Инновации в производстве прямоточных индукционных парогенераторов и пароперегревателей в России
Следи за успехами России в Телеграм @sdelanounas_ru
электрические индукционные парогенераторы
промышленный парогенератор
Индукционные парогенераторы ИП ПАРРУС и индукционные пароперегреватели ИПП ПАРРУС нового поколения, находящиеся в производстве, относятся к парогенераторам прямоточного типа и могут использоваться как самостоятельные парогенерирующие установки, так и в виде блоков, входящих в состав более мощных парогенераторов.
Главным преимуществом выпускаемых ИП ПАРРУС является равномерный нагрев паровой трубы змеевика индукционным током, что по сути явилось решающим фактором создания надежных электрических парогенераторов, обладающих высоким КПД преобразования электрической энергии в тепловую и завоевавших в связи с этим высокую позицию на рынке автономных парогенераторов.
Равномерный нагрев трубы индукционным способом обеспечивает возможность нормальной циркуляции и создания теплообмена с большой интенсивностью, при этом температура стенки трубы лишь ненамного (на 10 -30 град.С) превосходит температуру насыщения и не является опасной для медной трубы индукционного парогенератора вплоть до 300 -350 град.С. Гальваническое покрытие поверхности трубы увеличивает критическую теплостойкость трубы до 800 град.С. При расчете труб учтено, что суммарная тепловая мощность всех нагревательных витков змеевика должна быть не меньше потребляемой парогенератором. Удельная мощность теплопередачи для меди не более 20 Вт/кв.см.
В прямоточных индукционных парогенераторах ИП ПАРРУС расход питательной воды оказывает непосредственное воздействие на объем, температуру и давление пара на выходе парогенератора. Следовательно, подача питательной воды в парогенератор может использоваться в качестве универсального параметра управления производством пара, но при условии, что паровая труба, в которой осуществляется преобразование воды в пар, работает стабильно, с высоким кпд и на максимальной для нее мощности нагрева. Раньше при неравномерном нагреве труб подача питательной воды производилась при обязательном контроле температурного режима трубы и подачи топлива в горелку. В индукционном парогенераторе контроль температуры трубы осуществляется только с целью предотвращения аварийного перегрева, а управление по расходу воды и давлению пара становится простым и понятным.
В высокотемпературных пароперегревателях ВПП управление производством перегретого пара по температуре, т.к. в отличие от насыщенного пара у перегретого пар нет прямой зависимости температуры от давления.
Следует отметить, что парообразованию в индукционном парогенераторе ИП ПАРРУС содействует электромагнитный процесс, возбуждаемый во внутренней полости трубчатой вторичной обмотки при протекании по ее цилиндрической поверхности индукционного переменного тока большой величины. При протекании переменного тока по поверхности во внутренней полости цилиндрического проводника возникает высокочастотное электромагнитное излучение с критической длиной волны, равной удвоенному диаметру цилиндрической внутренней полости цилиндра проводника, не выходящее за пределы внутренней полости. Как было нами экспериментально установлено, это излучение в основном ответственно за ускоренную диссоциацию молекул воды за счет увеличения амплитуды их вибраций в условиях повышения температуры нагрева трубчатой вторичной обмотки индукционного парогенератора. Согласно имеющимся представлениям данное электромагнитное излучение никуда не рассеивается из внутренней полости проводника, и вся его реактивная энергия в нашем случае тратится на разъединение возбужденных тепловой энергией молекул воды при ее переходе в парообразное состояние. Таким образом, максимальная эффективность процесса парообразования во внутренней полости трубчатой вторичной обмотки получена при условии поддержания максимально возможной интенсивности электромагнитного процесса, возбуждаемого во внутренней полости переменным током, протекающим по наружной поверхности трубчатого проводника, что ведет к повышению эффективности работы парогенератора и уменьшению общей длины нагревательной трубы змеевика.
Индукционные парогенераторы в сборке
В литературе отмечается, что прямоточные парогенераторы позволяют регулировать влажность и соответственно количество производимого с температурой насыщения пара в диапазоне от 80 до 120%. Это также считается преимуществом прямоточных парогенераторов. В случае нагрева паровой трубы индукционным током данный диапазон расширяется от 50 до 200%, что делает установку еще более универсальной и позволяет с учетом переносимой мощности использовать индукционный парогенератор для широкого спектра приложений в хозяйственной деятельности. Регулирование паропроизводительности в пределах указанного диапазона можно осуществлять вручную увеличивая или уменьшая подачу питательного насоса любым известным способом, или автоматически, синхронизируя подачу воды с расходом пара. Небаланс теплоты отражается на температуре пара, а небаланс влажности действует на давление пара. При использовании ИП ПАРРУС на практике можно руководствоваться простым правилом: в случае работы с теплообменниками уменьшать расход воды, в остальных случаях лучше добавлять для придания пару высокого коэффициента влажности.
