Промислові парові котли: Як вибрати правильний?
Що таке промисловий паровий котел?
Щоб мати змогу вибирати серед різних доступних машин, потрібно спершу зрозуміти, як вони побудовані та як працюють.
Розглянемо основи.
Парові котли зазвичай складаються з двох основних компонентів: пальника та корпусу котла.
Корпус котла сам по собі складається з камери згоряння та трубних пучків, які мають різні шляхи в залежності від застосувань.
В залежності від того, чи проходить через ці трубні пучки димовий газ від згоряння чи вода, пристрій класифікується як паровий котел з трубами, що знаходяться вогні (fire tube) або з водяними трубами (water tube).
Крім цих двох категорій, існують і багато інших, серед яких є й менші продукти для домашнього використання.
Ця стаття обговорює парові котли для промислового використання, які широко застосовуються для різноманітних завдань на виробничих лініях по всьому світу.
Зміст:
Основні параметри для вибору парового котла
- Потік пари та максимальний доступний тиск;
- Коефіцієнт корисної дії (ККД), в плані споживання електрики та природного газу;
- Викиди системи;
- Щоденне управління та обслуговування;
- Обробка води.
- Висновки
Основні параметри для вибору парового котла
З метою надання більш точних числових показників ми розглянули різні випадки використання парових котлів з трубами, що знаходяться вогні, оскільки вони є найбільш поширеними в промисловому світі.
Як було згадано раніше, парові котли складаються з пальника та корпусу котла.
Пальник вставляється в камеру згоряння і контролює полум’я, де гарячий димовий газ проходить через трубні пучки корпусу котла для нагріву навколишньої води.
Шляхи трубних пучків варіюються в залежності від застосування, забезпечуючи різні рівні продуктивності.
Тепер давайте розглянемо основні параметри, які треба враховувати при виборі парового котла.
Найважливіші з них наступні:
- Потік пари та максимальний доступний тиск;
- Ефективність у термінах споживання електроенергії та природного газу;
- Викиди системи;
- Щоденне управління та обслуговування;
- Обробка води.
1. Потік пари та максимальний доступний тиск
Розпочнемо з найпростіших та тривіальних технічних характеристик.
В залежності від потреб вашого виробничого підприємства, ви, ймовірно, вже визначили його щоденні вимоги до пари в плані тиску та потоку.
Починаючи з цих значень, та додаючи запас безпеки (рекомендується 20-30%), можна отримати необхідні значення потоку та тиску.
Кожна модель котла, яку ви розглядаєте, повинна відповідати цим параметрам.
Розрахунок значень тиску та потоку, необхідних для парового котла, стає все важливішим, оскільки складність системи зростає.
Насправді, хоча розрахунок потоку пари та значення тиску досить простий для невеликого молочного заводу, який використовує пару тільки для пастеризації, він стає складнішим, коли треба виконувати інші функції, такі як опалення печей, зволоження та стерилізація систем.
2. Споживання парового котла
Разом з початковою вартістю нового обладнання, його експлуатаційні та обслуговувальні витрати є, без сумніву, другим найважливішим аспектом.
Щоб зрозуміти, що це означає, ми вивчили кілька наших парових котлів, що використовуються різними компаніями для різних застосувань протягом 10 років.
Ми підсумували всі витрати, понесені за цей період, на початкову покупку, установку, споживання природного газу та електрики, а також на обслуговування.
Аналіз показав, що початкова вартість котла становила менше 10% від загальної вартості системи (ця цифра ставала все меншою з часом).
Основну частину витрат складали споживання природного газу, електрики та обслуговування.
Це пояснює, чому так важливо зменшити ці витрати якнайбільше.
Почнемо з найбільших витрат, тобто з вартості природного газу та електрики.
Для оцінки споживання електрики необхідно проаналізувати встановлену потужність, зазвичай виражену в кіловатах (кВт), і помножити її на оцінковий час використання, а також на середню вартість за кВт/год.
Це буде вірно, якщо припустити, що котел постійно працює на максимальній потужності, тому дані треба буде розбивати, зважаючи на фактичне повсякденне використання котла.
При розрахунку споживання природного газу, з іншого боку, краще почати з бажаного виходу пари, наприклад, 1 тонна на годину.
Знаючи ефективність котла та необхідну кількість тепла для нагріву води до температури 80 градусів при парі на 10 бар, можна розрахувати загальну кількість необхідного тепла, а отже й необхідну кількість газу.
Як видно з спрощеної формули, ефективність котла відіграє основну роль.
Для простоти ми розрахували обсяг природного газу, який потрібен, гіпотезуючи, що котел працює на 100%.
Однак парові котли часто працюють при змінних навантаженнях, в залежності від вимог.
Значення ефективності, що вказані в технічних паспортах, відносяться до умов максимального навантаження, але вони змінюються залежно від навантаження.
Тому, щоденні та сезонні умови навантаження повинні враховуватися при оцінці ефективності котла.
Якщо вимоги до пари значно варіюються протягом 24 годин, стає важливим мати модулюючий пальник, здатний адаптуватися до різних умов, зберігаючи при цьому хорошу ефективність.
Коротко: Споживання електрики та природного газу є важливими статтями витрат.
