Systemy Pary i Kondensatu

Podobne dokumenty
Metody odzyskiwania ciepła zawartego w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego.

EFEKTYWNE WYKORZYSTANIE CIEPŁA TRACONEGO ZAWARTEGO W KONDENSACIE

Systemy Pary i Kondensatu

Metodyka oblicze op acalno ci zastosowania systemu odzysku ciep a zawartego w odsolinach odprowadzanych z kot a parowego.

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Systemy Pary i Kondensatu

GORĄCA I CZYSTA. Para z wytwornic pary czystej GESTRA.

(54)Układ stopniowego podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

Regulacja dopływu wody zasilającej do kotła parowego podczas gwałtownych zmian poboru pary.

Dobór odgazowywacza i zbiornika wody zasilającej.

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory 1. Ilość ciepła na potrzeby c.w.u.

Termiczne odgazowanie wody zasilającej kotły parowe.

GORĄCA I CZYSTA. Para z wytwornic pary czystej GESTRA.

Systemy Pary i Kondensatu

Rozdział 9 Żeliwne kotły grzewcze z palnikiem wentylatorowym średniej i dużej mocy

BILANS CIEPLNY CZYNNIKI ENERGETYCZNE

4. SPRZĘGŁA HYDRAULICZNE

GESTRA. Informacja Techniczna. C Moduły dla systemów pary i kondensatu

1 Układ kondensacji spalin ( UKS )

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

Oczyszczanie powierzchni wymiany ciepła z kamienia kotłowego. Przykład zastosowania technologii Hydropath dla kotłów parowych.

Dane techniczne VITODENS 200-W. Gazowy wiszący kocioł kondensacyjny 30 do 105 kw jako instalacja wielokotłowa do 420 kw.

VIESMANN VITOCROSSAL 300 Gazowy kocioł kondensacyjny 26 do 60 kw

Postęp techniczny w przemyśle cukrowniczym. Maj 2015

MIKROTURBINA czyli obrotowa redukcja ciśnienia

Zmiany położenia punktów przełączania w układzie elektrodowej regulacji poziomu wody w kotłach parowych przy zmianach stanu ruchowego kotłów.

Rozdział 8 Żeliwne kotły grzewcze z palnikiem atmosferycznym średniej i dużej mocy. Logano G334 Logano G434. str do str.

Innowacyjny układ odzysku ciepła ze spalin dobry przykład

PRZYCHODNIA W GRĘBOCICACH GRĘBOCICE ul. Zielona 3działki nr 175/7, 175/4, 705 PROJEKT BUDOWLANY BUDOWY BUDYNKU PRZYCHODNI CZĘŚĆ SANITARNA

URZĄDZENIA TECHNIKI CIEPLNEJ

XXI Zjazd Polskiego Stowarzyszenia Rozwoju Sterylizacji i Dezynfekcji Medycznej maja 2013 roku

VIESMANN. Dane techniczne Nr katalog.: patrz cennik, ceny na zapytanie VITOMAX 200 HS. Wysokociśnieniowy kocioł parowy. Wydajność pary4do25t/h

Rozdział 10 Żeliwne kotły grzewcze z palnikiem atmosferycznym średniej i dużej mocy

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

Przykładowe rozwiązania doprowadzenia powietrza do kotła i odprowadzenia spalin:

WPŁYW ODZYSKU CIEPŁA NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA CHŁODNICZEGO

Sposób na wodę. gospodarka wodno-ściekowa. Antoni Litwinowicz ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Zakład Chemii i Diagnostyki. Prawo o wodzie

ZABEZPIECZENIE INSTALACJI C.O.

PL B1. Sposób i układ uzupełniania wodą sieci ciepłowniczej i obiegu cieplnego w elektrociepłowni

12.1. Proste obiegi cieplne (Excel - Solver) Proste obiegi cieplne (MathCad) Proste obiegi cieplne (MathCad) Proste obiegi cieplne

Instrukcja montażu pompy ciepła Air 1,9 ST

EKOZUB Sp. z o.o Żerdziny, ul. Powstańców Śl. 47 Tel ; Prelegent: mgr inż. Andrzej Zuber

Efektywność energetyczna w przemyśle spożywczym na przykładzie browarów

Typowe konstrukcje kotłów parowych. Maszyny i urządzenia Klasa II TD

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

Odwadniacze do zastosowań specjalnych

Zawory mieszające z powrotem do kotła c.o. Mieszanie przed kotłem

Współczesne wymagania dotyczące jakości wody dodatkowej w aspekcie jakości wody zasilającej kotły parowe na najwyższe parametry Antoni Litwinowicz

VIESMANN. Dane techniczne Nr katalog.: patrz cennik, ceny na zapytanie VITOMAX 200 HW

Układ siłowni z organicznymi czynnikami roboczymi i sposób zwiększania wykorzystania energii nośnika ciepła zasilającego siłownię jednobiegową

Jak dobrać moc i sprawność kotła dla domu jednorodzinnego?

