Паропроводы котельной. Гидравлический расчет паропроводов Подготовка к пуску паропровода

• ПБ 10-573-03 Правила устройства и безопасности эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. Утверждены постановлением Госгортехнадзора РФ от 11.06.2003 № 90.
• НП-045-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды для объектов использования атомной энергии. Утверждены постановлениями Госатомнадзора № 3, Госгортехнадзора № 100 от 19.06.2003.
• Пособие по расчету на прочность технологических стальных трубопроводов на P у до 10 МПа. М.:ЦИТП, 1989.

• Паропро́вод - трубопровод для транспортировки пара. Применяется на предприятиях, использующих пар в качестве технологического продукта или энергоносителя, например, на тепловых или атомных электростанциях, на заводах железобетонных изделий, в пищевой промышленности, в системах парового отопления и мн. др. Паропроводы служат для передачи пара от места получения или распределения к месту потребления пара (например, от паровых котлов к турбинам, от отборов турбины к технологическим потребителям, в отопительную систему и т. д.) Паропровод от парового котла к турбине на электростанциях называют "главным" паропроводом, или паропроводом "острого" пара.

  Основными элементами паропровода являются стальные трубы, соединительные элементы (фланцы, отводы, колена, тройники), запорная и запорно-регулирующая арматура (задвижки, клапаны), дренажные устройства, компенсаторы теплового удлинения, опоры, подвески и крепления, тепловая изоляция.

  Трассировка производится с учётом минимизации потерь энергии из-за аэродинамического сопротивления парового тракта. Соединение элементов паропроводов производится сваркой. Фланцы допускаются только для соединения паропроводов с арматурой и оборудованием.

  Во избежание потерь энергии на паропроводах устанавливают минимум запорно-регулирующей арматуры. На главных паропроводах электростанций устанавливают стопорные и регулирующие клапаны, которые являются основными средствами включения и регулирования мощности турбины.

  Толщина стенки паропровода по условию прочности должна быть не менее:

  {\displaystyle \delta ={\frac {PD}{2\varphi \sigma +P}},}

  P - расчетное давление пара,

  D - наружный диаметр паропровода,

  φ - расчетный коэффициент прочности с учётом сварных швов и ослабления сечения,

  σ - допускаемое напряжение в металле паропровода при расчетной температуре пара.

  Опоры и подвески паропроводов устраивают подвижными и неподвижными. Между соседними неподвижными опорами на прямом участке устанавливают лирообразные или П-образные компенсаторы], которые снижают последствия деформации паропровода под воздействием нагрева (1 м паропровода удлиняется в среднем на 1,2 мм при нагреве на 100°).

  Для уменьшения попадания капель конденсата в паровые двигатели (особенно в турбины) паропроводы устанавливают с уклоном и снабжают т.н. "конденсационными горшками", которые улавливают конденсат, образующийся в трубах, а также устанавливают различные сепарационные устройства в паровом тракте.

  Горизонтальные участки трубопровода должны иметь уклон не менее 0,004.

  Все элементы трубопроводов с температурой наружной поверхности стенки выше 55 °C, расположенные в доступных для обслуживающего персонала местах, должны быть покрыты тепловой изоляцией. Тепловая изоляция сокращает также потери тепла в атмосферу. Поскольку при высокой температуре у стали проявляется ползучесть (крип), для контроля за деформациями паропроводов к поверхности привариваются бобышки. Эти места должны иметь съёмную изоляцию. Изоляцию паропроводов покрывают, как правило, жестяными или алюминиевыми кожухами.

  Паропроводы являются техническим устройством расположенном на опасном производственном объекте и должны быть зарегистрированы в специализированных регистрирующих и надзорных органах (в России - территориальном управлении Ростехнадзора). Разрешение на эксплуатацию вновь смонтированных паропроводов выдается после их регистрации и технического освидетельствования. Во время эксплуатации периодически производится техническое освидетельствование и гидравлические испытания паропроводов.

