Конденсатоотводчики

Водоотделители

При движении пара по трубопроводу происходит его конденсация вследствие охлаждения при соприкосновении со стенками трубы. Тепловая изоляция уменьшает конденсацию, но никакая изоляция не может полностыо ее предупредить. При пуске пара в паропровод конденсация особенно валика. Присутствие конденсата в паропроводе означает не только потерю части тепла, содержащегося в паре. Конденсация опасна вследствие возможности возникновения гидравлического удара при проносе капелек конденсата с большой скоростыо через фиттинги и арматуру.

Для отделения капель сконденсировавшегося пара и удаления их из паропровода на последнем устанавливают водоотделители. Независимо от конструкции водоотделителя выпадение капель конденсата из пароводяной смеси происходит в нем при резком уменьшении скорости и изменении направления ее движения. Поэтому, диаметр водоотделителя должен быть всегда больше диаметра паропровода, на котором водоотделителя устанавливается. Для хорошего отделения конденсата рекомендуется использовать водоотделитель таких размеров, чтобы скорость пара в нем не превышала 10% скорости потока в паропроводе. Изменение направления потока в водоотделителе значительно повышает эффективность работы последнего. Инерция воды, способная вызвать в паропроводе гидравлический удар, используется в водоотделителе для более полного освобождения пара от влаги.

Водоотделители изготовляются литыми (из чугуна и стали) или стальными сварными.

На рисунке 238 изображен водоотделитель, изготовленный сваркой из стальных труб. Влажный пар входит в водоотделитель по изогнутой трубе. При ударе струи о днище капли воды, обладающие большей по сравнению с паром инерцией, отделяются от него и через дренажный патрубок выводятся из водоотделителя. Пар, освобожденный от конденсата, через выходной штуцер возобновляет движение по паропроводу.

В водоотделителях шарообразной формы отделению конденсата от пара способствует центробежная сила, развивающаяся при движении пара по внешнему контуру корпуса.

Значительная часть пара, потребляемого на предприятиях химической промышленности, расходуется для нагрева различных веществ через теплопередающую поверхность (в сушилках, трубчатых и спиральных теплообменниках, змеевиках и рубашках реакционных аппаратов и т. п.). Такой метод повышения температуры веществ осуществляется нагревом глухим паром (в отличие от нагрева острым паром, при котором пар вводится непосредственно в нагреваемую среду).

Глухой пар, проходя вдоль стенки аппарата и подогревая находящийся в нем продукт, не успевает отдать всю содержащуюся в нем теплоту и целиком .не конденсируется. Из аппарата выходит смесь конденсата и пара. Часть теплоты, содержащейся в паре, останется неиспользованной, если на его пути не будет установлено приспособление (конденсатоотводчик), отделяющее из выходящей смеси конденсат и выводящее из аппарата только этот конденсат (с незначительной примесью так называемого “пролетного” пара). Благодаря конденсатоотводчикам увеличивается производительность установки за счет более рационального использования тепла, которое отдает пар.

Конденсатоотводчики устанавливаются также в конечных точках паровых отопительных систем. С помощью конденсатоотводчиков производится отвод конденсата из водоотделителей производственных паропроводов. Нередко конденсатоотводчики устанавливают для отвода холодных жидкостей из осушителей, каплеотбойников и тому подобных аппаратов.

Существует несколько типов конденсатоотводчиков, отличающихся по принципу действия: поплавковые, дросселирующие (подпорные шайбы), лабиринтные, термостатические, гидрозатворы.

Ниже рассматриваются конденсатоотводчики первых двух типов, получившие на предприятиях химической промышленности наибольшее применение.

Конденсатоотводчик с открытым поплавком показан на рисунок 28. Пароконденсатная смесь поступает в него непрерывно, а конденсат выводится периодически. Пар в смеси с конденсатом подается в корпус через входной штуцер. Струя конденсата ударяется о козырек и стекает в пространство между корпусом и поплавком. Достигнув верхней кромки поплавка, конденсат начинает переливаться в него. После того как поплавок заполнится конденсатом до определенного уровня, он опускается на дно конденсатоотводчика, открывая клапан. Давлением пара, заполняющего конденсатоотводчик, содержимое поплавка вытесняется в конденсатопровод. Поплавок после удаления из него большей части конденсата всплывает, закрывая клапан, и цикл работы начинается вновь. В крышке конденсатоотводчика имеется обратный клапан и перепускной вентиль. Назначение обратного клапана - не допускать перетока конденсата из одного конденсатоотводчика в другой, если из двух (или большего числа) конденсатоотводчиков конденсат направляется в общий трубопровод.

Перепускной вентиль служит для отвода конденсата при большом его скоплении (например, при начальном разогреве теплообменного аппарата).

Конденсатоотводчики описанной конструкции изготовляются чугунными и стальными на давление 1,6 и 2,5 МПа (16 и 25 кгс/см²). Другой распространенный тип конденсатоотводчика имеет открытый опрокинутый поплавок. Для установок повышенного давления (приблизительно до 6,5 МПа, или 65 кгс/см²) применяют конденсатоотводчики с шаровидным закрытым поплавком.