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Pompy ciepła

BADANIE WYMIENNIKÓW CIEPŁA

Zwiększanie efektywności wytwarzania mediów energetycznych w przemyśle mleczarskim na przykładzie Mlekovity

Wienkra: Hydro Kit - Moduł centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej dla systemów MULTI V

Podgrzew gazu pod kontrolą

VIESMANN VITOMAX 100 LW. Dane techniczne Nr katalog.: patrz cennik, ceny na zapytanie VITOMAX 100 LW

Podgrzew gazu pod kontrolą

Kotłownia lokalna olejowo-gazowa, wodna i parowa na terenie Radomskiego Szpitala Specjalistycznego im. dr Tytusa Chałubińskiego

STACJE DO PRZYGOTOWANIA C.W.U. FWPS FWPC FWP FWPS. Wytwarzanie dużych ilości c.w.u. bez Legionelli Małe zużycie energii elektrycznej

Jakość wody dodatkowej do uzupełniania strat w obiegach ciepłowniczych i współpracujących z nimi kotłach wodnych

NR KAT. PRODUKT MOC [kw] OPIS CENA [NETTO PLN] 0RGZ3AXA TP3 COND 65 18,0-65,0

Jak podłączyć kocioł c.o. na paliwo stałe w układzie zamkniętym - radzi FERRO - Developerium.pl

WFS Moduły Numer zamów

ZESTAWIENIE MATERIAŁÓW - KOTŁOWNIA GAZOWA, INSTALACJA GAZU. Produkt Wielkość Ilość Jednostka. Zawór kulowy DN szt. Zawór kulowy DN 20 8 szt.

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

II.1 WYKAZ URZADZEŃ I ARMATURY - kotlownia RZZOK Piaski Bankowe gm.bielawy powiat łowicki NAZWA URZĄDZENIA LUB ARMATURY

UZDATNIANIE WODY ZASILAJĄCEJ DLA WYTWORNIC PARY WODNEJ CLAYTONA:

mm

Przy montażu należy uwzględnić wszystkie elementy krajobrazu które mogą powodować zacienienie instalacji

- system pomiarowy, - system archiwizacji danych, - system diagnostyczny, - system automatycznego zarządzania energią (zarządzanie on-line)

DOKUMENTACJA PROJEKTOWA

Możliwości poprawiania efektywności energetycznej w polskich zakładach

K raków 26 ma rca 2011 r.

Wszystkie rozwiązanie techniczne jakie znalazły zastosowanie w Avio kw zostały wykorzystane również w tej grupie urządzeń.

ZESTAWY AUTOMATYKI DLA KOTŁÓW PAROWYCH. GESTRA SPECTORmodule

Wykorzystanie wód poserwatkowych na cele energetyczne, a efekty uzyskane z tytułu ich zagospodarowania. Korzyści i przykłady z zastosowania

VIESMANN VITOTRANS 200 Wymiennik ciepła do ogrzewań parowych z wiązką płomieniówek z rur Turbotec

Dwie podstawowe konstrukcje kotłów z cyrkulującym złożem. Cyklony zewnętrzne Konstrukcja COMPACT

KOTŁY OLEJOWO-GAZOWE NISKOTEMPERATUROWY TRZYCIĄGOWY KOCIOŁ WODNY EURONOX Moc kw

Kondensacja - teoria. Jak ogrzewać oszczędzając energię? Odpowiedź... KONDENSACJA. ... dowody? Podstawy kondensacji

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań

OPIS TECHNICZNY. 1. Przedmiot opracowania. 2. Podstawa opracowania. 3. Opis instalacji solarnej

ANALIZA TECHNICZNO - EKONOMICZNA SYSTEMU GRZEWCZEGO OPARTEGO NA POMPIE CIEPŁA

PL B1. Sposób dozowania środków chemicznych do układu wodno-parowego energetycznego kotła oraz układ wodno-parowy energetycznego kotła

Dobrano drugi kocioł gazowy firmy: Hoval. Model: 300 Moc nominalna: 272,0 kw Pojemność wodna: 420,0 dm 3 Średnica króćców:

