Трек производительности конденсатора

Эффективную программу контроля может продлить срок службы оборудования, улучшения деятельности и дают существенную экономию энергии.

Ну перспективе растения часто имеют персонал, предназначенный для мониторинга процесса термической производительности теплообменника и рекомендовать меры по исправлению положения, когда это необходимо. Тем не менее, многие объекты нередко платят меньше внимания парообразования и теплообменников в котельной установкой. Распространенным методом паровой восстановления, особенно на предприятиях, которые когенерировать власти, должен пройти турбины отработанный пар через водяным охлаждением конденсатора - выполнение которых, или их отсутствие могут стоить установка тысячи долларов в год потеряли эффективность . В данной статье излагаются важные аспекты конденсатора контроля за исполнением и обеспечивает код на короткий, простой компьютерной программы, которые могут быть использованы для отслеживания себе свободу.

Конденсатор масштабирования и загрязнения охлаждающей воды механизмов проникновения в паровых системах может вызвать множество проблем. Типичные охлаждения воды содержат ионы жесткости, кальция и магния и других катионов, таких как натрий и калий, все из которых являются уравновешивается бикарбонат, хлорид и сульфат-анионов. Грунтовые воды обычно содержат более высокие концентрации растворенных ионов, в то время как поверхность воды часто мягкий но, как правило содержат взвешенные твердые частицы, органические соединения и многочисленных микроорганизмов. Silica другой проблематичным загрязняющего вещества, а в некоторых районах страны, концентрации кремнезема в грунтовых водах превышает 50 мг / кг.

Многие соединения, образующиеся в результате взаимодействия этих ионов растворимых обратно - то есть, они начинают выпадать с ростом температуры. К ним относятся некоторые жесткости соединения, такие как карбонат кальция (CaCO 3 ^ ^ к югу) и силикатов, силикат магния в том числе (к югу MgSiO ^ 3 ^). Потому температуры охлаждающей воды поднимается в конденсатор, конденсатор подвержен масштабирования. Проблемы могут быть более тяжелыми в открытых рециркуляционных системах (градирни), где концентрация примесей умножать в зависимости от циклов концентрации. Фосфат кальция (Ca югу ^ ^ 3 (PO ^ ^ к югу 4) 2) является одним из основных масштабов бывший в этих системах из-за нарушения фосфата основе шкалы или ингибиторов коррозии. Шкала имеет очень плохой теплоотдачи свойства, и даже тонкий слой шкала будет серьезно тормозить теплообмена в конденсаторе.

Уотерсайд загрязнения часто является причиной плохой микробиологической обработки охлаждающей воды. Когда микробы приложить к стенкам трубки, они выделяют липкую, защитная пленка, которая увеличивает количества депозитов. Этот слой в свою очередь, поглощает ила и прочего мусора, из охлаждающей воды, что способствует дальнейшему депозит массовой информации. Как масштаба, микробиологические foulants серьезно тормозить тепла. Микробных образований также может инициировать коррозии из-за различий кислорода, которые развиваются между газированных охлаждающей воды и кислород-дефицитных зоны под депозит. Многие микробы вырабатывают кислоты в качестве части их метаболических процессов, а также кислоты, которые оказались в ловушке под депозит, могут непосредственно атаковать материал пробки.

Превышение утечки воздуха в конденсатор представляет собой еще один потенциально серьезных теплообмена проблемы. Воздух поступает парогенераторостроние системы в точках вокруг конденсатора из-за сильного вакуума генерируется внутри системы. Премьер мест, предназначенных для утечек включают в себя расширение совместных между турбиной и конденсатором, проникновения линии капельного обогреватель в конденсатор оболочки, турбины печатей и взрыва диафрагмы и конденсата насосам. Воздух в протечке практически невозможно предотвратить, но последствия управляемы в нормальных условиях. Большинство конденсаторов оснащены одним или несколькими воздуха удаления отсеков, в которых механические вакуумные применяется для удаления газов, которые входят в конденсаторе. Если функции удаления воздуха системы должным образом, растворенного кислорода, концентрации в конденсате может быть столь же низким, как семь частей на миллиард. Тем не менее, структурные сбои в корпусе конденсатора или других механических проблем можно увеличить воздуха в протечке, иногда очень быстро, и к моменту, когда воздух становится система удаления переполнены. Некоторые из избыточного слоя воздуха конденсаторных труб, серьезно препятствующих теплообмена ..

