Теплообменники УМПЭУ от завода «Прессмаш» г. Миасс

Назначение и применение УМПЭУ

УМПЭУ (Установка с Магистральными ПароЭжекторными Устройствами) — это пароводяные теплообменники смесительного типа. При работе УМПЭУ пар эжектируется в поток воды тепловой магистрали, полностью отдавая ей свою тепловую энергию.

Теплообменник УМПЭУ - магистральный пароводяной теплообменник смешивающего типа. Назначение УМПЭУ - нагревание потока воды путем введения пара в водяную магистраль, то есть использование энергии выделяемой при конденсации пара для нагрева воды.

УМПЭУ используются для нагревания воды и водных растворов в промышленности, коммунальном хозяйстве, ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, котельных, в локальных системах теплоснабжения, при переходе с паровой системы отопления на водяную, в качестве пиковых подогревателей, при замене устаревших и неэффективно работающих пароструйных аппаратов и бойлеров.

Конструкция смесителей УМПЭУ защищена патентами РФ на изобретение. Выпуск налажен на базе предприятия ООО «Прессмаш» в г. Миассе. Начиная с 2000 года, выпущены сотни теплообменников, успешно нагревающих воду для систем водоподготовки, горячего водоснабжения, систем отопления, в технологических процессах. О заводе «ПРЕССМАШ»

УМПЭУ широко применяются в системах горячего водоснабжения, отопления, водоподготовки, деаэрации, подогрева перегретой воды в автоклавах и вентиляции, при утилизации мятого пара после паровых машин, нагрев воды для технологии, подогрев речной воды и т.д.

Максимальный подогрев воды одной установкой УМПЭУ составляет 30⁰С. Для увеличения тепловой мощности устанавливают последовательно (в линию или калачом) две УМПЭУ (подогрев на 60⁰С). Величина нагрева регулируется изменением расхода пара (применяются регулирующие клапаны). Греющий пар может быть как «острым», так и «мятым», причём допускается использование пара (насыщенного, перегретого) с давлением как большим, так и меньшем (на 0,5 атм) давления нагреваемой воды.

Изготовление УМПЭУ производится с использованием изобретения по патенту РФ № 2 258 839 «Струйный подогреватель жидкости» (Лицензиат: ООО «Прессмаш» г. Миасс, договор неисключительной лицензии №РД0016795 от 22.01.07 г. ).
Патенты и награды «ПРЕССМАШ»

УМПЭУ применяются:

В системах отопления взамен бойлерных установок, пластинчатых теплообменников, при переводе системы теплоснабжения с паровой на водяную;
Для нагревания воды питьевого качества в системах горячего водоснабжения(ГВС);
Для нагревания исходной (речной и т.п.) воды перед химводоочисткой (замена ПСВ);
Для нагревания химочищенной воды (замена ПХВ);
Для догрева перегретой воды в автоклавных производствах, системах вентиляции, технологических производствах;
В системах нагревания воды для систем смыва полов на нефтеперерабатывающих предприятиях;
Для замены трансзвуковых пароводяных аппаратов (ПСА,Фисоник,Транссоник и т.п.);
Для утилизации пара после паровых машин (турбин, вагоноразмораживателей, средств испарительного охлаждения мартеновских печей, паровых молотов и т.п.), что исключает выброс пара (выпара) в атмосферу.

Схема Теплообменника УМПЭУ от завода «Прессмаш» г. Миасс

Принцип действия и особенность конструкции

Принцип действия теплообменника УМПЭУ основан на новой схеме смешения греющего водяного пара и нагреваемой холодной (водопроводной) воды. Нагреваемый поток воды, поступающий в установку УМПЭУ, разделяется на две части: одна направляется в водяное сопло и служит для создания зоны локального разрежения в потоке воды, а вторая часть (в объеме до 10%) смешивается с потоком греющего пара в специальной камере предварительного смешения (конденсационной колонне) с использованием генераторов вихрей и диспергированием воды. Полученная пароводяная смесь, имеющая вихревую структуру, поступает в зону локального разрежения, где завершается процесс конденсации пара на турбулентной водяной струе. Для исключения пульсаций давления нагретого потока служит специальный гаситель, устанавливаемый после УМПЭУ.

