Парогенераторы малой производительности

Как правило, при потребности в небольшом количестве пара вариант с подключением к централизованной сети изначально проигрывает использованию собственного парогенератора. 

На российском рынке представлены парогенераторы различной (в том числе совсем небольшой – до 10 кг/ч), производительности, работающие на жидком топливе, газе или электричестве. Так, паровые котлы на 100–300 кг/ч, часто аналогичные по конструкции более мощным моделям, есть в ассортименте компаний Alba Makina (Турция), Biasi, Ferroli, Garioni Naval, ICI Caldaie, I.VAR, Panini (Италия), Booster Boiler (Корея), Fulton (США), Loos (Германия), Steamrator (Финляндия), Thermax (Индия) и ряда других. 

Приобретение, установка и эксплуатация собственного парогенератора требуют финансовых затрат. Их можно существенно снизить, подобрав модель, соответствующую потребностям. Зачастую даже деревообрабатывающему цеху может понадобиться лишь нескольких десятков килограммов пара в час. Кроме того, на большинстве объектов нет необходимости и в особо качественном паре. Он может быть влажным и содержать относительно большое количество кислорода. То есть отпадает нужда в сепараторе пара, деаэраторе и т.д. Это позволяет в ряде случаев применить менее мощную установку. Так, парогенератор номинальной мощностью 200 кВт, рассчитанный на производство 300 кг/ч пара влажностью 10 %, может дать 400 кг/ч более влажного пара. 

К потребительским характеристикам парогенераторов, важным для их правильного выбора, относят: 

– возможность регулирования выходных параметров пара – давления, влажности, расхода, потребляемой мощности в соответствии с текущими потребностями; 

– наличие в конструкции всех элементов, необходимых для полноценной работы; 

– степень автоматизации; 

– ремонтопригодность; 

– современный внешний вид аппарата, удобство и безопасность эксплуатации, доступность элементов регулировки. 

Важным для потребителя обстоятельством станет и то, потребует ли ввод парогенератора в эксплуатацию регистрации в Ростехнадзоре. Согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» (ПБ 10-574-03), ей подлежат все паровые котлы с рабочим давлением выше 0,07 МПа. Исключение составляют аппараты, объем парового и водяного пространств которых – не более 0,001 м3 (1 л), а результат произведения их рабочего давления, выраженного в МПа, на объем, в м3, – не превышает 0,002. Все это не касается электрических парогенераторов. Для них разработаны «Правила устройства и безопасной эксплуатации электрических котлов и электрокотельных» (ПБ 10-575-03), действие которых не распространяется на аппараты с давлением до 0,07 МПа, вместимостью до 0,025 м3, а также использующие вместо воды другие виды теплоносителя. 

Среди парогенераторов небольшой мощности есть котлы жаротрубной и водотрубной конструкций, но наибольшее распространение получили прямоточные и так называемые беструбные модели. 

В прямоточных питательная вода подается в змеевик, размещенный в камере сгорания. Ее превращение в пар происходит за один проход через него. Такая конструкция позволяет получать пар высокого (до 220 бар) давления при небольших габаритах и массе установки. 

В беструбных парогенераторах, конструктивно похожих на жаротрубный двухходовой котел, при втором проходе продукты сгорания движутся по цилиндрическому газоходу, образованному корпусом котла и оребренной стенкой водяной рубашки. Так, например, устроены парогенераторы PHW фирмы Fulton. В нижней части камеры сгорания, прямо под горелкой, расположен цементный рассекатель, интенсифицирующий теплообмен. Иногда поверхность камеры сгорания для улучшения теплообмена и снижения температурных напряжений элементов конструкции выполняется гофрированной. 

Несколько лет назад в нашей стране был предложен газовый парогенератор канадской компании Amelin Engineering. Пар вырабатывается непосредственно в топке этого аппарата, при контакте воды с раскаленными продуктами горения. Пара в этом случае получается даже больше, чем при простом испарении питательной воды (за счет соединения водорода с кислородом). Однако в него переходит ряд продуктов горения топлива. Они вызывают рост кислотности и невозможность использования пара напрямую как в ряде технологических процессов, так и в системах отопления без установки промежуточных теплообменников, выполненных из коррозионостойких материалов (нержавеющей стали). Но там, где нет жестких требований к химическому составу пара, такие установки применимы.

