 |
Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Энергоресурсосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном комплексе"-2002 (Ярославль, 16 – 17 ноября 2002 г.):
О предотвращении дополнительных тепловых потерь, вызванных образованием накипи
Алексей Гаврилович Андреев, главный инженер ООО "Кольцо";
Павел Анатольевич Панфиль, директор ООО "Кольцо" (Москва)
Отложения солей карбонатной жесткости на теплообменном оборудовании является основной причиной уменьшения эффективности его работы. За счет различных значений коэффициентов теплопроводности металла и образующегося слоя накипи, увеличение толщины слоя отложений приводит к снижению температуры нагреваемой воды. Поддержание температуры нагреваемой воды на требуемом уровне достигается за счет увеличения расхода теплоносителя, что вызывает рост средней температуры теплообменной поверхности и более интенсивное образование накипи. В зависимости от карбонатной жесткости нагреваемой воды и ее температуры на выходе теплообменного оборудования, время нарастания толщины слоя накипи в кожухотрубных нагревателях до одного-полтора миллиметра составляет от нескольких недель до нескольких лет. И каждая вновь образующаяся доля миллиметра слоя накипи приводит к ухудшению процесса теплопередачи, к увеличению расхода теплоносителя.
Результаты обследования кожухотрубных нагревателей систем горячего водоснабжения в г. Москве показали, что толщина слоя накипи на теплообменных трубках водонагревателей превышает порой 1 мм, что приводит к уменьшению эффективности использования теплоносителя до 30%. При этом загрязнение теплообменных поверхностей нагревателей вызывает цепочку экономических потерь при производстве, транспортировке и потреблении тепла.
В тепловых пунктах возникают дополнительные потери – в потреблении электроэнергии насосами, перекачивающими повышенный объем теплоносителя, увеличение гидравлических и тепловых потерь в нагревателях, необходимость периодической их разборки и чистки теплообменных поверхностей.
Тепловые потери при транспортировке тепла увеличиваются при росте количества тепла, содержащегося в прошедшем по теплопроводам теплоносителе. Увеличение расхода греющей воды в ТП вызывает необходимость транспортировки повышенного объема теплоносителя, что приводит к дополнительным тепловым потерям в теплопроводах и дополнительному расходу электроэнергии.
При производстве тепловой энергии требуется компенсировать потери количества тепла как при потреблении, так и при его транспортировке, что вызывает расход дополнительных объемов природного газа (как основного энергоносителя).
Наиболее часто сегодня применяются следующие способы борьбы с накипеобразованием: уменьшение в воде содержания солей посредством химической подготовки (умягчение воды) и использование оптимальных температурных и скоростных режимов в теплообменных системах.
Применение химической подготовки воды предотвращает образование накипи на теплообменных поверхностях при соблюдении технологии ее использования в течение всего времени работы теплообменного оборудования, однако аварийные заборы неподготовленной воды нарушают технологические процессы, что приводит к скоротечному образованию слоя накипи. В этом случае рекомендуется применение электрохимической подготовки воды. В электрохимических противонакипных аппаратах процесс накипеобразования переносится на спецфильтры, образование накипных отложений в которых происходит более интенсивно, чем в теплообменном оборудовании. Но очищать фильтры электрохимического аппарата от накипи приходится чаще, чем теплообменные поверхности.
Более передовой технологией является применение ингибиторов, использующей реактивы на основе фосфонатов и поликарбоксилатов. Внедрение данной технологии требует доработки теплообменного оборудования, монтаж дополнительных химических блоков и ежемесячные расходы на приобретение импортных реактивов.
Альтернативными способами обеспечения безнакипного режима работы теплового оборудования являются магнитная и электромагнитная обработка воды, которые предотвращают образование накипи. Однако применение магнитной обработки воды с большой временной жесткостью не достаточно эффективно, а промышленная электромагнитная подготовка воды достаточно дорога.
Для защиты угольных и мазутных котлов от нагара и накипи применяются инфразвуковые системы, габариты которых сравнимы с размерами котла, а цена превышает стоимость защищаемого оборудования.
Одной из наиболее эффективных, применяемых в настоящее время, является ультразвуковая технология предотвращения образования накипи на теплообменном оборудовании. Эта технология основана на возбуждении ультразвуковых колебаний, распространяющихся по теплообменной поверхности и в толще воды. Ультразвуковые колебания достаточной интенсивности воздействуют на сформированный слой накипи, способствуя удалению его с теплообменной поверхности и препятствуют осаждению новых отложений. При воздействии ультразвука на воду происходит дробление образующихся в воде кристаллов солей, что не позволяет кристаллам достичь размеров, необходимых для образования осадочных отложений.
Ультразвуковая технология позволяет защитить теплообменную поверхность и от минеральных отложений, а возбуждение колебаний во всей конструкции теплообменника препятствует образованию отложений со стороны греющей воды так же, как и со стороны нагреваемой.
Из всех применяемых технологий по защите теплового оборудования от накипных и минеральных отложений ультразвуковой метод является наиболее экономичным при высокой эффективности его применения.
Внедрение ультразвуковой технологии предотвращения образования накипи позволяет существенно снизить скорость нарастания накипи, а в ряде случаев поддерживать теплообменные поверхности в чистом состоянии за все время работы теплового оборудования.
Существующие расчеты экономической эффективности применения противонакипных устройств показывают, что срок их окупаемости не превышает двух кварталов. Параметры работы оснащенных противонакипными устройствами теплообменников свидетельствуют не только о существенном снижении расхода теплоносителя и повышения эффективности его использования, но и об увеличении разницы температур греющей воды на входе/выходе ЦТП на 5–7°С.
Экономический эффект внедрения наших противонакипных устройств на 43 ЦТП ГУП "Мостеплоэнерго" только за девять месяцев 2001 года составил 5,075 млн. руб.
Специалистами ОАО "Теплопрогресс-М" проведено независимое экспертное наблюдение за работой пластинчатых теплообменников, оборудованных нашими противонакипными устройствами. Обследование показало, что уже через месяц работы противонакипных устройств коэффициент теплопередачи пластинчатых теплообменников возрастает на 10–25%, достигая своего расчетного значения.
Технология производства ультразвуковых противонакипных устройств освоена сегодня несколькими российскими предприятиями. Их продукция существенно отличаются по уровню излучаемой полезной мощности и по эффективности воздействия на образующийся слой накипи. Полученные нами результаты по экономии расхода теплоносителя и эффективности применения относятся только к работе противонакипных устройств, выпускаемых ООО "Кольцо".
Ультразвуковая технология - одна из рекомендованных энергосберегающих технологий (РД 34.20.145-92) и позволяет не только увеличить срок работы теплообменного оборудования между его вынужденными остановками для проведения очистки, но и достигнуть реальной экономии средств и энергоносителей.
|
|
|
