования к дренажам паропровода действительно невысоки в том смысле, что при правильном монтаже узла отвода конденсата ни цикличность работы, ни некоторое накопление конденсата перед конденсатоотводчиком не ухудшают процесс дренажа.
Термостатические конденсатоотводчики отводят конденсат с температурой на несколько градусов ниже температуры насыщения и поэтому чуть задерживают конденсат перед собой. Для работы паропровода это не является проблемой, если узел отвода конденсата правильно обустроить, то есть предусмотреть улавливающий карман необходимого диаметра и высоты и несколько удалить от него конденсатоотводчик, чтобы конденсат оставался в кармане и не попадал обратно в паропровод.
Термодинамические конденсатоотводчики длительное время считались малонадежными устройствами и поэтому их применяли для низких давлений пара. Однако если они оснащены защитной рубашкой и встроенным воздухоотводчиком, то не имеют проблем с ложными срабатываниями, сокращающими срок службы и не блокируются воздухом.
На сегодняшний день выпускаются модели для дренажей паропроводов в том числе для высоких давлений и температур (см. фото 1) и сам факт существования этих конденсатоотводчиков несколько противоречит утверждениям о заведомой ненадежности термодинамических конструкций.
Поплавковые конденсатоотводчики также применяются для дренажей паропроводов, но значительно реже. На их работу влияет вибрация, что характерно, например, для «турбинных применений». Кроме того, конструкция подобных конденсатоотводчиков имеет встроенный воздухоотводчик, что ориентирует их на применение в процессах, где может быть много воздуха и неконденсируемых газов в паре (это прежде всего теплообменные аппараты).
Требования к узлам отвода конденсата на дренажах паропроводов:
• простота монтажа/ремонта/обслуживания: на протяженных паропроводах обычно требуется много дренажных конденсатоотводчиков, часть из которых может располагаться в труднодоступных местах, в том числе на открытом воздухе. Поэтому использование технически сложных конденсатоотводчиков нерационально для таких задач;
• устойчивость к гидроударам: далеко не всегда на практике удается соблюсти баланс между скоростью разогрева паропроводов с холодного состояния и безопасностью, поэтому устойчивость к гидроударам для дренажных конденсатоотводчиков является существенным критерием;
• устойчивость к размораживанию: это требование критически важно при установке конденсатоотводчиков на открытом воздухе; в том числе по этой причине установка поплавковых конденсатоотводчиков на улице целесообразна только с применением дополнительных мер защиты, например, автоматических дренажных клапанов, что увеличивает стоимость узла отвода конденсата.
Теплообменные процессы (рис 2). Отвод конденсата от теплообменников в общем случае рекомендуется выполнять конденсатоотводчиками механического типа, поплавковыми со свободноплавающим поплавком или рычажным механизмом, а также конденсатоотводчиками с перевернутым стаканом. Поплавковые конденсатоотводчики отводят конденсат в непрерывном режиме, не задерживая его в теплообменнике, а также быстро отводят воздух и неконденсируемые газы, которые в большом количестве присутствуют на пусковых и переходных режимах. Установка конденсатоотводчиков с перевернутым стаканом рекомендуется в системах с постоянным давлением пара. Если же перед теплообменником установлен регулирующий клапан, то есть давление в теплообменнике не является постоянным, то дополнительно с конденсатоотводчиком требуется устанавливать автоматический воздухоотводчик. В одной из предыдущих статей подробно рассматривался вопрос способности конденсатоотводчика с перевернутым стаканом удалять воздух и неконденсируемые газы.
Отвод конденсата от теплообменников, где конденсатоотводчик установлен выше точки выхода конденсата из теплообменника, называется сифонным дренажем. Такие ситуации характерны при отводе конденсата от гальванических ванн, вращающихся греющих валов и пр. Традиционный механический конденсатоотводчик не способен полноценно работать в таких условиях, поэтому для подобных приложений должен применяться конденсатоотводчик со специальной опцией в виде клапана для защиты от паровых пробок.
Требования к узлам отвода конденсата на теплообменниках:
• отвод конденсата в непрерывном режиме по мере его поступления во всем диапазоне нагрузок и меняющегося давления в теплообменнике – отсутствие подтопления теплообменника и, как следствие, гидроударов, коррозии, эрозии;
• способность быстро отводить воздух и неконденсируемые газы;
• при уличной установке – возможность интегрировать в конденсатоотводчик средства автоматического опорожнения после останова;
• простота монтажа/ремонта/обслуживания.
Пароспутники и инструментальный подогрев (рис 3).
Существует мнение, что термостатические конденсатоотводчики наиболее подходят для пароспутников, так как в этом случае используется теплота конденсата и отсутствуют потери пара вторичного вскипания. Это так, однако тепловой поток, передаваемый частично затопленным пароспутником, на несколько процентов ниже, нежели тепловой поток при применении термодинамического конденсатоотводчика. Следовательно, передача одинакового количества теплоты требует большего количества пара при применении термостатического конденсатоотводчика.
Выбор в пользу термодинамического конденсатоотводчика более очевиден. Поплавковые конденсатоотводчики также применяются в пароспутниках, но не для уличной установки.
Самое удобное исполнение конденсатоотводчиков для пароспутников и обогрева КИПиА – с так называемым универсальным соединением (рис 4). Такие конденсатоотводчики состоят из двух частей: присоединительная часть (коннектор) и сам конденсатоотводчик. Коннектор всегда один и тот же, а конденсатоотводчик может быть условно любым (термостатическим, термодинамическим, поплавковым).
Особенность коннектора в том, что он может устанавливаться как на горизонтальный, так и на вертикальный трубопровод, при том что конденсатоотводчик всегда ориентирован горизонтально.
Требования к узлам отвода конденсата на пароспутниках:
• унификация парка приобретаемых конденсатоотводчиков по принципу установки на горизонтальные или вертикальные трубопроводы (горизонтально, вертикально вниз, вертикально вверх) – при большом количестве конденсатоотводчиков и в сложных проектах ниже риск ошибиться в количестве разных типов конденсатоотводчиков и легче поддерживать их парк на замену;
• возможность замены типа конденсатоотводчика без необходимости демонтажа конденсатоотводчика с трубопровода;
• быстрый ремонт / обслуживание / замена.
Следует добавить, что современный рынок предлагает целый ряд всевозможных встроенных опций для конденсатоотводчиков, таких как:
• обратные клапаны;
• фильтры (у некоторых производителей это не опция, а стандартная комплектация);
• ручные или автоматические байпасные линии;
• запорная арматура на входе/выходе/дренаже и продувке.
Приведенный краткий обзор показывает, что пользователь всегда имеет возможность корректировать свой выбор конденсатоотводчика собственными предпочтениями, основанными на технических условиях, и чем точнее эти условия сформулированы, тем
больше уверенность, что конденсатоотводчик будет отвечать своему назначению. И наоборот, если выбрать некий «универсальный» по типу и/или исполнению конденсатоотводчик и применять его повсеместно в разнообразных приложениях, то шансы получить отличный результат будут минимальными.