Поплавковые конденсатоотводчики относительно дороги и сложны. Они требуют квалифицированного обслуживания. Даже при хорошем уходе поплавковый конденсатоотводчик пропускает вместе с конденсатом до 2,5 - 3% пара.

Однако такие устройства могут работать в довольно широком диапазоне давлений и допускают (без изменения регулировки) большие колебания количества отводимого конденсата.

1 - корпус; 2 - входной штуцер; 3 - козырек; 4 - поплавок; 5 - клапан; 6 - обратный клапан; 7 - перепускной вентиль. Рисунок 239 - Конденсатоотводчик с открытым поплавком.	1 - диск; 2,5 - фланцы; 3 - патрубок; 4- сетка; 6 - труба отвода конденсата. Рисунок 240 - Подпорная шайба с партубком-фильтром:

Признаком хорошей работы конденсатоотводчика является четко определяемая на слух пульсация на линии выхода конденсатй из конденсатоотводчика: период выброса конденсата должен чередоваться с периодом прекращения его истечения. Наиболее частыми причинами неудовлетворительной работы конденсатоотводчика являются: пропуск пара через изношенный клапан, появление течи в поплавке или утяжеление его от накапливающихся в нем со временем песка и накипи. В цехе следует иметь запасные конденсатоотводчики для возможности замены подлежащего ремонту конденсатоотводчика.

Подпорная шайба простейшей конструкции ( рисунок 240) представляет собой зажатый между фланцами конденсатоотвода стальной или бронзовый диск толщиной 3 - 5 мм с отверстием незначительного диаметра.

Действие ее основано на способности отверстия малого диаметра пропускать количества воды, во много раз большие, чем количества пара при тех же давлениях (так как удельный объем пара во много раз превышает удельный объем воды). Диаметр отверстия определяется расчетом в зависимости от количества отводимого конденсата и перепада давления до и после шайбы.

При отверстиях диаметром до 5 мм перед шайбой устанавливают патрубок увеличенного диаметра, в который помещают свернутую в виде конуса мелкую стальную или медную сетку. Сетка предназначена для улавливания песка и окалины, содержащихся в паре и способных забить отверстие шайбы.

На рисунке 241 показан конденсатоотводчик, использующий тот же принцип дросселирования, но конструктивно выполненный несколько иначе. Роль шайбы играет ниппель с отверстием в донышке для пропуска конденсата. Ниппель вставлен в корпус стандартного вентиля. Заплечико ниппеля прижимается к седлу корпуса снизу резьбовой крышкой и патрубком с высверленными в нем отверстиями. Внутри ниппеля заложен стальной шарик, выполняющий роль запорного органа обратного клапана. Пароконденсатная смесь входит справа и проходит в ниппель через мелкие отверстия, имеющиеся в его боковой стенке. Конденсат, приподнимая шарик, выходит из корпуса слева.

Независимо от конструкции, шайбы с отверстием менее 1 мм не применяют, поскольку такие шайбы, несмотря на наличие фильтров перед ними, склонны забиваться и со временем отверстие в них “разрабатывается” содержащимися в конденсате мелкими твердыми включениями.

1 - ниппель; 2 - корпус; 3 - резьбовое соединение; 4 - патрубок; 5 - шарик.

Рисунок 241 - Дросселирующее устройство в корпусе вентиля.

Шайба работает наиболее экономично при перепаде давления 0,1 МПа (1 кгс/см²). При этом давлении в конденсате, выходящем через шайбу, содержится лишь -2% пара. С увеличением перепада давления пара количество его в конденсате за шайбой возрастает. Так, при перепаде 0,5 МПа (5 кгс/см²) оно составляет 2,7%, что равно количеству пара, которое теряется в правильно подобранном и исправно работающем поплавковом коденсатоотводчике. При дальнейшем увеличении перепада дав-ления пара потеря его через шайбу превышает потерю в поплавковом конденсатоотводчике. Поэтому применение подпорных шайб при перепаде давления 0,5 МПа (5 кгс/см²) не рекомендуется.

Шайба, рассчитанная по максимальному расходу пара, в случае уменьшения расхода начинает пропускать. вместе с конденсатом значительные количества пара. Система в известной степени начинает работать “на пролет” со всеми вытекающими из этого последствиями (увеличение расхода пара, падение производительности аппарата). Если же при переменном расходе пара будет установлена шайба с отверстием, рассчитанным не на максимальное, а на какое-то среднее количество пара, то при возникновении необходимости в большем его расходе шайба не успеет пропустить всего конденсата и воспрепятствует увеличению потребления пара. Поэтому шайбы следует применять при работе аппаратов, имеющих сравнительно постоянный расход пара. Очевидно также, что применять одну шайбу на несколько аппаратов нежелательно.

С учетом всего сказанного об особенностях работы подпорных шайб, все же следует по возможности устанавливать их, а не поплавковые конденсатоотводчики, так как по конструкции они крайне просты и не требуют квалифицированного обслуживания.