Зачем нужна гидрострелка в котельной

Гидрострелка или гидроколлектор используются в котельной для баланса системы. Данное изделие помогает поддерживать оптимальное соотношение температур, предупреждает гидравлический удар, а также очищает теплоноситель. Можно ли оборудовать модуль отопления без гидравлического разделителя? Узнаем сегодня.

 

Котел и стрелка – братья навек

 

Гидрострелка в котельной ставится в непосредственной близости от котла, а точнее соединяется с ним через входные патрубки. Отдельно подача, отдельно обратка. Без такого “посредника” система будет нормально функционировать, только если в обвязке один или два потребителя и один циркуляционный насос. В случае многоконтурного отопления требуется разделитель.

 

Теплоноситель на первичной линии имеет довольно высокую температуру. Пока циркулирует он теряет градусы и возвращается охлаждённым. Что происходит дальше? Разберём на примере. Сначала рассмотрим схему без гидрострелки.

 

 

На рисунке 3 группы, у каждой свой насос. Первый Н1 на дом имеет расход 3 м3/ч, второй Н2 для бани с 2 м³/час и третий Н3 под бойлер 1 м³/час. В сумме получается 6 кубометров. Когда один из насосов отключатся автоматически или для настройки, основную нагрузку забирает работающий механизм. Соответственно пропускная способность уменьшается, что неминуемо приводит к перегреву теплообменника. Котёл работает с остановками и расходует больше сырья.

 

Что ещё Температура корректируется только на самом котле. Через насосы не получится, так как теплоноситель резко станет горячим или холодным. Контура не разделены, поэтому более мощный контур будет подавлять слабый В таких условиях невозможно удержать баланс. Как следствие уменьшается производительность теплогенератора.

 

 

Теперь посмотрим на ту же схему, только с гидрострелкой.   

 

 

Обратите внимание, появился дополнительный насос. Ставится он на обратку для регулярного прогона теплоносителя через котёл. Другие группы сохранили первоначальные характеристики. Если один из насосов отключится, его подстрахует гидравлический разделитель, на обратной линии которого установлен циркуляционный насос.  

 

Что это даёт  Рабочая жидкость циркулирует без сбоев Насосы не взаимодействуют Котел работает более плавно Можно менять режимы без вмешательство в котёл

 

 

Разница очевидна. Если не хотите стать частным гостем в сервисном центре магазина, в котором приобрели свой котёл, то покупайте гидрострелку. Впрочем, и её одной будет маловато.

 

Распределительный коллектор в отоплении

 

Распределительный коллектор это гребёнка, разводящая теплоноситель по контурам. Давайте ещё раз взглянем на схему.

 

 

 

 

Видите красные и синие трубки с выходами? Это и есть коллектора. Нижний – обратный, верхний – подающий. По ним жидкость доставляется к устройствам обвязки. Радиаторы, баня, бойлер снабжаются теплоносителем оптимальной температуры и количества. Причём контура никак не взаимодействуют, что позволяет производитель настройку без отключения основного теплогенератора. Именно поэтому многоконтурные системы отопления чаще всего комплектуют гидрострелкой и коллектором. 

 

Балансировочный коллектор от Gidruss

 

Комбинированная конструкция из гребёнок отопления и гидрострелки считается наиболее функциональной, так как выполняет гораздо больше задач, чем перечисленные устройства по отдельности. 

 

 

Гидравлическая стрелка разделяет теплоноситель, удаляет из него шлам и воздух, предупреждает скачки давления и температуры. Коллектор направляет жидкость по веткам, гарантируя автономность и наилучшее качество. Всё это обеспечивает и продукция Giduss, чьи гребёнки и коллектора подходят для котельных различной мощности. 

 

 

 

 

Товарная линейка включает модели из углеродистой и нержавеющей стали. Металлы популярные, а главное долговечные, особенно нержавейка. В ней содержится много скрепляющих элементов, увеличивающих прочностные характеристики изделия. Профили соединяют сваркой и обрабатывают на фрезерном станке с электродиффузией. Поверхность получается практически зеркальной. Коллектор смотрится стильно с любой фурнитурой.

 

 

 

 

 

Серия из обычной стали не менее востребована. Причина в низкой стоимости и надёжности. Минимальный гарантированный срок службы 5 лет. Нержу она проигрывает в антикоррозийности. К окислению восприимчива, но за счёт порошковой обработки повреждений удаётся избежать. Попадая на металл, частицы краски поляризуются, создают непроницаемую оболочку для вредных веществ.

 

Преимущества коллекторов отопления Гидрусс

 

1. Своё производство. Весь процесс осуществляется без привлечения сторонних специалистов. Опытные проектировщики и инженеры тщательно отбирают материалы, отслеживают этапы изготовления. Под контролем каждая деталь.
2. Продуманная сборка. Чёткие пропорции, габаритные размеры, крепежные элементы делают монтаж максимально быстрым. Встроенный сепаратор фильтрует рабочую жидкость, освобождая её от примесей и воздуха. Тройная проверка ОТК, опрессовка и расточка резьбы повышает эксплуатационные характеристики изделия.
3. Доступно. Паспорт с техническим описанием, рекомендациями по монтажу и обслуживанию в комплекте.

 

Нужна ли гидрострелка в системе отопления? | C.O.K. archive | 2023

Современная система отопления представляет собой целый комплекс из разнообразных устройств, и для её эффективной работы требуется сбалансированное функционирование всех элементов. Добиться этого очень непросто, учитывая сложность и разветвлённость системы, большое количество как потребителей, отличающихся по интенсивности тепловой нагрузки, так и отдельных контуров, которые могут быть оборудованы индивидуальными регулирующими устройствами, а также принимая во внимание разнообразие задействованных агрегатов, которые взаимно влияют друг на друга.

