Способ нагревания до высоких температур помощью гретого пара низкого давления Советский патент 1935 года по МПК F28B1/00 

Предлагаемое изобретение имеет в виду такое применение перегретого пара низкого давления, которое позволяет производить нагревание до весьма высоких температур (300° и даже выше) без потребления самого парч, а лишь за счет расхода топлива иа пе егревание с / альнйшим испильзованием отработавшего пара для обыч ы. технологических и хозяйственных заводских надобностей. С этой целью в предложенном способе пар из котельной установки разветвляется на два взаимно регулируемых потока, из которых один идет непосредственно в потребление соответственными заводскими установками, а другой, предназначенный специально для нагревания до высокой температуры тех или иных аппаратов, перегревается до требуемой Tt мпературы (с небольшим «е избытком). Далее перегретый пар поступает в означегные аппараты в определенном регулируемом количестве с тем расчетом, чтобы во время нахеждения в аппаратах сн успевал отдать им лишь ту часть своей теплоты, которая приобретена во время перегревания, НС не конденси уясь при этом и не расходуя своей скрытой теплоты парообразования. После этого, восстановив свою первоначальнз ю насыщенность и

(19)

прочие свойства, он смешивается с первым не перегреваемым потоком и расходуется вместе с ним обычным образом, как насыщенный пар низкого давления. Этим достигается значительная экономия как в расходе топлива, который определяется лишь потребностью на перегрев, так и в отсутствии капита ьных затрат на специальные оборудования, необходимые при применейии перегретого па а высокого давления или сильно перегретой в.ды.

Способ кожет найти применение в различных производствах, имеющих достаточное по1ребление пара и требующих по технологическому процессу высокого нагрева, и в частности предназначается для использования при гидрогенизации масла, вследствие чего в.поел дующем, в целях конкретизации способа, будет описано его применение к нагреванию масла.

Применение перегретого пара низкого давления для этой цели обычно исключалось благодаря низкому частному коэфициенту теплопередачи его, по сравнению с таковым для насыщенного i ара и виды, малому теплосодержанию и невозможности рационального использования большого количества отходящего пара, подавляющая тепловая

ценность которого в виде скрытой теплоты парообразования не может быть использована для целей повышенного нагрева (выше 180°). Малый же коэфициент теплопередачи вызывал необходимость наличия огромных поверхностей нагрева нагревательной аппаратуры, конструктивно трудночыполнймых.

Последнее правильно для случаев нагрева жидкостей, облтдающих большим частным коэфициентом теплопередачи, как например, вода. В отношении растительных масел, частный коэфициент теплопередачи которых относительно низок, дело обстоит несколько иначе. Величина поверхности нэгрева непосредственно определяется не частным коэфициентом теплопередачи нагревающего агента, а общим (генеральным) коэфициентом, который в свою очередь зависит от суммы обратных величин частных коэфициентов теплопередачи по известной формуле: 1

К-- + . + L

01

«2

Здесь решающее значение играет меньший частный коэфициент теплопередачи, т. е. в данном случае нагреваемого масла. Величиной -.-, учитываюшей влияние стенки нагревающей поверхности, вследствие, ее незначительности, в подавляющем большинстве случаев возможно пренебречь.

Пример. Частныо коэфициент теплопередачи от стенки змеевика к маслу при температуре последнего:г180° и хорошей циркуляции а - 200 , для насыщенного пара « -1000 кол и д-пя перегретого с 300°, давлением 7 I niM. - кал.

В таком случае при нагреве масла насыщенным паром общий коэфициент теплопередачи

- 196 кал.

+J.

10000

200

При применении перегретого пара

К

-120 «rat.

+-200

300

Таким образом при уменьшении частного коэфициента теплопередачи нагревающего агента в 33,3 раза общий коэфициент теплопередачи уменьшается, а следовательно поверхность нагрева увеличивается всего на 38,7%. Значительно труднее использование перегретого пара, отходящего из нагревательных аппаратов в таких количествах, что обычным порядком может быть утилизирована лишь незначительная часть его.

