Система отвода конденсата из калориферов воздухоподогревателей

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА ОТВОДА КОНДЕНСАТА ИЗ КАЛОРИФЕРОВ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Леонович Игорь Сергеевич Раицкий Георгий Евгеньевич Дымар Олег Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(57) Система отвода конденсата из калориферов воздухоподогревателей, содержащая центральный процессор, датчики температуры, конденсатоотводчики, отличающаяся тем,что в качестве конденсатоотводчиков используются пневмомеханические клапанноседельные регуляторы, при этом каждый паровой калорифер оснащается одним регулятором и двумя датчиками температуры, один из которых указывает температуру воздуха на входе в межтрубное ламельное пространство калорифера, а второй - температуру конденсата на выходе из калорифера, при этом последний по ходу воздуха калорифер имеет дополнительный датчик температуры воздуха на выходе и показывает конечную температуру на выходе из воздухоподогревателя, контролируемую и регулируемую центральным процессором, обрабатывающим информацию датчиков температуры и подающим команду исполнительному механизму регулятора на открытие или закрытие выхода из соответствующего калорифера конденсата пара с учетом использования его теплосодержания для нагрева воздуха.(56) 1. Сурков В.Д. и др. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности Учебник для вузов. - М. Пищевая промышленность, 1970. - С. 397-398. 2. Кавецкий Г.Д., Касьяненко В.П. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М. КолосС, 2008. - С. 246-248. 3. А. с. СССР 1377500 1, 1988. 4. Патент 2080512 , 1997. 5. Патент 2144159 , 2000. 6. Патент 2296265 2, 2007. Полезная модель относится к устройствам для отвода жидкой сконденсированной фазы - конденсата из калориферов воздухоподогревателей, использующих в качестве теплового агента водяной пар. Разработка осуществлена в конкретном применении к калориферам нагревания воздуха в распылительных сушилках, используемых в молочной промышленности. Такие сушилки широко востребованы при производстве сухих молочных консервов по причине высокого качества продукции по показателям растворимости и сохранения натуральных свойств сырья. В то же время энергетическая эффективность распылительных сушилок находится на низком уровне. На 1 кг испаренной влаги в таких сушилках затрачивается 2-3 кг пара. При этом некоторые конструкции калориферов, где происходит нагревание сушащего воздуха, предполагают выпуск в окружающую среду излишков пара 1 без его конденсации. В современных сушильных установках задача рационального использования энергетических ресурсов важна, исходя из того, что такое оборудование является потребителем большого количества тепловой энергии, в относительном исчислении превышающем потребности всех остальных ее потребителей на молочных предприятиях. Данные обстоятельства предполагают поиск возможностей более эффективного использования теплосодержания водяного пара, используемого в воздухоподогревателях распылительных сушилок. Существующая концепция решения задач экономии водяного пара при использовании его в виде так называемого глухого, когда теплообмен осуществляется теплопередачей через стенки теплообменников, состоит в том, чтобы из теплообменников не выпускать несконденсированный пар. При этом в большинстве случаев на выходе из теплообменника устанавливают конденсатоотводчики, так называемые конденсационные горшки, которые осуществляют выпуск из теплообменника только жидкой фазы водяного пара - конденсата безотносительно к его теплосодержанию. Известны многочисленные конструкции конденсатоотводчиков, использующие поплавковые, эжекторные устройства, инертные тела для обеспечения задачи разделения фаз водяного пара на выходе из теплообменников. Техническая задача регулирования степени захолаживания конденсата, т.е. использования его теплосодержания для нагрева, решается термостатическими и термодинамическими конденсатоотводчиками, имеющими в качестве регулятора теплосодержания отводимого конденсата термобиметаллические пластины. Поплавковые конденсатоотводчики конструктивно наиболее специализированы на решении задачи вывода из теплообменных устройств отработанного пара по принципу фазного разделения. Жидкая фаза удаляется, собственно пар из теплообменника не выпускается. Недостатком таких устройств следует считать изъятие из процесса нагрева конденсата с высоким теплосодержанием. Известно, что на стадии конденсации температуры пара и конденсата равны. Конденсат при этом содержит большое количество теплоты - 20242264 кДж/кг при абсолютных давлениях соответственно 0,11,0 МПа, что только на 1527 меньше, чем теплосодержание самого пара в этих условиях 2. Кроме того, детали трения поплавковых конденсатоотводчиков быстро изнашиваются в условиях 2 98432013.12.30 наличия в конденсате большого количества механических включений, образующих абразивную суспензию. С целью прочистки загрязнений в некоторых случаях 3, 4 конденсатоотводчики оборудуют обводными промывочными трубопроводами с дополнительной арматурой в виде фланцев, кранов или соленоидных вентилей. Известны термостатические конденсатоотводчики 5, содержащие пакет биметаллических пластин, воздействующих на запорные устройства выпуска конденсата из теплообменника. С использованием такого пакета регулируется степень захолаживания конденсата, т.е. его температура при выпуске. Недостатками таких конденсатоотводчиков являются высокая стоимость материала биметаллических пакетов, узкий диапазон захолаживания конденсата, недостаточная долговечность устройств в условиях абразивнокоррозионной среды их эксплуатации, сложность диагностирования их работоспособности, особенно при групповом использовании. Прототипом заявляемого устройства выбрана система конденсационного горшка 6 как наиболее близкая по технической сущности контроля состояния конденсата, удаляемого из теплообменника, например из калорифера воздухоподогревателя. Система содержит центральный процессор, обрабатывающий показатели датчиков давления,температуры и движения конденсата. Он установлен для определения полного потока пара и полного потока конденсата с целью контроля работы конденсационного горшка, определения положения отказа горшка. При отказе в закрытом положении теплообменное устройство заполняется конденсатом и перестает выполнять функциональное назначение,а при отказе в открытом положении через теплообменник и конденсационный горшок транзитом выходит пар, что резко снижает энергоэффективность нагревания. Недостатком системы следует считать то, что при значительном усложнении устройства решается только задача контроля работоспособности конденсационного горшка. При этом введение в систему дополнительных измерительно-преобразующих устройств саму работоспособность только снижает. Кроме того, наличие датчиков температуры не использовано для решения такой важной задачи, как использование теплосодержания конденсата. Таким образом, система работает как конструктивно усложненный конденсационный горшок с традиционными функциями выпуск конденсата и передержка пара до его конденсации. Вместе с тем использование центрального процессора решает очень важную задачу при групповом использовании конденсатоотводчиков определение неисправных. Цель полезной модели - повышение эффективности использования пара в качестве нагревающего агента в воздухонагревателях распылительных сушилок путем использования устройств контроля теплосодержания конденсата и регулируемого выпуска его из калориферов воздухонагревателя по мере расчетного нагрева воздуха и, соответственно, достигнутого захолаживания конденсата при одновременном повышении работоспособности системы отвода конденсата за счет отказа от использования локальных устройств в виде конденсационных горшков. Поставленная цель достигается за счет того, что система отвода конденсата из калориферов воздухоподогревателя распылительной сушилки включает в себя центральный процессор, обрабатывающий информацию датчиков температуры воздуха, установленных на входе и выходе каждого парового калорифера воздухоподогревателя, и подающий команду исполнительному механизму регулятора на открытие или закрытие выхода из соответствующего калорифера конденсата пара с учетом использования его теплосодержания для нагрева воздуха. Для введения контролируемых значений температуры после каждого калорифера общий температурный напор, равный разности температур на выходе из воздухоподогревателя и на входе в него, процессор делит на количество ступеней регулирования, равное в общем случае числу калориферов. Конкретный алгоритм изменения перепада температур воздуха между входом и выходом каждого калорифера с учетом различной теплоемкости и влагосодержания воздуха, поступающего в воздухоподогреватель,3 98432013.12.30 и изменения их последовательно по мере нагревания следует разработать в процессе наладки системы в производственных условиях с учетом расчетного захолаживания конденсата в каждом калорифере. При этом следует весь конденсат отводить на батареи калориферов предварительного подогрева свежего воздуха, поступающего в воздухоподогреватель из окружающей среды, и первый датчик температуры устанавливать перед первым паровым калорифером. Таким образом, каждый паровой калорифер оснащается двумя датчиками температуры, один из которых указывает температуру воздуха на входе в межтрубное ламельное пространство калорифера, а второй - температуру конденсата на выходе из калорифера. Последний по ходу воздуха калорифер имеет дополнительный датчик температуры воздуха на выходе и показывает конечную температуру на выходе из воздухонагревателя. Наличие всех промежуточных датчиков температуры воздуха необходимо для оперативного контроля и наладки системы. Номинальная работа осуществляется путем контроля общего температурного напора воздухоподогревателя и регулированием температуры конденсата, выпускаемого из каждого калорифера. Кроме датчиков температуры каждый калорифер вместо конденсационного горшка оснащается пневмомеханическим клапанноседельным регулятором в качестве исполнительного механизма, обеспечивающего выпуск конденсата по мере его захолаживания, контролируемого процессором. Работа системы осуществляется следующим образом. Воздух вентилятором 1 (фигура) подается в воздухоподогреватель 2. После предварительного подогрева на конденсатной батарее калориферов 3 он поступает к первому паровому калориферу 4. Здесь температура воздуха замеряется терморезистором 1 в. Далее - последовательно 2 вв и пдг. Здесь пдг датчик температуры воздуха, выходящего из подогревателя в сушильную башню. На выходе из каждого парового калорифера (4, 5, 6) замеряется температура конденсата, соответственно 1 к, 2 к,к. Все данные температур воздуха и конденсата поступают в процессор 7. После обработки данных процессор выдает команду на соленоидные вентили 8 регуляторов 1, 2, смонтированных на специальной гребенке 9 и соединенных трубопроводами с конденсатными коллекторами 10 паровых калориферов. Соленоидный вентиль 8 при открытии-закрытии пневмомагистрали управляет работой регуляторов и,соответственно, выпуском конденсата в батарею 3 конденсатных калориферов при достижении им расчетной степени захолаживания, обеспечивающей расчетную последовательность нагрева воздуха между отдельными калориферами, и достижении технологически заданной температуры его на выходе из воздухоподогревателя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4