Потери энергии при движении жидкости по трубам определяются ре­жимом движения и характером внутренней поверхности труб. Свойства жидкости или газа учитываются в расчете с помощью их параметров: плотности р и кинематической вязкости v. Сами же формулы, использу­емые для определения гидравлических потерь, как для жидкости, так и для пара являются одинаковыми.

Отличительная особенность гидравлического расчета паропровода заключается в необходимости учета при определении гидравлических потерь изменения плотности пара. При расчете газопроводов плотность газа определяют в зависимости от давления по уравнению состояния, написанному для идеальных газов, и лишь при высоких давлениях (больше примерно 1,5 МПа) вводят в уравнение поправочный коэффи­циент, учитывающий отклонение поведения реальных газов от поведе­ния идеальных газов.

При использовании законов идеальных газов для расчета трубопро­водов, по которым движется насыщенный пар, получаются значительные ошибки. Законы идеальных газов можно использовать лишь для сильно перегретого пара. При расчете паропроводов плотность пара определя­ют в зависимости от давления по таблицам. Так как давление пара в свою очередь зависит от гидравлических потерь, расчет паропроводов ведут методом последовательных приближений. Сначала задаются по­терями давления на участке, по среднему давлению определяют плот­ность пара и далее рассчитывают действительные потери давления. Ес­ли ошибка оказывается недопустимой, производят пересчет.

При расчете паровых сетей заданными являются расходы пара, его начальное давление и необходимое давление перед установками, ис­пользующими пар. Методику расчета паропроводов рассмотрим на при­мере.

6,61 кг/м3.

(3 шт.)................................... *........................................................ 2,8-3 = 8,4

Тройник при разделении потока (проход) . . ._________________ 1__________

Значение эквивалентной длины при 2£ = 1 при k3 = 0,0002 м для трубы диамет­ром 325X8 мм по табл. 7.2 /э=17,6 м, следовательно, суммарная эквивалентная дли­на для участка 1-2: /э = 9,9-17,6= 174 м.

Приведенная длина участка 1-2: /пр і-2=500+174=674 м.

Источником тепла называется комплекс оборудования и устройств, с помощью которых осуществляется преобразование природных и искусственных видов энергии в тепловую энергию с требуемыми для потребителей параметрами. Потенциальные запасы основных природных видов …

В результате гидравлического расчета тепловой сети определяют диаметры всех участков теплопроводов, оборудования и запорно-регули - рующей арматуры, а также потери давления теплоносителя на всех эле­ментах сети. По полученным значениям потерь …

В системах теплоснабжения внутренняя коррозия трубопроводов и оборудования приводит к сокращению срока их службы, авариям и зашламлению воды продуктами коррозии, поэтому необходимо пре­дусматривать меры борьбы с ней. Сложнее обстоит дело …

Паропровод

Паропровод - трубопровод для транспортировки пара . Применяется на предприятиях, использующих пар в качестве технологического продукта или энергоносителя, например, на тепловых или атомных электростанциях , на заводах железобетонных изделий, в пищевой промышленности, в системах парового отопления и мн. др.

Паропроводы служат для передачи пара от места получения или распределения к месту его потребления (например, от паровых котлов к турбинам, от отборов турбины к технологическим потребителям, в отопительную систему и т. д.)

Паропровод от парового котла к турбине на электростанциях называют "главным" паропроводом, или паропроводом "острого" пара.

Основными элементами паропровода являются стальные трубы, соединительные элементы (фланцы , отводы, колена, тройники), запорная и запорно-регулирующая арматура (задвижки , клапаны), дренажные устройства, компенсаторы теплового удлинения , опоры, подвески и крепления, тепловая изоляция.