Предлагаемый способ подогрева масел пер-д гидрированием перегретым паром обычного на гидрозаводах давления (7-8 атм.) с температурой перегрева 300-350° и с последующим использованием его на технологические и хозяйственные нужды завода, прежним порядком, легко может быть применен на каждом гидрозаводе, так как не требует (а если требует, то на незначительную сумму) импортного оборудования и материалов, прост в обслуживании и экономичен в эксплоатации. Кроме того для гидрозаводов, имеющих дезодорационные установки, отпадает надобность в специальном пароперегревателе, как правило, работающем весьма не эконЬмично.

Осуществление указанного способа подогрева возможно провести по схемам, изображенным на фиг. 1 и 2 чертежа.

Получаемый из паровых котлов 1 пар, в необходимом для нагрева масла количест е, согласно схеме по фиг. 1, пропускается через пароперегреватели, где и нагревается до температуры 320-350°. Остальное количество пара поступает в паропровод насыщенного пара. Таким образом достигается уменьшение поверхности нагрева пароперегревателей котлов с одной стороны и уменьшение конечной температуры перегрева пара, идущего на дальнейщее использование,-с другой стороны.

На паропроводе перегретого пара устанавливается регулятор температуры 2, назначением которого является поддержание постоянной температуры перегреваемого пара путем изменения открытия дроссельного клапана 3 на линии насыщенного пара. Проходящей через маслоподогреватели 4 перегретый пар, отдавая часть теплоты перегрева маслу, охлаждается до 230-250° и поступает в паропровод насыщенного пара, по которому идет в смесительный аппарат 6. Здесь после окончательного перемешивания с насыщенным паром получается пар с Htкоторой средней температурой перегрева. В случае остановки работы маслоподогревателей для предотвращения пережога труб пароперегревателей предусматривается наличие обходного паропровода с перепускным автоматическим клапаном 5, установленным на разность давлений, несколько ббльш ю, чем потеря давления при прохождении пара через змеевики маслоподогревателя. Поэтому при нормальной раГоте и при правильном расчете поверхностей нагрева маслоподогревателей, пароперегревателей и паропроводов перепускной клапан 5 закрывает доступ перегретого пара по обходному трубопроводу. Однако для постоянного контроля за температурой перегретого пара со стороны регулятора температуры 2 необходимо наличие постоянного потока пара, что и достигается устройством у перепускного 5 перепускного паропровода незначительного диаметра.

При выключении маслоподогреваТелей количество проходящего через пароперегреватель пара сильно уменьшается и следовательно температура его возрастает.

Регулятор 2 прикроет клапан 3, вследствие чего давпение пара затем уменьшится и перепускной клапан откроет доступ пару через обходный па. опровод. После этого те.;пература перегретого пара начнет падать и регулятор приоткроет клапан 3. При включении же маслоподогревателей перегретый пар пойдет через нагревательные змеевики к смесителю пара, давление в последнем возрастет и перепускной клапан 5 закроет обходной паропровод. На паропроводах от регулятора 2 к маслонагревателям 4 установлены конденсационные горшки 7. В случае ручного регулирования температуры пара следует вместо регулятора температуры 2 поставить термометр, а дроссельный Зи перепускной 5 клапаны заменить обычными вентилями.

В случае невозможности снабдить паровые котлы пароперегревателями

необходимой поверхности нагрева работа ведется по схеме, изображенной на фиг. 2.

При работе по этой схеме подогрев пара регулируется количеством сжигаемого топлива в топке паропер гревателя 2. Количество же проходящего через пароперегреватель пара из котлов 1 измсня- тся величиной открывания вентиля 3 согл сно показаниям термометра на выходных паропроводах маслоподогревателей 4.

Для уменьшения количества перегретого пара на подогрев масла следует начальный нагрев до температуры 120- 150° вести насыщенным или слабо перегретым паром из паропровода смешанного пара в смесителе 5. В змеевиках пар конденсируется и отводится через конденсац::онный горшок 7. После достижения указанной температуры в эти же змеевики дается перегретый пар, которым уже и достигается окончательная температура масла 2СО-220°. Такой порядок работы легко достигается при последовательной работе маслоподогревателей.

Прои.веденный технический расчет по применению схемы I показал необходимый расход пара на подогрев масла в количестве от 45 до 60 Уо от общего количества, вырабатываемого паровыми котлами. Колебания в потреблении пара обычно не превосходят 30Vo от среднего расхода. Большие отклонения происходят крайне редко и притом в течение весьма непродолжительного времени. Значительного влияния на работу маслоподогревателей с этой стороны ожидать трудно при условии надлежащего регулирования температуры пара и правильного выбора поверхностей нагрева пароперегревателей. Во время остановки всегозавода паровые котлы могут быть выведены из работы лишь после остановки газогенераторов и водородных печей, являющихся самыми крупными потребителями пара,следовательно до этого времени работа маслоподогревателей обеспе ена. Дальнейшей же работы от них не требуется.

При pasBk pтывdнии работы завода после полной остановки паровые котлы растапливаются раньше всего. Нагретое масло потребуется лишь после подачи

водорода водородными печами, на что необходимо обычно не менее 6 часов с момента начала подачи пара паровыми котлами. За этот промежуток времени может быть подготовлено к гидрированию надлежащее количество масла.

Вообще же работа маслоподогревателей в этих случаях достаточно хорошо может быть обеспечена путем надлежащего планироания времени ввода в работу и остановки отдельных потребителей пара.

Что касается зависимости работы маслоподогревателей от работы паровых котлов, то следует указать, что от этого фактора зависит и производительность всего завода. Всякие перебои в работе котлов на маслоподогревателях отзовутся в такой же степени, как и на остальных производственных единицах. Колебания в температуре перегретого пара Гезусловно зависят от работы маслоподогревателей. По расчетам повышение температуры перегретого пара при выключении маслоподогревателей составляет максимум 30° при нормальной раЬо е. Такое колебание заметным образом на работе технологических потребителей пара не скажется, тем более, что остановка маслоподогревателей может быть лишь весьма кратковременной.

Конечная температура перегрева до установки маслоподогревателей и после нее в зависимости от принятой поверхности нагрева пароперегревателей может быть 1 олучена выше, а в некоторых случоях и ниже имеюашйся.

Для целей окончательного догрева не требуется дополнительного расхода пара, потому что нагревание производится Только за счет части теплоты нагр-ва пара, добавочный же р сход пара на первс-начальный нагрев составляет не более 5,, от общего количества производственного пара. К этому

следует прибавить при работе по схеме I необходимую мощность котло5 на получение окончательного нагрева, что потребует увеличения количества сжигаемого под котлами топлива на 2-2,5%. Таким образом, общее увеличение тепловой мощности кочегарки при работе по схеме 1-5% и по схеме II-7,5%. Уменьшение давления пара у мест потребления будет иметь место, поскольку змеевики и арматура маслоподогревателей являются добавочным сопротивлением протекающему пару. При рациональной конструкции маслоподогревателей паропроводов и арматуры потеря давления по схеме I может быть легко доведена до 0,5 атм. и по схеме II-до 0,85 атм. Путем увеличения рабочего давления котлов, снижения его у мест потребления или того и другого вместе это условие может быть выполнено без какого-либо ущерба для производства.

Предмет изобретения.

Способ нагревания до высоких тем, ператур помощью перегретого пара низкого давления, отличающийся тем/ что, с целью использовать для нагрева лишь теплоту перегрева, но без расходования самого пара, последний из котельной установки разделяют на два взаимно регулируемых автоматически и И вручную потока, из которых один служит непосредственно для целей обычного потребления, а другой подвергают перегреванию до требуемой темперагуро и направляют в нагревательные аппараты, регулируя его поступление в таком количестве, чтобы этот пар, проходя через аппараты, успевал отдать, не конденсируясь, только приобретенную во время перегревания теплоту, после чего означенный поток, после смешения с первым потоком, служит для целей общезаводского потребления.

,2

фиг.

-9

7 ч 7 ч 1 Нэ -й |-с I /ч- -7ие7

У

фиг. 2

Ч.

.П

1

«5

-CXI