Применение ультразвука для ограничения накипеобразования в теплосетях

К.т.н. Г.В. Пирогов, заместитель начальника цеха ТЭЦ-25, филиал ОАО «Мосэнерго»,
к.т.н. А.В. Богловский, с.н.с. кафедры «Технологии воды и топлива», Столичный энергетический институт (ТУ), г. Москва

(Доклад на 3-й научно-практической конференции «Современные технологии водоподготовки и защиты оборудования от коррозии и накипеобразования», Москва, 29-30 сентября 2009 г.)

В текущее время в системах теплоснабжения довольно обширное распространение получили способы коррекционной обработки сетевой и подпиточной воды разными ингибиторами накипеобразования (антинакипинами). Простота воплощения и возможность исключения солевых сбросов в схемах подготовки подпиточной воды термических сетей делают эту технологию в особенности симпатичной с экологической точки зрения.

Но область действенного внедрения ингибиторов накипеобразования ограничена как качеством начальной воды (карбонатный индекс, обычно, не выше ~15 (мг-экв/л)2), так и температурой обогрева: для водогрейных котлов — менее 110 ОС, для бойлеров — менее 120-130 ОС. В то же время для подпитки теплосетей часто употребляется артезианская вода либо смесь поверхностных и артезианских источников, характеризующихся более высочайшими значениями карбонатного индекса. Применение в этих критериях коррекционной обработки воды ингибиторами накипеобразования приводит к постепенному заносу отложениями не только лишь бойлеров, да и водо-водяных подогревателей (обычно со стороны греющей воды) и вынуждает в периоды прохождения зимнего максимума температур дополнительно умягчать часть потока подпиточной воды.

В связи с этим в качестве кандидатуры ионообменному умягчению было любопытно оценить эффективность 1-го из безреагентных способов ограничения накипеобразования — акустическую (ультразвуковую) технологию как дополнение к коррекционной обработке воды антинакипинами.

Результаты бессчетных исследовательских работ воздействия ультразвука на процессы кристаллизации и накипеобразования разноплановы и потому практика использования акустического способа ориентируется в главном на эмпирические данные, приобретенные в промышленных критериях. В ближайшее время для промышленного использования разработаны, сначала, спецами Акустического института, новые конструкции ультразвуковых аппаратов. Главные отличительные особенности этих устройств заключаются в последующем.

1. В излучателях употребляется магнито- стрикционный материал «пермендюр», владеющий существенно более высочайшей эффективностью преобразования энергии электронных колебаний в механическую энергию и поболее высочайшей допустимой температурой работы преобразователя.

2. Схема формирования сигнала изготовлена таким макаром, что согласование излучателя с корпусом либо отдельными частями теплообменного оборудования происходит автоматом и фактически не просит опции. Это позволяет уменьшить потребляемую электронную мощность при более полном ее использовании.

3. Использован новый метод возбуждения колебаний, нареченный «двухчастотным», что уменьшает воздействие резонансов труб. В итоге происходит более полная чистка от отложений, без образования «резонансных колец» из накипи.

Для оценки эффективности новых аппаратов и выявления главных закономерностей ограничения накипеобразования в оборудовании систем теплоснабжения при обработке сетевой воды антинакипинами и ультразвуком была разработана экспериментальная установка, имитирующая оборудование теплосетей.

Исследования проводились на смесях, соответственных по качеству водам артезианских источников с завышенной жесткостью и щелочностью, что позволяло уменьшить время опытов. В табл. 1 приведен состав исследуемых смесей.

Применение ультразвука для ограничения накипеобразования в теплосетях

За ранее были проведены «холостые» опыты для оценки интенсивности накипеобразования в критериях работы щита без внедрения каких-то мер для его ограничения. Результаты этих опытов для критерий обогрева раствора до 80-82 ОС (температура поверхности экспериментального участка tCT=87-90 ОС) при значениях Re~11000 иллюстрирует рис. 1.

Применение ультразвука для ограничения накипеобразования в теплосетях

Как видно из приведенной на рисунке зависимости, интенсивность накипеобразования стабилизируется на довольно высочайшем уровне приблизительно через 30-40 ч (т.е. после полного заращивания трубок). Некое различие в интенсивности меж образцами-вставками обосновано повышением температуры раствора и стены по ходу раствора.