Термодинамика и загрязнения воздуха подушки Вместо конденсации отработанного пара турбины, почему бы не транспортировать его непосредственно обратно в котел? Основная причина (в дополнение к очевидные трудности трубопроводов) относится к эффективности.

Рассмотрим для простоты, турбины, не трения, тепла или другие потери, и поэтому не изменение энтропии. (В действительности, турбины, как правило, 80% до 90% эффективным, но это не должны быть включены, чтобы продемонстрировать важность конденсатора производительность.) Условия турбины операционной являются: давление на входе пара = 1500 фунтов на квадратный дюйм, впуск пара при температуре 1000 град F, и выходное давление пара = атмосферное (14,7 дюйма).

Уравнение энергии для стационарного течения, что является обычным в турбине, является W ^ югу т = М (Н ^ ^ к югу входе - выходе ч ^ ^ к югу), где W ^ югу Т ^ работе, произведенной турбины, т массового расхода пара, ч ^ ^ входе к югу является энтальпия пара входе и выходе H ^ ^ к югу является энтальпия выхода пара. В этих условиях, энтальпии на входе пара 1,490.5 БТЕ / IBM и выхода энтальпии т, 050,5 Btu / IBM. Таким образом, максимальный блок работы с турбиной W ^ югу T ^ / т = 1,490.5 Btu / IBM - 1,050.5 БТЕ / IBM = 440 Btu / IBM. Для исправления этого в практической точки зрения, считать расход пара будет 1 млн фунтов / ч. Общей работы, то 440 млн Btu / ч = 128,9 МВт.

Теперь рассмотрим систему с конденсатором, который снижает давление выхлопных газов турбины на дюйм я. Опять при условии отсутствия изменение энтропии через турбину, энтальпия выхлопных газов турбины 898,0 Btu / IBM. Выходной блок работы 1,490.5 898,0 = 592,5 Btu / IBM. За 1 млн фунтов / ч турбины, общая работа 592 500 000 Btu / ч = 173,6 МВт. Турбины мощность составляет 44,7 МВт, или 35%, больше. Очевидно, что конденсация пара оказывает существенное влияние на эффективность.

Давайте посмотрим на ситуацию в обратном направлении, где загрязнение береговой или масштабирование (или избытка воздуха в протечке) вызывает конденсатора давление поднимается с 1 дюйм на дюйм 2. Работы от турбины сводится к 557,2 Btu / IBM. Так, в 1 млн фунтов / ч системы, увеличение в конденсаторе противодавление от 1 дюйм на дюйм 2 приводит к потере 35,3 млн. БТЕ / ч, или 10,3 МВт, из работы. Это существенно иллюстрирует важность надлежащего контроля за исполнением конденсатора.

Методы для мониторинга производительности конденсатора имеются различные методы для оценки производительности конденсатора. Простейшим является запись конденсатора противодавления и наблюдать за любые значительные изменения с течением времени.

Другой распространенный метод является контроль охлаждающей воды на входе, выходе охлаждающей воды, и конденсированных температуры пара. Изменения в этих ценностей, особенно тех разности температур терминала (TTD) - то есть., Разница между конденсированных температуры пара и охлаждения температуры воды на выходе - отражает изменения в производительности конденсатора.

Рассмотрим данные, приведенные в таблице 1, которая взята из журнала лист фактической конденсатора. Трубы были относительно чистыми, когда первый набор данных, были собраны, но стала загаженной микробиологических месторождений время второго чтения. Температура охлаждения воды входе в ходе второго чтения выше, из-за потепления летом. Только это будет иметь эффект на выходе и конденсированных температура пара, но главное, изменения в TTD. При нормальных условиях, TTD будет оставаться практически неизменным. При этом значительно возросла из-за уменьшения теплоотдачи за счет вкладов.

Мониторинг воздуха в протечке тоже важно. На многих заводах, выкидной линии из раздела airremoval конденсатора оснащена обхода цикла содержащие расходомера. Руководство предприятия должны регулярно проверять расход воздуха из конденсатора. Теплообменники института (вуз) показывает, что расход должен среднем на уровне или ниже 1 SCFM на 100 МВт производства. Тем не менее, условия отличаются в зависимости от единицы до единицы. Это более важно для установления базовых данных при нормальной эксплуатации, а затем смотреть на изменения.

Компьютерный мониторинг загрязненной или сокращена конденсаторных труб, воздух в протечке и охлаждения воды ограничения будут все причины увеличения TTD. Тем не менее, проблемы с производительностью конденсатора могут остаться незамеченными, так как изменения в условиях трубки нередко постепенным. Некоторые компьютерные программы могут быть использованы, чтобы четко отслеживать эффективность конденсатора.

