Uzdatnianie, kolektorowanie i akumulacja pary

Redukcja ciśnienia pary

Redukcję ciśnienia pary stosuje się z różnych powodów:

• w przypadku wahań ciśnienia w kotle parowym do stabilizacji ciśnienia przed odbiornikami pary,
• w celu oddzielenia silnych skoków zużycia pary przez odbiorniki od regulacji mocy bezpośrednio w kotle,
• gdy odbiorniki wymagają pary o różnych ciśnieniach,
• gdy odbiorniki mają niższe niż kocioł maksymalne dopuszczalne nadciśnienie.

Redukcja ciśnienia pary jest realizowana przez tzw. stacje redukcji ciśnienia, które mogą być sterowane przez siłowniki pneumatyczne, napędy silnikowe lub za pośrednictwem medium sterującego. Te ostatnie nie potrzebują do działania dodatkowej energii ani komponentów elektrycznych, ale za to charakteryzują się gorszą jakością regulacji niż reduktory sterowane silnikiem lub pneumatycznie.

 

Kolektor pary

Zadaniem kolektora pary jest gromadzenie pary wytworzonej przez jeden lub więcej kotłów w jednym centralnym miejscu (zazwyczaj w kotłowni), a następnie dystrybucja pary do poszczególnych odbiorników w zakładzie oraz do podgrzania wody zasilającej.

Na drodze od kotła do odbiorników strumień pary jest zmuszony do zmiany kierunku o 180°, przez co następuje dodatkowo osuszenie pary poprzez wytrącenie resztkowej wilgotności.

Zazwyczaj na rozdzielaczu pary jest również mierzone ciśnienie do kaskadowego sterowania układem kotłów w oparciu o sygnał ciśnieniowy.

Korzyści:

• kolektorowanie w jednym miejscu pary wytworzonej przez kotły
• dystrybucja pary do poszczególnych odbiorników
• sterowanie kaskadą kotłów
• osuszanie pary, wytrącenie resztkowej wilgotności

Schemat rozdzielacza pary

 

Moduł akumulacji pary

Moduł ten służy do akumulowania pewnej ilości energii, która jest wyzwalana w czasie obniżenia ciśnienia i jest możliwa do wykorzystania jako para wtórna z rozprężenia.

Informacje o Para wtórna z rozprężenia

Moduł akumulacji pary wykorzystuje się:

• do wyrównywania pików obciążenia przy krótkotrwałym przeciążeniu kotła parowego (np. przy rozruchu odbiorników pary, autoklawów, w technologii procesów wsadowych)
• do zrównoważenia znacznych wahań poboru przez odbiorców o dużym cyklicznym zapotrzebowaniu na parę (np. w przypadku krótkotrwałych, regularnie występujących szczytów zużycia pary, wielu małych procesów wsadowych

Korzyści wypływające z właściwego korzystania z modułu akumulacji pary:

Dla kotła:

• Ograniczenie wahań ciśnienia w kotle, przez co zmniejszają się obciążenia mechaniczne i wydłuża żywotność walczaka
• Rzadsze zapłony palnika, przez co zmniejszają się straty energii zużywanej na przewietrzanie poprzedzające każdy zapłon i wydłuża się żywotność kotła

Dla odbiorów pary:

• Dodatkowa para dostępna na pokrycie największych szczytów zapotrzebowania. Umożliwia to dobór mniejszego kotła parowego
• Rzadsze występowania zjawiska porywania cząstek wody przez parę, przez co para ma lepszą jakość

Moduł akumulacji pary ma postać zbiornika o grubych ścianach, zaprojektowanych specjalnie pod kątem dużych obciążeń wskutek działania zmian ciśnienia. Podobnie jak kotły parowe również moduł akumulacji pary podlega dozorowi technicznemu i okresowym badaniom (próbom ciśnieniowym) przez właściwy urząd dozoru technicznego.

Zbiornik jest w ok. 50 % wypełniony wrzącą wodą i jest ogrzewany parą do osiągnięcia ciśnienia zasilającego.

Zbiornik opróżnia się poprzez otwarcie urządzeń odcinających od strony odbiornika pary. Wskutek spadku ciśnienia część wrzącej wody odparowuje i powstaje para wtórna. Energia cieplna powstająca przy rozprężeniu jest tym większa im większe są pojemność zbiornika i spadek ciśnienia.

Informacje o Para wtórna z rozprężenia

W trakcie ponownego podgrzewania do zbiornika zostaje wpuszczona taka sama ilość pary, jaka przedtem została z niego pobrana. Z reguły do już pracującego modułu pary nie trzeba wpuszczać dodatkowej wody w celu uzupełnienia.

Możliwość wykorzystania modułu akumulacji pary można rozważyć nie tylko w nowobudowanych instalacjach kotłowych, ale także w ramach modernizacji starszych kotłowni. Decydując się na moduł akumulacji pary trzeba jednak dokładnie przyjrzeć się całej instalacji parowej od kotła parowego aż po odbiorniki, gdyż tylko optymalne dopasowanie wszystkich komponentów przyniesie pożądane korzyści. Na poniższej ilustracji przedstawiono parametry procesów i kotła, jakie należy wziąć pod uwagę planując moduł akumulacji pary.

Kryteria istotne dla wymiarowania planowanego modułu akumulacji pary

Przykłady zastosowania modułu akumulacji pary (Kalkulacja uproszczona w warunkach idealnych)