ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ И ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Теплообменные установки, как правило, входят в технологическую схему производства в целях обеспечения термической обработки среды (нагрева, охлаждения, конденсации паров и т. д.).

В большинстве случаев греющим теплоносителем в подогревателях служит водяной пар. Снижения его расхода достигают уменьшением количества подогрева­емой среды (например, путем уменьшения балластных примесей, растворителей и т. п.), повышением начальной и снижением конечной температуры подогреваемой сре­ды, снижением температуры конденсата, уменьшением тепловых потерь, повышением коэффициента теплопере­дачи и другими путями.

Подогреватели жидкости характеризуются такими показателями, как тепловая производительность, макси­мальная температура нагреваемой жидкости, номиналь­ный расход теплоносителей, предельное допускаемое давление первичного и вторичного теплоносителей. По­этому подогревательная установка должна быть обору­дована термометрами на входящих и выходящих трубо­проводах греющей и подогреваемой среды, а также ма­нометрами и расходомерами на трубопроводах первич­ного и вторичного теплоносителей.

На трубопроводах готового продукта и конденсатопроводах от подогревателей предусматриваются устрой­ства для отбора проб, по которым определяется качест­во конденсата. За работой подогревательной установки наблюдают с помощью мерных или смотровых стекол. Уровень жидкости в подогревателе может повыситься из-за неплотности, разрыва трубок либо засорения кон­денсационного горшка или дренажной шайбы, а также из-за неисправности насоса.

В процессе эксплуатации подогревателей системати­чески контролируют состояние конденсатоотводчиков, предохранительных клапанов и воздухоотводящих вентилей. Чтобы быть уверенным в отводе воздуха и некон­денсирующихся газов, воздушный вентиль держат от­крытым настолько, чтобы температура отводящей трубы была около 50 °С, при этом более низкая температура указывает на то, что воздух не отводится, а более высокая – на вы­пуск с воздухом значительного количества пара.

Работу подогревателей регулируют по температуре или расходу теплоносителей с помощью вентиля, уста­новленного на трубопроводе греющего теплоносителя, либо путем изменения количества обогреваемой среды. Для автоматического регулирования работы подо­гревателей жидкости используют импульс от термоизме­рительного прибора, устанавливаемого на выходном трубопроводе, передаваемый на сервомотор, приводящий в движение впускной вентиль или задвижку.

Значительное увеличение разности температур грею­щего теплоносителя (пара) и выходящей из подогрева­теля нагреваемой жидкости может быть вызвано загряз­нением поверхности нагрева или наличием воздуха в па­ровом пространстве. Снижение температуры нагревае­мой среды может быть вызвано также тем, что часть этой среды проходит через обводную систему подо­гревателя. Снижение температуры подогрева среды, сопровождаемое снижением давления пара в подогрева­теле, происходит вследствие неисправности обратного клапана на линии отбора пара, недостаточного откры­тия или неисправности задвижки на этой линии.

Подогревательная установка должна обслуживаться не менее чем двумя перекачивающими (питательными) насосами, причем их характеристики должны допускать параллельную работу насосов.

Выпарные установки предназначены для кон­центрирования растворов. Оптимальный режим выпарной установки обеспечивает получение в заданном количест­ве концентрированного раствора из последней ступени и вторичного пара нужных параметров из проме­жуточных корпусов при минимальной затрате тепла. Расход острого пара, греющего первый корпус, обычно минимален при максимально возможном отборе необхо­димого количества вторичного пара из корпусов, нахо­дящихся ближе к концу выпарной установки.

Для обеспечения оптимального режима работы вы­парной установки необходимо поддерживать заданное давление греющего пара и предусмотренное технологи­ческим процессом распределение температур и давлений по корпусам, обеспечивать непрерывное питание выпар­ной установки, поддерживать заданное разрежение в выпарных аппаратах, работающих под вакуумом, а также поддерживать в пределах, заданных технологи­ческим режимом, температуру воды, отводимой из баро­метрического конденсатора.

В случае остановки выпарной установки необходимо прекратить подачу греющего пара, а затем отключить поступление исходного раствора. Опорожнение выпарной установки и промывку корпусов водой ведут по инструк­ции. При остановке на длительное время все аппараты и трубопроводы освобождают от продукта.

Сушильные установки предназначены для обезвоживания (сушки) материала. Установки состоят из устройств для нагрева сушильного агента, камеры и сооружений для очистки отходящих газов.

Эксплуатация сушильных установок весьма разнооб­разна и зависит от свойств высушиваемого материала. Сушка минерального сырья и топлива производится в барабанных сушилках или сушилках с кипящим слоем, а сушка термолабильных веществ в жидком виде – в распылительных сушилках.

В качестве сушильного агента используются дымовые газы, полученные в печах для сжигания топлива, или воздух, нагреваемый в калориферах.

Запуск сушилок в работу начинают с растопки печи и прогрева всей системы установки. Когда температура в сушильной камере достигнет стабильной и заданной величины, включают в работу устройство для загрузки материала. Сыпучие материалы подаются с помощью шнековых питателей или дозирующих устройств, а жидкие материалы – с помощью насосов по трубам через регулятор расхода.

Во избежание хлопков и взрывов в сушильной каме­ре необходимо поддерживать стабильный режим сушки. Если сушка органических веществ сопровождается окис­лением или образует с сушильным агентом (воздухом) взрывные концентрации, то необходимо вести контроль за содержанием кислорода в дымовых газах или заме­нить их на инертные газы. Распылительные сушилки должны иметь исправные взрывные мембраны и прибо­ры противопожарного назначения.

Сооружения для очистки отходящих газов должны обеспечивать высокую степень очистки и не допускать выброса газов с содержанием вредных веществ выше предельно допустимых концентраций.

Высушенный продукт из сушилок выгружается в ав­томатические упаковочные машины или сборники.

Барабанные сушилки требуют постоянного обслужи­вания приводных механизмов, роликовых опор и загрузочно-разгрузочных устройств. Длянормальной ра­боты барабанных сушилок необходимо следить за со­стоянием уплотнительных устройств во избежание подсо­са воздуха и нарушения тяги. Разрежение в барабан­ной сушилке обычно составляет 150–200 Па. Для ре­гулирования тяги на дымоходах устанавливаются шибе­ры или подвижные заслонки. Во избежание возможного загорания сажи и накопившейся пыли на стенках газо­ходов необходимо производить периодическую чистку или продувку острым паром.

Для нормальной работы сушильных установок со­оружают пульты управления, оснащенные приборами, автоматическими устройствами и блокировками для предупреждения аварийного состояния по важнейшим параметрам сушки.

Реакционные аппараты предназначаются для проведения химических реакций в твердой, жидкой или газообразной среде с подводом или отводом тепло­ты по установленному технологическому режиму. К реак­ционным аппаратам относятся автоклавы, конвертеры, химические конденсаторы, хлораторы, нитраторы и т.д.

В зависимости от характера производственного про­цесса реакционные аппараты могут работать периодически и непрерывно. Условия работы реакционных аппара­тов весьма разнообразны. В некоторых случаях в начале техно­логического процесса требуется подвод теплоты к реак­ционной массе, а в конце – отвод теплоты от нее.

Для контроля технологического режима в аппарате устанавливаются следующие контрольно-измерительные приборы: термометры на трубо­проводах или на камерах греющего и охлаждающего агентов, на входе в аппарат, в самом аппарате и на вы­ходе из него по пути следования обрабатываемого про­дукта; на каждом аппарате, работающем под давлени­ем, – по манометру, при паровом обогреве – автомати­ческий регулятор давления на паропроводе; расходоме­ры, счетчики или весы – для определения расхода об­рабатываемого продукта; вакуумметры, указатели уров­ня, концентратомеры и другие приборы в зависимости от условий работы аппарата.

На реакционных аппаратах, работающих под давле­нием, устанавливаются предохранительные клапаны, от­крывающиеся при превышении рабочего давления на 10 %, или предохранительные пластины, разрывающиеся при превышении давления в аппарате не более чем на 25 % рабочего давления.

При подготовке химических аппаратов к пуску осо­бое внимание должно быть уделено герметизации и ис­правности тракта, по которому движутся токсичное сырье или ценные химикаты.