Одна из таких программ (разработанных в бывшем утилита автора) основывается на технических данных, предоставленных общей физики Корпорация (1). Программа, чьи расчеты приводятся в таблицах 2 и 3, могут быть легко записываются в таблицу с листа журнала включены. Следующие простые в получении данных, необходимых для расчетов:

* Охлаждающей воды плотности (кг / м ^ 3 ^ SUP)

* Охлаждающей воды теплоемкости (Btu / Ib градусов F)

* Охлаждающей воды температура на входе (ИНН, град F)

* Охлаждающей воды на выходе температуры (TOUT, град F)

* Конденсированных температура пара (TSAT, град F)

* Расход охлаждающей воды (расход, л / мин)

* Охлаждающей воды поправочный коэффициент (CWCF, из таблицы 3)

* Конденсатора труба поправочный коэффициент (CTCF, из таблицы 3)

* Количество (отключить) конденсаторных труб (NT)

* Номер трубки проходит (NP)

* Внутренний диаметр трубы (ID, дюйм)

* Наружный диаметр трубки (OD, дюйм)

* Длина трубы (L, м)

* Постоянной (C, из таблицы 3).

Поскольку размеры трубки для любого конденсатора являются постоянными, то программа может быть упрощена за счет включения фиксированных значений длины трубки, ID, од, количество труб, а количество труб проходит. Кроме того, плотность воды уменьшается лишь на 0,5% в диапазоне температур от 40 градусов F до 90 градусов F, так что постоянное значение для плотности воды может быть использован без заметного затрагивающих расчета. То же самое относится и к мощности охлаждения воды тепла. Руководящие принципы отбора охлаждающей воды фактором коррекции, конденсатор трубки поправочный коэффициент, и поправочного коэффициента "С", изложены в таблице 3. Эти ценности помогают программа для учета изменений в конденсаторе дизайн и изменения температуры охлаждения воды на входе. Для любого конкретного конденсатора, С и коррекции конденсатора труба фактором являются постоянными, и может быть постоянно размещен в программе.

Программа рассчитывает идеальный коэффициент теплопередачи (U ^ ^ я к югу), которые затем можно сравнить с фактическими рассчитывается коэффициент теплообмена (U ^ ^ к югу). Обратная это значение умножается на 100, как известно, чистота фактор.

Когда конденсаторных труб находятся в эксплуатации, они быстро развиваются оксидного покрытия. Это покрытие, которое помогает защитить металл от коррозии подложки, передача тепла тормозит. Таким образом, конденсатор, свободной от минеральных и микробиологическим депозитов до сих пор достичь лишь около 85% от идеальной передачи тепла. Чистота фактором 85% указывает на не-загрязненной труб конденсатора.

В рамках программы будет обнаружить изменения в конденсаторе производительность за счет масштабирования, микробиологические загрязнения или избытка воздуха в-утечки. Например, данные конденсатора операционных указанных в Таблице 1 соответствует чистота факторов 70,3% в течение первого набора данных и 43,7% для второго набора. Это согласуется с изменением TTD и до-andafter визуальный осмотр труб.

Важным вопросом с этой программой точные показания температуры. Литературы показывает, что вход и выход охлаждающей воды может расслаиваться и дают разные показания температуры стенки трубы, чем в центре. Это повлияет на абсолютные величины, но программа все еще может быть успешно использованы для выявления тенденций.

Кроме того, результаты являются наиболее точным и последовательным, когда система работает при большой нагрузке. Это позволяет наблюдателю замечать тонкие тенденции. Как один из приведенных примеров показывает, однако, программа также может обнаружить проблемы при низкой нагрузкой.

Применения

Эта программа была первоначально использовались для контроля за работой электрических конденсаторов 3 полезностью по 5-летний период. После первой публикации результатов, он был принят другие коммунальные услуги, а также.

Пример 1. Чистота фактором анализ крупнейших конденсатора утилиты, мощностью 870 тысяч фунтов / ч, были проведены три раза в неделю. Чтения из года в середине-70% диапазоне в течение нескольких месяцев, но вдруг они упали на 45%. Уотерсайд масштабирования и загрязнение редко происходят с такой быстротой. Такие резкие изменения, скорее указывают на избыточный воздух-утечки.

Когда обслуживающего персонала осмотрел конденсатора, они обнаружили трещины в конденсатор, где оболочки линии нагревателя капельного нанесения. Как только они запечатал трещины, чистота факторов вернулись на свои прежние значения, где они оставались в течение двух месяцев, пока они вдруг упал снова. Печать не удалось. Содержание экипажа, то сварных воротник вокруг капельного линии, которая полностью опечатаны трещины и вылечить проблему.

Пример 2. В другом случае, три раза в неделю по два чтения 477 000-кг / ч конденсаторов, отмечены положительные результаты деятельности. Вдруг один конденсатор начал выступать с ошибками. При полной загрузке блока, чистота факторов колебалась от 70% до 75%, но при малых нагрузках коэффициент снизился до минимального 18%. Опять же, такие изменения не могли быть результатом береговых отложений.

Утечка подрядчика обнаружения был нанят для поиска утечек воздуха. Инспекторы использовали гелий обнаружения утечек, чтобы полностью проверить конденсатор и низкого давления конце турбины. Они классифицированы как утечки крупных, средних и малых, и нашли более десятка утечки, в том числе две крупные, одна из которых была трещина в расширение совместного между турбиной выхлопных газов и конденсатора. Ремонтные бригады отремонтировали все утечки, но это не решит проблему.

Наконец, оператор обнаружил, что ловушки на линии железы вытяжной пара в главном конденсаторе торчал открыть при малых нагрузках. Железы вытяжной пар конденсируется использоваться пара из турбины печатей, прежде чем вернулся в парогенератор. Вытяжной также оснащен вентиляционным отверстием для выполнения без condensible газов в атмосферу. Когда ловушка для конденсата застрял открытый, сильный вакуум из основного конденсатора вытащил наружного воздуха в через отверстия в пробках. Как только обслуживающий персонал заменил ловушку, конденсатор проблем производительности исчезла.

Пример 3. 870 000-кг / ч конденсатора, упомянутых в первом примере было в эксплуатации 10 лет, но никогда не страдал от масштабирования. Это когда-то, хотя конденсатора и принимает охлаждающая вода поступает из озера. Во время одного очень сухое лето, озеро объем резко сократилась, и лаборатории химики подсчитали, что концентрация растворенных веществ в озеро в четыре раза нормальных значений. Однако, никто не подозревал, что образование накипи может произойти. В течение всего лета, чистота фактор снизился медленно, но заметно с 80% до 45%. Когда аппарат сошел линия для отключения осенью, инспекционная группа обнаружила, что у воды из труб была полностью покрыта слоем из карбоната кальция (менее 1 мм). Залежи были прямым результатом засухи.

Программа генерирует аналогичные данные, когда конденсаторных труб накопить микробиологических месторождений, а это может быть очень полезен для обнаружения начала микробиологического загрязнения и для планирования лечения ударной хлора. Однако, имейте в виду, что когда-то колонии микробиологической укоренились, шок хлорирования не всегда полностью очистить трубы. Один год, чистота фактор 870 000-кг / ч конденсатора снизился с 80% в начале весны до 40% в начале лета. Опыт предложил микробиологического загрязнения, которое оказалось дело. В середине лета, персонала завода ударной хлорированных конденсатора, но это только восстановить чистоту фактор около 65%. Когда обслуживающего персонала открыл в конденсаторе при отключении осенью, многие месторождения слизь все еще очевидны. Экипаж механически царапать конденсаторных труб восстановить производительность оптимальных условиях. Это указывает на то упорство микробиологических отложений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Буекер, B., "Компьютерные программы прогнозирует Конденсатор Чистота," Энергетика, 96 (6), с. 39-40 (июнь 1992).

Брэд Буекер, Канзас POWER LIGHT CITY И Ко

Брэд Буекер (<a href="mailto:beakertoo@aol.com"> <beakertoo@aol.com />) является завод химик в Канзас Сити Пауэр энд Лайт Ко с Ла-Синь, KS, электростанции. Он имеет опыт в качестве химического уборке инженер, воды и сточных вод руководитель системы и консалтинг химика для инжиниринговой компании. Он также работал в качестве инженера по результатам, дымовых газов от сернистых соединений (ДДГ), инженер, и химика-аналитика для города водой, светом и власть, Springfield, IL. Он является автором более 5O статей на пару поколений, водоочистки и ДДГ химии, и он является автором трех книг по парообразования темы опубликованы PennWell Издательское дело, Tulsa, OK. Он получил степень бакалавра по химии штата Айова, университет, а также является членом Айше, ACS, ASME и КДЕС.