Для кожного з цих пунктів розрахуйте, скільки нова система зможе заощадити і як саме. Потім порівняйте дані різних виробників і виберіть модель, яка гарантує найкращі умови експлуатації та економію для вашого щоденного використання.
3. Викиди парового котла
Третім аспектом, який стає все важливішим, є обмеження викидів газів у атмосферу.
Як і автомобілі, котли також підпадають під все більш жорсткі регуляції щодо викидів.
І в цьому випадку, проблемними газами є оксиди азоту (NOx).
Обмеження, які раніше визначались на основі регіону походження, тепер були уніфіковані під єдиний національний ліміт в 100 мг/Нм³.
Це обмеження стосується лише промислових теплових систем і не застосовується ретроактивно до раніше встановлених котлів.
Хоча це і італійський ліміт, слід пам’ятати, що різні країни світу мають ще більш суворі обмеження через шкідливість цих газів.
Каліфорнія та Китай, наприклад, найближчими роками запровадять максимальні ліміти 25-30 мг/Нм³.
Обмеження, які Китай та Каліфорнія наклали на себе, грунтуються на технологіях, які наразі є на ринку.
Беручи до уваги продукти, що є на ринку, кожен, хто шукає новий паровий котел, повинен обов’язково враховувати викиди, щоб якомога більше захистити навколишнє середовище.
4. Щоденне управління та обслуговування
Коли котел вибраний і встановлений, виникає питання про його щоденне управління.
Як ви, мабуть, уже знаєте, парові котли – це пресовані машини, що потребують постійного нагляду.
Цей нагляд має здійснювати оператор, який отримав спеціалізоване навчання з управління котлом.
Один зі способів зменшити навантаження на оператора – це сертифікувати котел для безперервної роботи без нагляду протягом 72 годин.
Ще один спосіб спростити щоденне управління котельнею – це використання підключення до Інтернету.
Багато котлів оснащені численними датчиками для моніторингу їхніх параметрів продуктивності, які можуть бути відправлені на віддалений сервер через Інтернет-з’єднання, де їх можуть самостійно переглядати менеджери системи.
Якщо цей аспект поєднати з можливістю віддаленого контролю цих параметрів, час, необхідний для щоденного управління, скорочується ще більше.
Але, крім щоденного управління котлом, також слід враховувати обслуговування.
І хоча складно точно оцінити витрати на обслуговування, можна, однак, отримати загальну уяву.
Наприклад, деякі компанії пропонують контракти на обслуговування нових котлів, а інші місцеві сервісні центри пропонують практичні набори запасних частин для зберігання.
Також рекомендується перевірити походження насосів, сенсорів і клапанів та обирати лише продукцію надійних і відомих виробників.
Що стосується як звичайного управління, так і обслуговування, наявність електронної системи управління, підключеної до Інтернету, безумовно, полегшує роботу.
Знову ж таки, обов’язково перевірте, чи підключений новий котел до Інтернету, і чи може виробник надавати віддалену підтримку, безпосередньо доступаючись до керування котлом.
Це сприяє взаємодії між техніками обох сторін і зменшує час, необхідний для вирішення проблем.
5. Обробка води
Останній важливий аспект — це обробка води.
Насправді важливо постійно контролювати параметри води та забезпечувати їх відповідність вимогам виробника.
Вода повинна бути позбавлена солей, щоб уникнути утворення накипу, розчинених газів для запобігання корозії та органічних речовин для попередження утворення піни і відкладень.
Чим менше солей і розчинених газів у воді, тим довше котел працюватиме і тим менше обслуговування буде потрібно.
Кожен виробник парових котлів встановлює різні системи фільтрації води та зливу.
Спеціальну інформацію про це слід запитувати під час процесу покупки, щоб забезпечити постійний моніторинг води, запобігання непотрібним витратам і, якщо можливо, підключення до Інтернету.
Найбільші витрати можуть виникати через системи зливу.
Ці системи виводять воду з корпусу котла, щоб усунути будь-які соляні відкладення на поверхнях і дні.
При цьому системи зливу виводять багато літрів води, яка вже була очищена і, головне, вже нагріта.
Це, природно, впливає на загальну ефективність системи.
Тому рекомендується перевірити типи використовуваних систем зливу і кількість води, що виводиться щодня, щоб визначити, яка система має найменші витрати.
Висновки
У цій статті ми розглянули найважливіші параметри, які слід враховувати при покупці нового котла.
Ось короткий огляд цих параметрів.
Перш за все необхідно оцінити щоденні та сезонні потреби виробничої системи як у продуктивності пари, так і в тиску.
Щоб покращити ефективність системи, необхідно розрахувати криві потреб, які будуть якнайточнішими.
На основі цих тенденцій можна вибрати найбільш підходящий котел.
При виборі котла важливо пам’ятати, що початкові витрати (вартість покупки) становлять лише невелику частину загальних витрат протягом його експлуатації.
Насправді найбільше заощаджень можна отримати, якщо враховувати весь термін служби котла.
У підсумку найкраща ефективність і заощадження можуть бути досягнуті з урахуванням параметрів споживання електроенергії та природного газу, а також витрат на щоденне управління та обслуговування.
Хоча певна система, клапан, насос або пальник можуть здатися дещо дорогими, вони можуть забезпечити трохи кращу ефективність, що з часом призводить до постійних заощаджень.