3.1.3. Температурный режим и отвод конденсата

Для обеспечения надежной работы автоклава необходимо обеспечивать непрерывный отвод конденсата и наблюдение за скоростью разогрева и охлаждения, а также за разностью температур между верхней и нижней образующими корпуса, установленных заводом-изготовителем.

Максимальная скорость разогрева (охлаждения) корпуса допускается при рабочем давлении не более 1,0 МПа (10 кгс/см) 2 °С в минуту, при давлении от 1,0 до 1,2 МПа (10-12 кгс/см) - 1,5 °С в минуту. Фактическую скорость разогрева (охлаждения) корпуса автоклава завод-изготовитель рекомендует определять следующим образом.

Одновременно с началом цикла включают самопишущий потенциометр, присоединенный к термопарам. Отмечают на диаграммной ленте момент пуска прибора, величину установленной скорости движения ленты и время начала цикла запарки. Производят запись изменения температуры корпуса за три цикла (два при заданном для автоклава технологическом режиме и один цикл при максимальных параметрах пара, но не более 191 °С и 1,2 МПа). По усредненным данным температурных измерений в автоклаве строят диаграмму в координатах температура - время, которую сравнивают с диаграммой допустимых значений, построенной по рекомендованным допустимым значениям скоростей разогрева. Диаграммы сравнивают по участкам за каждый пятнадцатиминутный период. В случае превышения значений фактических скоростей разогрева по сравнению с рекомендованными необходимо на соответствующих участках цикла уменьшить подачу пара.

Устройство контроля скорости разогрева и охлаждения корпуса и контроля разности температур между верхней и нижней образующими включает две термопары, расположенные в средней части корпуса (вверху и внизу), и самопишущий трехточечный потенциометр, регистрирующий температуру стенки корпуса по верхней и нижней образующим.

При нормальной работе автоклава разность температур между верхней и нижней образующими не должна превышать 45 °С. Температурный перепад 45 °С свидетельствует об аварийном режиме и о необходимости немедленного останова автоклава. Минимальный перепад температур обеспечивается при непрерывном и полном удалении конденсата.

О свободе температурных перемещений корпуса судят по показаниям реперного устройства (стрелки с линейкой), устанавливаемого на крайней подвижной опоре автоклава. При расстоянии от неподвижной опоры до реперного устройства 17600 мм и давлении 1,2 МПа (12 кгс/см) перемещение стрелки репера должно равняться 43 мм.

За рабочий цикл в автоклаве выделяется большое количество конденсата, который загрязнен механическими примесями и химическими соединениями. Его количество в зависимости от размеров автоклава и продолжительности цикла колеблется в интервале 9-12 м, в автоклавах диаметром 2 м и длиной 40 м количество конденсата, образующегося при обработке материалов, значительно превышает указанные величины. Основная масса конденсата выделяется в начальный период цикла, что объясняется прогревом металла автоклава, а также обрабатываемых материалов. Процесс образования конденсата в автоклаве иллюстрируется диаграммой, приведенной на рис. 3.2.

#G0
Рис. 3.2	Рис. 3.3

Рис. 3.2. Интегральная диаграмма образования конденсата при обработке силикатного кирпича

Рис. 3.3. Схема отвода конденсата из автоклава с применением набора дроссельных шайб: 1 - автоклав; 2 - трубопровод конденсата; 3 - дроссельное устройство (набор дроссельных шайб); 4 - обводная (байпасная) линия; 5 - вентиль с электроприводом; 6 - блок управления; 7 - датчик уровня; 8 - водоуказательное стекло; 9 - пробный вентиль; 10 - трубопровод сброса конденсата

Присутствие в автоклаве большого количества конденсата определяет значительную (60 - 80° С) разность температур между верхней и нижней образующими корпуса автоклава, требует непроизводительного расхода тепла на его нагрев и представляет опасность травмирования персонала при открывании крышки автоклава. Неравномерность распределения температур по сечению автоклава определяется разницей температур пара и конденсата, разницей в условиях теплопередачи от пара к металлу (непосредственно и через слой конденсата) и разницей в тепловой изоляции верха и низа.

Непрерывный отвод конденсата необходим для повышения надежности работы автоклава (снижение температурного перепада по сечению автоклава, замедление процессов коррозии), улучшения безопасных условий эксплуатации и экономии тепловой энергии. Загрязненность автоклавного конденсата не позволяет применить для его непрерывного отвода известные решения, так как серийно выпускаемые конденсатные горшки засоряются и перестают выполнять свои функции.

На рис. 3.3 приведена схема устройства непрерывного отвода конденсата с использованием на конденсатной линии вставки, представляющей набор дроссельных шайб. Такое устройство одно время применялось заводом-изготовителем на выпускаемых автоклавах. Из автоклава 1 через фильтр грубой очистки (см. на рис. 3.4, а) и штуцер конденсат поступает по дренажному трубопроводу 2 в дроссельное устройство 3, которое оборудуется обводной линией 4. Контроль за уровнем конденсата в автоклаве осуществляют по водоуказательному стеклу 8 на уравнительной линии. Для проверки работы системы отвода конденсата предусмотрена пробная линия 9 с вентилем. Сброс конденсата осуществляется по трубопроводу 10. Обводная линия 4 у дроссельного устройства предназначена для пропуска основной массы конденсата, выделяющегося в период пуска. Включение обводной линии и отключение ее из работы могут быть автоматизированы в зависимости от уровня конденсата по водоуказательному стеклу. Для этого устанавливают датчик уровня 7, блок управления 6 и клапан с электромагнитным приводом или пневмоприводом 5. Устройство фильтра грубой очистки показано на рис. 3.4, а, дроссельной вставки - на рис. 3.4, б. Дроссельное устройство представляет собой набор дроссельных шайб 6, устанавливаемых последовательно между фланцами. Диаметр отверстий в дроссельных шайбах принят 4 мм. Количество отверстий в каждой шайбе различное, убывающее в направлении движения конденсата. Для удобства при разборке и сборке к каждой шайбе приварена рукоятка 7. На рис. 3.4, б показано исполнение дроссельного устройства для случая обработки силикатного кирпича в автоклаве диаметром 2 м с рабочим давлением 1 МПа (10 кгс/см) продолжительностью цикла 10-12 часов. При изменении условий обработки материалов (параметры пара, продолжительность цикла) размеры отверстий в дроссельных шайбах корректируются.

Рис. 3.4. Фильтр-предохранитель (а) и дроссельное устройство (б): 1 - автоклав; 2 - патрубок фильтра; 3 - корпус фильтра; 4 - трубопровод конденсата; 5 - корпус; 6 - дроссельные шайбы; 7 - рукоятка; 8 - патрубок для присоединения пробной линии

Недостатком описанного дроссельного устройства является то, что при его работе вместе с конденсатом из автоклава выводится определенное количество пролетного пара. Кроме того, требуется периодическая (один раз в 1-2 месяца) чистка устройства с его разборкой.

Рис. 3.5. Схема отвода конденсата (а) с конденсатоотводчиком конструкции ВНИИстром (б): 1 - автоклав; 2 - трубопровод конденсата; 3 - обводная (байпасная) линия; 4 - водоуказательное стекло; 5 - электронный регулятор - сигнализатор уровня ЭРСУ-3; 6 - вентиль с электроприводом; 7 - конденсатоотводчик; 8 - корпус сосуда; 9 - электроды датчика уровня электронного регулятора - сигнализатора уровня; 10 - корпус датчика уровня

Более совершенным по сравнению с описанным является конденсатоотводчик конструкции ВНИИстром (рис. 3.5). Он представляет собой сосуд емкостного типа, рассчитанный на рабочее давление в автоклаве, который устанавливается на дренажном трубопроводе. При входе конденсата в конденсатоотводчик вследствие увеличения объема скорость его потока уменьшается, что способствует выпадению грубых частиц взвеси. Сосуд-конденсатоотводчик снабжен регулятором уровня ЭРСУ-3, который при достижении заданного уровня конденсата автоматически открывает сброс его в систему утилизации. Система отвода конденсата предусматривает устройство обводной линии (байпаса) с вентилем на ней. При нормальной работе вентиль на обводной линии должен быть закрыт.

Датчик верхнего уровня через блок управления открывает вентиль для стока конденсата, датчик нижнего уровня - закрывает его. Датчик аварийного уровня устанавливают на высоте линии стока. Он предназначен для сигнализации нарушения нормальной работы системы отвода конденсата (пропуск пара). Накопленный в сосуде осадок периодически удаляют "продувкой" конденсатоотводчика конденсатом под давлением путем открытия вентиля на обводной (байпасной) линии.

Стабильность работы системы непрерывного отвода конденсата обеспечивается при применении конденсатоотводчиков описанных конструкций в сочетании с катодной защитой. Применяемая в катодной защите токопроводящая песчано-керамзитовая смесь, засыпаемая в межрельсовое пространство, является эффективным фильтром для очистки конденсата от механических примесей. Для удобства обслуживания автоклава поверх песчано-керамзитовой смеси укладывают железобетонные плиты. Такое устройство токопроводной засыпки позволяет задерживать на плитах опадающую с обрабатываемых материалов смесь вяжущего и песка, обеспечивая длительную эффективную фильтрацию конденсата и надежную работу системы отвода конденсата. Применение перфорированной дренажной трубы, укладываемой в нижней части засыпки по всей длине автоклава, обеспечивает снижение скоростей фильтрации и увеличение срока работы фильтра до его замены.