Главная / Продукция / Энергосберегающий паро-водяной теплообменник / Смесительный теплообменник «КОССЕТ» КПВН-С / Целесообразность внедрения теплообменника КОССЕТ

Целесообразность внедрения теплообменника КОССЕТ

[singlepic=224,600,600,,center]
Производственное объединение «ХимСтальКомплект» занимается внедрением энергосберегающих технологий в области пароводяного и водоводяного теплообмена, а также технологиями утилизации тепла отходящих газов. На предприятии разработан контактный пароводяной нагреватель типа КПВН-С («КОССЕТ»), представляющий собой инжекционный пароструйный смесительный теплообменник.

Пароутилизаторы «КОССЕТ» применяются для следующих целей:

  1. нагрев воды в системах горячего водоснабжения;
  2. утилизация низкопотенциального пара после паровых машин и технологических установок;
  3. нагрев питательной воды паровых котлов перед химводоподготовкой;
  4. основной и пиковый нагреватель сетевой воды в системе
    теплоснабжения;
  5. нагреватель воды для горячего водоснабжения в открытых системах теплоснабжения;
  6. при использовании пара на предприятии для технологических целей возможно использование «Коссет» для локальной системы водяного отопления и отказа от второго теплоносителя, получаемого от сторонней организации.

Паро-водяной теплообменник «КОССЕТ» состоит из подводящего паропровода с соплом, корпуса и нагревательного элемента. Паропровод подсоединен к корпусу, в котором находится сужающееся сопло и камера смешения воды и пара. Нагревательный элемент устанавливается в отрезке трубопровода. Пар из паропровода через сопло поступает в камеру смешения, куда в свою очередь через кольцевой зазор между конфузором камеры смешения и стенками сопла за счет разряжения, создаваемого струей пара, эжектируется поток воды. Эжектируемый поток воды под воздействием скоростной струи пара дробится на мелкие капли, формируя развитую поверхность для тепломассообмена. В камере смешения происходит перемешивание потока, дальнейшая конденсация пара, преобразование гетерогенной системы в гомогенную, выравнивание поля температур. В конструкции камеры смешения предусмотрен турбулизатор и диссипативная насадка, которые обеспечивают полную конденсацию пара в потоке воды.

Известны конструкции смесительных теплообменников других предприятий, в частности, пароводяной струйный аппарат (ПСА) разработки НПО «Новые технологии» (г.Санкт-Петербург). Принцип действия ПСА основан на физическом явлении из области гидродинамики двухфазных потоков, суть которого заключается в возникновении скачка уплотнения в двухфазном потоке, при разгоне его до сверхзвуковой скорости и последующего торможения с переходом звукового барьера. Теплообмен в камере смешения ПСА происходит путем непосредственного контакта пара и воды. Поток пара разгоняется до сверхзвуковой скорости при помощи сопла Лаваля, после чего попадает в камеру смешения. Вода в камеру смешения подается через кольцевую диафрагму, соосно паровому потоку, в виде кольцевой струи. При взаимодействии потоков происходит распыление воды высокоскоростной струей пара, в результате чего в камере смешения происходит формирование мелкодисперсного сверхзвукового потока равновесной двухфазной смеси; при этом пар передает воде свой импульс и тепло. Далее полученная смесь тормозится в сверхзвуковом диффузоре, что приводит к возникновению скачка уплотнения в двухфазной смеси, повышению статического давления и полной конденсации пара. В результате на выходе из ПСА формируется поток воды с более высокой температурой, чем на входе, и нагретая вода под давлением подается потребителю.

В отличие от всех известных струйных аппаратов-теплообменников, в конструкции теплообменника «КОССЕТ» эжектор размещен внутри трубопровода, за счет чего происходит разделение потока воды внутрь эжектора и в окружающее его пространство, пропорционально подаваемому в данный момент количеству пара. Это привело к тому, что теплообменник работает устойчиво в диапазоне изменения параметров воды и пара от 20 до 100% по расходу и давлению.

1. Основные преимущества пароструйного теплообменника «КОССЕТ».

Пароструйный контактный смесительный теплообменник КПВН-С («КОССЕТ») предназначается на замену типовых кожухотрубных пароводяных подогревателей и пластинчатых теплообменников.
Преимущества КПВН-С («КОССЕТ»)

1. Отсутствие разделительной теплопередающей поверхности, характерной для кожухотрубных и пластинчатых (типа Альфа-Лаваль) пароводяных теплообменников, благодаря применению контактного теплообмена при смешении пара и воды.

Контактный теплообмен в КПВН-С обеспечивает наибольшие коэффициенты теплопередачи от пара к воде (15-20) 103 Вт/(м2К), что в 20-30 раз выше по сравнению с кожухотрубным пароводяным подогревателем (500-800 Вт/(м2К)) и в 10-15 раз выше по сравнению с пластинчатым теплообменником (1000-2000).

2. Отсутствие термических сопротивлений отложений и теплопередающей поверхности.

Благодаря указанному свойству пароструйный теплообменник КПВН-С отличается высокой стабильностью теплообменных характеристик на всем протяжении эксплуатации.
При применении кожухотрубных пароводяных теплообменников в процессе эксплуатации образуются отложения, уменьшается эффективная площадь теплообмена и теплопроизводительность системы в целом, в результате снижается (до 0,8) коэффициент использования теплоты пара (недоиспользование). В пароструйном теплообменнике КПВН-С коэффициент использования пара всегда составляет 1,0 и теплопроизводительность постоянная, равно отвечающая проектным характеристикам.

3. Компактные размеры КПВН-С обеспечиваются высокой интенсивностью процесса теплообмена между паром и водой.

В сравнении с кожухотрубным пароводяным теплообменником в диапазоне теплопроизводительностей 0,6-16,2 МВт габариты (диаметр корпуса) уменьшаются в 1,5-2 раза, а поверхность тепловых потерь уменьшается в 2-3 раза.

4. Тепловые потери КПВН-С в 5-7 раз ниже аналогичных потерь для кожухотрубных теплообменников.

Указанное снижение достигается за счет уменьшенной поверхности теплопотерь и меньшего температурного напора между слоем теплоносителя вблизи внутренней поверхности стенки корпуса аппарата и окружающей средой. В корпусе кожухотрубного теплообменника происходит конденсация пара, поэтому температура теплоносителя у внутренней стенки корпуса равна температуре пара. В пароструйном теплообменнике КПВН-С температура у стенки близка к средней температуре воды благодаря разделению потоков.
Однако при любых условиях тепловые потери для кожухотрубных и пароструйных теплообменников не превысят 2-4%.

5. Глубокое саморегулирование расхода воды за счет особенностей конструкции при изменении расхода и давления пара.

Расход воды может изменяться от 20 до 100% от номинального при сохранении заданной температуры воды. Регулирование магистралей может осуществляться вручную оператором.

  1. Отсутствие вибраций, поэтому уровень шума ниже, чем у трансзвуковых пароструйных аппаратов.
  2. Применение КПВН-С («КОССЕТ») на магистралях диаметром до 500 мм, что при больших массовых расходах воды и пара приводит к уменьшению количества параллельно установленных аппаратов, уменьшает суммарную стоимость и облегчает регулирование.
  3. Отсутствие подготовки устройства перед запуском, в частности, прогрев конструкции до рабочей температуры.
  4. Отсутствие ремонта и технического обслуживания на протяжении всего срока эксплуатации до 20 лет.


2. Особенности применения и экономический эффект от внедрения.

Пароструйный теплообменник КПВН-С («КОССЕТ») может применяться в открытых и закрытых тепловых сетях. Для пароструйного теплообменника можно использовать простейшую типовую систему автоматики бойлеров. «КОССЕТ» устойчиво работает в автоматическом и ручном режимах. Модельный ряд позволяет нагреть практически любой объем воды. Тепловая мощность теплообменников КПВН-С («КОССЕТ») от 1,75 до 16,2МВт.

Положительный эффект от внедрения пароструйного теплообменника КПВН-С
в энергетическом производстве достигается за счет следующих факторов:

  1. уменьшения тепловых потерь через наружные поверхности на 2-4 %;
  2. исключение затрат на регулярное техническое обслуживание и ремонт;
  3. уменьшение затрат и топлива (до 20%) из-за недоиспользования теплоты пара при одной и той же воспринимаемой теплопроизводительности систем с кожухотрубными и пароструйными теплообменниками;
  4. высвобождение дополнительных площадей;
  5. в открытых системах со сбросовым паром снижение потребляемой мощности сетевых насосов подачи воды на 6 %;

Увеличение затрат при внедрении пароструйного теплообменника КПВН-С в закрытых системах связано с дополнительными расходами на химводоподготовку, Однако полный экономический эффект от внедрения КПВН-С («КОССЕТ») на объектах промышленности с учетом затрат являет положительным.

Таким образом, предлагаемая замена типовых пароводяных бойлеров на пароструйный теплообменник типа КПВН-С («КОССЕТ») является целесообразной, отвечающей требованиям теплоэнергосбережения и позволяет получить положительный экономический эффект.

Теплообменник обладает стабильными эксплуатационными характеристиками, требует минимальной модернизации существующей системы теплоснабжения, позволяет использовать стандартную автоматику, высвобождает дополнительные площади, снижает теплопотери.

Вверх