Существует много вариантов достижения баланса системы отопления при одновременной работе нескольких циркуляционных насосов, но самым простым и эффективным способом является включение в схему системы несложного устройства — гидравлического разделителя или, как его чаще называют, «гидрострелки».

Одним из ведущих российских производителей данного типа оборудования является компания «Прокситерм».

Что такое гидрострелка?

Для распределения тепловой энергии, переносимой теплоносителем, по сложной разветвлённой системе отопления, включающей несколько циркуляционных насосов, используется достаточно простое устройство — гидравлический разделитель (гидрострелка). Устройство представляет собой ёмкость определённого объёма (корпус может быть круглого или прямоугольного сечения) с ответвлениями (патрубками). Как правило, гидрострелка устанавливается вертикально и оборудуется двумя дополнительными трубками — в основании и на вершине.

Верхняя трубка позволяет стравливать скопившийся в системе воздух (который снижает долговечность оборудования), а нижняя трубка даёт возможность удалить загрязнения (осадок, механические примеси, ржавчина и т.  д.), которые обязательно образуются при эксплуатации системы.

Нехитрая конструкция гидрострелки позволяет выравнивать параметры теплоносителя на прямой и обратной линиях. Для высокой эффективности работы системы гидравлический разделитель должен подбираться на основании тщательного расчёта, учитывающего параметры системы.

Некоторых заказчиков и даже отдельных профессионалов нашей отрасли (проектировщиков и монтажников) интересует вопрос: «А нужна ли гидрострелка в системе вообще?»

Автономная система отопления

Простейшую систему отопления с принудительной циркуляцией упрощённо можно представить себе как котёл, вырабатывающий тепловую энергию, радиатор (потребитель энергии) и циркуляционный насос, обеспечивающий принудительную циркуляцию теплоносителя.

Для небольшого дома и при правильном подборе циркуляционного насоса такой примитивной системы вполне достаточно, но в случае более крупной постройки всё значительно усложнится.

Для больших домов часто используется система с несколькими отдельными контурами отопления. В этом случае в схему отопления включается разделительный коллектор для разбиения потока теплоносителя по отдельным контурам. В их качестве могут выступать контуры с обычными радиаторами или конвекторами, система тёплых полов, для которой температура теплоносителя должна быть значительно ниже (то есть будут задействованы дополнительные термостатические устройства), а также контур горячего водоснабжения с монтажом бойлеров косвенного нагрева и особыми требованиями к циркуляции теплоносителя.

В этом случае использование одного циркуляционного насоса маловероятно — он просто не справится с такой задачей. Конечно, есть достаточно мощные модели насосов, но нужно учитывать и возможности котла, которые не безграничны. Работа оборудования с постоянной перегрузкой, на пике своих возможностей, приведёт к быстрому износу агрегатов и неминуемому отказу системы, что выльется в немалые финансовые траты. Поэтому единственный выход здесь — установка отдельного циркуляционного насоса на каждый из отопительных контуров.

Таким образом, на каждый из контуров установлен собственный насос. Проблема решена? Увы, это далеко не так — она просто «перешла в другую плоскость» и даже усугубилась.

Чтобы такая система работала стабильно, необходим очень точный расчёт насосного оборудования. Но даже это, скорее всего, не сделает столь сложную схему равновесной. Насосы, как правило, гидравлически «увязаны» с системами термостатического регулирования каждого из контуров, то есть их текущие (мгновенные, на данный момент) эксплуатационные характеристики — величины изменяющиеся. Один контур временно приостанавливает свою работу, а другой, наоборот, включается. Также не исключены варианты совместного функционирования или одновременного временного простоя всех насосов. Циркуляция в одном контуре может создать инерционное, «паразитное» перемещение теплоносителя в другом — там, где это в настоящий момент не требуется. И так далее — разнообразных негативных вариантов может быть немало.

В итоге всё это приводит к недопустимому перегреву тёплых полов, неравномерности отопления различных помещений, «запиранию» контуров по расходу и к другим негативным явлениям, которые сводят «на нет» старания хозяев создать высокоэффективную систему.

Причём хуже всего будет циркуляционному насосу, установленному около котла, поскольку вся нестабильность системы в первую очередь отразится на нём и в конечном счёте приведёт к «раздёрганной», не поддающейся точному регулированию работе котла. А ведь нередко в крупных домах устанавливаются каскадно два котла и более — управление такой системой вообще становится чрезвычайно сложной, почти невыполнимой задачей. Всё это вызывает быстрый износ дорогостоящего оборудования.

Решением проблемы в данном случае является разделение системы не только на отдельные контуры через коллекторы, но и выделение отдельного контура котла, а для этого и предназначен гидравлический разделитель.

Какие режимы работы могут возникать?

1. Система отопления находится в равновесии. Насосы перегоняют ровно то количество теплоносителя, которое требуется для работы отопительной системы. Все параметры (температура, давление, расход, количество тепловой энергии) соответствуют расчётным, как на подаче, так и на возврате. На практике такое состояние системы практически недостижимо, и даже если оно возникает, то имеет кратковременный характер, поскольку все параметры отопительной системы динамически изменяются.

2. Расход теплоносителя системы превышает возможности циркуляционного насоса. Это часто встречающаяся ситуация, в которой ярко проявляется необходимость в гидравлическом разделителе. При нехватке теплоносителя в гидрострелке возникают вертикальные восходящие потоки, приводящие к тому, что в подачу начинает подмешиваться теплоноситель из возврата, тем самым компенсируя нехватку теплоносителя на подаче.

