Geum.ru

Информационно-аналитический сборник фгу «угэн по Енисейскому региону»

Вид материалаДокументы

Содержание


Применение магнитной обработки воды рекомендовано в
Исходя из вышесказанного устройство «МАУТ» может быть использовано в качестве
Исходные данные Расчеты изменения поверхности теплообмена.
Внутренняя Магнитная система модификации ПТБ
Внутренняя Магнитная система модификации ПТС
Наружная магнитная система
Подобный материал:
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

- -