Реферат: Информационно-аналитический сборник фгу «угэн по Енисейскому региону»
Информационно-аналитический сборник ФГУ «УГЭН по Енисейскому региону»
«ЭНЕРГОНАДЗОР»
Выпуск № 1 2004 г. ( стр. 81-86 )
«Сбережение энергоресурсов путем защиты от накипных отложений. »
Калистратов В.А. , директор ООО «Экси-Кей», Томск
Любецкий Л.Л. , зам. директора по науке ООО «Экси-Кей», Томск
Макаренко О.А. , директор ООО «АТЭК-СТРОЙ», Красноярск
-официальный представитель ООО «Экси-Кей»
Природная вода, как известно, представляет собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят различные соли, органические вещества (фульвокислоты, гуматы), газы, диспергированные примеси и взвешенные вещества (глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы), гидробионты (планктон, бентос, нейстон) , бактерии , вирусы. В истинно растворенном состоянии в воде находятся минеральные соли, обогащающие воду ионами, их источниками являются природные залежи известняков, гипсов и доломитов.
Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния, которые поступают в подземную воду из омываемых ею грунтов. Просачивание воды через почву приводит к изменению ее солевого состава. Жесткость природных вод от 7 до 10 мг-экв/л, не является вредной для здоровья, а скорее наоборот, т.к. кальций способствует выводу из организма кадмия, отрицательно влияющего на сердечно-сосудистую систему. Однако повышенная жесткость делает воду непригодной для хозяйственно-бытовых нужд. Использование жесткой воды в хозяйственно-бытовых и промышленных нуждах приводит к весьма нежелательным последствиям, а именно :
Усиление коррозии нагревательных элементов бытовых приборов и теплообменников вследствие гидролиза (взаимодействия с водой) магниевых и кальциевых солей.
Соли кальция и магния образуют твердые отложения (накипь, шлам, водный камень) на поверхности теплообменников и гидравлических бытовых приборов, что снижает экономичность их работы. Металл под нерастворимым осадком CaCO3 перегревается, потому что накипь обладает малой теплопроводностью и ее наличие на нагревательных элементах обуславливает увеличение энергозатрат.
Обозначения: 1, 2,3 - по данным отечественных источников; 4 - по данным иностранных источников.
Исследования показали , что при толщине накипи в 1 мм , совокупность тепловых потерь в системе теплоснабжения составляет 6 % . В котельных с некачественной водоподготовкой (или ее полным отсутствием) толщина накипи достигает 5 – 10 мм, что приводит к перерасходу топлива до 45 %. Кроме того, ежегодно по окончании отопительного сезона выполняется трудоемкая очистка котлоагрегатов от накипи, на что тратятся значительные средства.
Известно, что накипные и коррозийные отложения на теплопроводящих поверхностях котлов, бойлеров, теплообменников, тепловых сетей – основная причина снижения эффективности работы теплосилового оборудования в котельных, в центральных тепловых пунктах (ЦТП), в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП), далее по тексту тепловые пункты ( ТП ). Все это приводит к снижению экономичности тепло - водоснабжения предприятий и населения, к необходимости проведения ремонтных работ, замены трубопроводов и оборудования и, конечно же, требует значительных вложений денежных средств.
Самым эффективным способом борьбы с "зарастанием" трубопроводов во все времена был один - очистка бойлеров шарошкой - механическая чистка, а при её невозможности - замена трубопровода. Исторически первым способом борьбы с жесткостью воды стала её дистилляция - способ практически не прижился из-за дороговизны процесса. Позднее появились более дешевые способ уменьшения жесткости - так называемое умягчение воды, или химводоподготовка (ХВП). В настоящее время в системах ХВП используются комплексоны, реагентные фильтра как на основе сульфоугля, так и на основе ионообменных смол. С течением времени смола "вырабатывается" и её восстанавливают солевым раствором, в результате процесс регенерации сопровождается, так скажем, побочным эффектом - повышенным содержанием в "сбросовой" воде таких элементов как Са, Мg, Na. Это можно так сказать, только экологический аспект проблем ХВП. Но существует еще ряд проблем связанных с целесообразностью и экономической эффективностью применения систем ХВП. Например:
Подключение реагентных фильтров в системе ХВП осуществляется по очереди , т.е. часть фильтров ставят на регенерацию, а другую часть, прошедшую регенерацию подключают к системе ХВП. Так, вот в моменты перехода фильтров системы ХВП из одного состояния в другое ( включено, отключено) происходит так называемый «скачок» по жесткости воды. А увеличение жесткости котловой, сетевой воды неизбежно приводит к образованию накипных отложений на теплопроводящих поверхностях теплосилового оборудования, что ведет к энергетическим потерям .
