Подавляющее большинство эксплуатируемых в РФ линий по производству гофрокартона оснащено пароконденсатными системами (ПКС), построенными по традиционной схеме: регулирующий клапан на входе в теплообменник и конденсатоотводчик на выходе.
Несмотря на различия в производителях (BHS, Fosber, американские и китайские аналоги), конструктивные решения ПКС сходны и базируются на двух–трёх стандартных концепциях. Это ограничивает потенциал модернизации в рамках существующих схем.
Основной недостаток традиционной схемы заключается в физике отвода конденсата. Конденсатоотводчик, независимо от типа и качества, создаёт гидравлическое сопротивление на выходе из теплообменного пространства.
В результате пар не может покинуть теплообменник, его скорость на выходе стремится к нулю, а конденсат удаляется самотёком. Даже минимальная задержка отвода приводит к накоплению конденсатной плёнки на внутренней поверхности нагрева. Эта плёнка обладает низкой теплопроводностью и снижает коэффициент теплопередачи, что напрямую снижает производительность сушильной части и гофропресса.
Альтернативным решением является применение системы с регулируемой рециркуляцией пара. В такой системе выход теплообменника остаётся свободным: пар и конденсат покидают теплообменное пространство совместно.
Высокоскоростной поток пара («пролётный пар») сдувает конденсатную плёнку с поверхности нагрева, обеспечивая максимальный контакт пара с металлом и, как следствие, максимальный теплообмен. Пролётный пар затем направляется в разделительный сосуд, где происходит гравитационное разделение фаз.
Пар возвращается в систему через регулируемый эжектор, выполняющий одновременно функции регулирующего клапана и струйного насоса. Конденсат отводится из сосуда — либо через один общий конденсатоотводчик, либо с помощью клапана поддержания уровня. Выбор решения, как именно удалять конденсат из сосуда, никак не влияет на качество отвода конденсата из валов или секций стола. Система отвода конденсата сосуда вынесена из объёма, где происходит выход конденсата из теплообменников.
Такой подход обеспечивает технические и экономические преимущества:
- снижение удельного расхода пара на 15–25% при сохранении текущей производительности — прямая экономия на энергоресурсах;
- возможность увеличения скорости линии на 10–20% при неизменном расходе пара — рост выпуска продукции без дополнительных затрат;
- повышение коэффициента теплопередачи за счёт устранения конденсатной плёнки и полного использования активной поверхности теплообмена;
- сокращение количества конденсатоотводчиков: один на весь пресс вместо 6–8 — снижение затрат на закупку, обслуживание и замену;
- повышение надёжности ПКС: при отказе одного из семи традиционных отводчиков скорость линии может упасть с 300 до 120 м/мин, что делает эксплуатацию экономически нецелесообразной; в системе с рециркуляцией количество точек отказа минимизировано, что повышает живучесть ПКС в 5–7 раз.
Экономический эффект подтверждён на реальных промышленных объектах: внедрение системы рециркуляции пара на гофропрессах и сушильных столах обеспечивает стабильную экономию пара в диапазоне 15–25%. При текущих тарифах на энергоносители и средней загрузке линии срок окупаемости инвестиций не превышает 24 месяцев — один из лучших показателей в области энергоэффективности целлюлозно-бумажного и упаковочного производства.
Решение универсально и применимо к любым гофролиниям, независимо от производителя и года выпуска. Оно основано на фундаментальных принципах тепло- и гидродинамики, а не на специфике оборудования.
Для предприятий, стремящихся снизить себестоимость продукции и повысить конкурентоспособность, модернизация ПКС по схеме с регулируемой рециркуляцией пара представляет собой технически обоснованное и экономически выгодное решение с быстрой окупаемостью.
Каждое подобное внедрение сопровождалось индивидуальным расчётом, адаптацией под существующую схему ПКС и поэтапной интеграцией в существующие системы без длительной остановки производства.
Во всех случаях были зафиксированы:
- устойчивая экономия пара в диапазоне 15–25% при сохранении скорости линии;
- снижение количества простоев, связанных с отказами конденсатоотводчиков;
- подтверждённое повышение стабильности температурного режима;
- кратное сокращение эксплуатационных расходов за счёт минимизации числа конденсатоотводчиков;
- расширение возможностей применения различных типов клеев, без снижения скорости машины.
За последние годы мы успешно внедрили более 50 промышленных систем регулируемой рециркуляции пара. Наибольшая распространенность в гофропрессах и сушильных столах различных производителей — от BHS и Fosber до современных китайских линий.
Автор: Гилепп Павел Александрович, технический директор ООО «Паровые системы»
