Електрически парни котли - специфики в приложението, избор и оразмеряване

29.03.2023   |   Начало»Технологии

Редактор
Екатерина Амова

Редактор
Екатерина Амова

Електрическите парни котли се използват за захранване с технологична пара на индустриални процеси или за отопление, основно с случаи на спиране на основните паропроизводствени мощности. Икономически е оправдано използването им и когато регулируемите обхвати на използваните продукти от централното паропроизводство са твърде големи. Принципно тези модели се отличават с минимално технологично време за пуск на съоръжението. 
Икономическата ефективност на големите котелни инсталации в областта на индустрията или енергетиката е в пряка зависимост от цената на изкопаемите горива. Операторите на малки модели могат много по-лесно да управляват енергийните си разходи, контролирайки консумацията на пара в зависимост от текущото потребление, без да правят компромис с производителността на технологичните процеси.

Икономически изгодно решение

Използването на електрически парни котли за производство на топлоносител в областта на централното топлоснабдяване е обосновано при продължително затопляне на времето в рамките на отоплителния сезон, когато са налице необходимите предпоставки големите модели, захранвани с изкопаеми горива, да бъдат спрени. В редица случаи дори и при работа в режим на минимално натоварване, произвеждат по-голямо количество пара от текущите технологични нужди. 

Неизползваната по предназначение пара обикновено се изпуска в атмосферата, което означава неефективно използване на първичните енергоизточници и води до финансови загуби. Изводът е, че в редица случаи те могат да бъдат икономически изгодно решение. Те са в състояние да захранват с пара технологични процеси, работейки при пълно натоварване, докато големият котел, захранван с изкопаеми горива, е в профилактика или на ремонт.

Производителите на електричество са едни от най-големите оператори на горивни уредби, захранвани с изкопаеми горива. Поради обстоятелството, че повечето от устройствата работят на въглища , промените в международните цени на нефта и газа не оказват съществено влияние върху цената на ел. енергията. По принцип разходите за производство на пара от промишлени котелни инсталации, захранвани с ток, биха били много по-високи в сравнение с използването на първичните енергийни източници - нефт и газ. Електрически парен модел за производство на технологична пара е икономически оправдан само в случаите, когато потреблението е ниско.

Обхват на приложение

Подходящи са за производството на пара под високо и ниско налягане. В стандартно изпълнение са с мощност над 100 kW (приблизително 165 BHP). Някои производители се занимават с развоя и изпълнението на по-големи модели по поръчка. Електрическите парни котли са подходящи за използване в голямо разнообразие от процеси, сред които производството на химикали, бои, хартия, текстилни изделия, петролни, фармацевтични, пластмасови и каучукови продукти; както и при обработката и производството на храни и напитки. 

Най -общо се използват за захранване с пара на технологични процеси, изискващи загряване, хидратиране или стерилизация. Специфични техни приложения са снабдяване с пара за резервоари; съдове за химически реакции и дестилиране; реторти и автоклави; процесите ламиниране, гофриране и щамповане; нагревателни плочи и матрици, използвани при производството на пластмаси и еластомери.

Специфики на приложенията

Въпреки че повечето производствените предприятия разполагат със собствени горивни инсталации за производство на пара за отопление и битово горещо водоснабдяване, работещи с изкопаеми горива, в редица случаи е ценово по-ефективно да се инсталира електрически котел за локално отопление на определена зона от предприятието. Също така могат да бъдат оптимално решение при избора на ново оборудване, когато големите, захранвани с изкопаеми горива котли, са неприложими или използването им не е задължително.

Сред предимствата им е отсъствието на проблеми, свързани с неефективно изгаряне на горивото и с отделянето на емисии от вредни вещества в атмосферата. В сравнение със захранваните с течно гориво котли, при електрическите модели не се налага монтирането и поддръжката на резервоари за горивото, както и контрол върху наличието на утечки. За разлика от котлите, захранвани с изкопаеми горива, експлоатацията им не включва поддръжката на сложни съоръжения като горелки или специално внимание към топлообменните повърхности.

Експлоатационни специфики

Стандартното изпълнение електрически парен модел включва пълна окомплектовка с всички необходими за експлоатацията на съоръжението средства за контрол и аксесоари. Отличават се с лесна експлоатация, поради което не се налага продължително обучение на персонала по поддръжката. Сред спецификите им е бързият им пуск. Отличават се с без опасна и безшумна работа и компактна конструкция, която позволява инсталирането на парни котли в непосредствена близост до мястото на консумация.

Това премахва необходимостта от изграждане на дълга преносна мрежа и ограничава до минимум загубите от топлопреноса, които могат да достигнат над 10%. Съвременните конструкции електрически парни модели са добре изолирани, което минимизира топлообмена с околното пространство. Захранват се с мрежово напрежение, като единственото допълнително изискване при използването им е захранването с вода.

Характеризират се с опростена поддръжка, включваща рутинна проверка на нивото на водата, състоянието на електрическата инсталация и подмяна на нагревателите през указан от производителя период от време. Както всички парни котли, електрическите трябва да се снабдени с вградени аналогови измервателни прибори. Поддръжката им включва и периодично продухване за поддържане на висок КПД.

Избор, оразмеряване и монтаж на парните котли

Тъй като електрическите парни котли се доставят предварително сглобени, а изискванията към инсталацията им са подобни, оразмеряването и изборът не са сложни. Оптималният избор включва изпълнението на четири стъпки:

1. Изчислява се съотношението топлинни единици за час, необходимо за извеждане на процеса до зададените стойности на работната температура за определен период от време и в зависимост от диаметъра на тръбопровода.
2. Определя се съотношението топлинни единици за час, необходимо за поддържане на необходимата температура на технологичния процес.
3. Избира се по-голямата от изчислените стойности и се преобразува в размерност килограма на час чрез използването на стандартни таблични данни. Така определеното съотношение топлинни единици за час се разделя с латентната (скритата) топлина при процесно или манометрично налягане.
4. От изчисления масов разход на пара се определя необходимата мощност на модела. Табличните данни за наситена пара са в сила при захранване с вода, имаща строго определена температура. Ако устройството ще работи при други условия, определената му мощност се умножава с корекционен коефициент.

Налягането трябва да бъде най-ниското налягане, което може да осигури необходимата мощност на продукта при температура на парата, по-висока от температурата на технологичния процес. За да се определи дали увеличаването на процесната температура е достатъчно, трябва да се провери разполага ли топлообменникът с необходимата топлообменна повърхност.

Използва се зависимостта: Q    = U x A x DT, където Q е топлообменът, U е коефициентът на топлообмен на загрявания продукт, А е топлообменната повърхност на топлообменника, а DT е промяната в температурата. Ако се налага, DT може да се увеличи, стига максималното проектно налягане в устройството и максималната допустима повърхностна температура на топлообменната повърхност, която е в контакт с продукта, не са прекалено високи.

Ключови думи: Електрически парни котли   отоплителни инсталации   локално отопление  

Област: ОВК