Чем отличается насыщенный пар от перегретого — важное знание при создании автономных парогенераторов. Насыщенный пар высвобождает скрытую теплоту при постоянной температуре, что является удивительным природным явлением, обеспечившим человеку возможность создания огромного количества технологий. Постоянная температура на всей площади, разделяющей источник теплоты и нагреваемую среду, сохраняется на всем периоде конденсации (фазового перехода), если конденсат устойчиво отводится, не допуская обводнения парового пространства. Перегретый пар при передаче теплоты может охлаждаться по «разной траектории» в пространстве «температура-давление» и не позволяет иметь стабильные условия теплопередачи до тех пор, пока не остынет до состояния насыщенного пара. Начиная охлаждаться в одной точке поверхности теплообмена, перегретый пар не может сохранить температуру и давление по всей поверхности. Количество теплоты, передаваемой перегретым паром при охлаждении, существенно ниже количества теплоты (как правило, на порядок), передаваемой паром при том же давлении в состоянии насыщения. Как всякий газ, перегретый пар формирует воздушную пленку на поверхности теплообмена. При транспортировке пара это явление способствует снижению теплопотерь. В теплообменных аппаратах этот пограничный слой, наоборот, снизит теплопередачу. У насыщенного пара граница фазового перехода формируется на поверхности теплообмена. В то же время эффективность теплопередачи будет сохраняться постоянной при условии оперативного отвода конденсата. Таким образом, хотя температура перегретого пара всегда выше температуры насыщенного пара при одинаковом давлении, эффективность теплопередачи перегретого пара не может сравниться с эффективностью теплопередачи насыщенного пара и всегда хуже.
Особое место в конструкции прямоточного индукционного парогенератора ИП ПАРРУС занимает питательный насос, который своей подачей и создает заданное давление пара на выходе парогенератора. Современные водяные насосы имеют небольшие габариты, устойчивы к коррозии, почти не требуют обслуживания за исключением проверки фильтра грубой очистки входной воды. Однако по-прежнему недопустимо кипение в насосе, оно приводит к повреждению насоса и срыву производительности. При эксплуатации парогенераторов ИП ПАРРУС в замкнутом цикле с теплообменниками важно контролировать температуру обратной воды, которая не должна превышать 70 град.С. Не менее опасна даже при низких температурах кавитация в насосе, вызываемая подсосом воздуха во всасывающей магистрали насоса. Ее последствия аналогичны результатам кипения воды в насосе.
Передача тепла от парогенератора теплообменнику через распределительный трубопровод сопровождается образованием конденсата — горячей воды, в которую превращается пар в результате теплообмена. Эффективность работы автономного парогенератора напрямую зависит от своевременного отвода конденсата из труб распределительной системы и теплообменников. Часто можно слышать, что парогенератор дает недостаточно пара, хотя его мощность соответствует мощности теплообменника. Это прямое следствие того, что из замкнутой тепловой системы отводится не весь конденсат, или в системе имеются места утечки пара в атмосферу. Даже если утечка пара малозаметна, она приносит значительный ущерб энергосистеме автономного парогенератора. Конденсат необходимо удалять из всех мест естественного понижения паропроводов распределительной системы и теплообменников с помощью конденсатоотводчиков.
Конденсатоотводчик является существенной составной частью паровой системы. Назначение конденсатоотводчика — выпускать из системы конденсат, воздух и другие неконденсируемые газы и не пропускать пар. Отсутствие конденсатоотводчиков или их неисправность приводит к затоплению тепловой установки и выражается в появлении гидроударов, коррозии, потерях с пролетным паром, снижении производительности технологического оборудования, потере эффективности теплообменников.
Парогенераторы в модульной сборке
Как правильно выбрать мощность индукционного парогенератора
Исходными данными для определения электрической мощности парогенератора являются его паропроизводительность Qп и давление пара Рп.
Допустим, нам нужен электрический парогенератор на Qп = 100 кг пара/час при давлении пара Рп = 6 бар.
По таблице физических свойств насыщенного пара (Таблица 2) находим удельную теплоту насыщенного пара при давлении 6 бар:
Х=660 ккал/кг
Для производства пара в количестве 100 кг/час потребуется расход энергии:
Э=Qп х Х=100×660 = 66000 ккал/час
Такой расход энергии обеспечивает электроустановка мощностью Ра=76,7 кВт.
Из этого простого расчета делаем вывод, что при использовании парогенератора в качестве нагревательного устройства следует ориентироваться на мощность, передаваемую паром от парогенератора потребляющему устройству (теплообменнику), а не на количество пара, производимое парогенератором. Так при мощности 76,7 КВт индукционный парогенератор может произвести 250 кг пара/час, но это не означает что он передает тепловую мощность, превышающую потребляемую им от электросети. Индукционный пар обладает свойством иметь температуру насыщения при меньшем теплосодержании.
