Читайте в N2 (30) 2008:

  • Основные направления деятельности министерства энергетики и ЖКХ Свердловской области. Интервью с министром энергетики и ЖКХ Свердловской области Ю.П.Шевелевым
  • Правительство Свердловской области О проведении энергетичес- ких обследований в организациях, расположенных на территории Свердловской области. Постанов- ление от 12.10.2007 N1017-ПП
  • Наши комментарии
  • Инженерная Академия проводит обучение
  • Куликов В.М. Современный подход к проведению энергетических обследований предприятий
  • Батуев С.П. Защита теплообмен- ного оборудования от заноса механическими загрязнениями, поступающими с сетевой водой
  • Пермская ярмарка
  • Аэропорт "Кольцово" станет одним из самых энергоэффективных в России
  • Экологический фонд "Вода Евразии"
  • Апарин Е.Л., Золотаревский С.А. Новые дифманометры ДСП-80-РАСКО для контроля состояния приборов учета газа и газовых фильтров
  • Борман А., Хильгенкамп И. Программно-аппаратное обеспечение от Phoenix Contact GmbH and Co. KG для PROFINET
  • Хохлявин С.А. Система энергоменеджмента в проекте будущего стандарта EN 16001
  • Копырин В.С., Гилязов В.Н. Электромагнитная совместимость электрооборудования производства крупногабаритных плит из сплавов алюминия
  • MIRage-N - обладатель премии "Продукт Года 2007"
  • Головатая Е.В., Варченя В.Н., Заголдный И.А., Пашков Е.М., Волосников С.В., Копырин В.С. Нормирование удельного электропотребления кузнечно-прессового производства продукции из сплавов алюминия
  • Системы диагностики и контроля вибрации крупных механизмов с вращательным движением на основе промышленного компьютера ICP DAS
  •  

    Защита теплообменного оборудования от заноса механическими загрязнениями, поступающими с сетевой водой

    Батуев С.П., к.т.н., генеральный директор ООО СПКФ "ВАЛЁР"

    Известно, что основными загрязнениями сетевой воды механическими частицами являются:
    - продукты коррозии трубопроводов тепловых сетей, систем отопления, теплообменного оборудования; - шламовые отложения; - минеральные примеси в виде частиц грунта и песка; - посторонние фрагменты и случайные загрязнения.

    Источниками загрязнений сетевой воды являются, главным образом, системы отоплений зданий и сооружений, сетевые трубопроводы, а также попадание посторонних примесей при ремонте участков тепловых сетей.

    Образование железоокисных отложений в системах отопления и трубопроводах тепловой сети в значительной степени обусловлено так называемой стояночной коррозией и отсутствием консервации оборудования в межотопительный период. Учитывая, что интенсивность стояночной коррозии в среднем в 15…20 раз выше интенсивности коррозии, протекающей в период эксплуатации, а также продолжительность межотопительного периода – в среднем 5 месяцев, это приводит к накоплению к началу отопительного периода большого количества железоокисных отложений в отопительных системах, сетях и оборудовании.

    С началом отопительного периода эти отложения при включении циркуляции теплоносителя в большом количестве попадают в тепловые сети. Концентрация загрязнений в обратной сетевой воде в этот период может многократно превышать нормативные значения по содержанию железа, взвешенных частиц, цветности, прозрачности, мутности. В динамике изменения показателей обратной сетевой воды в течение года, это проявляется ярко выраженным «пиком» превышения указанных показателей сетевой воды.

    Так, по данным некоторых теплоснабжающих предприятий (ГУП «ТЭК СПб» Северный филиал, Колпинский филиал, МУП «Водотеплоснаб» г. Всеволожск Ленинградской области, ЗАО «Лентеплоснаб» г. Пушкин, ОАО «РКС» – Тепловые сети г. Петрозаводска, ОАО «Теплоэнерго» г. Нижний Новгород и др.), качество обратной сетевой воды в период запуска тепловых сетей имеет следующие показатели (приведен диапазон значений):
    – содержание железа общее, мг/куб.дм – 0,8…5 ;
    – цветность по шкале CO-Pt, град – 30…600;
    – прозрачность по шрифту, см – 30…12;
    – мутность, мг/куб. дм – 1,7…30;
    – содержание взвешенных веществ, мг/куб. дм – 5…1000.