Top Technika. VITOMAX 200 typ AHK odzysknicowy kocioł do wytwarzania wody gorącej lub pary

liwości poprawiania efektywności energetycznej w polskich zakładach

Przedmiar robót. Zuzia (C) DataComp (lic ) strona nr: 1

Stacje zmiękczania wody HYDROSET

Zespół Ciepłowni Przemysłowych CARBO-ENERGIA sp. z o.o. w Rudzie Śląskiej Modernizacja ciepłowni HALEMBA

Typ (250D) (300D) (400D) (500D) (600D) ciężar kotła kg gaz cal 1 1 1½ 1½ 1½

Wpływ regeneracji na pracę jednostek wytwórczych kondensacyjnych i ciepłowniczych 1)

Wdrożenia projektów oszczędzania energii w zakładzie Coca-Cola w Tyliczu. Krynica-Zdrój 2012

Kocioł kondensacyjny czy tradycyjny

ZAPROSZENIE DO POSTĘPOWANIA O UDZIELENIE ZAMÓWIENIA PUBLICZNEGO

Transkrypt:

Krzysztof Szałucki Metodyka obliczeń opłacalności zastosowania systemu odzysku ciepła zawartego w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego 1. Wstęp Użytkownicy kotłowni parowych mogą oszczędzać energię poprzez wykorzystanie specyficznych cech konstrukcyjnych systemu parowego. Dotyczy to między innymi systemów odsalania ciągłego i odmulania okresowego kotłów parowych. Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie metod obliczeniowych opłacalności zastosowania systemów odzysku ciepła odsolin, a także propozycja rozwiązań konstrukcyjnych systemów odzysku ciepła. 2. Odsalanie ciągłe kotła parowego Podczas procesu wytwarzania pary w kotle parowym, na skutek dostarczania określonej ilości ciepła (w czasie spalania paliwa następuje przemiana energii chemicznej zawartej w paliwie w energię cieplną, przekazywaną przez powierzchnie ogrzewalne do wody), podgrzewany wodę do stanu wrzenia, a następnie ją odparowujemy. Wyprodukowaną parę pobieramy z kotła. Woda zasilająca doprowadzana do kotła zawiera określone ilości rozpuszczonych w niej soli, natomiast można przyjąć, że pobierana z kotła para praktycznie soli rozpuszczonych nie zawiera. Jedyne sole, które mogą być faktycznie rozpuszczone w parze w bardzo niewielkim zakresie, to pary kwasu krzemowego powstające w wyniku obecności krzemionki w wodzie kotłowej, ich obecność jest jednak najczęściej pomijalna. Niemniej jednak należy pamiętać, iż w parze pobieranej z kotła obecna jest porywana wraz z nią woda kotłowa w ilości 3-5% zależnie od rozwiązania konstrukcyjnego kotła, w której obecne są sole rozpuszczone. Najczęściej jednak te 3-5% zasolonej wody kotłowej porywanej z kotła wraz z odprowadzaną parą pomijamy w obliczeniach strumieni odsalania. Opisane powyżej zjawisko powoduje stały wzrost koncentracji soli w wodzie kotłowej w funkcji czasu i ilości pary pobieranej z kotła. Zawartość soli w wodzie kotłowej zależy również od jakości i metody uzdatniania wody zasilającej i uzupełniającej. Jest niezwykle ważne, aby zawartość soli w wodzie kotłowej nie przekroczyła wartości dopuszczalnej (dla danego typu kotła parowego), określanej w normach lub przez producenta kotła. Grubość warstwy kamienia kotłowego na powierzchniach ogrzewalnych dochodziła do 23 mm Rysunek 1 - Eksplozja kotła parowego na skutek przekroczenia dopuszczalnych parametrów jakości wody kotłowej. w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 1