Важную роль в жизни парогенераторов играет качество питательной воды. Введенный в действие
Долгое время бытовало мнение, что в электромагнитных нагревателях воды омагничивание предотвращает отложение солей жесткости на поверхностях теплообмена и появлялись рекламные заявления о том, что индукционные нагреватели нечувствительны к жесткости нагреваемой воды. На практике оказалось, что это не так. Если посмотреть данные таблицы 1 «Энергетические характеристики змеевиков», то мы видим, что теплопередающие поверхности внутри труб работают с почти предельно допустимой удельной нагрузкой по мощности. Можно представить себе интенсивное кипение воды одновременно по всей длине трубы и, как говорится, сухой остаток никто не отменял. Были проведены специальные эксперименты по определению предельной жесткости воды, начиная с которой в змеевике индукционного парогенератора начинаются неотделимые отложения на поверхностях теплообмена. В результате было установлено, что при увеличении содержания солей жесткости в питательной воде вплоть до 0,1 ммоль/л (1мг-эквивалент/л) отложения на медных трубах не появляются или носят неустойчивый характер, но при дальнейшем повышении концентрации процесс осаждения приобретает лавинообразный характер, и труба в считанные часы плотно «зарастает». Положительным результатом эксперимента следует считать, что граница начала процесса превышает лимит ГОСТа почти в 25 раз и это является достаточно весомым преимуществом индукционных парогенераторов с трубчатыми медными змеевиками, поскольку водоподготовка для них обойдется пользователю дешевле.
Что касается водородного показателя рН, то ощелачивание питательной воды путем добавления в нее небольшого количества пищевой соды КОН оказывает положительный эффект на износостойкость оборудования.
Парогенератор в корпусе из нержавеющей стали
индукционный парогенератор
Области применения пара.
Насыщенный пар, вырабатываемый прямоточным индукционным парогенератором ИП ПАРРУС, активно используется практически во всех отраслях экономики для нагрева технологического сырья в силу особых свойств пара перед другими теплоносителями. Повторим, что пар мгновенно занимает весь объем заполняемой емкости, а также, что во всех точках емкости температура пара имеет равную температуру.
Опыт продаж ИП ПАРРУС показал, что наиболее активной сферой является пищевая отрасль экономики,
Также активно пользуются насыщенным паром технологии нефтяной, химической промышленности, фармацевтики, производства строительных материалов, прачечные, химчистки, бани, хамамы, сельскохозяйственные агротехнологии и другие.
Перегретый пар наиболее эффективно транспортируется по паропроводам, вследствие малых теплопотерь, а также возможно его использование для обеззараживания медицинских стоков, вредных отходов животноводства контролируемого пиролиза различных материалов.
В настоящее время структурами Госкорпорации Росатом ведутся работы по практическому изучению воздействия перегретого пара на радиоактивные отходы для их утилизации, а также воздействия перегретого пара на птичий помет и свиной навоз, как наиболее вредные для экологии отходы животноводства, с целью их дальнейшей утилизации или использования.
Исходя из выше написанного, наиболее потенциально привлекательными клиентами для продажи индукционных парогенераторов и высокотемпературных пароперегревателей являются предприятия следующих отраслей экономики: пищевой, нефтяной, химической, строительной, промышленной, атомной, сельскохозяйственной, фармацевтической, банно-прачечной
Прямоточные индукционные парогенераторы серии ИП ПАРРУС прошли длинный путь инженерного развития и продаж на теплоэнергетическом рынке с 2016 года под управлением наших предприятий В-Плазма и затем ПАРРУС.
За это время они были усовершенствованы и доработаны в основном в направлении повышения технологичности и надежности. В настоящее время они пользуются спросом на рынке благодаря следующим технико-экономическим преимуществам:
- Малый вес и габаритные размеры, современный внешний вид.
- Низкое потребление электроэнергии для выработки насыщенного пара (32 кВт на 100 кг пара).
- Простота конструкции и связанная с этим высокая ремонтопригодность.
- Высокое быстродействие (практически релейный режим СТАРТ/СТОП) теплового процесса испарения, что дает возможность использовать простую и надежную систему управления устройством.
- Надежные нагреватели (змеевики), рассчитанные на температуру аварийного останова 700 градусов С.
- Плавная регулировка (установка) влажности/сухости насыщенного пара при постоянной потребляемой электрической и выдаваемой тепловой мощности. Это также дает возможность регулировать тепловую мощность пара от 32 до 70 кВт при производстве 100 кг пара, что позволяет использовать его практически во всех сферах экономики.
- Возможность производства пересушенного и перегретого пара с температурой до 400 градусов С, при постоянной тепловой мощности.
- Блочно-модульное агрегатирование для решения задач создания паровых систем большой мощности и производительности.
- Высокий КПД, близкий к 1, присущий всем техническим установкам, базирующимся на технологии электромагнитной индукции.
- Низкие затраты на техническое обслуживание.
- Отсутствие необходимости регистрации ИП ПАРРУС в органах Ростехнадзора, вследствие малого объема нагревательного элемента (змеевика).
Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈
