Вы не авторизованы...
Вход на сайт
Сегодня 13 декабря 2018 года, четверг , 18:42:44 мск
Общество друзей милосердия
Опечатка?Выделите текст мышью и нажмите Ctrl+Enter
 
Контакты Телефон редакции:
+7(495)640-9617

E-mail: nr@oilru.com
 
Сегодня сервер OilRu.com - это более 1280.21 Мб информации:

  • 541450 новостей
  • 5112 статей в 168 выпусках журнала НЕФТЬ РОССИИ
  • 1143 статей в 53 выпусках журнала OIL of RUSSIA
  • 1346 статей в 45 выпусках журнала СОЦИАЛЬНОЕ ПАРТНЕРСТВО
Ресурсы
 

Индукционные парогенераторы

 
Алексей Батырь
Рецепт энергосбережения: сначала испарить, затем нагреть
06.08.2018

Несколько российских компаний занимаются разработкой и производством индукционных парогенераторов, в которых вода превращается в пар под действием электромагнитного поля. Благодаря ряду преимуществ, главное из которых – значительно сниженное по сравнению с другими типами электрических парогенераторов потребление электроэнергии, такие установки завоёвывают признание потребителей.

Пар потребляют практически все отрасли промышленности – пищевая, лёгкая, фармацевтическая, пар нужен в строительной индустрии и ЖКХ, в нефтедобыче и сельском хозяйстве.

Обеспечить паром производственный цех, да и любой другой объект можно двумя способами: воспользовавшись услугами централизованной тепловой сети или оборудуя предприятие автономным парогенератором. Недостатки обоих способов очевидны: в первом случае компании придётся оплачивать услуги поставщика и строительство паропровода (при этом подача пара может быть нестабильной, а его качество – не соответствовать технологическим требованиям). Во втором случае покупка, установка и эксплуатация собственного парогенератора потребуют соответствующих затрат.

По старинке

Сегодня на отечественном рынке представлены парогенераторы производительностью от нескольких десятков килограмм в час, работающие на газе, жидком топливе различных видов и электричестве. Электрические парогенераторы обычно имеют производительность до нескольких сотен килограмм в час. В более мощных парогенераторах электричество используется редко. Как и другие электрические тепловые приборы, электропарогенераторы дешевле, чем работающие на жидком топливе (и иногда даже газе), экологически чище и обладают меньшими габаритами и массой. Электрические парогенераторы проще установить, эксплуатировать, и, как правило, их не нужно регистрировать в отделениях Ростехнадзора. В то же время на предприятии, где эксплуатируется такой парогенератор, должен быть источник электрической энергии соответствующей мощности.

В современных электрических парогенераторах используются следующие способы нагрева: ТЭНовый, электродный и индукционный. Чем хороши ТЭНы? Их рубашку изготавливают из материалов, не загрязняющих воду, например, нержавеющей стали. Это позволяет получить достаточно чистый пар, который можно использовать в пищевой промышленности в непосредственном контакте с продуктами. Еще одно достоинство ТЭНовых парогенераторов – эффективный нагрев воды любой электропроводности. К основным недостаткам подобных приборов можно отнести интенсивное отложение накипи на поверхности ТЭНов (которое часто приводит к их перегреву и выходу из строя) и сложность плавной регулировки мощности.

В электродных парогенераторах, использующих тепло, выделяющееся в процессе электролиза воды, в отличие от ТЭНов, электроды не могут перегореть и выпадение осадка на них незначительно (поскольку температура электродов почти не отличается от температуры воды). Погружая электроды в воду на разную глубину, можно плавно регулировать мощность парогенератора. Кроме того, большинство электродных парогенераторов обладает меньшими габаритами и стоимостью, чем ТЭНовые аналогичной мощности. Однако вода, используемая в электродных котлах, должна иметь достаточно высокую электропроводность, поэтому в неё добавляют различные химически активные вещества (соли, кислоты, пищевую соду и т. д.). Получаемый пар пригоден не для всех технологических процессов и может вызвать разрушение элементов системы, в которую он поступает.

Полезная индукция

Уже несколько десятилетий существуют индукционные парогенераторы, в которых вода нагревается с помощью токов высокой частоты (ТВЧ). В отсутствие прямого контакта воды и нагревательного элемента (излучателя) пар получается очень чистым. К недостаткам этих приборов относятся их высокие стоимость и энергопотребление. Поэтому ТВЧ-парогенераторы используют только в тех случаях, когда необходим пар медицинского качества.

Также существуют низкочастотные индукционные парогенераторы. Патент на подобный аппарат впервые был получен в США ещё в 1930-е годы, но он оказался нежизнеспособным. Блестящая идея воплощалась в слишком громоздкое и дорогостоящее устройство. И только недавно российским инженерам удалось создать ряд промышленных образцов подобных парогенераторов.

При нагреве воды индукционным способом берётся индуктор (трансформатор), вместо вторичной обмотки в который устанавливается водонагревающее устройство в виде коробки или медной трубки. Дорогостоящие преобразователи частоты не требуются, а потребление электроэнергии выходит значительно ниже, чем у ТВЧ-установок. Более того, индукционный парогенератор при той же паропроизводительности потребляет в два-три раза меньше электроэнергии, чем ТЭНовые и электродные. Он также более надёжен, чем прочие электрические, за счёт простоты (не имеет сильно нагруженных элементов вроде ТЭНов и ёмкостей под давлением).


Парогенератор компании «B-плазма» производительностью 100 кг/ч,
потребляющий мощность 30 кВт

Как описано в патенте RU 2350836 (авторы Гаврилов, Гришин, Великодный и Попов), в процессе парообразования участвуют ток, вода и возникающий в замкнутом пространстве трубки генератора устойчивый магнитодинамический плазменный разряд – низкотемпературная плазма. При этом вода преобразуется в пар без нагревания и кипения, что позволяет экономить энергию. Механизм парообразования в трубе индукционного парогенератора, в сравнении с обычным жаротрубным, отличается тем, что наряду с давлением и температурой на воду дополнительно действует переменное электромагнитное поле, энергия которого ослабляет силы межмолекулярного сцепления жидкости и возбуждает колебания молекул. В плазмоиде происходит сначала диссоциация воды на Н+ и ОН– с потреблением электроэнергии, затем – образование атомарного водорода с выделением тепловой и световой энергии и, наконец, слияние атомов в молекулы Н2 с выделением тепловой энергии. Благодаря экзотермическим процессам преобразование энергии из одного вида в другой происходит с максимальной эффективностью. В результате для производства килограмма пара в час хватает мощности 200–300 Вт. Авторы патента, к сожалению, не указывают, куда деваются свободные радикалы ОН– и водород. По нашему предположению, они могут снова превращаться в воду.

Самоочистка

Важно отметить, что в нагревательном элементе и паропроводе практически не возникают солевые отложения. Это связано с тем, что нагревательный элемент выполнен из меди, электрический ток в которой препятствует прилипанию к его стенкам твёрдых частиц, оказавшихся в воде. Специалисты объясняют это явление тем, что на границе воды и меди нагревателя возникает сверхмелкая кавитация, пузырьки которой разрушают отложения. (Возможно, влияют и свободные радикалы. – Прим. ред.) Видимо, на основе этого принципа можно очищать от накипи трубки традиционных котлов и теплообменных аппаратов, применяя в них индукционные нагревательные модули.

Индукционные парогенераторы выпускают такие предприятия, как «B-плазма» (резидент Сколкова), «Экогидропресс» (Таганрог), «Термаль-Балтик» (С.-Петербург), «Промышленная компания» (Бийск, Алтайский край). Перечислим основные особенности и преимущества их продукции.

1. Экономичнее электрических парогенераторов других типов в два-три раза.
2. Выходят на рабочий режим за 20–30 с, в то время как парогенераторы других типов – до 15–20 мин.
3. Имеют высокий КПД (99,8%) на протяжении всего срока службы, который (при соблюдении правил эксплуатации) превышает 20 лет.
4. Не имеют изнашивающихся частей и потому не требуют расходных материалов и деталей.
5. Не требуют высококачественной водоподготовки и чистки от накипи.
6. Парогенераторы модульной конструкции можно загружать на часть номинальной мощности с одновременным пропорциональным снижением энергопотребления.

Некоторые модели полностью автоматизированы и оснащаются системами автоматического поддержания (в заданном диапазоне) температуры пара или давления. Подобный парогенератор может заменить паровую магистраль: при отсутствии отбора теплоносителя генерация автоматически отключается, но аппарат находится под давлением в горячем ждущем режиме.

Как заявляют производители, необходимость регламентного обслуживания установок отсутствует. Поскольку объём нагревательного элемента в индукционных испарителях не превышает 1 л, на них не распространяется действие технических норм и правил для объектов повышенной опасности. Соответственно, предприятиям не нужно получать разрешения Ростехнадзора.



0

 

 
Рейтинг@Mail.ru   


© 1998 — 2018, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-51544
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 2 ноября 2012 г.
Все вопросы по функционированию сайта вы можете задать вебмастеру
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Точка зрения авторов, статьи которых публикуются на портале oilru.com, может не совпадать с мнением редакции.
Время генерации страницы: 0 сек.

Индукционные парогенераторы

Алексей Батырь
Рецепт энергосбережения: сначала испарить, затем нагреть
06.08.2018

Несколько российских компаний занимаются разработкой и производством индукционных парогенераторов, в которых вода превращается в пар под действием электромагнитного поля. Благодаря ряду преимуществ, главное из которых – значительно сниженное по сравнению с другими типами электрических парогенераторов потребление электроэнергии, такие установки завоёвывают признание потребителей.

Пар потребляют практически все отрасли промышленности – пищевая, лёгкая, фармацевтическая, пар нужен в строительной индустрии и ЖКХ, в нефтедобыче и сельском хозяйстве.

Обеспечить паром производственный цех, да и любой другой объект можно двумя способами: воспользовавшись услугами централизованной тепловой сети или оборудуя предприятие автономным парогенератором. Недостатки обоих способов очевидны: в первом случае компании придётся оплачивать услуги поставщика и строительство паропровода (при этом подача пара может быть нестабильной, а его качество – не соответствовать технологическим требованиям). Во втором случае покупка, установка и эксплуатация собственного парогенератора потребуют соответствующих затрат.

По старинке

Сегодня на отечественном рынке представлены парогенераторы производительностью от нескольких десятков килограмм в час, работающие на газе, жидком топливе различных видов и электричестве. Электрические парогенераторы обычно имеют производительность до нескольких сотен килограмм в час. В более мощных парогенераторах электричество используется редко. Как и другие электрические тепловые приборы, электропарогенераторы дешевле, чем работающие на жидком топливе (и иногда даже газе), экологически чище и обладают меньшими габаритами и массой. Электрические парогенераторы проще установить, эксплуатировать, и, как правило, их не нужно регистрировать в отделениях Ростехнадзора. В то же время на предприятии, где эксплуатируется такой парогенератор, должен быть источник электрической энергии соответствующей мощности.

В современных электрических парогенераторах используются следующие способы нагрева: ТЭНовый, электродный и индукционный. Чем хороши ТЭНы? Их рубашку изготавливают из материалов, не загрязняющих воду, например, нержавеющей стали. Это позволяет получить достаточно чистый пар, который можно использовать в пищевой промышленности в непосредственном контакте с продуктами. Еще одно достоинство ТЭНовых парогенераторов – эффективный нагрев воды любой электропроводности. К основным недостаткам подобных приборов можно отнести интенсивное отложение накипи на поверхности ТЭНов (которое часто приводит к их перегреву и выходу из строя) и сложность плавной регулировки мощности.

В электродных парогенераторах, использующих тепло, выделяющееся в процессе электролиза воды, в отличие от ТЭНов, электроды не могут перегореть и выпадение осадка на них незначительно (поскольку температура электродов почти не отличается от температуры воды). Погружая электроды в воду на разную глубину, можно плавно регулировать мощность парогенератора. Кроме того, большинство электродных парогенераторов обладает меньшими габаритами и стоимостью, чем ТЭНовые аналогичной мощности. Однако вода, используемая в электродных котлах, должна иметь достаточно высокую электропроводность, поэтому в неё добавляют различные химически активные вещества (соли, кислоты, пищевую соду и т. д.). Получаемый пар пригоден не для всех технологических процессов и может вызвать разрушение элементов системы, в которую он поступает.

Полезная индукция

Уже несколько десятилетий существуют индукционные парогенераторы, в которых вода нагревается с помощью токов высокой частоты (ТВЧ). В отсутствие прямого контакта воды и нагревательного элемента (излучателя) пар получается очень чистым. К недостаткам этих приборов относятся их высокие стоимость и энергопотребление. Поэтому ТВЧ-парогенераторы используют только в тех случаях, когда необходим пар медицинского качества.

Также существуют низкочастотные индукционные парогенераторы. Патент на подобный аппарат впервые был получен в США ещё в 1930-е годы, но он оказался нежизнеспособным. Блестящая идея воплощалась в слишком громоздкое и дорогостоящее устройство. И только недавно российским инженерам удалось создать ряд промышленных образцов подобных парогенераторов.

При нагреве воды индукционным способом берётся индуктор (трансформатор), вместо вторичной обмотки в который устанавливается водонагревающее устройство в виде коробки или медной трубки. Дорогостоящие преобразователи частоты не требуются, а потребление электроэнергии выходит значительно ниже, чем у ТВЧ-установок. Более того, индукционный парогенератор при той же паропроизводительности потребляет в два-три раза меньше электроэнергии, чем ТЭНовые и электродные. Он также более надёжен, чем прочие электрические, за счёт простоты (не имеет сильно нагруженных элементов вроде ТЭНов и ёмкостей под давлением).


Парогенератор компании «B-плазма» производительностью 100 кг/ч,
потребляющий мощность 30 кВт

Как описано в патенте RU 2350836 (авторы Гаврилов, Гришин, Великодный и Попов), в процессе парообразования участвуют ток, вода и возникающий в замкнутом пространстве трубки генератора устойчивый магнитодинамический плазменный разряд – низкотемпературная плазма. При этом вода преобразуется в пар без нагревания и кипения, что позволяет экономить энергию. Механизм парообразования в трубе индукционного парогенератора, в сравнении с обычным жаротрубным, отличается тем, что наряду с давлением и температурой на воду дополнительно действует переменное электромагнитное поле, энергия которого ослабляет силы межмолекулярного сцепления жидкости и возбуждает колебания молекул. В плазмоиде происходит сначала диссоциация воды на Н+ и ОН– с потреблением электроэнергии, затем – образование атомарного водорода с выделением тепловой и световой энергии и, наконец, слияние атомов в молекулы Н2 с выделением тепловой энергии. Благодаря экзотермическим процессам преобразование энергии из одного вида в другой происходит с максимальной эффективностью. В результате для производства килограмма пара в час хватает мощности 200–300 Вт. Авторы патента, к сожалению, не указывают, куда деваются свободные радикалы ОН– и водород. По нашему предположению, они могут снова превращаться в воду.

Самоочистка

Важно отметить, что в нагревательном элементе и паропроводе практически не возникают солевые отложения. Это связано с тем, что нагревательный элемент выполнен из меди, электрический ток в которой препятствует прилипанию к его стенкам твёрдых частиц, оказавшихся в воде. Специалисты объясняют это явление тем, что на границе воды и меди нагревателя возникает сверхмелкая кавитация, пузырьки которой разрушают отложения. (Возможно, влияют и свободные радикалы. – Прим. ред.) Видимо, на основе этого принципа можно очищать от накипи трубки традиционных котлов и теплообменных аппаратов, применяя в них индукционные нагревательные модули.

Индукционные парогенераторы выпускают такие предприятия, как «B-плазма» (резидент Сколкова), «Экогидропресс» (Таганрог), «Термаль-Балтик» (С.-Петербург), «Промышленная компания» (Бийск, Алтайский край). Перечислим основные особенности и преимущества их продукции.

1. Экономичнее электрических парогенераторов других типов в два-три раза.
2. Выходят на рабочий режим за 20–30 с, в то время как парогенераторы других типов – до 15–20 мин.
3. Имеют высокий КПД (99,8%) на протяжении всего срока службы, который (при соблюдении правил эксплуатации) превышает 20 лет.
4. Не имеют изнашивающихся частей и потому не требуют расходных материалов и деталей.
5. Не требуют высококачественной водоподготовки и чистки от накипи.
6. Парогенераторы модульной конструкции можно загружать на часть номинальной мощности с одновременным пропорциональным снижением энергопотребления.

Некоторые модели полностью автоматизированы и оснащаются системами автоматического поддержания (в заданном диапазоне) температуры пара или давления. Подобный парогенератор может заменить паровую магистраль: при отсутствии отбора теплоносителя генерация автоматически отключается, но аппарат находится под давлением в горячем ждущем режиме.

Как заявляют производители, необходимость регламентного обслуживания установок отсутствует. Поскольку объём нагревательного элемента в индукционных испарителях не превышает 1 л, на них не распространяется действие технических норм и правил для объектов повышенной опасности. Соответственно, предприятиям не нужно получать разрешения Ростехнадзора.



© 1998 — 2018, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-33815
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 24 октября 2008 г.
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Добро пожаловать на информационно-аналитический портал "Нефть России".
 
Для того, чтобы воспользоваться услугами портала, необходимо авторизоваться или пройти несложную процедуру регистрации. Если вы забыли свой пароль - создайте новый.
 
АВТОРИЗАЦИЯ
 
Введите Ваш логин:

 
Введите Ваш пароль: