Източване на котела: повърхностно, дънно и рекуперация на топлина

Източване на котела: повърхностно, долно и възстановяване на топлината е преднамереното изпускане на вода от котела с цел контролиране на разтворените и суспендираните твърди вещества, които питателната вода и химическата обработка оставят след себе си. Всеки парен котел изпарява чиста вода и оставя соли, силициев диоксид и утайки в обвивката или барабана. Ако не се контролира, тези твърди вещества се концентрират докато не предизвикат пренасяне в парата, образуване на отлагания или корозия. Източването стои на пресечната точка между химията на водата, енергийната ефективност и механичното износване.

Защо се извършва източване на котлите

Питателната вода винаги носи някакви разтворени твърди вещества, дори след омекотяване, деаерация и химическа обработка. Когато котелът изпарява вода в пара, твърдите вещества остават и общото количество разтворени вещества (TDS) непрекъснато се увеличава. Високото TDS повишава риска от пенообразуване и пренасяне в парата, което замърсява последващото оборудване и потенциално може да повреди турбините. Отделен проблем е утайката: суспендирани твърди вещества, утаявания на твърдостта и химически остатъци, които се отлагат на дъното на барабана. Източването адресира и двете, чрез два механизма, насочени към две различни местоположения.

Непрекъснато повърхностно (TDS) източване

Повърхностното източване извлича вода от точно под нивото на водата, където разтворените вещества се концентрират най-много, тъй като там се извършва отделянето на парата. То работи непрекъснато или почти непрекъснато през фиксиран или автоматично модулиран клапан, контролиран от сензор за TDS или проводимост. Понеже потокът е постоянен, това е потокът, най-подходящ за възстановяване на топлината и основният лост за поддържане на TDS в целевия диапазон, зададен от производителя на котела или доставчика на водна обработка. Скоростта се изразява като процент от потока на питателната вода, обикновено в ниски едноцифрени числа за добре обработени системи и по-висока, когато качеството на водата за доливане е слабо.

Прекъснато долно източване

Долното източване извлича от най-ниската точка на барабана, където се натрупват утайки и отложени твърди частици. То се изпълнява като кратко разтоварване с пълен отвор един или повече пъти в смяна, а не непрекъснато, тъй като бързият поток изплаква седиментите по-добре от тънка струя: отвори напълно, задръж кратко, затвори напълно, като се избягва частично отворен клапан, който може да предизвика "wire draw" и ерозия на седлото. Долното източване премахва много малко разтворени вещества; неговата задача е контрол на седимента, не контрол на TDS.

Цикли на концентрация и процент на източване

Циклите на концентрация (COC) описват колко пъти е по-концентрирана вода в котела (TDS) в сравнение с TDS на питателната вода. Тъй като разтворените вещества напускат котела само чрез източване, просто масово балансиране дава процент на източване като приблизително 100, разделено на COC.

По-високото качество на питателната вода, постигнато чрез омекотяване, обратна осмоза или върнат кондензат, позволява повече цикли на концентрация при същия процент източване. Всеки процент върнат кондензат вместо сурова доливна вода намалява TDS на питателната вода и намалява източването, необходимо за поддържане на същия предел на TDS в котела. Предприятията, които искат да намалят товара от източване, следва да прегледат своите системи за връщане на кондензат преди да променят само химическата обработка.

Енергийната загуба и как да се възстанови

Водата от източването напуска котела при наситена температура и налягане, пренасяйки чувствителна топлина и, след като флашва при атмосферно налягане, част от латентната топлина като флаш-пара. Всеки килограм, изхвърлен без възстановяване, е еквивалентна на енергията за питателната вода, за която котелът вече е изразходвал гориво — непрекъсната загуба за котли, които извършват източване в няколко процента от потока на питателната вода.

Две устройства, обикновено инсталирани серийно, улавят повечето от тази енергия:

• Флаш съд: източването при налягането на котела навлиза в съд, поддържан при по-ниско налягане, където част от него флашва до ниско налягане и тази пара се насочва към деаератора, компенсирайки живата пара, използвана там.
• Топлообменник за източването: оставащата течност, все още значително над околната температура, преминава през тръбен (shell-and-tube) или плочен топлообменник срещу влизащата доливна вода, предварително загрявайки я преди деаератора.

Заедно тези стъпки възстановяват значителна част от енергията, която иначе щеше да отиде в канала, и намаляват температурата на водата, изпращана в канализацията — което има значение за разрешителните за изпускане. Възстановената топлина също така намалява парното търсене на деаератора, свързвайки възстановяването на източването с общото представяне на деаератора и подаването на питателна вода към котела.

Последствията от неправилния процент на източване

Процентът на източване е баланс. Прекомерното източване хвърля напразно обработената питателна вода и вложената в нея енергия от гориво, повишава разходите за доливна вода и химическа обработка и натоварва системите за отпадъчни води. Недостатъчното източване позволява натрупване на TDS или утайка, повишавайки риска от пренасяне, пенообразуване и приминг, които замърсяват качеството на парата и могат да запушат топлообменници или да повредят лопатките на турбините. Натрупаната утайка също изолира повърхностите за топлообмен, способствайки за локално прегряване, образуване на отлагания и в тежки случаи корозия под отлагания.

Понеже и двата режима на повреда са скъпи, но невидими в ежедневието, контролирането на източването печели от последователен мониторинг, вместо периодични ръчни проверки. Проследяването на тенденциите на TDS, времето на работа на клапана за източване и процента върнат кондензат в платформа като Fabrico улеснява улавянето на дрейфиращ сензор или клапан, който не се затваря напълно, преди това да се превърне в инцидент. Запишете демонстрация на Fabrico, за да видите как мониторингът на котелните помощни системи се вписва в по-широка програма за поддръжка.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между повърхностното източване и долното източване?

Повърхностното източване извлича от близо до нивото на водата за контрол на разтворените вещества и работи непрекъснато или автоматично. Долното източване извлича от най-ниската точка за отстраняване на отложената утайка като кратко, прекъснато разтоварване с пълен отвор.

Колко често трябва да се извършва долното източване?

Практиките варират в зависимост от качеството на питателната вода и натоварването на котела, но обща отправна точка е веднъж или два пъти на смяна, следвайки писмената процедура на производителя, а не фиксиран интервал.

Възстановяването на топлина от източването възвръща ли инвестицията си?

Флаш съд и топлообменник възстановяват значителна част от енергията, която иначе се губи, и възвръщаемостта обикновено е бърза за котли с устойчиво източване от няколко процента от потока на питателната вода, въпреки че точната стойност зависи от цената на горивото и експлоатационните часове.

Как връщането на кондензат влияе върху процента на източване?

Върнатият кондензат е практически без твърди вещества в сравнение със суровата доливна вода, така че увеличаването на процента върнат кондензат намалява средното TDS на питателната вода, позволявайки повече цикли на концентрация и по-малко източване за същия предел на TDS.