- Главная
- Обучение и ресурсы
- Теория пара
- Открытые и закрытые системы сбора конденсата
Возврат конденсата
Открытые и закрытые системы сбора конденсата
Системы возврата конденсата бывают двух типов: открытые и закрытые. В открытых системах конденсат поступает в сборный бак, который соединен с атмосферой. В закрытых конденсат возвращается в котел или бак, который находится под избыточным давлением.
Различия между открытыми и закрытыми системами
В системе открытого типа конденсат поступает в соединенный с атмосферой бак за счет давления пара до конденсатоотводчика (входное давление) или с помощью насоса. В дальнейшем он используется в качестве питательной воды, для предварительного нагрева или в других промышленных целях.
В закрытой системе конденсат находится под избыточным давлением на протяжении всего цикла и обычно направляется непосредственно в котел. Поскольку пар вторичного вскипания, возникающий в закрытой системе находится под давлением, его можно использовать в паровых котлах-утилизаторах, а также в каскадных паровых котельных.
Помимо давления, одним из основных различий между открытыми и закрытыми системами является температура возвращаемого конденсата.
В открытых системах конденсат поступает в сборный бак при атмосферном давлении, и его температура не может превышать 100 °C. Это связано с тем, что при температуре 100 °C происходит вторичное вскипание конденсата, а затем оставшийся конденсат теряет часть тепла в трубопроводах и оборудовании.
В закрытых системах конденсат может возвращаться при температуре, значительно превышающей 100 °C. Например, если конденсат подаётся в деаэратор или аналогичную установку, способную эффективно использовать тепловую энергию высокотемпературного конденсата, то в системе с избыточным давлением 1,0 МПа конденсат может возвращаться при температуре до 184 °C.
Примечание
Возврат конденсата в открытых системах осуществляется не только за счёт давления пара перед конденсатоотводчиком, но и другими методами. Если противодавление слишком велико, его можно уравновесить. Для этого оборудование отвода конденсата, например, узел механического насоса-конденсатоотводчика, балансируется с теплообменным оборудованием, что позволяет поддерживать постоянное равновесие с изменениями давления в системе. При достижении такого баланса отвод конденсата осуществляется самотёком, независимо от того, находится ли оборудование под избыточным давлением или в условиях вакуума.
Как определить оптимальный тип системы
Выбор системы сбора конденсата должен основываться на тщательном экономическом анализе выгод и сопутствующих потерь при каждой системе, учитывающем следующие факторы:
- Влияние противодавления
- Количество оборудования, подключенного к системе возврата конденсата, с учетом технических и экономических ограничений
- Необходимость установки рекуператора пара вторичного вскипания
| Типичный диапазон для открытых/закрытых систем |
|---|
|
| Поскольку открытые системы обычно менее затратны в проектировании и установке, их часто выбирают в случаях, когда экономическая выгода от внедрения закрытой системы не является достаточной. Например, такие системы могут применяться в установках, где используется пар низкого давления. |
Преимущества и недостатки открытых систем
Открытые системы возврата конденсата имеют более простую конфигурацию, что значительно снижает первоначальные затраты по сравнению с закрытыми системами. Кроме того, гидравлический расчет упрощается, так как после разделения конденсата и пара вторичного вскипания, диаметр трубы можно рассчитывать по тем же принципам, что и для водяных трубопроводов.
Однако, поскольку сборный бак открыт в атмосферу, потери энергии при испарении конденсата значительно выше, чем в закрытых системах, – особенно в установках с высоким давлением пара на входе конденсатоотводчика. Кроме того, выброс пара в атмосферу может значительно ухудшить условия труда на производстве.
| Пример открытой системы возврата конденсата |
|---|
|
| Внедрение открытых конденсатных систем часто обходится дешевле, но потеря пара в атмосферу ограничивает объем возвращаемой энергии. |
Преимущества и недостатки закрытых систем
Закрытые системы требуют более сложных инженерных расчётов и проектирования по сравнению с открытыми. Например, для управления сбросом пара вторичного вскипания в атмосферу необходимо устанавливать специальный клапан, а конденсатопроводы должны рассчитываться с учётом двухфазного потока пара и конденсата.
В то же время, закрытые системы обеспечивают более высокий уровень возврата и сохранения энергии по сравнению с открытыми. Кроме того, поскольку пар вторичного вскипания не выбрасывается в атмосферу, удаётся вернуть и повторно использовать большее количество воды. Отсутствие выбросов пара также значительно улучшает условия труда в производственных помещениях.
| Пример закрытой системы возврата конденсата |
|---|
 |
| Закрытые системы часто требуют больших затрат на внедрение по сравнению с открытыми, но обеспечивают более значительную экономию энергии. |
Сравнительная таблица
| Открытая система | Закрытая система | |
|---|---|---|
| Температура возвращаемого конденсата | До 100 °C | До 180 °C* |
| Схема системы | Простая | Сложная |
| Первоначальные затраты | Низкие | Высокие |
| Операционные расходы | Зависят от множества параметров | Зависят от множества параметров |
| Коррозия трубопроводов | Значительная (конденсат контактирует с воздухом) | Незначительная (отсутствие контакта с воздухом) |
| Выброс пара | Значительный (при высокой температуре конденсата) | Незначительный |
| Области применения | Питательная вода для котлов, предварительный нагрев, вода для очистки и др. | В основном для прямой подачи в котёл и систем рекуперации пара вторичного вскипания |
* Может быть выше, ограничивается предельной рабочей температурой насоса и вспомогательного оборудования.