Способ нагревания до высоких температур помощью гретого пара низкого давления

 

@

l, х Ф, >+p 3 /.,ф

М 43995

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

Клас© 23 d, 1

ОПИСАНИЕ способа нагревания до высоких температур помощью перегретого пара низкого давления, Kавторско.му свидетельству И. .А. .Прохорова,,заявлеыному 19 февраля 1934 года (спр. о перв. ¹ 142476).

О выдаче авторского свидетеаьства опубликовано 31 августа 1935 года. (19) Предлагаемое изобретение имеет в виду такое применение перегретого пара низкого давл ния, которое позвсляет производить нагревание до весьма высоких температур (о00 н даже выше) без потребления самого пара, а лишь за счет расхода топлива на пе егревание с гальн-йшим использованием отработавшего пара для обыч. ы технологических и хозяйственных заводских надобностей. С этой целью в предложенном способе пар из котельной установки разветвляется HB два взаимно регулируемых потока, из которых один идет непосредственно в потребление соответственными заводскими установками, а другой, предназначенный специально для нагревания до высокой температуры тех илн иных аппаратов, перегревается до требуемой Tt мпературы (с небольшим ее избытком). Далее перегретый пар поступает в означенные аппараты в определенном регулируемом количестве с тем расчетом, чтобы ьо время нахождения в аппаратах сн успевал отдать им лишь ту часть своей теплоты, которая приобретена во время перегревания, но не конденси< уясь при этом и не расходуя своей скрытой теплоты парообразования. После этого, восстановив свою первоначальную насыщенность и прочие свойства, он смешивается с первым не перегреваемым потоком и расходуется вместе с иим обычным образом, вак насыщенный пар низкого давления. Этим достигается значительная экономия как в расходе топлива, которьй определяется лишь потребностью на перегрев, так и вотсутствии капита ьных затрат на специальные оборудсвания, необходимые при применении перегретого па а высокого давления или сильно перегретой в.ды.

Способ. и ожет найти применение в различных производствах, имеющих достаточное по;ребление пара и требующих по технологическому процессу высокого нагрева, и в частности предназначается для использования при гидрогенизации масла, вследствие чего в. посл 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 в::ды, 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 трудновыполнимых.

Последнее правильно для случаев нагрева жидкостей, обл1дающих большим частным коэфициентом теплопередачи, как например, вода. В отношении растительных масел, частный коэфициецт теплопередачи которых относительно низок, дело обстоит несколько иначе.

Величина поверхности нагрева 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:

К=

1 5 1 п1 ав

Здесь решающее значение играет меньший частный коэфициент теплопередачи, т. е. в данном случае нагреб ваемого масла. Величиной — --, учитывающей 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 = 180 и хорошей циркуляции а — 200 а /м /час, для насыщенного пара а 1000 кол и для перегретого с 1= 300, давлением 7 res . — кал.

В таком случае при нагреве масла насыщенным паром общий коэфициент теплопередачи

E=

1 — 196 кал.

1 1

10000 200

При применении перегретого пара

К=

1 — 120 ка т.

1 1 — +—

300 200

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 ооыч ного на гидрозаводах давления (7 — 8 атм.) с температурой перегрева

300 — 350 и с последующим исполь ованием 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 надобн сть в специальном пароперегревателе, как правило, работающем весьма не экономично.

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

Полу аемый из паровых котлов 1 нар, в н.обходимом 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 пзроперегревателей котлов с одной стороны и уменьшение конечной температуры перегрева пара, идущего на дальнейшее использование,— с другой стороны.

На паропроводе перегретого пара устанавливается регулятор температуры 2, назначением которого является поддержание по:тоянной температуры перегреваемого пара путем изменения открытия дроссельного клапана 3 на линии насыщенного пара. Проходящий 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 насыщ.нным паром получается пар с н которой средней температурой перегрева. В случае остановки работы маслоподогревателей для предотвращения пережо а труб иароперегревателей прелусматр ива ется 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 работе и при правильном расчете поверхностей нагрева маслоподогревателей, пароперегревателей и паропров:.>дов переп скной клапан 5закрывает 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 кла,пана 5 перепускного па;: опровода незначительного диаметра.

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

Регулятор 2 прикроет клапан 3, вследствие чего дав ение пара затем уменьшится и песеиускной клапан откроет доступ пару через обходный па, опровод.

После этого теi:ïåðàòóðà 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 температ ры 2 поставить термометр, а дроссельный 3 и 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 изхп ня тся величиной открывания вентиля 3 согл сно показаниям термометра на выходных паропроводах маслоподогревателей 4.

Для уменьшения количества перегретого пара на подогрев масла следует нзчальный нагрев до температуры 120—

150 вести насыщенным или слабо перегретым паром из паропровода смешанного пара в смесителе 5. В змеевиках пар конденсйруется и отводится че рез конденсац:;оннь и горшок 7. После достижения указанной температуры в эти же змеевики дает< я перегретый пар, которым уже и достигается окончательная температура масла 2СΠ— 220 . Такой порядок работы легко достигается при последовательной работе маслоподогревателей.

Прои .ведеиный технический расчет по применению схемы 1 показал необходимый расход пара на подогрев масла в количестве от 45 до 60% от общего количества, вырабатываемого паровыми котлами. Колебания в потреблении пара обычно не превосходят 30 /О 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 всего завода паровые котлы могут быть выведены из работы лишь после остановки газогенераторов и водородных печей, являющихся самыми крупными потребителями пара, следовательно до этого врьмени работа маслоподогревателей о<еспе ена. Дальнейшсй же работы от них не требуется.

При разв, ртывании работы завода посл . полиьй остановки паровые котлы растапливаются раньше всего. Нагретое масло потребуется лишь после подачи водорода водородными печами, на что

Ъ 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 планиро ания 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 безусловно зависят отработы маслоподогревателей. По расчетам повышение тем пературы перегретого пара при выключении маслоподогревателей составляет максимум 30 при нормальной раоо 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 получена выше, а в некоторых случаях и ниже имеющейся.

Для целей окончательH(.ãî догрева не требуется дополнительного расхода пара, потому что нагрев.ние производится т >лько за счет части теплоты нагр: ва пара, добаво ный же р сход пара на первоначальный нагрев составляет не более 5,„от общего количества производственного пара. К этому следует прибавить при работе по схеме 1 необходимую мощность котло на получение окончательного нагрева, что потребует увеличения количества сжигаемого под котла и топлива на 2 — 2,5О/,.

Таким образом, общее увеличение тепловой мощности кочегарки при работе по схеме 1 — Р/О и по схеме П вЂ” 7,5 /,.

Уменьшение давления пара у мест потребления будет иметь месго, поскольку змеевики и арматура маслоподогревателей являются добавочным сопротивлением протекающему пару. При рациональной конструкции маслоподогревателей паропроводов и арматуры потеря давления по схеме 1 может быть легко доведена до 05 атм. и по схеме — 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 дазления, отличающийся тем;, что, с целью использовать для нагревалишь 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 псрегревзни:о до требуемой темпера:yp и направляют в нагревательные аппараты, регулируя его и ступление 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.

К авторскому свидетельству И. А. Прохорова Л . 43995 иг. ("у 1 иг.2

isa. „Промполигрлф". Тамбове.ая 12.."а.;. 4089