Ректификационные установки предназ­начены для разделения бинарных жидкостей многократ­ным испарением и конденсацией легколетучего компо­нента.

Постоянный режим работы ректификационных колонн обеспечивается стабильностью парообразования в дистилляционном кубе и неизменным количеством возвра­щаемой флегмы. Изменяя подвод и подачу флегмы, мож­но регулировать работу колонны. Наибольшие трудности вызывает обычно поддержание паропроизводительности дистилляционного куба на необходимом постоянном уровне из-за неизбежных колебаний давления греюще­го пара и связанных с этим колебаний температурного перепада на поверхности кубового нагревателя. С из­менением количества образующегося в кубе пара будут изменяться расходы и скорости прохода пара и опу­скающейся флегмы, гидравлическое сопротивление колонны, величина поверхности контакта фаз и, в конеч­ном счете, производительность колонны.

Постоянную производительность дистилляционного куба, соответствующую определенному режиму работы колонны, поддерживают автоматическим регулировани­ем давления греющего пара.

Степень разделения компонентов контролируется по температурам в нижней и верхней частях колонны. Тем­пература внизу колонны должна соответствовать темпе­ратуре кипения кубового остатка, а температура вверху колонны – температуре кипения дистиллята.

Процесс ректификации регулируется изменением рас­хода количества исходной смеси на входе в колонну, а также отбором готового продукта.

Холодильные установки поставляются пред­приятиям в комплектном виде и имеют разработанную инструкцию по эксплуатации. Перед пуском в работу вся система холодильной установки проверяется на герме­тичность, а затем заполняется хладоагентом.

Надежная и высокоэффективная работа струйной (пароэжекторной) холодильной установки определяется, прежде всего, ее герметичностью. При монтаже агрегатов и трубопро­водов необходимо обращать особое внимание на качество уплотнений разъемных соединений. Плохая герметич­ность системы не только может значительно ухудшить энергетические характеристики установки, но и исклю­чить возможность получения холода.

Перед пуском производят проверку холодильной уста­новки и системы трубопроводов на герметичность возду­хом. Аппараты, работающие под вакуумом, не рассчита­ны на высокое внутреннее давление, и поэтому при ис­пытании на герметичность давление воздуха в установке не должно превышать 0,15 МПаизбыточных. Для эжекторных машин средней мощности с поверхностными конденсаторами герметичность систе­мы считается удовлетворительной, если падение давле­ния воздуха в системе от первоначального, равного 0,1 МПа,не превышает 0,005 МПав течение 30 мин.

Запуск установки после проверки на герметичность начинают с пуска насоса охлаждающей воды и проверки ее циркуляции через конденсаторы. Затем подают рабо­чий пар на вспомогательные эжекторы, сначала второй, а потом первой ступени. По достижении вакуума в системе включают насос рабочей воды, глав­ные эжекторы и конденсатный насос. В процессе работы установки ведут наблюдение за давлением рабочего па­ра, вакуумом в аппаратах, температурами охлаждаю­щей и рабочей воды и уровнями рабочей воды в испари­теле и конденсата в главном конденсаторе.

Периодически контролируют работу насосов рабочей воды и конденсатного. Отклонение от нормального режи­ма работы этих насосов вызывается, как правило, под­сосами воздуха на всасе или недостаточным уровнем во­ды в аппаратах, что можно обнаружить по изменению шума, создаваемого этими насосами.

Наиболее частыми неполадками в работе пароэжекторных холодильных установок являются: ухудшение ва­куума вследствие недостаточной герметичности системы или засорения сопел вспомогательных эжекторов; повы­шение давления в главном конденсаторе вследствие на­рушения герметичности или загрязнения внутренней поверхности конденсаторных труб; повышение температуры рабочей воды за испарителем вследствие срыва работы эжектора или засорения сопл главных эжекторов; гид­равлические удары в барометрических трубах вследст­вие неравномерного удаления воды из конденсаторов из-за неплотностей или загрязнений.

В качестве автоматически действующих приборов, предупреждающих повышение давления в аппаратах выше расчетного под действием давления рабочего пара, ставят обычно автоматические предохранительные кла­паны или электромагнитные вентили, сблокированные с реле давления.

Остановку пароэжекторной холодильной машины про­изводят в следующем порядке: прекращают подачу ра­бочего пара на главный эжектор, останавливают главный эжектор, останавливают насос рабочей воды, выключают вспомогательные эжекторы и останавливают насосы ох­лаждающей воды и конденсатный.

Абсорбционные холодильные установки. Перед заполнением рабочим веществом все аппараты и трубопроводы установки испытывают гидравлическим давлением на прочность, а затем давлением воздуха на герметичность.

Заполнение абсорбционной холодильной установки производят в следующем порядке. Вначале в установку вводят дистиллированную воду с растворенным в ней в количестве 0,2 % антикоррозионным веществом (аммонием или натрием). Затем вливают жидкий аммиак. Давление в генераторе начи­нает при этом повышаться; по достижении примерно 0,15 МПаполученный водоаммиачный раствор перепускают в абсорбер, одновременно откачивая из него новую пор­цию дистиллята в кипятильник. Через абсорбер пропу­скают в это время охлаждающую воду, которая препят­ствует быстрому повышению в нем давления. Таким пу­тем абсорбер заполняют до давления в нем 0,02–0,05 МПаи при этом периодически выпускают воздух из абсорбера и генератора, чтобы к концу зарядки удалить его из ап­паратов полностью. Для заполнения аммиаком испари­теля и ресивера конденсатора установку включают в ра­боту, при этом пары аммиака отсасываются из испари­теля. Под действием вакуума жидкий аммиак засасывается в ресивер конденсатора и в испаритель. После за­полнения жидким аммиаком ресивера конденсатора и испарителя установку выключают.

При пуске холодильной машины в работу выполняют следующие операции:

1) включают охлаждающую воду в конденсатор, аб­сорбер и дефлегматор;

2) подают греющий пар (постепенно увеличивая) в генератор и открывают выпуск из него конденсата;

3) включают водоаммиачный насос и открывают вен­тиль на линии слабого раствора с таким расчетом, что­бы его уровень в ресивере оставался постоянным;

4) постепенно открывают всасывающий вентиль на трубопроводе испаритель – абсорбер;

5) открывают вентиль на трубопроводе ресивер кон­денсатора — испаритель. При этом уровень жидкости в ресивере должен оставаться постоянным;

6) включают насос циркуляции хладоносителя (рас­сола);

7) с понижением температуры рассола до оптималь­ной включают потребителей холода.

Порядок остановки холодильной машины следующий:

1) выключают подачу пара в генератор;

2) останавливают водоаммиачный насос;

3) прекращают подачу слабого раствора в абсорбер;

4) закрывают всасывающий вентиль на линии амми­ачных паров перед абсорбером;

5) прекращают подачу жидкого аммиака в испари­тель;

6) прекращают подачу воды в абсорбер, дефлегма­тор и конденсатор;

7) отключают потребителей холода.

Оптимальный режим и наибольший холодильный эф­фект достигаются поддержанием постоянных параметров греющего пара, заданных температур охлаждающей во­ды и кипения и конденсации холодильного агента, а так­же оптимальной концентрации слабого раствора. Основными условиями надежной работы абсорбционных холодильных, установок являются своевременный и каче­ственный ремонт водоаммиачных насосов и очистка теплопередающих поверхностей аппаратов от загрязнений. Аппараты абсорционной установки не нуждаются в ре­монте и не требуют запасных частей.

Безопасная работа абсорбционной холодильной уста­новки при увеличении давления пара выше допускаемого должна быть обеспечена пружинными предохранитель­ными клапанами. Ими снабжены все технологические аппараты непосредственного охлаждения: кожухотрубчатые испарители, конденсаторы, ресиверы, холодильные барабаны и другое оборудование. Предохранительные клапаны ставят выше уровня жидкого аммиака. Выкид­ная труба от предохранительных клапанов для выпуска паров аммиака в атмосферу должна быть выведена не менее чем на 1 мвыше карниза близлежащего здания в радиусе 50 м. Конец этой трубы должен быть загнут вниз на 180°.