Теплообменники для зерносушилок

Многие проблемы, вызывающие неисправности теплообменников зерносушилок, связаны с застоем конденсата внутри. Если не будут приняты соответствующие меры для подачи чистого и сухого пара в змеевик и своевременного удаления конденсата во время его формирования, проект не может считаться завершенным и нельзя ожидать длительного срока эксплуатации теплообменника.

Конденсат внутри труб теплообменника создает ряд проблем:• снижает производительность (тепловую мощность);• вызывает коррозию и эрозию труб;• провоцирует гидравлический удар.

Как правило, в змеевике теплообменника при подаче пара происходит следующая электрохимическая реакция:

3Fe + 4H2O = Fe3O4+ 4H2 ,

которая создает магнетитовую пленку с хорошими защитными антикоррозийными свойствами. Этот эффект очень похож на то, как защищает себя кортеновская сталь, которая используется для производства воздушных коробов современных зерносушилок.

Плёнка непрерывно и равномерно образуется по всей поверхности металла. Если по химическим или механическим причинам пленка не полностью формируется или подвержена разрыву, металл немедленно подвергается коррозии.

Образующийся конденсат застаивается в нижней части трубы, а сам пар распространяется с высокой скоростью (около 30-35 м/с) по "свободной поверхности".

Если конденсат не отвести, он медленно накапливается, блокируя проход пара, таким образом становясь пробкой, как показано на рисунке 2.

Образующийся слой увлекается паром и течет по трубам с высокой скоростью. Когда жидкость встречает препятствие или внезапно отклоняется на своем пути, кинетическая энергия создаёт значительно увеличение давления в змеевике. Чем больше интенсивность явления и меньше упругость используемого материала, тем больше наносимый ущерб!

Такое явление общеизвестно как «Гидравлический удар».

Рисунок 2. Накопление конденсата в змеевике перед гидроударом.

На рисунке 4 показано увеличение разрыва, произошедшего на трубе из нержавеющей стали, которая подверглась гидравлическому удару из-за неправильного дренажа.

Рисунок 4. Повреждение гидроударом.

Общие рекомендации

Паровой теплообменник зерносушилки обычно отключается системой регулирования потока пара (регулирующим клапаном), которая изменяет впуск пара в соответствии с теплом, необходимым для сушки зерна. Такая терморегуляция вызывает изменение нагрузки (емкость и давление) внутри теплообменника.

Паровой клапан в полностью закрытом положении может образовывать вакуум в змеевике теплообменника с застоем конденсата. Кроме того, вдоль линии подачи пара могут накапливаться отложения и шлаки, которые при попадании в змеевик могут вызвать эрозию.

Рекомендации:

● Обеспечить снабжение теплообменника паром через «ручку зонта» в верхней части паропровода.● Установить защитный Y-образный фильтр в паропровод.● Применить систему устранения вакуума (вакуумный клапан).● Никогда не сливать несколько теплообменников только одним конденсатоотводчиком.● Использовать механические конденсатоотводчики (перевернутые ведра или поплавки).● Организовать (если оно не встроено в конденсатоотводчик) автоматическое устройство удаления воздуха для операций запуска зерносушилки на пару.● В случае повторного появления конденсата после конденсатоотводчика, выполните необходимые операции, чтобы предотвратить его возврат в змеевик теплообменника, пока система остановлена и/или когда теплообменник выключен.

На фото рядом есть ошибки. Интересно, найдёте ли вы их.

Длина дренажного трубопровода

Дренажная линия должна иметь минимальную длину, в идеале - менее 2 метров. Длинные дренажные линии от теплообменника до конденсатоотводчика могут заполняться паром и предотвращать попадание конденсата в конденсатоотводчик. Этот эффект называется паровой блокировкой. 

Чтобы свести к минимуму этот риск, дренажные линии должны быть короткими (см. рисунок 5).

Рисунок 5. Дренажные линии должны быть короткими.

Трубопровод от теплообменника

В паровой зерносушилке труба от конденсатного патрубка теплообменника должна опускаться вертикально примерно на 10 диаметров трубы до уровня конденсатоотводчика. 

При условии установки конденсатоотводчика с шариковым поплавком правильного размера, это гарантирует, что "волны" конденсата не будут скапливаться в нижней части системы с сопутствующим риском коррозии и гидравлического удара. 

Он также будет обеспечивать небольшой вертикальный статический напор, который будет способствовать удалению конденсата во время запуска. Ведь при запуске системы давление пара изначально может быть очень низким.

Далее трубопровод должен быть установлен горизонтально, но с минимальным уклоном в направлении потока. Уклон должен быть таким, чтобы конденсат мог течь свободно (см. Рисунок 6).

Рисунок 6. Высота и длина дренажного трубопровода.

Дренаж из основного паропровода

При отводе из основного паропровода, дренажная линия может быть горизонтальной (см. рисунок 7), но только при условии установки дренажных карманов рекомендованого размера (см. таблицу ниже). 

Если дренажный карман имеет габариты меньше, чем рекомендовано, то конденсатоотводчик следует установить на эквивалентном расстоянии ниже него.

Рисунок 7. Схема дренажа из основного паропровода.

В результате таких регулировок, производительность конденсатоотводчика может уменьшиться до точки, при которой поток конденсата полностью прекратится. В таких случаях говорят, что система заглохла.

Остановка возникает в результате падения давления пара, которого может оказаться недостаточно для продувки паровой системы от конденсата. Проблема более вероятна, когда система (как в случае с зерносушилкой) имеет большой диапазон регулировки подачи пара от полной нагрузки до малой.

Не все системы с регулируемой температурой остановятся, но противодавление, создаваемое в системе сбора и отвода конденсата, может отрицательно повлиять на работу конденсатоотводчика. Это, в свою очередь, может ухудшить теплопередачу процесса.

Поэтому линии отвода конденсата должны быть сконфигурированы так, чтобы конденсат не затопить общую магистраль, в которую они сливаются, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Организация линии отвода конденсата

Ниже вы найдете схемы возможной правильной установки. Данные схемы приведены только для общей информации и не могут являться руководством к действию. Окончательный проект парового хозяйства и подключения теплообменника должен быть выполнен профессиональной проектной организацией!

Заключение

Снабжение теплообменника через правильную линию подачи пара, правильное подключение, быстрый и надлежащий отвод конденсата вместе с удалением пускового воздуха, хорошая станция подготовки воды - это основные требования для получения:

● Высокой степени теплопередачи (производительности);● Снижения нагрузок на теплообменник и трубы;● Длительного срока эксплуатации без поломок.

Поэтому, перед монтажом сушилки и парового хозяйства, вам нужно заказать проект в профессиональной проектной организации, которая имеет соответствующий опыт.

В противном случае, вы потратите гораздо больше нерв и средств на исправление последствий неправильного проектирования.

(067) 111-6666

На фото: Лопающиеся трубы теплообменника из-за неправильной организации систем дренажа и отвода конденсата парового хозяйства.