Особенность конструкции «УМПЭУ» состоит в том, что на подводящем паропроводе выполнено смесительное устройство, обеспечивающее получение пароводяной, сильно завихренной смеси, с требуемыми параметрами. Такая предварительная подготовка подаваемого пара (превращение магистрального пара в пароводяную смесь и её завихрение) обеспечивает возможность реализации УМПЭУ для широкого диапазона расходов, давлений, температур и диаметров трубопроводов. При этом давление пара может быть выше давления воды или равно давлению воды.

В отличие от схожих по назначению аппаратов в УМПЭУ рабочей средой является не пар, а нагреваемая вода, при этом на водяной струе в приемной камере происходит конденсация не пара, а пароводяной смеси. Для дальнейшего снижения пульсаций давления нагретой воды (при повышенных расходах пара) применяется гаситель пульсаций, устанавливаемый на выходе из УМПЭУ, в виде перфорированной трубы, пропущенной через емкость со свободной поверхностью в которой создаются двухфазные возвратные течения.

Новая технология пароводяного теплообмена: предварительное смешение пара с водой, завихрение пароводяной смеси генераторами вихрей, конденсация полученной смеси на турбулентной водяной струе, завершение процесса конденсации и гашение пульсаций давления нагретого потока в гасителе пульсаций обеспечивает хорошее перемешивание пара с водой и, как следствие, отсутствие вибраций и шума при работе УМПЭУ.

Экономический эффект от внедрения

Экономический эффект достигается за счет:

рационального использования пара, уменьшения потерь тепла и экономии топлива, снижения стоимости гигакалории;
исключения затрат на текущие и плановые ремонты (отпадает необходимость в чистке и замене трубных пучков);
значительного сокращения затрат в случае замены отслужившего срок изделия;
вывода из эксплуатации насоса, возвращающего в систему конденсат (в существующих системах теплообмена);
получения дополнительной прибыли при использовании отработанного пара.

Преимущества от внедрения УМПЭУ:

Относительно малый расход пара при нагревании определенного количества воды (Gп=5-6% от Gв);
Максимальный коэффициент теплопередачи от пара к воде (99,7%);
Высокая надежность из-за отсутствия движущихся деталей;
Работа на неочищенной воде;
Отсутствие пульсаций давления после УМПЭУ;
Уменьшение потерь тепла через корпус в сравнении с существующими агрегатами, выполняющими те же задачи, и экономия производственных площадей вследствие уменьшения количества, малых габаритов и возможности установки изделия вне помещения;
Простота эксплуатации, отсутствие необходимости ремонтов;
Давление в паровой магистрали труб может быть равно давлению в водяной магистрали или большей;
«УМПЭУ» может работать во всех климатических регионах России и устанавливаться вне помещений, что позволяет при замене поверхностных теплообменников получить дополнительные производственные площади.

Из Заключения доцента кафедры «Энергосбережения» Уральского государственного технического университета (УПИ) Я. М. Щелокова (№ 23.10.07-35/53 от 25 сентября 2002 года.).

«... Следует отметить глубокую научную проработку использования УМПЭУ в целях экономии потребляемых энергоресурсов, высокий коэффициент полезного действия, их простоту в эксплуатации.

В целях решения задач энергосбережения считаю целесообразным рекомендовать использование представленных УМПЭУ для внедрения в жилищно-коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях по Уральскому Федеральному округу».