Трассировка производится с учетом минимизации потерь энергии из-за аэродинамического сопротивления парового тракта. Соединение элементов паропроводов производится сваркой. Фланцы допускаются только для соединения паропроводов с арматурой и оборудованием. Во избежание потерь энергии на паропроводах устанавливают минимум запорно-регулирующей арматуры. На главных паропроводах электростанций устанавливают стопорные и регулирующие клапаны, которые являются основными средствами включения и регулирования мощности турбины. Толщина стенки паропровода по условию прочности должна быть не менее
δ=PD/(2φσ+P)
P - расчетное давление пара,
D - наружный диаметр паропровода,
φ - расчетный коэффициент прочности с учетом сварных швов и ослабления сечения,
σ - допускаемое напряжение в металле паропровода при расчетной температуре пара.

Опоры и подвески паропроводов устраивают подвижными и неподвижными. Между соседними неподвижными опорами на прямом участке устанавливают лирообразные или П-образные компенсаторы, которые снижают последствия деформации паропровода под воздействием нагрева (1 м паропровода удлиняется в среднем на 1,2 мм при нагреве на 100°). Для уменьшения попадания капель конденсата в паровые двигатели (особенно в турбины) паропроводы устанавливают с уклоном и снабжают т.н. "конденсационными горшками", которые улавливают конденсат, образующийся в трубах, а также устанавливают различные сепарационные устройства в паровом тракте. Горизонтальные участки трубопровода должны иметь уклон не менее 0,004. Все элементы трубопроводов с температурой наружной поверхности стенки выше 55 °С, расположенные в доступных для обслуживающего персонала местах, должны быть покрыты тепловой изоляцией. Тепловая изоляция сокращает также потери тепла в атмосферу. Поскольку при высокой температуре у стали проявляется ползучесть (крип), для контроля за деформациями паропроводов к поверхности привариваются бобышки. Эти места должны иметь съёмную изоляцию. Изоляцию паропроводов покрывают, как правило, жестяными или алюминиевыми кожухами.

Паропроводы являются опасным производственным объектом и должны быть зарегистрированы в специализированных регистрирующих и надзорных органах (в России - территориальном управлении Ростехнадзора). Разрешение на эксплуатацию вновь смонтированных паропроводов выдается после их регистрации и технического освидетельствования. Во время эксплуатации периодически производится техническое освидетельствование и гидравлические испытания паропроводов.

Паропроводы монтируется на объектах:
1. предприятиях, использующих пар для технологического пароснабжения (паро-конденсатные системы на заводах железобетонных изделий, паро-конденсатные системы на рыбо-перерабатывающих предприятиях, паро-конденсатные системы на молочных заводах, паро-конденсатные системы на мясоперерабатывающих заводах, паро-конденсатные системы на заводах фармацевтической промышленности, паро-конденсатные системы на заводах по производству косметики, паро-конденсатные системы на фабриках прачечных)
2. в системах парового отопления заводов и промышленных предприятий. Применялось в прошлом но сих пор на многих предприятиях используется. Как правило заводские котельные строились по типовым чертежам с применением котлов ДКВР для технологического пароснабжения и отопления. В настоящее время даже на тех предприятиях и заводах где потребность в технологическом паре стала отсутствовать, отопление так и осуществляется паром. В ряде случаев неэффективно без возврата конденста.
3. на тепловых электростанциях для подачи пара на турбины пара для выработки электроэнергии.

Паропроводы служат для передачи пара от котельной (паровых котлов и парогенераторов) к потребителям пара.

Основными элементами паропровода являются:
1.стальные трубы
2. соединительные элементы (отводы, отводы, фланцы, компенсаторы теплового удлинения)
3.запорная и запорно-регулирующая арматура (задвижки, вентили, клапаны)
4. арматура для удаления конденсата из паропроводов - конденсатоотводчики, сепараторы,
5.Устройства для снижения давления пара до необходимого значения - регуляторы давления
6. Механические фильтры-грязевики со сменными фильтрующими элементами для очистки пара перед редукционными клапанами.
7.элементы крепления - скользящие опоры и неподвижные опоры, подвески и крепления,
8. тепловая изоляция паропроводов – используется температуростойкая базальтовая минеральная вата Роквул или Парок, также применяется асбестовый пухшнур.
9.контрольно-измерительные приборы (КИП) – манометры и термометры.

Требования к проектированию, конструкции, материалам, изготовлению, монтажу, ремонту и эксплуатации паропроводов регламентированы нормативными документами.
-На трубопроводы, транспортирующие водяной пар с рабочим давлением более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), распространяется действие «Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» (ПБ 10-573-03).
-Расчет на прочность таких паропроводов производится в соответствии с «Нормами расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды» (РД 10-249-98).

Трассировка паропроводов производится с учётом технической возможности прокладки по наиболее короткому пути прокладки для минимизации потерь тепла и энергии из-за длины прокладки и аэродинамического сопротивления парового тракта.
Соединение элементов паропроводов производится сварочными соединениями. Установка фланцев при монтаже паропроводов допускаются только для соединения паропроводов с арматурой.

Опоры и подвески паропроводов могут быть подвижными и неподвижными. Между соседними неподвижными опорами на прямом участке устанавливают лирообразные или П-образные компенсаторы], которые снижают последствия деформации паропровода под воздействием нагрева (1 м паропровода удлиняется в среднем на 1,2 мм при нагреве на 100°).
Паропроводы монтируются с уклоном и в нижних точках устанавливают конденсато-отводчики, для отвода конденсата, образующегося в трубах. Горизонтальные участки паропровода должны иметь уклон не менее 0,004 На входе паропроводов в цеха, на выходе паропроводов из котельных, перед паро-потребляющим оборудованием устанавливают сепараторы пара в комплекте с конденсато-отводчиками.
Все элементы паропроводов должны быть покрыты теплоизолированы. Тепловая изоляция защищает персонал от ожогов. Тепловая изоляция предотвращает избыточное появление конденсата.
Паропроводы являются опасным производственным объектом и должны быть зарегистрированы в специализированных регистрирующих и надзорных органах (в России - территориальном управлении Ростехнадзора). Разрешение на эксплуатацию вновь смонтированных паропроводов выдается после их регистрации и технического освидетельствования.

Толщина стенки паропровода по условию прочностии должна быть не менее где
P - расчетное давление пара,
D - наружный диаметр паропровода,
φ - расчетный коэффициент прочности с учётом сварных швов и ослабления сечения,
σ - допускаемое напряжение в металле паропровода при расчетной температуре пара.

Диаметр паропровода, как правило, определяют исходя из максимальных часовых расходов пара и допускаемых потерь давления и температур методом скоростей или методом падения давления. Метод скоростей.
Задавшись скоростью протекания пара в трубопроводе, определяют его внутренний диаметр из уравнения массового расхода, например, по выражению:
D= 1000 √ , мм
Где G-массовый расход пара, т/час;
W-скорость пара, м/с;
ρ- плотность пара, кг/м3.

Выбор скорости пара в паропроводах имеет важное значение.
Согласно СНиП 2-35-76 скорости пара рекомендуются не более:
-для насыщенного пара 30 м/с (при диаметре труб до 200 мм) и 60 м/с (при диаметре труб свыше 200 мм),
-для перегретого пара 40 м/с (при диаметре труб до 200 мм) и 70 м/с (при диаметре труб свыше 200 мм).

Заводы по производству парового оборудования рекомендуют при выборе диаметра паропровода скорость пара принимать в пределах 15-40 м/с. Поставщики паро-водяных теплообменников со смешением рекомендуют принимать максимальную скорость пара 50 м/с.
Существует так же метод падения давления, основанный на расчете потерь давления, вызванный гидравлическими сопротивлениями паропровода. Для оптимизации выбора диаметра паропровода целесообразно также выполнить оценку падения температуры пара в паропроводе с учетом применяемой теплоизоляции. В этом случае появляется возможность выбора оптимального диаметра по отношению падения давления пара к уменьшению его температуры на единице длины паропровода (существует мнение, что оптимально если dP/dT=0,8…1,2).
Правильный выбор парового котла и давления пара которое он обеспечивает, выбор конфигурации и диметров паропроводов, парового оборудования по классу и по производителям, это составляющие хорошей работы паро-конденсатной системы в дальнейшем.