На объектах, удаленных от стационарных источников тепла, часто используются мобильные парогенераторы. Они могут быть смонтированы в контейнерах, перемещаемых автотранспортом. Разработаны также модели, рассчитанные на передвижение одним человеком. Например, парогенератор Steam Mate компании Steamrator устанавливается на небольшую тележку. Он работает на сжиженном газе, весит 35 кг и имеет производительность до 100 кг/ч. Некоторые модели мобильных парогенераторов оборудуются специальными емкостями для воды и топлива, другие могут производить водозабор из внешних источников. 

Пример совсем небольшого мобильного парогенератора – аппарат Optima фирмы SJE (Корея), работающий на дизтопливе или электроэнергии и предназначенный для стерилизации, размораживания, мойки транспортных средств и т.д. Его производительность – 0,6 л/мин. Давление пара – 0,8 МПа, температура – 120 (максимально – 178) С. 

Эти установки в силу особенностей конструкции и применения выделяют в отдельный класс. Их производительность обычно не превышает нескольких сот кг/ч. Как и у других теплогенерирующих приборов, использующих электричество, у них есть достоинства и недостатки. Среди преимуществ отметим простоту монтажа и эксплуатации, меньшие массу и габариты, по сравнению с газовыми или жидкотопливными моделями. В подавляющем большинстве они не требуют регистрации в органах Ростехнадзхора. Минусы электроустановок – необходимость в достаточной электрической мощности и более высокая цена энергии. 

По способу нагрева такие парогенераторы разделяются на ТЭНовые, электродные и индукционные. 

Рубашку ТЭНов изготавливают из материалов, не взаимодействующих с водой, например, из нержавеющей стали. Это позволяет получать пар, пригодный для использования в пищевой промышленности. Еще одно достоинство ТЭНовых парогенераторов – эффективный нагрев воды любой электропроводности. К основным недостаткам таких аппаратов можно отнести интенсивное отложение солей жесткости на поверхности ТЭНов, приводящее к снижению их КПД, перегреву и выходу из строя. Избежать этого можно, используя умягченную воду. Однако химподготовка увеличивает стоимость установки и ее эксплуатации. Мощность ТЭНового парогенератора обычно регулируется ступенчато. 

В отличие от ТЭНов, электроды не могут перегореть, и накипь на них практически не образуется – ведь их температура почти не отличается от температуры поступившей в парогенератор воды. При этом технически несложно реализовать плавное регулирование мощности котла путем изменения площади соприкосновения электрода с нагреваемой водой. Электродная группа существенно компактнее ТЭНовой, аналогичной по мощности. При этом стоимость парогенераторов, использующих электродный способ нагрева, ниже. В то же время электроды растворяются в процессе эксплуатации. Это может быть существенным в случае контактов пара с пищевыми продуктами или с особо чистыми средами. Вода, используемая в электродных котлах, должна иметь определенную электропроводность, которая обеспечивается добавлением в нее химических соединений, переходящих и в получаемый пар. В некоторых случаях это может привести к коррозии элементов системы, в которую он поступает. Его нельзя применять и в ряде технологических процессов.

В индукционных парогенераторах вода нагревается с помощью высокочастотного излучения. Отсутствие прямого контакта воды и нагревательного элемента (излучателя) позволяет получить очень чистый пар. К недостаткам данных приборов относятся их высокие стоимость и энергопотребление. Поэтому индукционные парогенераторы используют только в случаях, когда необходим химически чистый пар, например, в фармацевтике.

В России работает много компаний, производящих электрические парогенераторы. Большинство из них выпускает модели, разработанные уже достаточно давно. Пример – электродные парогенераторы серий ЭЭП и ПЭЭ. В настоящий момент производством и поставкой различных модификаций этих аппаратов занимаются компании «Берег» (Москва), «Станкотерм» (Пятигорск), «Промснабкомплект» (Санкт-Петербург), «Интертехнология» (Барнаул) и др.

Среди предприятий, предлагающих парогенераторы собственных конструкций (их гораздо меньше), – «Термаль-Балтик» (Санкт-Петербург), разработавшая серию электродных парогенераторов «Гейзер» производительностью от 170 кг/ч, НПО «Инверсия» (Екатеринбург), предлагающая серии мобильных установок периодического действия (жидкотопливных, газовых и электрических) производительностью от 10 кг/ч, ПК «Потенциал» (Орел) и др.

Производительность электрических парогенераторов европейских фирм редко превышает 200 кг/ч пара. Среди западных компаний, выпускающих такие аппараты, – Certuss (Германия), Garioni Naval, Steamrator и др.

Статья: "Регулирующая арматура – экономия и комфорт"