На многих сельских средних и малых котельных, как правило, существует открытая система водоразбора из тепловых сетей, что вынуждает персонал котельных осуществлять подпитку сетей в очень больших объемах ( до 50 куб.м/ час). Осуществлять ХВП при большом объеме подпиточной воды в сельских котельных экономически очень не выгодно.
Так же большие потери в тепловых сетях из-за различных утечек, приводят к тому , что система ХВП не справляется , а это в свою очередь приводит к накипным отложениям.
Подготовка воды на ТП, поступающей в систему горячего водоснабжения (ГВС), регламентируется в п.5 СниП-41-101-45 . Качество воды поступающей на ТП в систему ГВС должно соответствовать требованиям ГОСТ 2674. Но практически на всех ТП вода подаваемая в систему ГВС берется из питьевого водопровода, т.е. соответствующую ГОСТ 2759 , в котором карбонатная жесткость регламентируется не менее 7 мг-экв/л. Это значит , что из-за наличия такой жесткости в воде, на теплопроводящих поверхностях теплообменников происходит отложение накипи.
Наиболее комплексным решением вышеуказанных проблем является магнитная обработка воды. В сравнении с распространенными методами умягчения воды магнитную обработку отличают простота, дешевизна, безопасность, экологичность, низкие эксплутационные расходы. Обработанная магнитным способом вода не приобретает никаких побочных, а тем более вредных для здоровья человека свойств, сохраняя вкусовые качества питьевой воды. Метод магнитной обработки воды не требует каких-либо химических реактивов и поэтому является абсолютно экологически чистым.
В большинстве случаев магнитная обработка эффективна при определенном солевом составе воды, т. е. когда вода содержит значительное количество карбонатов (так называемая "временная жесткость), а не сульфатов и хлоридов ("постоянная жесткость"). Обработка воды, характеризующейся высокой сульфатной жесткостью, не дает хороших результатов. Временная (карбонатная) жесткость воды - это как раз наиболее типичный случай и в бытовых и промышленных условиях, практически для всей территории России. И, значит, магнитная обработка подходит тут как нельзя лучше. Её применяют для уменьшения образования накипи в конденсаторах паровых турбин, в парогенераторах и котлах низкого давления, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения- в различных теплообменных аппаратах, бойлерах, а так же в выпарных установках и дистилляторах.
^ Применение магнитной обработки воды рекомендовано в :
СНиП II-35-76 «Котельные установки, раздел «Водоподготовка и водно-химический режим» с целью обработки воды для питания паровых и водогрейных котлов, систем теплоснабжения и горячего водоснабжения, а также хозяйственно-питьевого водопровода (п.10.19, п.10.24).
В СП 41-101-95 "Проектирование тепловых пунктов"
п. 5.6 : "Обработку воды следует предусматривать для защиты трубок водоподогревателей горячего водоснабжения от карбонатного накипеобразования путем применения магнитной лил ультразвуковой обработки ."
п. 5.8 : "Магнитную обработку воды надлежит осуществлять в электромагнитных аппаратах или в аппаратах с постоянными магнитами ."
В период с 1999 – 2002 г. , на ряде промышленных и гражданских объектов Томской, Новосибирской, Кемеровской, Тюменской, Омской областей, в Красноярском крае, в Республике Якут-Соха, в Сургутском районе были установлены и успешно эксплуатируются более 50 штук магнитных аппаратов – торговая марка «Декарбон» ( ГП НПЦ «Примех», НТЦ «НЭД», ООО «Паритет», НПО «Ледо»). Ведущие специалисты ООО ПКФ "Экси-Кей" принимали непосредственное участие в разработке и изготовление магнитного устройства «Декарбон» в составе НПО «Ледо».
В 2003г., специалисты ООО ПКФ "Экси-Кей", учитывая накопленный опыт эксплуатации магнитного устройства «Декарбон», совместно с учеными и инженерами НПЦ «Полюс», СФТИ им. академика В. Д. Кузнецова при ТГУ, разработали и изготовили новое антинакипное устройство «МАУТ» (Магнитное Активирующее Устройство Томское) ТУ 4932-001-25968286-2003.
Устройство «МАУТ» по своим техническим и эксплуатационным параметрам значительно превосходит свой прототип ( «устройство «Декарбон») и аналогичные магнитные аппараты по эффективности предотвращения новых и размыва старых карбонатных (накипных) отложений внутри трубопроводов, теплообменных аппаратов, бойлеров, котлов и другого теплосилового оборудования.
Принципиальное отличие устройства «МАУТ» от аналогичных антинакипных устройств, представленных на рынке другими производителями, в оригинальной конструкции магнитной системы, в которой используется сложное неоднородное взаимодействие, на поток жидкости, особым образом сконфигурированных перпендикулярных и параллельных магнитных полей специальной пространственной конфигурации. Данная конструкция магнитной системы дает возможность, помимо физического воздействия на воду (образование центров кристаллизации карбонатных соединений в центре потока) воздействовать еще и на химический состав воды: увеличение Ph; уменьшение содержания железа, марганца в воде; уменьшение жесткости воды.
Принцип работы устройства «МАУТ» заключается в предотвращении образования и выпадения осадков CaCO3 и Mg(OH)2 из обрабатываемой воды за счет изменения ее электропроводности, коллоидно-химического состояния под действием неоднородных магнитных полей. В результате обработки, в потоке воды образуются центры кристаллизации-затравки. Это самопроизвольное выделение - один из эффективных способов предотвращения образования твердых отложений кальция и магния. Образование твердой фазы происходит на этой затравке благодаря электродинамической диссоциации молекул воды на катионы и анионы . В результате обработки изменяется рН воды в сторону повышения ее щелочности, что приводит к смещению углекислотного равновесия воды от гидрокарбонат-иона к карбонат-иону , т.е. нарушается динамическое равновесие системы. Карбонат-ион , вступая в реакцию с растворенным в воде ионом кальция, образует карбонат кальция - более мелкую и легкорастворимую фазу и образуется, так называемая, кайма затравочных кристаллов. Далее процесс интенсифицируется. На затравочных кристаллах образуются дополнительные места кристаллизации (сцепления) молекул солей кальция и магния. Образованные агрегатные структуры остаются во взвешенном мелкодисперсном состоянии и вымываются потоком воды. Рост кристаллов особенно наглядно проявляется при нагреве воды. Максимально их величина может достигать лишь тысячной доли миллиметра, что не дает им возможности образовывать твердые отложения в виде осадка и накипи.
На этом процесс не заканчивается. Ионы кальция из уже существующей накипи начинают отрываться и присоединяться ко вновь образованным, плавающим в воде микрокристаллам. Таким образом, со временем старая накипь разрыхляется и полностью вымывается с поверхности труб и нагревательных элементов. Если же устройство для магнитной обработки воды устанавливается на новое оборудование , то оно не только предотвращает выпадение накипи, но и способствует тому, чтобы с течением времени на поверхностях труб и теплообменников образовывалась тонкая оксидная пленка, защищающая оборудование от коррозии.
Вода обработанная устройством «МАУТ» сохраняет максимальный антинакипный эффект в течение 24 часов. Для примера другие подобные устройства магнитной обработки, представленные в данный момент на российском рынке, сохраняют антинакипных эффект от двух до пяти часов.
