Дросселирование и использование турбодетандеров

Общая характеристика

Дросселирование широко применяется в промышленности как средство регулирования и понижения давления пара. Как правило, оно осуществляется при помощи дросселей и редукционных клапанов. Поскольку процесс дросселирования является изоэнтальпийным (т.е., энтальпия в процессе не изменяется), он не сопровождается потерями энергии и, с точки зрения первого закона термодинамики, имеет наибольший возможный КПД. Однако дросселирвание с неизбежностью является необратимым термодинамическим процессом, и снижение давления

сопровождается увеличением энтропии без какой-либо полезной работы. Как следствие, при дросселировании теряется эксергия, и рабочее тело после снижения давления характеризуется меньшим содержанием энергии, пригодной для полезного использования, например, в паровой турбине.

Поэтому при необходимости снизить давление рабочего тела желательно приблизить процесс к изоэнтропийному, получив дополнительную полезную работу при помощи турбины. Если это оказывается невозможным, следует во всех случаях использовать настолько низкое рабочее давление в системе, насколько это возможно, чтобы избежать значительных перепадов давления, потерь энергии на клапанах и измерительных приборах, а также дополнительных энергозатрат, связанных с функционированием компрессоров и насосов.

Обычной практикой на промышленных предприятиях является поддержание на входе турбины постоянного давления, соответствующего проектному уровню. Как правило, это требует регулирования давления при помощи клапанов, что не всегда является рациональным. С точки зрения второго закона термодинамики, более эффективной является эксплуатация турбины при переменном давлении и полностью открытыми входными клапанами.

Общей рекомендацией является использование настолько больших клапанов, насколько это возможно. В этом случае удовлетворительное дросселирование может быть достигнуто при перепаде давления 5-10% при максимальном расходе рабочего тела, в отличие от перепада 25-50% при использовании традиционных клапанов, размер которых является слишком малым. Размеры насосов, обеспечивающих давление рабочего тела, также должны быть подобраны с учетом конкретных условий и их возможных вариаций.

Тем не менее, наилучшим вариантом является использование турбодетандера, позволяющего осуществить «утилизацию» избыточного давления в условиях, приближенных к изоэнтропийному, термодинамически обратимому процессу. Турбина может использоваться для производства электроэнергии.

Применимость

Применяется на новых или существенно модернизируемых установках с учетом экономических соображений и следующих факторов:

оборудуются доменные печи, поскольку в процессе плавки образуется мощный поток доменного газа.

Экономические аспекты

Капитальные затраты на установку турбодетандера на несколько порядков величины превышают стоимость обычных дросселей и редукционных клапанов. Поэтому при принятии решения об установке турбодетандера необходимо оценить его минимальную производительность, обеспечивающую окупаемость инвестиций, и соотнести ее с общим паровым балансом предприятия. При низких массовых расходах рабочего тела использование турбодетандера экономически неэффективно. Для успешной интеграции в системы предприятия турбодетандер должен на протяжении значительной части времени обеспечивать надежное, стабильное производство энергии, соответствующее существующим потребностям.

Мотивы внедрения

При целесообразности применения турбодетандеров- снижение затрат на производство энергии.

Источник: www.energosovet.ru/entech.php