Размещено на http://www.allbest.ru/

Ультразвуковая технология предотвращения образования накипи

Область применения

Внедрение энергосберегающих технологий является одним из приоритетных направлений среди технических мероприятий развития теплоэнергетики. Сокращение поставок природного газа, в том числе и в сектор муниципального теплоснабжения, прогнозируемое в несколько раз увеличение цен на газ, и не менее серьезное повышение тарифов на тепло, приводит к росту востребованности энергосберегающих технологий. О возможности энергосбережения в малой энергетике расскажем на примере нашего опыта по применению ультразвуковой технологии предотвращения образования накипи на теплообменном оборудовании.

Эта технология основана на возбуждении ультразвуковых (УЗ) колебаний, распространяющихся по теплообменной поверхности или в толще воды. Ультразвуковые колебания достаточной интенсивности воздействуют на сформированный слой накипи, образуя в нем микротрещины, способствующие удалению накипи с теплообменной поверхности. При воздействии ультразвука на воду происходит дробление образующихся в воде кристаллов солей, что не позволяет кристаллам достичь размеров, необходимых для образования осадочных отложений.

Какой из этих механизмов является основным, определяется способом передачи УЗ волн от излучателя ультразвука к возбуждаемой среде. Для кожухотрубных водонагревателей наиболее оптимальным является сварное соединение излучателей с трубной доской нагревателя (рис. 1), в результате чего УЗ колебания распространяются по трубной доске, передаваясь через сварные или вальцованные соединения на трубный пучок, препятствуя осаждению на теплообменной поверхности накипи или отложений иного происхождения, например, органики. В случае паровых или водогрейных котлов излучатели привариваются на барабаны и коллектора боковых и заднего экранов (рис. 2), обеспечивая защиту от накипи наиболее высокотемпературных участков котлов. Для пластинчатых теплообменников предпочтительнее формирование УЗ колебаний в толще воды (рис. 3), что достигается некоторым изменением конструкции излучателей. Частота вынужденных ультразвуковых колебаний составляет 20 - 25 кГц и выбрана по результатам многочисленных исследований, как оптимальная для предотвращения образования отложений и не оказывающая негативного влияния на сварные и вальцованные соединения.

Работа, проводимая нашей организацией по производству и установке противонакипного оборудования, основана на положительных результатах, полученных с помощью серийно выпускаемых ранее противонакипных устройств УЗУ-1 «Акустик». В то же время у части специалистов, применявших ранее противонакипные устройства, сложилось неблагоприятное к ним отношение. Это вызвано тем, что в 80-х годах заводом в г. Рустави (Грузия) и некоторыми другими предприятиями было выпущено и внедрено в теплоэнергетике большое количество маломощных ультразвуковых устройств. Проведенные измерения характеристик этих устройств показали крайне низкий уровень излучаемых УЗ колебаний в требуемом диапазоне частот. Излучаемая ими энергия «размазана» по спектру, а основная ее часть приходится на область звуковых частот, не влияющих на предотвращение образования накипи. Эффективное применение этих устройств возможно лишь в весьма ограниченном ряде случаев, при невысоких значениях карбонатной жесткости и выходной температуры нагреваемой воды.

Акустические противонакипные устройства (АПУ) серии «Акустик-Т», выпускаемые НПП «Кольцо», лишены этих недостатков и отличаются от устройств прошлого поколения увеличенной в десятки раз мощностью полезного сигнала. Другим преимуществом устройств серии «Акустик-Т» является пониженный уровень излучения в области звуковых частот. Хотя в большинстве тепловых пунктов и котельных шум двигателей и насосного оборудования маскирует работу АПУ, уменьшение воспринимаемого на слух помехового фона работающих противонакипных устройств целесообразно и с удовлетворением воспринимается заказчиками.