    Вынужденной мерой улучшения показателей качества сетевой воды является промывка сетей большим объемом воды, прошедшей водоподготовку. Это ведет к безвозвратной ее потере.

    Именно в пусковой период большую опасность для эксплуатации представляет занос водогрейных котлов механическими частицами, поступающими на котельные с обратной сетевой водой. При этом гидравлическое сопротивление котлов может стремительно – в течение нескольких суток и даже часов – увеличиться на 2…5 кгс/кв.см.

    Рост гидравлического сопротивления котла неизбежно приводит к увеличению затрат электроэнергии на перекачку теплоносителя, к снижению к.п.д. котла, к нарушению гидравлического режима и выходу из строя конвективных труб, а в последствии – к необходимости проведения дорогостоящих химико-технологических обработок и ремонта конвективных поверхностей нагрева (особенно это относится к водогрейным котлам типа ПТВМ, КВГМ, имеющим развитые конвективные поверхности нагрева при малых диаметрах трубок).

    Например, по данным МУП «Водотеплоснаб», гидравлическое сопротивление котлов ПТВМ на котельной № 18, необорудованной устройствами очистки сетевой воды от механических примесей, за отопительный сезон увеличивалось с нормативных 1,5 кгс/кв.см до 7 кгс/кв.см. Причем, максимальная степень прироста гидравлического сопротивления приходилась на первые недели пускового периода. Быстрый занос конвективных частей котлов приводил к необходимости постоянных ремонтов конвективных пакетов, а также проведению ежегодных химических промывок.

    После установки в 2003 г. оборудования для очистки обратной сетевой воды (гравитационно-инерционный фильтр-грязевик ГИГ-1000) и его эксплуатации в течение года гидравлическое сопротивление на котлах увеличилось на 0,5 кгс/кв.см; за последние 3 отопительных сезона сопротивление на котлах практически не изменяется.

    Хорошие результаты по очистке воды также показывает грязевик ГИГ-400, установленный в 2005 г. на ЦТП ОАО «Водотеплоснаб» в пос. Невская Дубровка: перестали забиваться распределительные трубопроводы и стояки в домах, улучшилось качество подаваемой услуги.

    По данным ОАО «Теплоэнерго», г. Нижний Новгород, увеличение гидравлического сопротивления пиковых водогрейных котлов на На-горной теплоцентрали до установки гравитационно-инерционных фильтров-грязевиков (ГИГ-2300, ГИГ-6400) составляло 4…5 кг/кв.см за отопительный период.

    После внедрения указанных аппаратов прирост гидравлического сопротивления за отопительный сезон 2005/2006 года составил 0,3 кг/кв.см и продолжает оставаться постоянным. По эксплуатационным данным, в результате работы грязевиков ГИГ было уловлено и удалено из тепловой сети около 31 т механических примесей.

    Выбор оборудования для очистки сетевой воды в значительной степени зависит от физико-химических свойств загрязнений. В связи с этим, большую важность представляют данные, характеризующие состав, структуру, свойства загрязнений.

    По некоторым данным исследований и эксплуатации концентрации и дисперсный состав механических загрязнений значительно изменяются в течение отопительного периода.

    Так, по эксплуатационным данным (ГУП «ТЭК СПб», МУП «Водотеплоснаб»), в пусковой период около 80…90% частиц загрязнений в сетевой воде имеют размер свыше 50 мкм, а их количество максимально. Кроме того, в период пуска с обратной сетевой водой поступает большое количество круп-ных механических примесей – отслоившиеся со стенок трубопроводов фрагменты окалины размером от 0,5 до 3 см, мелкие камешки, песок, сварочный грат и другие посторонние предметы.