Nadmierna ilość soli w wodzie kotłowej szczególnie w połączeniu z problemami w procesie uzdatniania wody (doprowadzenie twardej wody) może prowadzić do powstawania kamienia kotłowego na powierzchniach wymiany ciepła w kotle, co stwarza zagrożenie uszkodzenia powierzchni ogrzewalnych na skutek utrudnionej wymiany ciepła rysunek 1. Niedopuszczalny poziom zasolenia (skutkujący nadmiernym wzrostem alkaliczności wody kotłowej) będzie również przyczyną silnego pienienia się wody i plucia pianą do rurociągów pary, piana i woda kotłowa przedostająca się do rurociągów parowych powoduje ich zanieczyszczanie odkładającym się kamieniem kotłowym, co może doprowadzić do szybkiego zniszczenia zainstalowanego za kotłem wyposażenia rurociągów parowych. W celu nie dopuszczenia do nadmiernej koncentracji soli w wodzie kotłowej stosowany jest proces nazywany odsalaniem. Odsalanie kotła parowego jest procesem ciągłym i polega na odprowadzaniu określonego strumienia wody kotłowej o wysokim zasoleniu (pobieranej ok. 100mm poniżej NW w kotle rysunek 2) i uzupełnianiu tego ubytku wodą zasilającą o znacząco mniejszej zawartości soli. Proces odsalania może być prowadzony ręcznie lub automatycznie. W przypadku procesu odsalania ręcznego, dla zapewnienia wymaganego poziomu zasolenia wody kotłowej, konieczne jest okresowe pobieranie próbek wody kotłowej, przeprowadzanie analizy w laboratorium, a następnie, zależnie od wyników pomiarów, realizowanie korekty w ustawieniu zaworu regulacji ilości odprowadzanych odsolin. Nastawa stopnia otwarcia zaworu w przypadku odsalania ręcznego jest większa od rzeczywistych potrzeb, w związku z koniecznością zapewnienia wymaganego poziomu zasolenia przy pracy kotła z maksymalną wydajnością. Automatyzacja procesu odsalania jest oparta na wykorzystaniu pomiaru przewodności wody kotłowej, ponieważ można z wystarczającym przybliżeniem stwierdzić, że przewodność wody kotłowej zależy od ilości rozpuszczonych w niej soli. Regulator odsalania ciągłego realizuje takie ustawienie stopnia otwarcia zaworu odsalającego, aby wartość mierzona przewodności była możliwie bliska wartości zadanej. Rysunek 2 Kocioł parowy z systemem automatycznego odsalania i odmulania [GESTRA]. w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 2

Odsoliny odprowadzane z kotła charakteryzują się temperaturą wrzenia przy ciśnieniu roboczym kotła, co oznacza znaczny strumień ciepła traconego. Odsoliny nie powinny trafiać ponownie do układu zasilania kotła (chyba, że po systemie ich ponownego uzdatniania opartego o metodę demineralizacji), ale strumień ciepła w nich zawartego powinien zostać wykorzystany. Ciepło odsolin można wykorzystać do podgrzewu wody uzupełniającej w procesie termicznego odgazowania wody zasilającej lub dla podgrzewu wstępnego dowolnego innego czynnika. Z ekonomicznego i ekologicznego punktu widzenia zrzucanie do kanalizacji gorących odsolin nie może być tolerowane. 3. Odmulanie okresowe kotła parowego. Podczas pracy kotła parowego, szczególnie na skutek dawkowania fosforanów lub innych środków dodawanych dla wiązania lub likwidacji twardości resztkowej, powstają znaczne ilości mulistych osadów, które stopniowo opadają i gromadzą się w dolnej części kotła. Osady te, ze względu na ich własności termoizolacyjne, gromadząc się na powierzchniach ogrzewalnych, mogą być przyczyną uszkodzeń tych powierzchni na skutek przegrzania. Dla odprowadzenia mułów (osadów) zgromadzonych na dnie kotła, w najniższym punkcie części wodnej kotła (rysunek 2) przeprowadzamy proces nazywany odmulaniem. Odmulanie to proces okresowy, polegający na odprowadzeniu możliwie niewielkiej ilości wody kotłowej o największej zawartości osadów. Dla zapewnienia właściwej jakości procesu odmulania (zerwanie osadów z dna kotła) zalecane jest, aby czas otwarcia zaworu odmulającego nie przekraczał 3-4 sekund, a strumień odprowadzanej wody charakteryzował się bardzo wysokimi wartościami przepływów chwilowych. W przypadku odmulania okresowego również możliwe jest odzyskanie ciepła traconego z odmulinami odprowadzanymi z kotła parowego. Nie jest to jednak zalecane ze względu na bardzo krótki 3-4 sekundowy czas otwarcia zaworu, realizowany kilka-kilkanaście razy w ciągu doby. Może to doprowadzić do powstania chwilowych, gwałtownych wzrostów (pików) ciśnienia w systemie, a strumień zaoszczędzonego ciepła będzie znikomy. 4. Określenie ilości odprowadzanych odsolin z kotła parowego. Dla zaprojektowania systemu odzysku ciepła zawartego w odsolinach w pierwszym kroku należy określić w przybliżeniu ilości odprowadzanego czynnika. W tym celu można wykorzystać jeden z poniższych wzorów określających procentowy udział odsolin w wydajności kotła parowego: A 1 1 Swk S (1 ) S wu wu 100[%] [wzór 1] współczynnik określający ilość kondensatu powracającego w stosunku do ilości produkowanej pary [ =0 brak zwrotu kondensatu, =1-100% zwrot kondensatu, najczęściej przyjmuje wartości pośrednie], S wu zawartość soli w uzdatnionej wodzie uzupełniającej w mg/l, dopuszczalny poziom zawartości soli w wodzie kotłowej w mg/l. S wk w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 3

lub Swz A 100[%] [wzór 2] S S wk wz S wz S wk zawartość soli w wodzie zasilającej w mg/l, dopuszczalny poziom zawartości soli w wodzie kotłowej w mg/l. Dla wyznaczenia strumienia odsolin stosujemy wzór: m A G A 100 [kg/h] [wzór 3] gdzie; G ilość pary produkowanej przez kocioł parowy w kg/h Po wyznaczeniu strumienia odsolin odprowadzanych podczas pracy kotła możemy rozpocząć analizę oszczędności związanych z wykorzystaniem ciepła w nich zawartego. Dla przeprowadzenia tej analizy przede wszystkim musimy określić metodę realizacji procesu odzysku ciepła odsolin, a także zebrać wymagane dane na temat parametrów roboczych kotłowni. W celu prezentacji metodyki obliczeń posłużymy się przykładem. 5. Przykład obliczeń opłacalności zastosowania systemu odzysku ciepła zawartego w odsolinach. 5.1 Założenia. Kotłownia parowa z dwoma trój-ciągowymi kotłami parowymi o wydajnościach maksymalnych trwałych 10t/h pary każdy, pracuje ze średnią wydajnością 14t/h produkowanej pary nasyconej o ciśnieniu roboczym 10barg. Kotły opalane są gazem ziemnym GZ-50 i pracują 16 godzin dziennie w ciągu 250 dni rocznie. Oba kotły wyposażone są w napędzane elektrycznie zawory odsalające z odpowiednią automatyką sterującą zapewniającą właściwą kontrolę poziomu soli w wodzie kotłowej. Odsoliny rozprężają się z 10barg do 0,3 barg i są odprowadzane do zbiornika rozprężacza odsolin. Para wtórna powstająca z rozprężania odsolin w zbiorniku rozprężacza doprowadzana jest do odgazowywacza zbiornika wody zasilającej, gdzie oddaje ciepło parowania (kondensacji) i jako kondensat powraca do systemu. Ciśnienie robocze w systemie odzysku ciepła odsolin musi być niższe niż ciśnienie w kotle parowym. Dzięki temu podczas prowadzenia procesu odsalania kotła parowego powstaje para wtórna z rozprężania odsolin, której ciepło parowania (kondensacji) możemy wykorzystać niezależnie od wykorzystania ciepła zawartego w cieczy. Woda o dużej zawartości soli gromadzi się w dolnej części rozprężacza odsolin i jest z niego odprowadzana poprzez odwadniacz pływakowy do podgrzewacza wstępnego wody uzupełniającej. Odsoliny oddając w wymienniku ciepła schładzają się, a woda uzupełniająca ulega podgrzaniu, zmniejsza to zużycie pary świeżej doprowadzanej dla podgrzania wody w zbiorniku wody zasilającej oraz w procesie odgazowania. w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 4

Para świeża 0,3 bar opary 10 bar Powrót kondensatu Zbiornik wody zasilającej z odgazowywaczem termicznym Para z rozprężania odsolin Zawór odsalający Zawór odsalający Rozprężacz odsolin Pompy zasilające Wymiennik ciepła Ze stacji uzdatniania wody Rysunek 3 - System odzysku ciepła odsolin - według wymienionych założeń. Przyjęto, że całkowita zawartość soli (TDS) rozpuszczonych w wodzie uzupełniającej wynosi S wu = 300 mg/l, a limit określony przez producenta kotła parowego dla zawartości soli w wodzie kotłowej S wk = 2000 mg/l. Współczynnik określający ilość kondensatu powracającego w stosunku do ilości produkowanej pary wynosi 0,6 tj. przeciętnie do systemu doprowadza się 40% wody uzupełniającej. 5.2 Obliczenia Procentowy udział odsolin w wydajności kotła parowego wynosi: A 1 1 2000 300 (1 0,6) 300 100 6,6% (zgodnie ze wzorem 1) W przypadku łącznej średniej wydajności dwóch kotłów równej G=14.000 kg/h oraz procentowego udziału odsolin w wydajności kotła parowego równego A=6,6%, otrzymujemy łączny dla dwóch kotłów średni masowy przepływ odsolin w wysokości: 14000 6,6 m A 924kg / h 100 (zgodnie ze wzorem 3) Odprowadzane z kotłów odsoliny w zbiorniku rozprężacza rozprężają się od ciśnienia 10bar do ciśnienia 0,3 bar, tworząc mieszaninę: pary wtórnej z rozprężacza i wody o zwiększonej w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 5

zawartością soli. Ponieważ oddzielnie wykorzystujemy ciepło zawarte w parze z rozprężania odsolin oraz ciepło zawarte w fazie ciekłej, to możemy zapisać: Q [wzór 4] Q 1 Q 2 Q Q 1 Q 2 całkowity strumień ciepła odsolin [kw] strumień ciepła uwalnianego w parze z rozprężania odsolin [kw] strumień ciepła fazy ciekłej w rozprężaczu [kw] 5.3 Oszczędności z wykorzystania ciepła w parze z rozprężania odsolin Ilość powstającej pary z rozprężania można wyznaczyć w oparciu o obliczenia strumienia ciepła uwalnianego w procesie rozprężania odsolin. Q 1 m ( hwk h 3600 ) A A [kw] [wzór 5] h wk h A entalpia wody kotłowej w stanie wrzenia przy ciśnieniu w kotle, z tablic parowych dla 10 barg h wk = 789 kj/kg entalpia odsolin w stanie wrzenia przy ciśnieniu w rozprężaczu z tablic parowych dla 0,3 barg h A = 449 kj/kg 924 (789 449) Q1 87, 3kW 3600 (zgodnie ze wzorem 5) Ilość odparowującej wody w procesie rozprężania odsolin do ciśnienia 0,3 bar można wyznaczyć w oparciu o wzór: Q m 1 Apar 3600 r [kg/h] [wzór 6] r ciepło parowania dla ciśnienia w rozprężaczu z tablic parowych r=2237 kj/kg (0,3 barg) 87,3 m Apar 3600 140,5kg / h 2237 (zgodnie ze wzorem 6) Jeżeli wykorzystamy powstającą parę z rozprężania odsolin w systemie parowym np. do podgrzewu i odgazowania wody zasilającej lub podgrzewu wody uzupełniającej, to zmniejszymy zużycie pary świeżej o wartość: w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 6

Q1lub2 m p " 3600 [kg/h] [wzór 7] h h wu h entalpia pary nasyconej dla ciśnienia w kotle z tablic parowych dla 10 barg h 10bar i ts = 2780 kj/kg h wu entalpia wody uzupełniającej (odsoliny zastępowane są wodą uzupełniającą), z tablic h wu 10 C = 42 kj/kg 87,3 m p 3600 114,8kg / h 2780 42 (zgodnie ze wzorem 7) Ponieważ kocioł pracuje 16 godzin dziennie przez 250 dni w roku oznacza to, iż oszczędzamy 459,2 t/rocznie pary świeżej, dzięki wykorzystaniu pary z rozprężania odsolin. Zakładając wartość opałową gazu ziemnego GZ-50 na poziomie W=35500 kj/nm 3 oraz sprawność kotła w wysokości = 90 %, to przy efektywnej zawartości ciepła w parze 10 bar o wartości h -h wu=2780-42=2738 kj/kg, ilość paliwa można wyznaczyć w oparciu o wzór: " B 1000 ( h hwu ) ( G ) W [Nm 3 gazu /1t pary] [wzór 8] B 1000 (2780 42) 3 ( G ) 85,7Nm / 1 t 35500 0,90 (zgodnie ze wzorem 8) Przy cenie K gazu= 1,40 PLN / 1Nm 3 gazu ziemnego GZ-50 możemy określić ile kosztuje wyprodukowanie tony pary w opisanej powyżej kotłowni parowej: K pary = (B/G) K gazu= 85,7 1,40 = 119,98 PLN / t pary Biorąc pod uwagę oszczędność roczną 459,2 t/rocznie pary świeżej na skutek wykorzystania pary z rozprężania odsolin, możemy określić wysokość oszczędności finansowych: Oszczędności z wykorzystania ciepła w parze z rozprężania odsolin =459,2 119,98 = 55.095 PLN/rocznie 5.4 Oszczędności wynikające z odzysku kondensatu pary wtórnej z rozprężania odsolin Kondensat odzyskiwany dzięki wykorzystaniu pary z rozprężania odsolin w ilości 140,5 kg/h w procesie odgazowania termicznego umożliwia ograniczenie ilości wody uzupełniającej wprowadzanej do systemu parowego, to oznacza uzyskiwanie dalszych oszczędności. Kocioł pracuje 16 godzin dziennie przez 250 dni w roku, co oznacza oszczędność kondensatu w ilości : 140,5 16 250 = 562,0 t/rok. Cena 1 tony wody uzupełniającej może być w przybliżeniu określona w wysokości 10 PLN (zależnie od metody uzdatniania wody + pozyskanie wody + zrzut ścieków). w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 7

Oszczędności wynikające z odzysku kondensatu pary wtórnej z rozprężania odsolin =562,0 10 = 5.620 PLN / rocznie 5.5 Oszczędności wynikające z odzysku ciepła z fazy ciekłej rozprężonych odsolin Odsoliny odprowadzane ze zbiornika rozprężacza w ilości 783,5 kg/h (924 kg/h całkowitej ilości odsolin 140,5 kg/h pary powstającej z rozprężania odsolin) i temperaturze t 1=107 C, wprowadzane są do podgrzewacza wstępnego wody uzupełniającej dodawanej do zbiornika wody zasilającej. Maksymalna temperatura odsolin odprowadzanych do kanalizacji nie powinna przekraczać t 2= 40 C. Wykorzystując poniższy wzór można obliczyć, ile pary świeżej można zaoszczędzić przez wykorzystanie ciepła zawartego w fazie ciekłej rozprężonych odsolin w podgrzewaczu wstępnym wody uzupełniającej. Ilość wykorzystywanego ciepła można określić: Q 2 ( ma mapary ) c ( t1 t2) 3600 [kw] [wzór 9] c ciepło właściwe wody 4,19 kj/kg K (bez uwzględnienia wpływu zawartości soli) (924 140,5) 4,19 (107 40) Q2 61, 1kW 3600 (zgodnie ze wzorem 9) Oznacza to oszczędności pary świeżej w wysokości 61,1 m p 3600 80,3kg / h 2780 42 (zgodnie ze wzorem 7) Co przy pracy kotła 16 godzin dziennie przez 250 dni w roku da nam oszczędności pary w wysokości 321,2 t pary rocznie. Oszacowany koszt pary w wysokości 119,98 PLN/t pary umożliwia określenie finansowych oszczędności na kwotę Oszczędności wynikające z odzysku ciepła z fazy ciekłej rozprężonych odsolin = 321,2 119,98 = 38.537 PLN/rocznie. 5.6 Podsumowanie uzyskanych oszczędności Podsumowując oszczędności uzyskiwane przez zastosowanie proponowanego systemu dla kotłowni z dwoma kotłami uzyskujemy wynik: w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 8

Oszczędności wynikające z wykorzystania ciepła w parze z rozprężania odsolin 55.095 PLN / rok Oszczędności wynikające z odzysku kondensatu Oszczędności wynikające z odzysku ciepła z fazy ciekłej rozprężonych odsolin 5.620 PLN / rok 38.537 PLN / rok Łączna kwota oszczędności uzyskana w wyniku zastosowania proponowanego systemu odzyskiwania ciepła zawartego w odsolinach odprowadzanych z kotłów parowych 99.252 PLN / rok 5.7 Wymagane nakłady inwestycyjne na modernizację systemu Dla uzyskania powyższych oszczędności konieczne jest zbudowanie systemu składającego się z rozprężacza odsolin z osprzętem oraz z węzła cieplnego wstępnego podgrzewu wody uzupełniającej za pomocą fazy ciekłej rozprężonych odsolin. Dla parametrów przyjętych w założeniach dobrany został rozprężacz z osprzętem ja na rysunku 4: rozprężacz VD 0,5barg/111 C o pojemności 200 litrów i średnicy 500mm -1 szt. manometr 0-1 bar z rurką i zaworkiem manometrycznym 1 szt. wodowskaz z rurką szklaną dystans 500mm 1 szt. zawór spustowy kulowy DN25 1 szt. zawór bezpieczeństwa pełno skokowy DN32/50 p nast.=0,5 barg 1 szt. odwadniacz pływakowy DN40 1 szt. zawory kulowe odcinające odwadniacz DN40 2 szt. zawór obejścia odwadniacza DN25 z grzybem regulacyjnym 1 szt. Para z rozprężania odsolin Odsoliny z kotłów Rurka balansu pary Rysunek 4 Rozprężacz odsolin z osprzętem. Faza ciekła rozprężonych odsolin w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 9