* УМПЭУ- Установки с Магистральными Пароэжекторными Устройствами, официальное название в документах Ростехнадзора России [прочитать полный текст письма]

Преимущества теплообменников-смесителей УМПЭУ перед аналогами:

высокая надежность (изготовляются из стальных бесшовных труб и штампованных элементов трубопроводов);
обеспечивают нагрев воды при высоких рабочих параметрах теплоносителей: давление до 4.0 МПа (40.0 кгс/см2), температура до 350°С;
работают на неочищенной воде, в том числе с повышенной жесткостью (речной, артезианской и т.д.);
обеспечивают нагрев воды, имеющей температуру от 40°С до 180°С («перегретая вода»);
эксплуатирующие предприятия отмечают бесшумность в работе УМПЭУ;
давление пара может быть равно давлению нагреваемой воды;
высокий коэффициент теплопередачи от пара к нагреваемой воде, быстрая окупаемость;
нечувствительны к степени сухости пара, работают как на насыщенном водяном паре, так и на перегретом, есть примеры использования и отработанного («мятого») пара;
широкий диапазон по производительности в зависимости от диаметров подводящих трубопроводов.

Номенклатура УМПЭУ ООО «Прессмаш» г. Миасс

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛООБМЕННИКОВ УМПЭУ:

Рабочее тело – нагреваемая вода.
Эжектируемое тело – водяной пар(насыщенный, перегретый, «мятый»).
Тепловая мощность одного теплообменника: 0.2… 64 Гкал/ч;
Расход нагреваемой воды одним аппаратом от 4 до 2160 т/час (в зависимости от диаметра водяной магистрали).
Давление теплоносителей до 4.0 МПа* (40.0 кгс/см2), температура до 350°С (ТУ 4933-002-12615698-2007).
Условный диаметр от 40 до 500 мм согласно типового ряда диаметров: 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500 мм.
Температура нагреваемой воды от 4 до 180°С. Температура теплоносителей до 350°С.
Гидравлическое сопротивление 0.07-0.2 МПа (уточняется расчетом после получения опросного листа).
Интервал подогрева воды одним аппаратом до 30°С, двумя последовательно установленными — до 60°С.

* По согласованию с потребителем допускается изготовление УМПЭУ на рабочее давление ниже 4.0 МПа и рабочую температуру ниже +350°С (согласование выполняется при подписании технического задания на изготовление).

В габаритные размеры не входит длина прямолинейного участка трубопровода за установкой определяемой расчетным путём на стадии согласования технического задания. Даны усредненные размеры. Точные размеры определяются расчетом индивидуально для каждого клиента.

Обозначение согласно ТУ	Ду, мм	Рв, т/ч*	Т, Гкал/ч *	Рп, т/ч
УМПЭУ 01.00.000	40	12	0,36	0,6
УМПЭУ 02.00.000	50	20	0,6	1,0
УМПЭУ 03.00.000	65	30	0,9	1,5
УМПЭУ 04.00.000	80	45	1,35	2,2
УМПЭУ 05.00.000	100	75	2,25	3,7
УМПЭУ 06.00.000	125	110	3,3	5,5
УМПЭУ 07.00.000	150	170	5,1	8,4
УМПЭУ 00.00.000	200	250	7,5	12,4
УМПЭУ 08.00.000	250	450	13,5	22,3
УМПЭУ 09.00.000**	300	700	21	34,6
УМПЭУ 10.00.000**	350	1020	30,6	51,0
УМПЭУ 11.00.000**	400	1400	42	69,3
УМПЭУ 13.00.000**	500	2160	64	105,6

Рп — Расход пара, т/ч. Ду — Условный диаметр по воде, мм. Рв — Расход максимальный воды,т/ч. Т — Теплопроизводительность максимальная, Гкал/ч.

* Параметры устройства рассчитываются индивидуально и могут отличаться от представленных в таблице. Максимальный температурный интервал подогрева текущего потока воды одним УМПЭУ составляет 30^oС , для двух последовательно установленных УМПЭУ — 60^oC. Минимальный интервал подогрева находится в пределах 1...10⁰С и зависит от параметров теплоносителей. Рабочий расход воды уточняется расчетом после получения опросного листа (ТЗ).

**Установки УМПЭУ (Ду300,Ду350,Ду400 и Ду500 мм) не имеют мировых аналогов среди смешивающих пароводяных подогревателей по достигаемым техническим свойствам. Выпускаются только в России на специализированном предприятии ООО «Прессмаш» г. Миасс.