Мехтиев
А.Д., Белтаев А. Б., Бекбаева
Б. Т. , Жуматаева А. Ж., Рымханов
Е. С., Кенжебаев А. Ж., Маханов
И. Ж., Салимов Р. К., Алькина
А.Д.
Карагандинский
государственный технический университет
Разработка системы
водоподготовки котельных агрегатов ТОО "Караганда Энергоцентр"
на основе наукоемких технологий
Обычная природная вода, которая
находиться в реках, озёрах и родниках содержит в себе различные примеси, в том
числе соли кальция и магния. При нагревании, которые оседают на стенках котлов,
бойлеров, труб, радиаторов и теплообменников. Это явление можно наблюдать, как
образовавшийся налет на стенках бытового чайника. Возникший осадок и накипь очень
плохо проводят тепло, чем металл теплообменных поверхностей, из которого
сделаны теплообменные аппараты, стенки водогрейных труб котла и др. При
нагревании воды, например, в котельном агрегате, тепловой энергии полученной от
сгорания топлива приходиться преодолевать термическое сопротивление накипи, что
приводит к увеличению расходу топлива. Различные источники говорят, что в
среднем слой накипи 1,5 мм способен увеличить расход топлива в котельном
агрегате примерно на 15%, а уже при слое в накипи в 30 мм это значение
увеличивается до 60 %. Эта проблема весьма актуальна для систем теплоснабжения
и котельных агрегатов, так как снижается их КПД [1…3].
Естественно на предприятиях,
вырабатывающих тепловую и электрическую энергию, которыми в большинстве
являются тепловые электростанции, существует система водоподготовки, которая и
обеспечивает качество питательной воды. Это химический цех, который для
подготовки и умягчения добавочной воды с при помощи химической веществ с
постоянным контролем параметров в лаборатории.
Для своих нужд ТОО
"Караганда Энергоцентр" берет воду с канала
Иртыш-Караганда. В настоящее время стоимость исходной воды составляет 23 тенге
за 1 м3, затраты на исходную воду составляют 92 тыс. тенге в час, 2
208 тыс. тенге в сутки. При
использовании в качестве исходной воды с канала Иртыш-Караганда стоимость 1 м3
составит 6 - 10 тенге, затраты на исходную воду при этом будут равны 24 – 40
тыс. тенге в час, 576 - 960 тыс. тенге в сутки. Существуют различные методы
умягчения воды, напрмер, термический, реагентный, диализный и комбинированный. Выбор метода
умягчения воды определяется ее химическим составом, требуемой степенью
умягчения и технико-экономическими показателями. Мы хотели бы остановиться на
электромагнитном способе, который был опробован нами в лаборатории ТОО
"Караганда Энергоцентр". В последние десятилетия в Казахстане и за
рубежом для борьбы с образованием накипи и инкрустаций используются методы магнитной
обработки воды. Впервые широко начали применять магнитную обработку воды для
предотвращения образования накипи около 50 лет назад в Бельгии. С тех пор этот
метод нашел широкое распространение во многих странах мира, в том числе таких
передовых, как Япония, США, Германия и др. Его можно широко
использовать в конденсаторах паровых турбин, в парогенераторах низкого давления
и малой производительности, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения,
в различных теплообменных аппаратах и в сравнении с традиционными методами
умягчения воды, магнитную обработку воды отличает простота, надежность,
дешевизна, безопасность, низкие эксплуатационные расходы. В Казахстане
используются поставляемые из-за рубежа аппараты «Water
King» (фирма «Lifescience Products LTD», Великобритания), «Aqua»
(фирма «Trebema», Швеция), а также выпускаются
аппараты Российского производства серии «Термит» (предприятие «Экосервис Технохим»)[1…3].
Безреагентную умягчающую
группу представляют всего три прибора:
-
Магнитный смягчитель воды;
-
Электромагнитный;
-
Ультразвуковой.
Системы умягчения
воды на постоянных магнитах имеют ряд недостатков, которые не позволяют на их
использовать в масштабах промышленного производства ТОО "Караганда Энергоцентр".
Электромогнит обладает родственным эффектом
воздействием и более мощным полем. На этом основании мы
используем его в своей работе. Данный способ сводиться к воздействию электромагнитной волны
электрической катушки, которые изменяют
структуру солей жесткости с образованием хрупкой арагонитной
формы карбоната кальция. При этом прочная смесь аморфных отложений солей
жесткости не образуется, а сформировавшиеся ранее отложения разрушаются и
уносятся с потоком воды. Вода при обработке не меняет солевой состав, что
сохраняет ее качества питьевой воды без потерь необходимых химических
элементов. Электромагнит, в отличии от постоянного магнита, обладает не толь
более мощным полем, но и возможностью его регулирования, в зависимости от уровня
концентрации примесей в воде. Он не имеет ограничения по температуре воды. Как
постоянный магнит (до 950 С), а также направление потоков и феррамагнитные зеленые отложения. При этом затраты на
электричество не значительные.
Разработанная нами система была в
первоначальном виде комбинированная (рисунок 1), но от нее мы отказались, как
от неэффективной, как по экономическим показателям, так и по техническим. Поэтому
в окончательной компоновке отсутствуют постоянные магниты в грязевом сборнике
1., но возможен вариант и их использования. Рассмотрим полный вариант
комбинированной системы. На первом этапе
вода структурируется постоянным магнитом и предварительно отделяются не
растворимые соли и взвеси, но так как его силы недостаточно для полноценной
очистки воды, в работу вступает вторая очередь очистки, основанная на
электромагнитном воздействии переменной частоты.
Рисунок 1 – Схема очистки воды электромагнитом
Вода для подпитки котла проход
через грязевой сборник с постоянным магнитом и структурируется. После этого,
попадает в сепаратор электромагнитной системы очистки, выполненную в виде двух
электромагнитов. Сепаратор состоит из двух труб разного диаметра. Труба с
меньшим диаметром расположена внутри и имеет ряд отверстий для отделения соли,
растворимой в воде. В качестве электромагнитов используются статоры
электродвигателей переменного тока, но если есть необходимость, то можно
использовать статор электродвигателя переменного тока. Под действием
электромагнитного поля образуются кристаллы растворимых солей, которые
улавливаются сеткой сепаратора, установленной в трубопроводе. Для сбора
кристаллов растворимых солей используется грязевой сборником. В следующим
грязевом сборнике улавливаются не растворимые взвеси и кристаллы.
Многоступенчатая очистка позволяет добиться хороших результатов водоподготовки
без использования реагентов, которые повышают температуру кипения воды в
котельном агрегате примерно до 1300 С. Первая очередь может
отсутствовать, если есть необходимость в снижении стоимости системы
водоподготовки. Регулирование силы электромагнита осуществляется по обратным сязяс на
основании показаний датчиков.
Источники
1.
http://magnitnyy.ru/magnitnaya-podgotovka-vody.html
2.
http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2666
3.
https://san-detal.ru/magnitnaja-obrabotka-vody-princip-phakty-mnenija-a-50.html