Cena katalogowa opisanego wyżej systemu rozprężacza odsolin wynosi ok. 16.800,-- PLN. Koszt układu odzysku ciepła z fazy ciekłej rozprężonych odsolin składający się z wymiennika ciepła np. typu JAD z osprzętem dla omawianego powyżej systemu wyniesie ok. 7.600,--PLN Koszty dodatkowych odcinków rurowych i wykonania systemu (trudny do oszacowania bez dokładnej znajomości obiektu i specyficznych uwarunkowań) zakładamy dla omawianego powyżej systemu na poziomie 8.000,--PLN. Co oznacza szacunkowy koszt nakładów na modernizację w wysokości 32.400,--PLN. 5.8 Prosty okres zwrotu nakładów poniesionych na modernizację Prosty okres zwrotu (SPBT) związany z realizowaną modernizacją wyznaczamy ze wzoru: SPBT I P K [wzór 10] I P K łączny koszt nakładów poniesionych na modernizację (PLN) łączna kwota rocznych oszczędności uzyskiwanych na skutek wprowadzenia modernizacji (PLN/rok) roczne koszty eksploatacyjne związane z modernizacją systemu (PLN/rok) Przy uproszczonym przyjęciu zerowych kosztów eksploatacyjnych związanych ze zmodernizowanym systemem K=0,--PLN/rok, możemy wyznaczyć dla rozpatrywanego przykładu modernizacji prosty okres zwrotu: 32.400 0,33 99.252 0 SPBT (zgodnie ze wzorem 10) Co można zinterpretować następująco: Inwestycja w modernizację systemu odzysku ciepła z odsolin odprowadzanych z kotłów w opisywanym powyżej przykładzie, zwróci się w czasie krótszym niż 4 miesiące. 5.9 Inne przykłady rozwiązań systemów odzyskiwania ciepła zawartego w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego Inne przykłady propozycji rozwiązań układów odzysku ciepła odsolin pokazano na rysunkach 5 i 6. w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 10

Zawór odsalający Nieregulowany podgrzewacz wstępny Zawór odmulający Do podgrzewacza końcowego Rysunek 5 - mieszanina pary z rozprężania i odsolin doprowadzana jest do nieregulowanego podgrzewacza wstępnego, gdzie część ciepła zawartego w parze z rozprężania i odsolinach jest przekazywana oraz wykorzystywana do podgrzewu czynnika np. olej lub woda (Uwaga: zagrożenie powstawania termicznych uderzeń wodny w podgrzewaczu) Zrzut Rurociąg pary 2bar Zawór odsalający Rozprężacz odsolin Podgrzewacz ostateczny Zrzut Nieregulowany podgrzewacz wstępny Rysunek 6 - odsoliny rozprężają się w rozprężaczu odsolin, a para powstająca podczas rozprężania wprowadzana jest do niskociśnieniowego systemu parowego. Odsoliny z rozprężacza przepływają do podgrzewacza wstępnego, gdzie odbierane jest ciepło w nich zawarte. 6. Podsumowanie. W opracowaniu przedstawione zostały korzyści ekonomiczne wynikające z zastosowania systemów odzyskiwania ciepła zawartego w odsolinach, jednakże pamiętać należy, że zalety ekonomiczne rozwiązania to nie wszystko. Ograniczenie zużycia paliwa prowadzi nie tylko do osiągnięcia wymiernych efektów finansowych, prowadzi również do zmniejszenia degradacji środowiska. Współcześnie coraz większą wagę przykłada się do korzystnego ekonomicznie i ekologicznie wykorzystania ciepła odpadowego (traconego) w systemach pary i kondensatu. W przeszłości ekologiczne aspekty wprowadzane do systemów cieplnych uważano za przeciwne celom ekonomicznym, dzisiaj dzięki szerszemu pojmowaniu wpływu człowieka na środowisko potrafimy łączyć oba te aspekty oraz stosować optymalne z obu względów rozwiązania. w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 11

Wiele innych szczegółowych opracowań w zakresie ekonomicznej i bezpiecznej eksploatacji systemów pary i kondensatu znajdzie czytelnik na mojej stronie internetowej: www.szalucki.pl Serdecznie zapraszam. Krzysztof Szałucki tel. 667994413 e-mail: krzysztof@szalucki.pl www.szalucki.pl w odsolinach odprowadzanych z kotła parowego str. 12