3. Ситуация, обратная п. 2, то есть поток теплоносителя малого контура больше, чем суммарная потребность контуров отопления. В этом случае часть теплоносителя начинает двигаться по малому кругу, возвращаясь в агрегат и минуя контуры отопления, и в гидрострелке возникает вертикальный нисходящий поток. Такой режим работы не несёт угрозы системе, более того, будет наблюдаться экономия топлива (температура быстро достигнет пороговой величины, и произойдёт автоматическое отключение котельного оборудования) и ресурса оборудования.

Выбор гидравлического разделителя

Гидравлические разделители могут изготавливать из полипропилена, меди, чёрной или нержавеющей стали.

Оптимальным показателем в соотношении «цена/качество» обладают изделия из нержавеющей стали (медь слишком дорогая, полипропилен в данном случае ненадёжен, чёрная сталь не столь долговечна, как нержавеющая). Помимо этого, гидрострелка выбирается на основании параметров системы.

Компания «Прокситерм» предлагает следующие гидравлические разделители из нержавеющей стали.

Гидравлический разделитель GS25–1 ECO

Основные характеристики (фото 1):

• мощность до 60 кВт, два контура;
• нержавеющая сталь AISI 304;
• рабочее давление — 10 бар;
• бесплатная доставка за четыре дня*;
• оплата при получении**;
• гарантия — 5 лет.

Гидравлический разделитель GS25–2 ECO

Основные характеристики (фото 2):

• мощность до 60 кВт, два контура;
• нержавеющая сталь AISI 304;
• рабочее давление — 10 бар;
• бесплатная доставка за четыре дня*;
• оплата при получении**;
• гарантия — 5 лет.

Гидравлический разделитель GS32–3

Основные характеристики (фото 3):

• мощность до 85 кВт, три контура;
• нержавеющая сталь AISI 304;
• рабочее давление — 10 бар;
• бесплатная доставка за четыре дня*;
• оплата при получении**;
• гарантия — 5 лет.

* Указано из расчёта среднего срока доставки до пункта выдачи. Доставка за счёт продавца — только при покупке по розничным ценам.

** В комплект поставки не входят крепления, кран и воздухоотводчик.

Также в ассортименте «Прокситерм» представлено множество других моделей гидрострелок.

Для повышения эффективности системы компания «Прокситерм» предлагает изделия, выполненные индивидуально под параметры системы заказчика. Такое оборудование разрабатывается «под заказ» инженерами компании и производится на её промышленных мощностях.

Пример подобных нестандартных изделий — гидравлические разделители GSK32–40HГ-32 и GSK25–25, выполненные «под заказ» (точно под параметры системы заказчика), — приведён на фото 4.

Помимо гидрострелок с различными параметрами, можно включить в схему отопления узел, состоящий из гидравлического разделителя и разделительного коллектора — такой вариант имеет много преимуществ, например, он очень компактен и удобен при размещении в условиях ограниченного пространства. Примером такого узла является распределительный коллектор с гидрострелкой GSK32–3 (мощность до 85 кВт, три контура), представленный на фото 5.

Также для повышения энергоэффективности системы отопления компания «Прокситерм» предлагает использовать гидрострелки с теплоизоляцией.

Гидравлический разделитель GS25 PRO из нержавеющей стали в теплоизоляции

Основные характеристики (фото 6):

• мощность до 60 кВт;
• нержавеющая сталь AISI 304;
• рабочее давление — 10 бар;
• бесплатная доставка за четыре дня*;
• оплата при получении;
• гарантия — 7 лет;
• теплоизоляция из EPP в комплекте;
• крепление в комплекте.

* Указано из расчёта среднего срока доставки до пункта выдачи. Доставка за счёт продавца — только при покупке по розничным ценам.

Также в ассортименте «Прокситерм» представлено множество других моделей гидрострелок в теплоизоляции.

Преимущества систем с гидравлическим разделителем

Отметим основные преимущества систем отопления, оснащённых гидрострелкой:

1. Надёжная защита чугунных теплообменников от тепловых ударов.

2. Значительное упрощение подбора циркуляционных насосов.

3. Стабильная работа без скачков температуры и давления.

4. Баланс системы. Исключение влияния различных контуров друг на друга.

5. Простое удаление из системы воздуха и шлама.

Итак, наличие гидрострелки в сложной разветвлённой системе отопления — не дань моде и не шик, а необходимость.

Как гидравлические тормоза MTB справляются с перегревом и советы экспертов по предотвращению перегрева

Эксперт по тормозам Джуд Моника объясняет, как гидравлические дисковые тормоза справляются с расширяющейся жидкостью, и помогает нам выбрать ротор.

By Gerow
11 февраля 2022 г.

Singletracks может получать компенсацию за покупки, совершенные по любым партнерским ссылкам в этой статье.

Помните выдающийся запах школьных кабинетов естествознания? Наша учительница биологии заставляла плотоядных жуков трудиться над любой добычей, которую она могла собрать по дороге на работу, и она регулярно ссылалась на них в примерах эволюции и экзистенциальной философии. Вы, вероятно, помните из того или иного урока естествознания, что большинство твердых тел расширяются при нагревании, и это относится к жидкостям. И минеральное масло, и тормозные жидкости DOT для гидравлических горных велосипедов подпадают под этот зонтик, и наши тормозные системы должны предусматривать способы управления этим расширением по мере его возникновения. Мы спросили Джуда Монику из Magura, как и где выделяется большая часть этого тепла, как оно управляется внутри тормозной системы и что мы можем сделать, чтобы уменьшить его.

Самый короткий ответ на вопрос «где и как образуется тепло?» находится на суппорте, а на обоих концах шланга находятся охлаждающие или сбрасывающие давление растворы. Вся тормозная жидкость будет нагреваться на длинных и крутых спусках, когда вы сильно нажимаете на тормоза, требуя их максимальной мощности.

Этой расширяющейся жидкости нужно куда-то деваться, и современные производители тормозов нашли для нее место. В разрезанном рычаге ниже вы можете увидеть, где Магура творит эту магию. Стрелка номер три указывает на главный тормозной цилиндр, который проталкивает масло к суппорту, когда вы дергаете рычаг. Пружина слева помогает лезвию втягиваться со скоростью вашего пальца, в то время как подушечки втягиваются с помощью гибкого четырехугольного кольца на другом конце. Черная резина, которой касается третья стрелка, герметизирует систему и позволяет маслу и давлению поступать с заданной скоростью в резервуар, на который нацелена вторая стрелка. Резервуар номер два — это место, куда жидкость поступает по мере расширения и возвращается обратно в систему, когда все остывает.

Фото предоставлено Джудом Моникой

Рядом со стержнем этой второй стрелы в корпусе рычага есть крошечное отверстие. Это отверстие позволяет герметичному пузырю внутри расширяться по мере нагревания масла. Это известно как «открытая система», и Джуд Моника из Magura говорит, что тормозные системы практически любого колесного транспортного средства сегодня работают именно так. Без этого сброса давления масло будет расширяться до тех пор, пока поршни не выдвинутся, что приведет к заеданию или блокировке тормозов. Этот малюсенький расширительный пузырь важен. Другие стрелки на фото выше в значительной степени связаны с функциональностью рычага и выработкой энергии, о которых мы поговорим в другой раз.

Моника расширила это маленькое отверстие в корпусе рычага. «Крошечная дырочка в нашей верхней крышке, а также в большинстве других (на самом деле, все современные/нынешние гидравлические тормозные системы имеют какое-то «отверстие» или способ не полностью герметизировать тормозную систему) предназначена для атмосферных изменений во всей гидравлической системе. тормозная система, независимая от гидравлической части системы. Это означает, что у масла нет возможности просачиваться/вытекать из системы, а воздух и мусор не могут проникнуть внутрь, и все же термин «открытая система» по-прежнему применяется».

Затем он упомянул, что произойдет, если система не позволит расширить это пространство для камеры, а также объяснил, как масло в камере компенсирует дополнительное пространство в суппортах по мере износа колодок и продвижения поршней. «Система «открыта» по отношению к атмосфере (отделяя масло через гибкую резиновую мембрану резервуара) и позволяет колебаться расширению тормозной жидкости без негативного влияния на функции и обязательства системы. Важные обязательства расширения нагретой жидкости и способность системы компенсировать, не позволяя нагретым жидкостям вдавливать тормозные колодки в ротор, а также, что важно, позволяя системе приспосабливаться к износу колодок. Если бы система не была «открытой», удобство саморегулирующихся колодок было бы невозможно. Вместо этого потребуется ручная регулировка износа колодок. [Чтобы продемонстрировать разницу между закрытой и открытой системой] я использовал пример, когда вы кладете палец на конец соломинки и вынимаете ее из стакана с водой. Жидкость остается внутри поднятой соломинки. Уберите палец с конца соломинки, и жидкость внезапно вытечет. Этот пример иллюстрирует способность жидкости перемещаться из основного резервуара вниз к новым пустотам в отверстиях суппорта по мере того, как колодки становятся тоньше по мере износа».

На другом конце шланга тепло и необходимое давление создаются за счет трения между тормозными колодками и ротором. Сам диск может лучше смягчить тепло с большим количеством материала либо за счет большего диаметра, либо за счет меньшего количества отверстий. Роторы большего диаметра предлагают дополнительные рычаги для повышения тормозной способности и больше металла для распределения тепла. Они также предлагают меньшую модуляцию, поэтому некоторые гонщики предпочитают использовать роторы разных размеров для разных стилей трасс, отдавая предпочтение модуляции, а не рассеиванию тепла, и наоборот. Моника упомянула, что отверстия в тормозных дорожках роторов предназначены для заточки тормозной колодки, чтобы она имела плоскую поверхность для идеального сопряжения с ротором. Остальные отверстия в роторе существуют в основном для снижения веса, а более тяжелый ротор будет быстрее распространяться и уменьшать тепло.

Суппорты и тормозные колодки также могут снижать температуру несколькими способами. Материалы колодки и подложки влияют на тепловыделение, как и состав поршня, а форма суппорта может повлиять на то, куда в конечном итоге попадает вся эта энергия. Именно здесь вступают в игру такие технологии, как ребристые колодки Shimano, нагнетающие воздух в суппорт и расширяющие охлаждающую поверхность колодок. Другие бренды, такие как Alligator, Jagwire и Uberbike, последовали их примеру и разработали собственные ребристые колодки.

Моника говорит, что классический спор между жидкостью DOT и минеральным маслом немного неправильно понят. Теоретически, поскольку жидкость DOT имеет гораздо более высокую температуру кипения, она с меньшей вероятностью перегреется. Это верно до тех пор, пока в систему не попадает вода, но жидкость DOT гигроскопична, что означает, что она естественным образом притягивает воду. h30 в конечном итоге войдет в картину и значительно снизит температуру кипения. Моника говорит, что как только вода попадает в систему, температура кипения DOT падает до точки, при которой жидкость DOT не имеет преимуществ, тогда как минеральное масло не гигроскопично и не страдает от такого же ухудшения характеристик.

Согласно статье Epic Bleed Solutions, температура сухого кипения тормозной жидкости DOT 3 составляет 204°C, а температура кипения с водой в системе – 140°C. Вариант жидкости DOT 5.1 имеет самую высокую температуру кипения при 270°С в сухом состоянии и 190°С во влажном состоянии. В той же статье говорится, что минеральные масла кипят в диапазоне от 120° до 290° в зависимости от марки, а розовый сок Shimano находится в середине при 280°C. важно отметить, что тормозной системе также требуется определенное количество тепла для правильной работы. Если вы едете на более низких скоростях с 220-миллиметровыми роторами, колодки и масло могут никогда не нагреться настолько, чтобы тормоза работали наилучшим образом. Возможно, вы заметили, что некоторые тормоза не работают так же хорошо, как только вы нажимаете их в первый раз на быстром спуске, и это, вероятно, связано с тем, что им нужно немного прогреться. Все системы рассчитаны на разные варианты использования, и для гидравлических дисковых тормозов, безусловно, есть «слишком холодная» точка.

Помимо механических характеристик, лучший способ уменьшить нагрев тормозной системы — это меньше ее использовать. Если вы не используете безопасное торможение или тормоза во время спуска, у них будет больше шансов остыть. Один из способов сократить использование тормозов — искать точки торможения на трассе; места, где есть хорошая опора для ваших шин и достаточное сцепление, чтобы сделать торможение эффективным. Люди, которые часто ездят по скользким корням и камням, вынуждены изучать технику торможения с меньшим сопротивлением, поскольку постоянное торможение по скользкому материалу приведет к заносу. Точно так же, как искать опору в углу, вы можете искать лучшее место, чтобы сжать эти рычаги, а затем отпустить их, чтобы остыть и ускориться в остальное время.

Есть ли более подробные сведения о компонентах, о которых вы хотели бы узнать? Пожалуйста, напишите их в комментариях, и мы спросим у инженеров все подробности.

---

Связанные статьи

Патент США на нагрев гидравлических варочных котлов Патент (Патент № 10 240 287, выдан 26 марта 2019 г.)

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

10, 2015 , который указал США и испрашивает приоритет финской патентной заявки FI 20145803, поданной 12 сентября 2014 г., все содержание этих заявок включено посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу производства химической целлюлозы на стадии пропитки и стадии варки с использованием гидравлического варочного котла, в частности, однокорпусного гидравлического варочного котла. Изобретение относится также к системе метантенка и паровому инжектору.

Варочные котлы непрерывного действия широко используются для производства целлюлозы. Существует два основных типа варочных котлов непрерывного действия: гидравлические варочные котлы и парофазные варочные котлы. Гидравлический метантенк представляет собой устойчивый к давлению сосуд, полностью заполненный измельченным целлюлозно-волокнистым материалом и жидкостью; любое введение или удаление жидкости из сосуда обычно влияет на давление выше атмосферного внутри сосуда. Парофазный метантенк не полностью заполнен жидкостью, но имеет секцию в верхней части, содержащую сверхатмосферный пар. Поскольку эта газовая зона является сжимаемой по сравнению с жидкой зоной под ней, давление внутри парофазного варочного котла обычно определяется давлением газа, присутствующего в верхней части варочного котла. Реакция варочных химикатов с измельченным волокнистым целлюлозным материалом с получением целлюлозы требует температур в диапазоне 140-180°C. Поскольку в атмосферных условиях водные химикаты, используемые для обработки материала, будут кипеть при таких температурах, коммерческую химическую варку целлюлозы обычно проводят в сосуд, устойчивый к давлению при манометрическом давлении не менее примерно 5 бар.

Принципиальное различие между методом работы этих двух типов варочных котлов заключается в том, как содержимое варочных котлов нагревается до желаемой температуры 140-180°C. В парофазном варочном котле щепа обычно нагревается путем воздействия на чипсы на пару. Этот паровой нагрев обычно выполняется, когда щепа вводится в заполненную паром зону в верхней части варочного котла. В гидравлическом варочном котле суспензия измельченного целлюлозно-волокнистого материала, обычно древесной щепы, и варочный раствор обычно нагревают посредством циркуляции нагретой жидкости, т.е. один или несколько контуров рециркуляции. Жидкость обычно удаляется из варочного котла, например, с помощью узла кольцевого экрана и насоса, нагревается паром с помощью косвенного теплообменника и повторно вводится в материал в резервуаре с помощью расположенной в центре трубы. Было невозможно добавить прямой пар в верхнюю часть гидравлического варочного котла, потому что пар, конденсирующийся в раствор, вызвал бы удары, а в худшем случае мог вызвать трещины в корпусе варочного котла. В некоторых случаях к верхней части гидравлического варочного котла подсоединяли паропровод, но целью этого пара было вытолкнуть варочный котел из щепы и щелока перед остановом, а не использовать его для нагрева во время нормальной работы.

Кроме того, щепа подается в варочные котлы с помощью различных механических устройств. Древесная щепа или другой измельченный целлюлозно-волокнистый материал обычно подается на вход варочного котла непрерывного действия с использованием отдельной системы подачи. Система подачи обычно включает в себя оборудование для деаэрации, нагревания, повышения давления и введения варочного раствора в щепу перед подачей суспензии щепы и щелока в варочный котел. В случае гидравлического варочного котла эта суспензия щепы и щелока вводится в направленный вниз конвейер шнекового типа в верхней части варочного котла, известный в данной области техники как «верхний сепаратор».

Системы подачи щепы в варочные котлы можно разделить на два класса: системы, которые используют только атмосферное пропаривание для нагрева щепы и удаления воздуха из щепы, и системы, которые имеют как атмосферное пропаривание, так и пропаривание под давлением. Если используется только атмосферное пропаривание, уровень температуры в системе подачи обычно составляет около 100°C. Если также используется пропаривание под давлением, где давление обычно на 0,7–1,5 бар выше атмосферного давления, уровень температуры обычно составляет от 115 до 125°С. °С. Дополнительный подогрев между системой питания и верхом однокорпусного гидрометанора отсутствует, а температура в зоне пропитки вверху находится на том же уровне, что и в системе питания. Температура варки в зоне варки обычно составляет от 140°С до 180°С. Таким образом, существует большая разница температур между температурой в зоне пропитки в верхней части однокамерного гидравлического варочного котла и зоной варки. Из-за большой разницы температур может быть трудно равномерно нагреть чипсы и ликер за счет циркуляции варки. Если нагрев неравномерный, некоторые чипсы не довариваются так сильно, как другие, и качество мякоти неравномерно, и в мякоти может быть много сырого материала. Чем больше разница температур между зоной пропитки в верхней части и зоной приготовления, тем труднее добиться равномерного нагрева. Плотность горячего раствора ниже, чем плотность холодного. Если разница в плотности между горячими растворами зоны варки и холодными растворами зоны пропитки слишком велика, горячий раствор начинает поступать в верхнюю часть варочного котла, а холодные растворы начинают поступать в зону варки, вызывая серьезные нарушения процесса варки. Таким образом, было бы целесообразно иметь возможность повысить температуру зоны пропитки гидроварки, такой как однокорпусная гидроварка, особенно в тех случаях, когда в питающей системе имеется только атмосферное пропаривание, а разница температур велика.

WO 94/23120 описывает способ, в котором пропаренную щепу, увлеченную относительно холодным раствором (приблизительно 116°С), подают в верхнюю часть варочного котла. Холодный раствор отделяют от щепы в отдельном сепараторе/теплообменнике (таком как сепаратор с перевернутым верхом) вне варочного котла и заменяют горячим варочным раствором (например, при 143°С). Стружка, уносимая варочным раствором при температуре варки, подается в верхнюю часть варочного котла. Для этого процесса требуется отдельно стоящий теплообменник для жидкости. Кроме того, это не решает проблему, вызванную большой разницей температур в однокорпусном варочном котле, имеющем зону пропитки. Аналогичный способ раскрыт в патенте США No. № 5,658,428, но холодный щелок заменяется горячим раствором пропитки в жидкостном обменнике вне варочного котла 9.0003 СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью нового способа является создание усовершенствованного способа непрерывной варки в гидравлическом варочном котле, таком как однокамерный гидравлический варочный котел, чтобы суспензия щепы могла равномерно нагреваться в варочный котел.

Для достижения этих целей настоящее изобретение относится к способу производства химической целлюлозы на стадии пропитки и стадии варки с использованием гидравлического варочного котла, имеющего верхний сепаратор, уровень щепы и жидкую фазу над уровнем щепы, способ, включающий признаки по п. 1 . Верхний сепаратор представляет собой сепаратор твердой и жидкой фаз в верхней части варочного котла. Он имеет цилиндрический экран, окружающий винтовой конвейер.

Неожиданно было обнаружено, что прямой пар можно безопасно подавать в жидкую фазу выше уровня щепы в верхней части однокамерного гидравлического варочного котла с помощью одного или нескольких паровых инжекторов. В этих инжекторах поток пара разделяется на мелкие пузырьки, и конденсация мелких пузырьков не вызывает ударов или риска поломки гидравлически заполненной емкости для приготовления пищи.

В новом методе прямой пар добавляется в жидкую фазу выше уровня щепы в верхней части однокамерного гидравлического варочного котла через один или несколько паровых инжекторов для повышения температуры зоны пропитки. Повышение температуры может составлять от 1 до 40°С, предпочтительно от 5 до 30°С. Повышение температуры должно быть значительным для достижения значительных преимуществ. С другой стороны, слишком большое увеличение может быть нехорошим, поскольку более экономично нагревать непрямым паром в нагревателях циркуляции щелока варочного котла и собирать конденсат пара, чем прямым паром. Кроме того, чрезмерно высокая температура пропитки может отрицательно сказаться на качестве целлюлозы. Особенно выгодно использовать новый метод, когда в системе подачи щепы гидроварочного котла не используется стадия пропаривания под давлением или имеется только стадия пропаривания под небольшим давлением (давление ниже 0,5 бар (изб.)) и температура пульпы щепы 110°С или ниже. Это означает, что температура зоны пропитки будет ниже примерно 110°С без дополнительного нагрева в соответствии с новым способом.

Пар подается через паровой инжектор, расположенный в стенке верхней части варочного котла. Паровой инжектор содержит трубу, проходящую внутрь варочного котла и соединенную с источником пара, расположенным снаружи варочного котла. Длина трубы внутри варочного котла составляет 150-2500 миллиметров (мм), обычно 200-600 мм. Трубка имеет множество отверстий для выпуска пара в жидкую фазу выше уровня стружки. Обычно отверстия представляют собой небольшие круглые отверстия диаметром 0,1-15 миллиметров (мм), предпочтительно 1,5-5,0 мм. Отверстия могут быть выполнены, как правило, в виде круглых отверстий, а также в виде зазоров или прорезей. Поэтому термин «отверстие» не должен иметь ограничительного значения, а должен охватывать все сквозные отверстия, прорези и т. д., независимо от формы.

Отверстия, обычно сотни маленьких отверстий, распределены по окружности и длине стенки трубы в виде сплошной зоны или отдельных зон. Отдельные зоны могут быть расположены на расстоянии друг от друга по длине и окружности трубы. Количество отверстий зависит от расхода пара, необходимого для нагрева суспензии стружки, и, таким образом, зона или зоны могут покрывать достаточную(ые) часть(и) стенки трубы. Некоторые участки стенки трубы могут быть неперфорированы. Например, конец трубы и/или часть, ближайшая к стенке варочного котла, может быть неперфорированной, тогда как часть между ними перфорирована частично или полностью.

По окружности стенки варочного котла может быть расположено более одной трубы (инжектора), так что трубы могут быть расположены на одинаковом или неравном расстоянии друг от друга. Расстояние между трубками может зависеть, например, от на строительство верхней части метантенка.

В соответствии с одним аспектом новой системы поток пара из паровых отверстий может быть направлен радиально и/или по окружности варочного котла. Поток пара в окружном направлении может интенсифицировать теплообмен в жидкой фазе.

При выходе пара через достаточно маленькие отверстия образуются маленькие пузырьки. Когда пузырьки конденсирующегося пара малы, уровень вибрации будет значительно меньше, и ударов можно избежать.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 и 2 показаны верхние секции двух обычных варочных котлов непрерывного действия. Верхняя часть парофазного варочного котла, 10 , показана на фиг. 1; гидравлический варочный котел 20 показан на фиг. 2.

РИС. 3 представляет собой вид, аналогичный виду на фиг. 1 и 2 типичного входа и верхней части варочного котла согласно настоящему изобретению,

РИС. 4 a и 4 b иллюстрируют варианты исполнения парового инжектора, а

на фиг. 5 показано расположение инжекторов пара в стенке варочного котла.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варочные котлы на фиг. 1 и 2 обычно получают суспензию измельченного целлюлозно-волокнистого материала, обычно древесной щепы, в варочном растворе, таком как крафт-белый щелок. Суспензию обычно сначала обрабатывают в системе подачи. Парофазный варочный котел на фиг. 1 обычно подают суспензию щепы и ликера в трубопровод 9.0045 11 . Суспензия подается в автоклав с помощью обычного вертикально ориентированного шнекового конвейера 12 , известного в данной области техники как «сепаратор с перевернутым верхом». Пульпа транспортируется вверх в сепараторе 12 , а стружка и щелок выгружаются из верхней части сепаратора 12 , как показано стрелками 13 . По мере движения пульпы вверх излишки щелока удаляются из пульпы с помощью цилиндрического сита 14 и возвращаются в систему подачи по трубопроводу 9.0045 15 . Щепа и раствор 13 , выведенные из сепаратора 12 , падают через газонаполненную зону 16 на кучу щепы 17 . Чтобы продолжить нагрев щепы паром, уровень стопы 17 стружки поддерживается выше уровня варочного раствора 18 , как видно на фиг. 1. После нагревания паром щепа погружается в варочный раствор, проходя ниже уровня жидкости, показанного 18 на фиг. 1, и процессы приготовления продолжаются. Для улучшения распределения тепла по столбу стружки и штабелю стружки 17 , парифа-фаза Digester 10 Обычно также включает в себя экран снятия ракура колонка с чипом. Циркуляция 21 обычно включает насос 25 и может включать нагреватель жидкости 25 ‘. Сетка для удаления жидкости 19 и соответствующая циркуляция 21 (включая насос 25 и труба 24 ) в данной области техники называются «регулирующей циркуляцией». Под накладным циркуляционным экраном 19 с более равномерным распределением тепла и химикатов процесс приготовления продолжается. Избыточное давление, например, давление, создаваемое газами, поступающими с поступающей суспензией стружки, обычно сбрасывается с помощью обычного устройства для сброса давления, схематично показанного на фиг. 1. Температура в зоне 16 контролируется и регулируется добавлением пара под давлением по трубопроводу 9.0045 22 от источника пара 23 .

Подобно автоклаву 10 на фиг. 1, обычный гидравлический метантенк 20 на ФИГ. 2 получает суспензию щепы и жидкости из системы подачи по трубопроводу 60 . Суспензия подается в автоклав 20 с помощью обычного «верхнего сепаратора» 61 , который представляет собой винтовой конвейер, направленный вниз. Жидкость, подаваемая сепаратором 61 , показана двойной стрелкой 9.0045 62 ; фишки одной стрелкой 63 . По мере того как суспензия транспортируется вниз по конвейеру 61 , избыток жидкости удаляется из суспензии через цилиндрическое сито 64 и возвращается в систему подачи (например, устройство подачи высокого давления) по трубопроводу 65 . Чипсы, введенные сепаратором 61 , производят чипы уровня 66 . Поскольку варочный котел 20 гидравлически заполнен, зона 67 выше уровня щепы 66 заполнен жидкостью, поэтому газовая зона обычно отсутствует.

На РИС. 2 щепа в верхней части штабеля 66 обычно не нагревается до полной температуры варки, а обрабатывается в зоне пропитки, где температура обычно находится на том же уровне, что и температура в системе подачи. Затем чипсы должны быть нагреты до начала приготовления. Обычно это делается с использованием одного или нескольких нагреваемых контуров 70 циркуляции для приготовления пищи. Нагрев может осуществляться прямотоком или противотоком; циркуляционная петля 70 , показанный на РИС. 2 нагревает стружку противотоком. Суспензия сначала проходит сито 71 для удаления (отвода) щелока, которое удаляет щелок из суспензии через трубопровод 78 . Жидкость, удаленная по трубопроводу 78 , может быть направлена ​​на химическую регенерацию. Это удаление щелока вытягивает свободный щелок, показанный двойной стрелкой 76 , в противотоке мимо стекающей вниз стружки, показанной одинарной стрелкой 77 . Подогретый щелок 76 получен из тиража 70 . Жидкость сначала удаляют из суспензии через сито 72 , через трубопровод 73 и насос 79 , нагревают в косвенном паровом нагревателе 74 (например, до температуры от 140°C до 170°C). , и возвращается в область экрана 72 по расположенному в центре обратному трубопроводу 75 . Варочный щелок, например, крафт-белый щелок, обычно добавляют в эту циркуляцию. После нагрева до температуры варки в режиме циркуляции 70 , суспензию можно подвергать тепловой обработке и другой дальнейшей обработке под экраном 72 .

Температура в зоне пропитки обычно составляет 100–120°C. Температура приготовления в зоне приготовления обычно составляет от 140°C до 180°C. Таким образом, существует большая разница температур между температурой в зоне пропитки в верхней части однососудный гидравлический метантенк и зона приготовления пищи. Из-за большой разницы температур может быть трудно равномерно нагреть чипсы и ликер за счет циркуляции варки. Если нагрев неравномерный, некоторые чипсы готовятся меньше, чем другие, и качество мякоти неравномерно. Это может привести к большому количеству сырого материала в целлюлозе. Чем больше разница температур между зоной пропитки в верхней части и зоной приготовления, тем труднее добиться равномерного нагрева.

Эту проблему можно решить с помощью представленного здесь нового метода. ИНЖИР. 3 иллюстрирует систему, которая может быть использована для реализации нового способа.

Аналогично фиг. 2, обычный гидравлический метантенк 68 на ФИГ. 3 получает суспензию щепы и жидкости из системы подачи (не показана) по трубопроводу 60 ‘. Система подачи может быть без давления или под небольшим давлением, а температура суспензии составляет около 110°С или ниже. Пульпа подается в варочный котел 9.0045 68 обычным «верхним сепаратором» 61 ′, который представляет собой винтовой конвейер, направленный вниз. Жидкость, введенная сепаратором 61 , показана стрелкой 62 ‘; фишки по стрелке 63 ′. По мере того как суспензия транспортируется вниз по конвейеру 61 ‘, избыток жидкости удаляется из суспензии через цилиндрическое сито 64 ‘ и возвращается в систему подачи (например, устройство подачи высокого давления или насосы) по трубопроводу 65 . Стружка, вносимая сепаратором 61 ′ производить чипсы уровня 66 ′. Поскольку варочный котел 68 гидравлически заполнен, зона 67 ‘, т.е. жидкая фаза, выше уровня 66 ‘ щепы заполнена жидкостью, так что газообразной зоны обычно не существует.

Стенка варочного котла 43 с непрерывно изогнутым поперечным сечением снабжена паровыми инжекторами 40 , которые состоят из труб 41 , проходящих внутрь варочного котла 68 через стену. Трубки соединены с источником пара (не показан) для направления пара (стрелка 42 ) в автоклав. Длина трубы 41 внутри варочного котла может составлять 150-2500 миллиметров (мм), обычно 200-600 мм. Трубки расположены выше уровня стружки 66 ′ и ниже нижней кромки верхнего сепаратора 61 ′ так, чтобы пар направлялся в жидкую фазу 67 ′. Трубы обычно располагаются на 0,1-5,0 м ниже верхнего сепаратора 9.0045 61 ′ в вертикальном направлении. При подаче пара повышение температуры может составлять от 1 до 40°С, предпочтительно от 5 до 30°С. 4 b ) для отвода пара в фазу жидкости 67 ′ выше уровня стружки 66 ′. Обычно отверстия представляют собой небольшие круглые отверстия диаметром (D) 0,1-15 миллиметров (мм), предпочтительно 1,5-5,0 мм. Отверстия могут быть выполнены, как правило, в виде круглых отверстий, а также в виде зазоров или прорезей. Поэтому термин «отверстие» не должен иметь ограничительного значения, а должен охватывать все сквозные отверстия, прорези и т. д., независимо от формы.

Отверстия 50 , обычно сотни маленьких отверстий, распределены по окружности и длине стенки трубы 52 в виде непрерывной зоны 51 или в виде отдельных зон. Отдельные зоны могут быть расположены на расстоянии друг от друга по длине и/или окружности трубки. Количество отверстий 50 зависит от расхода пара, необходимого для нагрева суспензии стружки, и, таким образом, зона или зоны могут покрывать достаточную(ые) часть(и) стенки трубы. Некоторые участки стенки трубы могут быть неперфорированы. Например, конец трубки 53 и/или часть 54 , ближайшая к стенке варочного котла, может быть неперфорированной, тогда как часть 55 между ними перфорирована частично или полностью.

РИС. 5 показано, что может быть более одного инжектора 40 (трубы 41 ), расположенных по окружности стенки 43 варочного котла, так что трубы 41 могут быть расположены на одинаковом или неравном расстоянии друг от друга. Расстояние между трубками может зависеть, например, от на строительство верхней части метантенка.

Как показано на РИС. 5 поток пара из паровых отверстий 50 направлен радиально (стрелка 57 ) и/или по окружности (стрелка 56 ) в варочном котле.