Опыт использования

Ультразвуковая технология предотвращения образования накипи позволяет получить качественные показательные результаты работы за сравнительно небольшое время. Наиболее наглядно эффективность применения АПУ проявляется на кожухотрубных теплообменниках системы ГВС с артезианской водой, карбонатная жесткость которой составляет 5-7 мг-экв/литр, при выходной температуре нагреваемой воды до 80 С. Работа теплообменника в таком режиме приводит к необходимости ежемесячной его остановки для

проведения очистки теплообменных поверхностей. Толщина слоя накипи, образующегося за месяц работы теплообменника, достигает 3-4 мм. Оснащение таких нагревателей АПУ серии «Акустик-Т» приводит к увеличению срока работы нагревателя между его вынужденными остановками для проведения очистки. Внешний вид трубной доски и теплообменных трубок одного такого нагревателя после двух с половиной месяцев непрерывной работы приведен на рис. 4.

Увеличение срока работы теплообменного оборудования (нагреватели, испарители, деаэраторы, охладители, котлы и т.д.) между его вынужденными остановками является показательным, но не единственным преимуществом акустических противонакипных устройств. Значительный экономический эффект от их внедрения, полученный на нагревателях системы ГВС муниципального теплоснабжения, позволяет высоко оценить перспективу дальнейшего применения АПУ.

Нарастающий слой накипи из-за своей низкой теплопроводности препятствует нормальному протеканию процесса теплообмена, вызывая снижение температуры нагреваемой воды на выходе нагревателя. Поддержание температуры нагреваемой воды на заданном уровне достигается путем увеличения расхода теплоносителя, что и приводит к экономическим потерям. акустический очистка ультразвук накипь

Экспериментальное определение эффективности применения акустических противонакипных устройств «Акустик-Т4» было проведено нами совместно со специалистами Предприятия 1 ТС и С ГУП «Мостеплоэнерго». Данное предприятие уделяет большое внимание внедрению различных энергосберегающих технологий и оценке их эффективности, что безусловно способствовало выходу его в лидеры по КПД применяемого теплового оборудования.

Для определения эффективности АПУ контролировался расход количества тепла на восьми тепловых пунктах РТС «Строгино». Время наблюдения составляло более года. Все ТП были оснащены электромагнитными счетчиками количества тепла и оборудованием автоматического поддержания температуры нагреваемой воды на заданном уровне. На семи тепловых пунктах на нагреватели системы ГВС были установлены акустические противонакипные устройства «Акустик-Т4», восьмой ТП рассматривался в качестве контрольного. На всех ТП, оборудованных противонакипными устройствами, зарегистрировано устойчивое снижение расхода теплоносителя.

На рис. 5 приведено изменение относительного расхода количества тепла с января 1999 г. по август 2000 г. на одном из оснащенных акустическим противонакипным устройством «Акустик-Т4» тепловых пунктов.

Преимущества

Таким образом, применение ультразвуковой технологии предотвращения образования накипи позволяет получать качественные результаты - увеличение срока работы теплообменного оборудования между его вынужденными чистками, что облегчает эксплуатацию и в конечном итоге приводит к увеличению срока его службы (на рис. 4 хорошо заметно, что происходит с теплообменным пучком при ежемесячной его очистке механическим способом). Но основными и наиболее перспективными преимуществами применения акустических противонакипных устройств являются:

· Уменьшение расхода теплоносителя и, как следствие, уменьшение гидравлических и тепловых потерь, экономия электроэнергии, потребляемой насосами

· Обеспечение паспортной производительности теплообменного оборудования

· Возможность уменьшения площади теплообменной поверхности нагревателей (при проектировании)

· Снижение температуры обратной сетевой воды при установке на действующее оборудование

Ультразвуковая технология - одна из рекомендованных энергосберегающих технологий (РД 34.20.145-92) и может применяться самостоятельно. Но максимальная эффективность от ее внедрения достигается при параллельном оснащении теплообменного оборудования контрольно-измерительной аппаратурой и автоматикой, при условии рассмотрения энергосберегающих технологий и учета потребления и отпуска тепла как единого направления в ряду технических мероприятий по развитию теплоэнергетики.

Размещено на Allbest.ru