    Именно такие загрязнения в силу больших значений концентраций, размеров и удельного веса имеют определяющее значение в негативном явлении заноса котлов и теплообменного оборудования механическими примесями и, особенно, в пусковой период.

    Это косвенно подтверждается данными дисперсного (гранулометрического) анализа загрязнений, улавливаемых гравитационно-инерционными грязевиками ГИГ-5600 на пиковой котельной РТ «Парнас» (ГУП «ТЭК СПб), где явление заноса водогрейных котлов не наблюдается с 1996 года после установки этих устройств. Визуальный осмотр уловленных механических загрязнений показал наличие наряду с большим количеством частиц продуктов коррозии сетей и минеральных примесей: крупных и мелких камешков, песка. Присутствие таких загрязнений, а также случайных, посторонних предметов в сетевой воде создает дополнительную опасность аварийного повреждения и (или) повышенного абразивного износа рабочих колес сетевых насосов.

    Продолжительность пускового периода зависит от интенсивности подключения потребителей, качества предварительной промывки сетей, наличия оборудования для очистки обратной сетевой воды и может составлять в среднем от 15 до 30 дней.

    При отсутствии оборудования для механической очистки обратной сетевой воды опасность заноса котлов и теплообменников сохраняется в течение всего отопительного периода.

    Установка водоочистного оборудования значительно уменьшает период времени до достижения сетевой водой нормативных значений показателей.

    Например, в результате длительной (более 10 лет) эксплуатации инерционно-гравитационных фильтров-грязевиков ГИГ-5600 на обратном трубопроводе котельной РТ «Парнас» (ГУП «ТЭК СПб») качество обратной сетевой воды достигает нормативных показателей в течение 5–10 дней.

    Подобные результаты получены на многих котельных, оборудованных аппаратами для очистки сетевой воды.

    После завершения подключения потребителей к тепловым сетям, стабилизации циркуляции теплоносителя и улавливания основного количества механических примесей водоочистным оборудованием, концентрация загрязнений в сетевой воде приближается к нормативным значениям, уменьшаются размеры взвешенных частиц загрязнений – около 50…60% частиц имеют размер менее 50 мкм. Эти загрязнения в силу небольших значений концентраций и размеров уже мало влияют на процесс заноса, поскольку при нормативных скоростях движения воды в котлах и теплообменниках практически не осаждаются. Постепенное улавливание этих частиц ведется аппаратами ГИГ в ходе установившейся циркуляции.

    Анализ распределения концентрации механических загрязнений по сечению горизонтального трубопровода показывает, что крупные частицы (свыше 100 мкм) концентрируются в области нижней образующей трубы и, тем самым, образуют наносные отложения на участках труб с низкими скоростями движения воды. Более мелкие частицы в потоке распределяются по сечению трубопровода достаточно равномерно в соответствии с профилем скорости движения воды в трубопроводе и при скоростях воды более 0,8 м/с почти не осаждаются.

    Вероятно, этим объясняется тот факт, что анализом воды на содержание взвешенных веществ по существующей методике зачастую не обнаруживаются достаточно крупные механические загрязнения (свыше 100 мкм), и, даже при получаемом в результате анализа нормативном значении концентрации взвешенных веществ в сетевой воде, явление заноса котлов и теплообменного оборудования продолжается.

    При любом скачкообразном изменении гидравлического режима движения воды в трубопроводах (переключение потребителей, внезапное увеличение расхода, включение участков сети после ремонтов, гидроудары и т.п.) происходит перемещение частиц механических загрязнений и их вынос с сетевой водой к котлам и теплообменному оборудованию (по обратному трубопроводу) или к потребителям (по прямому трубопроводу).

    Приведенные данные указывают на актуальную необходимость применения устройств для защиты водогрейных котлов и тепло-обменного оборудования, также как и для защиты оборудования потребителей, от заноса механическими загрязнениями, поступающими в котельные с обратной сетевой водой, а к потребителям – с сетевой водой по подающему трубопроводу.

    При выборе устройств для очистки сетевой воды от загрязнений, наряду с характером загрязнений, важное значение имеют такие показатели, как эффективность очистки, возможная производительность по воде и рабочий диапазон расходов, простота и удобство эксплуатации.

    Например, устройства, использующие сетчатые перегородки или фильтрующие патроны (или загрузки), отличаются быстрым нарастанием гидравлического сопротивления и необходимостью очистки или замены указанных элементов.

    При этом аппарат должен выводиться из работы, а загрязненная вода в этот период направляется по байпасной линии без очистки или через дополнительный, резервный аппарат.

    В период пуска тепловых сетей это приводит к необходимости постоянного, частого обслуживания таких аппаратов, что существенно увеличивает эксплуатационные расходы. Этот факт хорошо показан и подтвержден данными датских исследователей (Датский совет по централизованному теплоснабжению). Устранение данного недостатка возможно путем автоматизации процесса отмывки сетчатых перегородок или фильтрующих материалов, однако, это также приводит к существенному росту затрат на эксплуатацию.

    Существует также возможная опасность повреждения сетки крупным фрагментом загрязнения в воде или случайным предметом, что может быть не зафиксировано персоналом. В этом случае, эффект очистки воды в сетчатых аппаратах резко снижается.

    Подобных недостатков лишены устройства, использующие гидродинамические принципы очистки (например, сочетание процессов инерции и гравитации). Комбинированное использование этих процессов реализовано в инерционно-гравитационных грязевиках ГИГ.

    Такие аппараты имеют незначительное и постоянное гидравлическое сопротивление, независящее от количества уловленных загрязнений. Они не требуют резервирования (или дублирования), а также специального обслуживания. Аппараты ГИГ не требуется останавливать в ходе эксплуатации для очистки, так как удаление уловленных загрязнений производится периодически в процессе работы путем кратковременного (5…10 сек.) сброса шлама через дренажи. Грязевики ГИГ не могут быть повреждены при попадании в них крупных фрагментов и посторонних предметов с сетевой водой.

    Например, в период эксплуатации с 2005 года грязевика ГИГ-4800 в оборотной системе водоснабжения ОАО «Губахинский кокс» аппарат эффективно очищает воду от механических примесей.

    В 2007 году в ходе ремонтно-профилактических работ на системе оборотного водоснабжения аппарат был открыт для визуального осмотра. В нижней накопительной камере грязевика было обнаружено большое количество частиц песка и достаточно крупного гравия. Удаление этих крупных загрязнений было произведено через люк-лаз. Безусловно, в случае применения аппаратов с сетчатыми перегородками, попадание таких частиц гравия с потоком воды привело бы к повреждению сетки и попаданию загрязнений в систему.

    Таким образом, высокая единичная производительность (до 6000 куб.м/час и выше) и эффективность очистки сетевой воды в инерционно-гравитационных грязевиках ГИГ (до 90% для тяжелых частиц загрязнений с размером более 50 мкм) сочетается с надежностью и простотой эксплуатации.

    Внедрение грязевиков ГИГ ведется с 1991 года. Конструкция аппаратов ГИГ защищена рядом Патентов Российской Федерации и постоянно совершенствуется.

    Накопленный большой положительный опыт эксплуатации аппаратов ГИГ позволяет рекомендовать их широкое применение для очистки обратной сетевой воды от механических примесей.

    КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
    ООО “ВАЛЁР”
    197022, Санкт-Петербург,
    Аптекарский пр., д. 6, корп. 7а, оф. 103
    Тел.: (812) 234-14-01
    Факс: (812) 234-02-54
    e-mail: spb@valer.ru
    www.valer.ru