Имеются достоверные эмпирические данные (результаты анализа) о каталитическом действии устройства «МАУТ» на закисную форму железа (Fe2+) и общего железа (Fe). Концентрации общего железа (Fe) в обработанной воде, в сравнении с исходной , снижается более чем в 10 раз. Хотя при прочих равных условиях исходная вода не подвергалась процессу обезжелезивания .
Наряду с этим магнитная обработка воды устройством МАУТ» способствует активации процессов адсорбции различных примесей органического происхождения. Магнитная обработка также влияет на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость взвешенных частиц, благодаря чему ускоряет их осаждение, т.е. способствует извлечению из воды разного рода взвесей. Возникающие под влиянием магнитного поля ионные ассоциаты являются зародышами новой фазы - сублимикроскопической - и коллоидной стадии дисперсности и впоследствии выполняют роль дополнительных центров кристаллизации. Прямое воздействие магнитного поля на ионы примесей способствует активации процессов адсорбции и открывает широкие перспективы для водоподготовки в целом.
^ Исходя из вышесказанного устройство «МАУТ» может быть использовано в качестве :
Устройства для размыва и защиты от накипных отложений , в качестве альтернативы - системы ХВО на котельных, где существует открытая система водоразбора из тепловых сетей.
Дополнительного оборудования в котельных оборудованных системами ХВО, для уменьшения удельного расхода химреагентов по приготовлению воды и защиты от накипных отложений;
Оборудования для размыва и защиты от накипных отложений в теплопотребляющих установках приготавливающих воду на нужды ГВС;
Оборудования для размыва и защиты от накипных отложений в тепловых пунктах зданий и сооружений.
Дополнительного оборудования по уменьшению содержания железа в подпиточной воде открытых систем теплоснабжения до норм требования ГОСТ 2874 «Вода питьевая»;
В МУП «Томсктеплосеть» для подготовки воды на ТП, поступающей в систему горячего водоснабжения (ГВС) успешно применяются устройства «МАУТ». Специалистами МУП «Томсктеплосеть» были произведены расчеты, по кожухо - трубному водоподогревателю d=259 (ГОСТ 27590) , показывающие как из-за увеличения толщины накипных отложений (dнак ) увеличивается поверхность теплообмена ( F ).
Увеличение поверхности теплообмена в водоподогревателе, из-за накипных отложений, ведет к перерасходу тепловой энергии, что приносит значительные убытки.
^ Исходные данные Расчеты изменения поверхности теплообмена.
Q
Вт
3000000
dнак
м
0
0,0005
0,001
0,002
Dнар
мм
259
dвн.нак.
м
0,014
0,013
0,012
0,010
dнар
м
0,016
G0
кг/ч
77922,08
77922,08
77922,08
77922,08
dвн
м
0,014
Gгвс
кг/ч
46753,25
46753,25
46753,25
46753,25
tвх.гр.
ОС
75
Fусл.тр.
м2
0,0130
0,0130
0,0130
0,0130
tвых.гр.
ОС
42
Wмтр
м/с
0,703
0,703
0,703
0,703
Dtср.гр.
ОС
33
Wт
м/с
0,773
0,773
0,773
0,773
tгвс
ОС
60
a1
Вт/(м2∙ОС)
2373,82
2373,82
2373,82
2373,82
tх.в.
ОС
5
a2
Вт/(м2∙ОС)
1993,17
1991,84
1990,38
1986,97
Dtср.н.
ОС
55
tср.гр.
ОС
58,5
58,5
58,5
58,5
r
кг/м3
1000
tср.н.
ОС
32,5
32,5
32,5
32,5
y
ед
0,95
Dt
ОС
24,39
24,39
24,39
24,39
dст
м
0,001
K
Вт/(м2∙ОС)
1019
826
694
527
lст
Вт/(м2∙ОС)
105
F
м2
120,71
148,90
177,09
233,48
Fисх.
м2
0,00
N
шт
6
7
9
11
fсек
м2
20,56
Dtср.гр.
ОС
33
33
33
33
fмтр
м2
0,03077
G0.кон
кг/ч
77922,08
77922,08
77922,08
77922,08
fтр
м2
0,01679
dэкв
м
0,01910
lнак
Вт/(м2∙ОС)
2,3
Специалисты ООО «АТЭК-СТРОЙ», в зависимости от поставленной Заказчиком задачи, на основании опросного листа, выдают рекомендации по наиболее эффективному применению устройств «МАУТ» для защиты и размыва накипных отложений. На данный момент выпускаются два типа устройств «МАУТ» ( dy= от 50 до 450 мм ) с магнитными системами ( ПТБ, ПТС ) расположенными внутри корпуса , и один тип устройства «МАУТ» (dy = от 25 до 50 мм ) с наружным расположением магнитной системы.
^ Внутренняя Магнитная система модификации ПТБ - это очень мощная магнитная система, в которой применяются от 9 до 42 кг энергетически мощных постоянных магнитов. Данная система позволяет работать теплообменникам, котельным малой и средней мощности с большим водоразбором воды ( более 30 м3 /сутки) , в безнакипном режиме , при этом полностью размывать старые накипные отложения в тепловых сетях. Оборот сетевой воды от выхода до входа котельной не должен превышать 8 часов. Жесткость воды может достигать до 15 мг - экв/л, а железа от 0,1 до 20 мг/л. Позволяет работать котельным в безнакипном режиме без системы ХВО.
^ Внутренняя Магнитная система модификации ПТС - это магнитная система средней мощности , в которой применяются от 6 до 36 кг энергетически мощных постоянных магнитов. Данная система позволяет работать теплообменникам, котельным малой и средней мощности с небольшим водоразбором воды ( менее 30 м3 /сутки), в безнакипном режиме, при этом размывать большую часть старых накипных отложений в тепловых сетях, остальная часть накипных отложений разрыхляется. Оборот сетевой воды от выхода до входа котельной не должен превышать 2 часа. В сетевой воде должно быть, общей жесткости не более 7 мг - экв/л, железа не менее 0,3 мг/л.
^ Наружная магнитная система - это магнитная система малой мощности , в которой применяются от 3 до 6 кг энергетически мощных постоянных магнитов. Данная система предназначена для работы с теплообменниками, бойлерами малой мощности. Оборот сетевой воды от выхода до входа теплообменника, бойлера не должен превышать - 1 час. В сетевой воде должно быть, общей жесткости не более 7 мг - экв/л, железа не менее 0,3 мг/л.
Наше предприятие обеспечивает устройства «МАУТ» гарантийным и после гарантийным ремонтом. Наши специалисты постоянно работают над усовершенствованием, как самого устройства, так и областей его применения.
Там, где жёсткость воды и накипь представляют проблемы, наиболее простым, эффективным решением для Вас смогут стать устройства магнитной обработки воды - «МАУТ» . Установка устройств «МАУТ» позволит исключить или значительно снизить величину накипных отложений (мм) и окупить затраты по приобретению устройств в течении 10 – 15 месяцев.
Консультации по всем вопросам можно получить :
г. Красноярск, ООО «АТЭК-СТРОЙ» (3912) 49-46-69, 58-98-97, 58-77-99.
г. Томск , ООО ПКФ «ЭКСИ-КЕЙ» (3822) 56-20-45. E-mail : axi-key@mail.ru
- -
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Державний комітет статистики України
18 Сентября 2013
Реферат по разное
Ву оцінку порівняно з 9 місяцями 2011 року на 1 пункт І посіла 18 місце, проте покращила свої позиції порівняно з 2010 роком на 1 пункт (за 2010 рік 20 місце)
18 Сентября 2013
Реферат по разное
План діяльності Відділення апу в Хмельницькій області на 2012 рік
18 Сентября 2013
Реферат по разное
Тарифи на обслуговування банківських рахунків по використанню платіжних карт Visa International для працівників підприємств клієнтів пат «фінбанк» за зарплатнми проектами
18 Сентября 2013