Противонакипные акустические устройства

Устройство противонакипное акустическое (далее — Устройство) является энергосберегающей технологией и предназначено для предотвращения образования накипи на поверхности промышленного теплообменного оборудования широкого профиля, рассчитано на непрерывный режим работы.

Устройство может быть установлено на паровых и водогрейных котлах низкого давления барабанного типа, бойлерах, конденсаторах, опреснителях, сетевых водонагревателях и другом теплообменном оборудовании, применяемом в теплоэнергетике, нефтяной, судостроительной, пищевой промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях. При использовании на теплотехническом оборудовании акустические устройства позволяют до 10 процентов уменьшить расход топлива, исключить простои теплового оборудования в связи с их очисткой, значительно сократить трудовые и финансовые затраты.

Открыть примеры установки акустических противонакипных устройств




ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ НАКИПИ (ОТЛОЖЕНИЙ)

Образование накипных отложений — одна из главных проблем теплоэнергетики. Накипеобразованию подвержены теплообменники различных типов и назначения. Образование слоя накипи, толщина которого составляет 1 мм, ухудшает процесс теплообмена в котлах, по данным различных источников, на 5-20% в зависимости от состава накипи и типа котла. А при даже непродолжительной работе котлов на химически неподготовленной воде толщина слоя накипи достигает 50 мм. Продолжительная работа нагревателей даже при невысоких температурах нагреваемой воды вызывает образование значительной толщины слоя накипных отложений. Результаты обследования кожухотрубных нагревателей систем горячего водоснабжения показали, что толщина слоя накипи внутри теплообменных трубок превышает 1 мм, что приводит к уменьшению эффективности использования теплоносителя до 30%. При этом количество переданного нагреваемой воде тепла меньше одной трети количества тепла, содержащегося в прошедшем через нагреватель теплоносителе. И поддержание температуры расходной воды на требуемом уровне достигается путем увеличения расхода теплоносителя.

* Загрязнение теплообменных поверхностей нагревателя накипными отложениями не только снижает эффективность его работы и требует периодической остановки для проведения очистки, но и, что более важно, вызывает цепочку экономических потерь при производстве, транспортировке и потреблении тепла.

* В тепловых пунктах это увеличение потребления электроэнергии насосами, перекачивающими повышенный объем теплоносителя, дополнительные тепловые потери в нагревателях, необходимость их остановки и чистки теплообменных поверхностей.

* Тепловые потери при транспортировке тепла пропорциональны количеству тепла, содержащегося в прошедшем по теплопроводам теплоносителе. Увеличение расхода греющей воды в ТП вызывает необходимость транспортировки повышенного объема теплоносителя, что приводит к дополнительным тепловым потерям в теплопроводах и дополнительному расходу электроэнергии.

* При производстве тепловой энергии требуется компенсировать потери тепла как при потреблении, так и при его транспортировке, что вызывает расход дополнительных объемов природного газа (как основного энергоносителя).

* Малоэффективная работа теплообменников в тепловых пунктах является так же причиной увеличения температуры обратной сетевой воды, что негативно сказывается на воспроизводстве тепловой энергии.

Накипь на теплообменном оборудовании. Вот как это выглядит


Основные и наиболее перспективные преимущества применения предлагаемого противонакипного устройства:

* сохранения проектной величины количества вырабатываемого тепла теплообменными аппаратами в течение всего срока их эксплуатации и экономии топлива, за счет исключения отложений на теплообменных поверхностях;
* экономии средств на ремонт за счет исключения чисток или увеличения срока между плановыми чистками от накипи теплообменных аппаратов;
* экономии средств за счет уменьшения расходов на химреактивы для фильтров химической подготовки воды, их доставку и утилизацию после отработки;
* обеспечения экологической безопасности за счет исключения операции химической очистки от накипи с использованием вредных веществ и их последующей утилизации, а также уменьшения выбросов углекислого газа и других вредных веществ в атмосферу за счет снижения потребления энергоносителей;
* устройства надежны, эффективны, просты в эксплуатации, удобны для применения, не требуют обслуживания и расходных материалов, потребляют незначительное количество электроэнергии;
* не требует вмешательства в работу теплообменного оборудования или изменения его конструкции.



ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОТИВОНАКИПНОЕ УСТРОЙСТВО

Устройство состоит из импульсного генератора и магнитострикционных преобразователей ударного возбуждения (излучателей ультразвука), отличается от аналогичных противонакипных устройств большей мощностью генератора.

Генератор работает от сети 220 В и формирует импульсы тока специальной частоты и формы, которые преобразуются в вынужденные механические колебания в излучателях ультразвука, приваренных к поверхности теплообменного агрегата.

Устройство имеет встроенную защиту от перегрузки и обеспечивает автоматическое повторное включение устройства после исключения аварийного режима, индикацию работы, автоматическую регулировку частоты для достижения наибольшей эффективности работы преобразователя.


АКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ

В процессе работы теплообменного оборудования образуются карбонатные отложения (далее — накипь), которые приводят к значительному перерасходу топлива, снижению коэффициента полезного действия оборудования, сокращению межремонтных сроков, увеличению затрат на обслуживание и ремонт.

Очистка теплообменного оборудования обычно осуществляется химическим (кислотным) или механическим способом. Оба способа отличаются высокой трудоемкостью и, кроме того, существует опасность повреждения поверхностей нагрева теплообменного оборудования. Однако в период между чистками накипь образуется вновь, что опять приводит к непроизводительным потерям топлива и увеличению эксплуатационных затрат.

Акустический метод предотвращения образования накипи является внутрикотловым способом водоподготовки. Суть его заключается в том, что с помощью специальной установки возбуждаются ультразвуковые колебания в воде, заполняющей теплообменное оборудование. Под воздействием ультразвуковых колебаний в толще воды образуется множество кавитационных пузырьков.

Вокруг них, как центров кристаллизации, непосредственно в воде начинают образоваться соли жесткости, образуя мелкодисперсный шлам. Колебания поверхности нагрева препятствуют осаждению шлама на стенках труб. Таким образом, частицы труднорастворимых солей практически не доходят до стенок оборудования, а остаются во взвешенном состоянии и удаляются потоком жидкости или продувкой.



Кроме того, ультразвуковые колебания оказывают разрушающее действие на ранее образовавшуюся накипь. Ультразвуковые колебания, воздействуя на поверхность нагрева, создают знакопеременные механические усилия, под влиянием которых прочность связи внутри карбонатных отложений, а также между карбонатным отложением и металлом нарушается, и при этом образуются трещины. Вода под действием капиллярных сил быстро проникает через трещины-капилляры к поверхности нагрева, где она мгновенно испаряется, вызывая вспучивание и отслаивание карбонатных отложений. Отслоившиеся мелкие частицы и чешуйки карбонатных отложений скапливаются в нижней части теплообменного оборудования и удаляются периодической продувкой.

Действие ультразвука не ограничивается только предотвращением образования карбонатных отложений и сохранением за счет этого эффективности теплотехнического оборудования. Ультразвуковые колебания увеличивают теплопередачу греющей поверхности за счет микропотоков, образуемых колебаниями стенок труб и воды в них, и повышения скорости потока воды из-за снижения гидродинамического сопротивления труб с колеблющимися стенками. Под действием ультразвука улучшается отвод пузырьков пара от поверхности нагрева и дегазация воды вследствие лучшего перемешивания жидкости на границе двух сред металл — жидкость, что также способствует увеличению теплопередачи. Явление снижения гидродинамического сопротивления особенно эффективно проявляется в узких микронных щелях естественных дефектов внутренних поверхностей труб, где в обычных условиях (без ультразвука) в теплообменном оборудовании сохраняется кислород из воздуха, а при воздействии ультразвуковых колебаний он легко выходит из этих щелей.


В результате этого исключается один из механизмов кислородной коррозии металла труб. Получаемый таким образом эффект коррозионной защиты в какой-то степени заменяет пассивирование внутренней поверхности труб.

Приведенные выше факторы взаимосвязаны и в совокупности являются причиной положительного воздействия ультразвука на процессы предотвращения образования карбонатных отложений, снижения коррозии металла и повышения эффективности работы теплообменного оборудования. Применение акустического метода исключает загрязнение окружающей среды вредными стоками водоподготовительных установок, а стоимость обработки 1м3 воды этим способом, как показывают ориентировочные расчеты, в 200 — 250 раз ниже стоимости химической обработки. Устройство избавляет о накипи раз и навсегда и позволяют увеличить срок работы оборудования между чистками в несколько раз. Устройства имеют то преимущество, по сравнению с альтернативными методами, что их противонакипной эффект не зависит от химического состава и расхода воды (или другой нагреваемой жидкости).

Срок службы 10 лет. Капитальные вложения, связанные с приобретением и наладкой устройств, окупаются в течение нескольких месяцев их работы.