Ультразвуковой метод очистки теплоагрегатов от накипи

В процессе работы в котлах и теплообменных агрегатах образуются отложения накипи, приводящие к значительному перерасходу топлива и снижению КПД, увеличению затрат на их ремонт и обслуживание. Так, при слое накипи толщиной 1 мм котел перерасходует в среднем 7-8% топлива. В котельных же с некачественной водоподготовкой (или ее полным отсутствием) толщина слоя накипи достигает 4—6 мм, что приводит к перерасходу топлива до 16—20 %.

Кроме того, ежегодно по окончании отопительного сезона выполняется трудоемкая очистка котлов и теплообменников от накипи, на что расходуются значительные средства. В новом сезоне накипь образуется вновь. При этом происходит интенсивная коррозия теплопередающих поверхностей труб, коллекторов и барабанов. Так, котельная с тремя котлами ДКВР-4/13 в течение отопительного сезона перерасходует до 600 т топлива, а ежегодные затраты по очистке и ремонту достигают 120160 тыс. руб. Данные 2004 года.

Имеющиеся химические и механические методы предотвращения накипи трудоемки и дороги, не обеспечивают безотказную работу теплоагрегатов в течение всего отопительного сезона.

Наиболее дешевыми и радикальными методами борьбы с накипью являются так называемые «безреагентные» физические методы и, в частности, ультразвуковой метод. По расчетам этот метод более чем в 100 раз экономичнее, чем любой из механических или химических методов, а затраты на приобретение антинакипной установки окупаются в первые же 2-3 месяца эксплуатации, при этом обеспечивается экономичная безнакипная многолетняя эксплуатация теплообменных агрегатов.

Действие ультразвука на теплоагрегат не ограничивается предотвращением образования накипи и сохранением за счет этого высокого КПД агрегата. Многочисленные исследования показали, что ультразвуковые колебания увеличивают теплопередачу греющих поверхностей труб за счет микропотоков, образуемых колебанием стенок труб и воды в них, и, соответственно, повышением скорости потока воды из-за снижения гидродинамического сопротивления труб с колеблющимися стенками. Под действием ультразвуковых колебаний улучшается также отвод пузырьков пара от поверхности нагрева и дегазация воды вследствие лучшего перемешивания пристеночного слоя жидкости, что также способствует увеличению теплопередачи.

Установлено также, что под влиянием ультразвука из микротрещин труб интенсивно удаляется кислород воздуха, что резко снижает кислородную коррозию труб. Кроме того, обнаружено, что в результате длительного воздействия ультразвука на трубы происходит как бы «залечивание» (затягивание) микротрещин внутренних поверхностей труб, своего рода наклеп краев микротрещин, они затягиваются и внутренняя поверхность труб становится гладкой, что заметно замедляет процесс их коррозии.

Приведенные выше факторы ультразвукового воздействия взаимосвязаны и в сумме положительно влияют на процессы предотвращения образования накипи, снижения коррозии металла труб и повышения эффективности работы теплоагрегатов в целом, что в конечном итоге приводит к ощутимой экономии трудозатрат и финансовых средств.

Имеющиеся опасения, что ультразвуковые колебания могут снижать прочность сварных соединений в трубах теплообменных агрегатов не имеют под собой серьезных оснований. Опыт эксплуатации созданных в ПКК «М и X» ультразвуковых установок «Эффект» и «Волна», около 5000 которых эксплуатируются уже несколько лет, показал, что не зафиксировано ни одного случая нарушения целостности сварных соединений. Расчеты и измерения свидетельствуют, что напряжения в сечениях труб от ультразвуковых воздействий не превышают 10 % от максимально допустимых значений.

Импульсная ультразвуковая установка «Эффект» предназначена для использования на теплоагрегатах малой и средней производительности (котлах, бойлерах, теплообменниках и установках-охладителях выпарки аммиака на холодильных агрегатах) в качестве устройства для предотвращения отложения накипи и удаления уже имеющихся отложений с поверхностей нагрева.

Установка является высокоэффективным безреагентным и наиболее экономичным устройством, дающим существенный экономический эффект за счет повышения КПД и увеличения более чем в два раза срока службы теплоагрегатов.

С помощью УЗУ «Эффект» очистка котлов с накипью по поверхностям нагрева происходит за 15-60 суток в зависимости от местных условий (химического состава воды, степени загрязнения поверхностей нагрева и т.п.). За счет ультразвуковой вибрации и приграничной кавитации накипь отпадает. Шлам из барабанов и камер удаляется вручную во время профилактических осмотров.

Монтаж установки на теплоагрегат возможен без его остановки и расхолаживания.

Ультразвуковые колебания металла барабанов и поверхностей нагрева предотвращают кристаллизацию накипи на них. За счет разницы скорости прохождения ультразвука в металле и воде образуется скользящий контакт между водой и металлом, что не дает прилипать шламу. Ультразвук хаотически распространяется в воде, разрушая в ней центры кристаллизации шлама.

Имея опыт эксплуатации установок в конкретных условиях возможно принятие решения об отказе в химической подготовке используемой воды.

На паровых котлах с паропроизводительностью 2-10 т/час рекомендуется устанавливать 1-2 комплекта УЗУ «Эффект» (2-4 МСП), на агрегатах с паропроизводительностью 10-20 т/час - 2-3 комплекта (4-6 МСП), а с паропроизводительностью 20-25 т/час - 3-4 комплекта УЗУ «Эффект», (6-8 МСП). На водогрейных котлах до 6 Гкал рекомендуется устанавливать 1-2 УЗУ «Эффект», до 10 Гкал - 2-3 установки, на котлах типа ПТВМ, КВГМ, КВТС - 4-5 установок на котел.

Предприятие осуществляет шефмонтаж и запуск установок в работу, а по отдельному договору - техническое обслуживание.

В ходе исследований проводилось также измерение уровней звукового давления с целью определения его воздействия на слуховой аппарат человека. Установлено, что зарегистрированные уровни ультразвука во всем звуковом диапазоне меньше предельно допустимых как на рабочих местах, так и в рабочей зоне при проведении операций по регулировке режимов работы котла. Это объясняется как низкой интенсивностью создаваемых установкой колебаний, так и быстрым затуханием колебаний при их распространении в воздушной среде. Так, например, при расстоянии в 20—30 см от излучателя плотность потока энергии снижается в 7—10 раз. Уровень шума, создаваемого установкой «Эффект», не превышает 18 Дб.

Таким образом, установка «Эффект» не является источником опасных для здоровья обслуживающего персонала уровней ультразвука и в этом отношении является экологически чистой.

Антинакипные ультразвуковые установки «Эффект» успешно эксплуатируются на многих предприятиях, среди которых ОАО «Надым Газпром», Моторостроительный завод им. Баранова, Омский Облкомунхоз, МУП «Теплокоммунэнерго», ОАО «Кустанайасбест» (г. Житикара, Казахстан), СП МЭУ ГП «Омскавтодор», Красноярский шиноремонтный завод, Красноярский завод электромонтажных изделий и другие.

Учитывая вышеизложенные теоретические и экспериментально подтвержденные факторы положительного воздействия ультразвука на работу теплоагрегатов, полную его экологическую безвредность, следует считать ультразвуковой метод наиболее эффективным и перспективным методом предотвращения накипеобразования, повышения эффективности теплообменных процессов и понижения скорости коррозии внутренних теплопередающих поверхностей труб.

С. Корсаков