Вопросы, связанные с нагревом с перегретым паром и сухим насыщенным паром
Thread Content
Уважаемые коллеги, меня долгое время беспокоит один вопрос. Надеюсь, вы сможете мне помочь с ответом. В химической промышленности для нагрева используется ректификатор, в котором раньше в качестве пара использовался пар от турбины для разделения газов (пар с давлением 1,0 МПа и температурой 240°C). Этот пар сначала проходил через редуктор давления до уровня 0,3 МПа и температуры 230°C. Для нагрева требовалось 15 тонн такого пара; весь этот пар затем превращался в конденсат, который откачивался с помощью насосов. Теперь я хочу установить ещё одну небольшую турбину позади турбины для разделения газов, чтобы она приводила в движение электродвигатель для производства электроэнергии. Пар, выходящий из этой турбины, будет иметь давление 0,3 МПа и температуру 150°C. Я хотел бы знать: увеличится ли количество пара, необходимого для нагрева? Я думаю, что, хотя эффективность нагрева с использованием сухого насыщенного пара выше, чем при использовании перегретого пара, тем не менее все перегретый пар превращается в воду, и тем самым используется его потенциальная теплота. А сухой насыщенный пар, хотя и легче поддается нагреву, тем не менее выделяет меньше тепла по сравнению с перегретым паром. Следовательно, чтобы сохранить прежние условия процесса, потребуется больше пара. Правильно ли это?
Такая теория осуществима. Реализация затруднена, есть проблемы с балансом нагрузки на генерацию электроэнергии.
Если у паровой турбины для разделения газов будет высокое обратное давление, то размеры агрегата придётся значительно увеличить, что не слишком удобно
Как вы думаете, в чем конкретно проблема? Можете сказать конкретнее? Если есть проблемы с балансом, можно ли его восстановить с помощью регулятора давления на вспомогательной линии?
Похоже, это не имеет значения — параметры ведь там указаны, достаточно просто сделать изменение диаметра на боковом канале главной паровой трубы
Обычно компрессорные установки являются конденсационными; давление выходящих газов составляет примерно 0,01 МПа(А). Если же использовать установку с обратным давлением, то оно будет составлять около 0,3 МПа. Чтобы сохранить мощность вала, необходимо увеличить объем поступающего воздуха; это, в свою очередь, приведет к увеличению размеров оборудования. В таком случае производители не смогут изготовить такое оборудование
Последнее изменение в этом посте было сделано arpcd 18.09.2015 в 14:14. Мое простое мнение: пар с средним давлением и температурой 15 т/ч превращается в пар с низким давлением с помощью регулятора давления. Этот процесс является процессом дросселирования при постоянной энтальпии, что означает отсутствие потерь тепла. Но сейчас процесс не происходит при постоянной энтальпии – пар используется для выработки электроэнергии, что приводит к частичным потерям тепла. В итоге потерянное тепло должно быть компенсировано дополнительным паром с средним давлением. . Следовательно, общее количество используемой энергии неизбежно увеличивается, но фактическая тепловая нагрузка на оборудование не растет. Чтобы производить больше электроэнергии, требуется больше тепла, в то время как объем потребляемого пара остается прежним. Проще рассчитать с помощью денег: 15 тонн пара по цене 100 юаней за тонну. Расход пара на работу теплового оборудования составляет 1500 юаней в час — это значение не меняется. Для производства электроэнергии также требуется пар: например, для выработки 300 киловатт-часов электроэнергии при стоимости 0,6 юаня за киловатт-час, цена продажи будет составлять 180 юаней. Следовательно, ваши затраты должны составлять от 120 до 150 юаней. . . . Если электричество уже производится для продажи, разве не следует вложить больше пара? Потери пара неизбежны. Данные говорят сами за себя: (Примечание: все значения давления указаны в абсолютном измерении; если речь идет о давлении относительно атмосферного, то его можно рассчитать самостоятельно.) Пар с перегревом 1,0 МПа при температуре 240°C имеет энтальпию H1 = 2920,98 кДж/кг. Расход пара составляет W1 = 15 т/ч, что соответствует 15 000 кг/ч. Общая тепловая нагрузка равна Q = W1·H1 = 12170,75 кВт. Использование регулятора давления не влияет на общую тепловую нагрузку – возможны лишь незначительные потери тепла. Следовательно, независимо от того, снизите ли вы давление до 0,3 МПа или 0,4 МПа, это не повлияет на значение Q. Пар, получаемый после выработки электроэнергии, имеет параметры: давление 0,3 МПа, температура 150°C; энтальпия H2 = 2761,18 кДж/кг. Расход пара составляет W2 = Q/H2 = 12170,15*3600/2761,18 = 15868 кг/ч, что эквивалентно 15,868 тонн/ч. Следовательно, увеличение расхода пара составляет 0,868 тонны/ч. С точки зрения баланса материалов, в данном случае требуется пар с давлением 1,0 МПа и температурой 240°C. Потребление такого пара составляет W1’ = 15,868 т/ч. Общая энергия, необходимая для производства электроэнергии, равна Q’ = 12875,11 кВт. По сравнению с значением Q = 12170,75 кВт, это на 12875,11 – 12170,75 = 704,36 кВт больше. Эффективность генератора при обратном давлении можно оценить в 65% (лучше уточнить этот показатель у производителя). Следовательно, мощность генерации электроэнергии составит N = 704,36 * 0,65 = 457,83 кВт. . Баланс материалов: поступление – 15,868 т/ч пара; выход – 15,868 т/ч конденсатной воды. Баланс соблюдается~~~~~ Баланс энергии: поступление – 12875,11 кВт; расходы – 12170,75 кВт на работы тепловых устройств + 457,83 кВт на производство электроэнергии + 246,53 кВт на потери в процессе генерации электроэнергии = 12875,11 кВт. Баланс соблюдается~~~~~ Оценка экономической эффективности: объем производимой электроэнергии составляет 400 кВт·ч/ч; цена продажи электроэнергии – 400×0,6 = 240 юаней/ч. Годовой доход при 8000 часах работы в год составляет 240×0,8 = 1,92 миллиона юаней. Если учесть дополнительные затраты на потребление пара – примерно 90 юаней/ч (в год это составляет 720 тысяч юаней), то чистая прибыль составит около 1,2 миллиона юаней. Следовательно, чтобы окупить затраты в течение двух лет, общая стоимость установки небольшого парового двигателя и генератора должна составлять около 2,4 миллиона юаней (включая стоимость оборудования, его установки и наладки). Через два года можно будет начать получать прибыль. . Сходится: lol
Коэффициент теплопередачи перегретого пара очень мал, поэтому площадь поверхности для теплообмена в реверсоре должна быть значительно больше
Благодарю вас, старший коллега. Ситуация следующая: не могли бы вы проконтролировать ситуацию? Пар под давлением 1,0 МПа в количестве 42 т/ч поступает на потребителей; примерно 6 тонн пара используются потребителями, а оставшиеся 24 т/ч проходят через редуктор давления и поступают в сеть под давлением 0,3 МПа. Ещё 12 т/ч также проходят через редуктор давления и поступают в сеть под давлением 0,6 МПа. Пар, выходящий из турбины, имеет давление 1,1 МПа и температуру 315°C; после охлаждения пара с помощью воды его температура снижается до 220°C, и этот пар используется для нагрева в сети объемом 10 кг. Когда количество пара снижается до 3 кг или 6 кг, охлаждение пара не происходит — пар нагревает объекты напрямую в перегретом состоянии. Я думаю, что энергия, теряющаяся при охлаждении и снижении давления пара под давлением турбины, тратится впустую. Возможно, лучше использовать пар с температурой 315°C для привода двух небольших электродвигателей с целью производства электроэнергии, которая затем будет использоваться в нашей внутренней сети. Пар с давлением 6 кг и 3 кг может быть использован потребителями. Даже если потребление пара увеличится, это не имеет значения — ведь пара и так достаточно. Если количество перегретого пара увеличится, то добавленная кинетическая энергия не сильно повлияет на общее количество пара. Я думаю, что площадь теплообменников у нас достаточно велика. Но температура пара в сети объемом 3 кг все равно близка к 210°C, что также используется для нагрева. Разве это не расточительство? Возможно, лучше использовать две небольшие турбины для этой цели. Как вы считаете?
Раз уж вы знаете, что термостатические регуляторы температуры приводят к потерям энергии, вам следует рассчитать это с помощью конкретных данных. В следующих трех постах приведены практические расчеты, связанные с термостатическими регуляторами температуры и турбинными генераторами; ознакомьтесь с ними. Действительно ли термостатические регуляторы температуры в паровых системах приводят к расточительству энергии? http://bbs.hcbbs.com/thread-1005020-1-1.html Происходит ли потеря энергии при прохождении перегретого пара под давлением 2,5 МПа и при температуре 390°C через клапан для снижения давления и температуры? http://bbs.hcbbs.com/thread-1009205-1-1.html Расчет потерь энергии в терморегулирующем редукторе http://bbs.hcbbs.com/thread-1390823-1-1.html Вы — инженер-техник, поэтому должны уметь считать самостоятельно. Только выполнив расчеты сами, вы сможете по-настоящему понять, в чем заключается существенная разница между терморегулирующим редуктором и генератором с обратной поддержкой. Без конкретных данных вы этого не поймете. Я тоже не знаю, хе-хе. . Попробуйте считать сами. У многих технических специалистов в компаниях есть такая проблема: нельзя постоянно только задавать вопросы, нужно самостоятельно браться за расчеты! ! Попробовать? ？ ？
Старший коллега, дело в том, что все еще есть некоторые проблемы. Пожалуйста, посмотрите. Я также произвел некоторые расчеты. В качестве примера: параметры использования регулирующего клапана для снижения давления. Входное давление, выходное давление; перегретый пар. Температура T, °C: 215, 196. Давление P, МПа: 1,1, 0,3. Расход W, кг/ч: 24000, 24000. Удельная энтальпия H, кДж/кг: 2856,65, 2856,71. Удельная энтропия S, кДж/кг·К: 6,7223, 7,3391. Используемая энергия Ex, кДж/кг: 857,96, 74,15. Общая энтальпия H, кВт: 18991, 189910. Общая используемая энергия Ex, кВт: 57034, 482–1221 кВт. Энергия, потерянная Lw, кВт: 1221 кВт. Как видите, действительно происходит потеря используемой энергии. Но я считаю, что теряется скорее способность к преобразованию энергии. С точки зрения энтропии и других показателей, общая энергия остается неизменной. Если использовать эту энергию для выработки электричества, результаты будут разными: один источник сможет произвести электричество в объеме 100 кВт, а другой — только 50 кВт. Но если использовать их для нагрева, оба источника смогут нагреть объекты на одинаковую величину. Если не использовать их для выработки электричества, потерь энергии не будет. В итоге получается 10 кг конденсата и 3 кг конденсата. Разница в энтальпии жидкости составляет 100 кДж/кг; остальная энергия используется для нагрева. Если использовать этот пар для выработки электричества, потребуется на 2–3 тонны больше пара. Если стоимость пара составляет 160 юаней за тонну, то затраты увеличатся на несколько сотен юаней. К тому же турбина с обратным давлением также имеет определенную эффективность. Я провел расчеты с помощью программного обеспечения. Предположим, что давление пара на входе в турбину составляет 1,0 МПа при температуре 305°C, а на выходе — 0,3 МПа при температуре 222°C. Расход пара составляет 24 тонны в час. Эффективность турбины составляет 0,65. Тогда турбина сможет производить электричество в объеме 1016 кВт. Похоже, при давлении 0,6 МПа можно получить мощность генерации в 312 кВт. Если говорить о заработке, то это будет разница между стоимостью произведенной электроэнергии и затратами на использование пара. Если считать, что 1000 кВт·ч электроэнергии стоят 0,65 юаня, то за час можно сэкономить от 650 до 320 юаней, то есть 330 юаней. Правильно ли так рассчитывать? Таким образом, за год можно сэкономить сотни тысяч юаней. Ещё один вопрос: я видел, что некоторые заводы используют небольшие паровые турбины для приведения в движение электродвигателей с целью производства электроэнергии. Это тоже способ производства электроэнергии, но неизвестно, насколько высока эффективность такого подхода. Стоит ли вообще использовать такой способ производства электроэнергии? Давление входящего воздуха, температура входящего воздуха, давление выходящего воздуха, температура выходящего воздуха, количество работы, которое можно получить: 1,0 МПа, 305°C; 0,3 МПа, 222°C; 1016; 0,9 МПа, 305°C; 0,3 МПа, 229; 932; 0,8 МПа, 305°C; 0,3 МПа, 238; 837
Я не тщательно проверял ваши данные, но за свои дела отвечаете сами. Скажу лишь одно: понимая различия в качестве пара, зная разницу между бегом и прыжками в высоту, понимая различия между производством электроэнергии и устройствами для снижения температуры и давления, вы уже на правильном пути. . . Идея верная, нужно лишь быть более тщательным и провести детальный расчет всей паровой системы — тогда сделать выводы не составит труда. . Вы уже поняли концепцию доступной энергии — это основа всего. . Удачи!~~~
Хе-хе, спасибо за советы. Если у меня будут какие-либо конкретные вопросы, я обращусь к вам снова
Старший коллега, у меня ещё есть вопрос к вам. Если я буду проектировать давление и расход газа перед и после турбины, исходя из текущего расхода газа по трубопроводам и давления перед и после регулирующего клапана, то диаметр труб перед и после турбины должен совпадать с диаметром труб перед и после регулирующего клапана, верно?
Я кое-чего не понял: «Эффективность генерации энергии при обратном давлении — 65%». Разве это возможно?