Нрав конфигурации накипеобразования в подобных критериях при использовании акустических колебаний приведен на рис. 2.

Применение ультразвука для ограничения накипеобразования в теплосетях

Сравнение приобретенных зависимостей показывает, сначала, на приблизительно схожую закономерность роста интенсивности накипеобразования по мере заращивания теплообменной поверхности. Процесс за- ращивания заканчивается также через 30-40 ч. Но потом наблюдается спад интенсивности, обусловленный частичными сколами отложений. Отложения отслаиваются конкретно от поверхности в виде чешуек шириной порядка 170-180 мкм. В следующем обнаженные участки поверхности вновь зарастают, при этом существенно резвее. Необходимо подчеркнуть, что в процессе тестов не было отмечено сколь-нибудь приметного воздействия ультразвука на характеристики раствора: все измеряемые характеристики оставались на прежнем уровне (pH, щелочность, твердость). Наблюдаемое воздействие акустических колебаний подтверждает их механический нрав: напряжения, возникающие в металле под действием акустических колебаний и вызывающие изменение геометрических размеров, передаются отложениям и приводят по достижении определенной толщины к их разрушениям.

Отмеченный нрав воздействия акустических колебаний делает эту технологию недостаточно действенной в критериях работы оборудования теплосетей. Потому в следующем исследовалась возможность внедрения ультразвука как дополнение к коррекционной обработке сетевой воды антинакипинами.

Для исследования воздействия ультразвука на накипеобразование при коррекционной обработке воды антинакипинами была увеличена температура обогрева раствора до 100-105 ОС, температура стены при всем этом составляла 127130 ОС. В качестве антинакипина употреблялся отлично зарекомендовавший себя в критериях работы теплосетей реагент ПАФ-13А.

На первой стадии этих исследовательских работ оценивалась эффективность обработки воды только антинакипинном, при этом для ускорения зарастания его концентрация поддерживалась довольно низкой. Потом врубался ультразвук до разрушений отложений, после этого опять обработка велась только антинакипином, но с большей концентрацией, опять врубался ультразвук и т.д. Режим обработки приведен в табл. 2.

Применение ультразвука для ограничения накипеобразования в теплосетях

Нрав конфигурации интенсивности накипеобразования в этих опытах приведен на рис. 3.

Применение ультразвука для ограничения накипеобразования в теплосетях

Как видно из приведенной зависимости, дополнительная обработка ультразвуком позволяет даже при низких дозах антинакипина резко понизить интенсивность накипеобразования. При всем этом сколы начинаются при толщине отложений в два раза наименьшей, чем при обработке только ультразвуком (~90 мкм). Повышение концентрации анти- накипина до обычно используемых на практике значений (4-5 мг/л) без ультразвука приводит к довольно высочайшей интенсивности накипеобразования (2,5-3,5 г/м2.ч), существенно превосходящей допустимые пределы. Совместное применение антинакипина с хорошей концентрацией ~5 мг/л и ультразвука позволяет поддерживать интенсивность на довольно малом уровне. При этом процесс сопровождается отслоением накипи уже при толщине порядка 20 мкм.

Выявленные закономерности воздействия ультразвука и антинакипина довольно отлично согласуются с представлениями о сорбции анти- накипина на поверхности возрастающих кристаллов и понижении в итоге их прочности с следующим разрушением под действием акустических колебаний.

Результаты проведенных исследовательских работ были применены при разработке и внедрении комбинированной технологии коррекционной обработки воды антинакипином вместе с ультразвуком на котельной № 2 ООО «Тепловые сети г. Железнодорожный», работающей по схеме котел-бойлер с открытым водоразбором. В дополнение к обработке подпиточной воды антинакипином в отопительном сезоне 2007-2008 гг на водо-водяном подогревателе 2-ой ступени и на бойлерах были установлены генераторы ультразвуковых колебаний. Тесты технологии в целом подтвердили ее высшую эффективность: в течение всего отопительного сезона не было выявлено каких-то нарушений воднохимического режима котельной.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru