10806

Для проектируемой котельной была выбрана установка комплекса дозирования реагента ECOZ DZ PAWM 3205 F ST фирмы ООО «НЭК». В данном комплексе в качестве реагента используется ингибитор коррозии

HydroLan 4М [2].

Реагент HydroLan 4М предназначен для обработки воды отопительных систем и водогрейных котлов, подпитка которых осуществляется мягкой водой. Применяется для контроля процессов коррозии, рабочие температурные параметры: Тmax – 200°С. Реагент изготовлен на основе фосфатов, щелочи, третичного амина, его применение предотвращает кислородную и углекислотную коррозию материалов, способствует созданию и поддержанию устойчивой защитной пленки на теплопередающих поверхностях котельного и теплообменного оборудования и внутренних поверхностях трубопроводов. Реагент является пожаро- и взрывобезопасным, по степени воздействия на организм человека и окружающую среду относится к 4 классу (вещество малоопасное) по ГОСТ 12.1.007 - 76. Характеристики реагента ингибитора коррозии HydroLan 4М представлены в таблице 2. [2]

Реагент дозируется в концентрированном или разбавленном мягкой водой виде, доза составляет 100-300 мг/л и зависит от необходимого уровня рН и щелочности сетевой воды. Контроль дозирования обеспечивается поддержанием в сетевой воде требуемого значения рН и фосфатов на уровне 0,3-1,0 мг/л. [2]

Исходная вода для подпитки внутреннего котлового и наружного сетевого контуров подаётся подпиточными насосами на установку умягчения непрерывного действия NECO NK MF 02 2469 TP FL фирмы

ООО «НЭК» (для умягчения) и комплекс дозирования реагента ECOZ DZ PAWM 3205 F ST фирмы ООО «НЭК» (для химической деаэрации).

200

Рис. 1 Схема водоподготовки с комплексом дозирования: В1 - трубопровод холодного водоснабжения;

К1 - установка умягчения непрерывного действия ООО "НЕК", ECOZ DZ PA

WM 3205;

К2 - комплекс дозирования реагентов ООО "НЕК", NECO NK MF 02 2469; 1 - затвор поворотный; 2 - кран шаровой; 3 – манометр показывающий;

4 - трехходовой кран для манометра; 5- затвор поворотный межфланцевый.

Применение данного способа деаэрации в водогрейной котельной является технологически и экономически эффективным, так как обеспечивает требуемое качество теплоносителя котлового и сетевого контуров, легкость обслуживания и длительные сроки эксплуатации котельных агрегатов, теплообменников и трубопроводов. Важными преимуществами также являются простота монтажа и малые габариты принятой в проекте установки по сравнению с установками термической деаэрации.

Литература

1.СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76. : утв. Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16.12.2016 г. №944/пр : дата введ. 17.06.2017. – 100 с. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/456054199

2.Каталог / Группа компаний НЭК : COPYRIGHT © 2006-2018 -

Режим доступа: https://ecoz.ru/catalog/54/840/

201

К.А. Стёпина, М.В. Корягин

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВОДОПОДГОТОВКИ ДЛЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ

Подготовка исходной воды является обязательным и одним из первоначальных этапов, влияющих на безопасную работу котельных установок. Качественная система водоподготовки в котельных может обеспечить предотвращение образования отложений на рабочих элементах котла, что гарантирует безаварийную и высокоэффективную работу котельного оборудования. Источниками сырой воды для котельных обычно являются имеющиеся общехозяйственные водопроводы, либо надземные и подземные источники воды (например, скважины и реки). Для каждого источника характерны различные примеси и загрязнения, поэтому подбор водоподготовительных мероприятий начинают с анализа пробы исходной воды. Далее по результатам лабораторных исследования сырой воды и требуемому качеству котловой воды выбираются метод очистки, а также производится расчет и подбор оборудования в зависимости от типа котла.

В первую очередь к растворенным примесям, влияющим на работу котлового оборудования, относят соли жесткости (кальция и магния). Использование жесткой воды без предварительной очистки приводит к образованию накипи на поверхности, ухудшению теплоотдачи, и возможному разрушению труб. [1] На основании требований к очистке, исходной жесткости воды и необходимой эффективности котла выбирается способ умягчения. Рассмотрим и проанализируем основные способы докотловой обработки воды: Na-катионирование, обратный осмос, известкование и магнитный способ.

Первый, наиболее распространенный способ водоподготовки котельных установок, умягчение воды на Na-катионитовых фильтрах. Этот способ основан на реакции ионного обмена между ионами Са и Mg, вступающими в реакцию обмена с Na, в процессе прохождения воды через слой катионитового материала. В процессе реакции обмена образуются только натриевые соли, которые легко растворяются в воде. Характерной особенностью Na– катионирования является отсутствие солей, выпадающих в осадок. В данном способе необходимо предусмотреть повышение количества продувочной воды, для того что бы удалить из котла анионы солей жесткости. Для непрерывного умягчения предусматривается установка двух или более фильтров, один из которых

202

резервный. Такой способ водоподготовки больше подходит водогрейным котлам.

Достоинствами данного метода являются достаточно глубокое очищение воды, а также простота конструкции и относительно не дорогая стоимость, однако его облуживание с периодической заменой катионной загрузкой представляют неудобства в использовании.

Второй способ докотловой обработки воды - метод обратного осмоса применяется, когда на выходе необходимо высокое качество воды или пара. Суть работы обратного осмоса заключается в прохождении жидкости через полупроницаемую мембрану из сильно концентрированного в менее концентрированный раствор. Под осмотическим давлением через мембрану могут проходить только молекулы воды, а все примеси солей смываются в дренаж.

Преимуществами докотловой обработки воды методом обратного осмоса являются - очистка и умягчение воды очень высокого качества, а также снижение общей минерализации позволяет снизить потери на продувку (уменьшение в 5-10 раз), уменьшение затрат топлива для выработки требуемых объемов пара. В связи с чем, метод обратного осмоса более эффективен в обработке воды для паровых котлов.

Нужно обратить внимание на обслуживание фильтров обратного осмоса, чтобы предотвратить зарастание мембран остатками солей жидкости необходимо добавлять в раствор специальный реагент. Так же нужно учесть, что в данном методе необходима установка насоса для повышения давления и в зависимости от источника водоснабжения возможна необходимость предварительной очистки.

Третий способ известково-содовый метод заключается в растворении небольшого количества реагента в накопительной емкости с водой, выпадает осадок, воду забираем на очистку, осадок сливаем в дренаж.

Способ докотловой очистки воды известкованием основан на растворении реагента (известкового молочка) в воде, в ходе чего образуется осадок из малорастворимых соединений, которые осаждаются в фильтре в виде шлама и удаляются в дренаж. Особенностью данного метода является удаление из воды связанной и свободной углекислоты, снижение щелочности и сухого остатка исходной воды с одновременным ее умягчением. Нужно обратить внимание на громосткость конструкции, так как процесс известкования осуществляют в осветлителях, при этом перед осветлителями воду необходимо подогревать до 30–40 °С, что также доставляет неудобства и затраты. Такой метод очистки воды целесообразен при подземном источнике водоснабжения, где уровень минерализации повышен.

Четвертый способ - магнитный основывается на воздействии магнитных полей на поток исходной воды. После прохождения через магниты, воды подается на нагрев в котел, при этом не образуя никаких

203

отложений накипи и шлама. Магнитным полем снижает концентрацию растворенных газов (О2 и СО2) и окислов железа, а, следовательно, и уменьшается и количество кислорода, и воздействие его на металлы. Противонакипной эффект, получаемый при наложении магнитного поля, зависит от параметров аппарата и свойств воды: индукции магнитного поля, градиента напряженности в зазоре магнитного поля, времени воздействия магнитного поля, периодичности воздействия, скорости потока воды, концентрации и состава растворенных в воде примесей. [2]

При этом к качеству воды, подлежащей обработке, предъявляются определенные требования. Вода не должна содержать механических примесей соединений железа и агрессивной двуокиси углерода. Для достижения необходимого эффекта при магнитной обработке воды нужно удалять образующийся шлам. Шлам обычно удаляется продувкой, в связи с чем, расходы ее в котельной в разы увеличиваются, поэтому использовать данный способ для водоподготовки паровых котлов не целесообразно.

Проанализировав современные виды водоподготовки для котельных установок можно прийти к выводу, что перед применением какого-либо метода докотловой водоподготовки необходим обязательный предварительный анализ воды. Выбор метода зависит не только от технических аспектов (вида и назначения оборудования, его мощности, качества исходной воды, требований к питательной воде и др.), но и от финансовой составляющей. Однако не стоит забывать, что потери, вызванные отсутствием или низким качеством водоподготовки, приводят к полному или частичному, выходу из строя котельного оборудования, снижают его производительность, повышают энергозатраты, ухудшают качество конечного продукта. Все эти затраты во много раз больше, чем затраты на автоматизацию процесса водоочистки, применение более совершенных материалов и технологий, позволяющих обеспечить бесперебойную и безопасную работу агрегата.

Для оценки эксплуатационных затрат на водоподготовку в котельные установки можно использовать методику, приведенную в [5].

Таким образом, является очевидным, что без качественной подготовка воды успешная и бесперебойная работа котельного оборудования в течении продолжительного времени невозможна.

Литература

1.АкваГруп [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://aquagroup-msk.ru/vodopodgotovka-dlya-kotelnoy-kotelnaya-voda

2.StudFiles [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfiles.net/preview/1191839/page:4/

3.Aquaopt [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://aquaopt.com.ua/vodopodgotovka-dlia-kotlov

204

4.Беликов С.Е. Водоподготовка: Справочник. М.: Аква-Терм,

2007-240 с.

5.Корягин М.В. Анализ эксплуатационных затрат на водоподготовку в системе горячего водоснабжения / М.В. Корягин, Я.Е. Волкова // Наука и образование в XXI веке: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции в 34 частях. Часть 18. Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2013.

С. 79-82.

Сухаров А.В., Курашова Е.А., Гордеев А.В.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В КОТЕЛЬНОЙ ЗАВОДА ЖБИ

Ограниченность запасов топлива, и в первую очередь самого ценного

– природного газа, с каждым годом повышает актуальность проблемы рационального его использования. Одним из главных путей экономии газа является повышение коэффициента использования топлива (к.и.т.) в промышленности и энергетике.

Всвязи с отсутствием при сжигании природного газа потерь теплоты

врезультате механической неполноты сгорания, близостью к нулю потерь

врезультате химической неполноты сгорания и весьма небольшой потерей теплоты в окружающую среду, единственной существенной потерей теплоты в котлах является потеря с уходящими газами, которая равна по отношению к низшей теплоте сгорания газа 5-6 %, а при составлении баланса по высшей теплоте сгорания 16-18 %. [1]

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что в котельных установках, работающих на природном газе, единственным путём существенного улучшения использования топлива является глубокое охлаждение продуктов сгорания до такой температуры, при которой удаётся сконденсировать максимально возможную часть водяных паров, содержащихся в газах, и использовать выделяющуюся при конденсации скрытую теплоту. Глубокое охлаждение дымовых газов возможно в любом теплообменнике, однако для этих целей наиболее целесообразны теплообменники с большой поверхностью теплообмена в единице объема, к таким можно отнести ЭК-БМ1 (рис. 1).

Преимуществами контактного экономайзера (КЭ) являются: большая поверхность теплообмена в единице объёма и достаточно высокий коэффициент теплообмена, а также приемлемые металлоёмкость и

205

габаритные размеры. Важно также, что аэродинамическое и гидравлическое сопротивления не требуют большой затраты электроэнергии на привод насосного и тягового оборудования и, следовательно, не требуют замены в действующих котельных.

Контактная камера заполняется кислотоупорными керамическими кольцевыми насадками, обеспечивающими развитую поверхность тепло- и массообмена.

Движение дымовых газов и воды в экономайзере противоточное. Холодная вода подаётся в экономайзер сверху с помощью водораспределителя, состоящего из подводящей трубы, круглого коллектора и восьми радиально расположенных горизонтальных перфорированных труб, вваренных в коллектор. Стекающая по насадке вода нагревется восходящим потоком дымовых газов

Уходящие дымовые газы от котла подаются в экономайзер снизу под слой насадки, лежащей на специальной решётке. Вода стекает по насадке в виде тонкой плёнки, на поверхности которой и происходит теплообмен между газами и водой. Охлаждённые дымовые газы отводятся из верхней части экономайзера, а нагретая вода собирается в нижней части аппарата.

Контактный экономайзер позволяет охлаждать уходящие дымовые газы ниже точки росы и дополнительно полезно использовать скрытую теплоту конденсации содержащихся в продуктах сгорания водяных паров. Процесс конденсации водяных паров представлен на (рис. 2).

Рис. 1 Блочный контактный экономайзер ЭК-БМ1

206

В газоходах за утилизационным теплообменником может образовываться низкотемпературная коррозия, вследствие конденсации водяных паров. Чтобы её исключить, необходимо, часть дымовых газов 10÷20% от объема дымовых газов, отходящих от котла, пропускать

Рис. 2 Выделение скрытой теплоты, при конденсации водяных паров

по обводной (байпасной) линии газохода, минуя КЭ. При этом образуется смесь дымовых газов с низким влагосодержанием и достаточной температурой, для прохождения дымовой трубы без конденсации. Принципиальная схема газо-воздушного такта котельносй установки (см. рис. 3)

В котельной, завода по изготовлению железобетонных изделий установлены три паровых котла ДКВР-2,5-13, обеспечивающих нужды: производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. За каждым из котлов установлен свой водяной экономайзер, предназначенный для подогрева питательной воды перед поступлением в котёл, уходящими из котла газами. Температура уходящих газов за каждым из экономайзеров , что обуславливает высокую потерю теплоты . [2]

С целью исследования повышения эффективности использования природного газа предлагается за одним из водяных экономайзеров установить дополнительно контактный экономайзер ЭК-БМ1, который позволит снизить температуру уходящих газов ниже точки росы и тем самым снизить потери . Как следствие – повышается коэффициент использования топлива и (условно) в такой же степени к.п.д. котла, благодаря этому экономия газа составляет 11%.

207

Рис. 3 Принципиальная схема газо-воздушного тракта котельной установки

Естественно, что при контакте с водой возможно растворение в ней какой-то части газов, входящих в состав продуктов сгорания. Количество этих газов зависит от степени растворимости их в воде, в свою очередь зависящей от парциального давления соответствующего газа у водяной плёнки и температуры воды. Из отдельных газов, входящих в состав продуктов сгорания, растворяются в воде лишь углекислый газ и диоксид азота . Снижение качества нагреваемой в контактном экономайзере воды, является основным недостатком конденсационного теплоутилизатора и накладывает определённые ограничения для ее дальнейшего использования [3].

В процессе поиска экономически выгодного использования нагреваемой в КЭ воды, на заводе ж/б изделий было принято решение – установить снегоплавильную установку (см. рис. 4), предназначенную для принудительного плавления снега с помощью воды нагреваемой в КЭ и последующего сброса талой воды в систему городской канализации.

Рис. 4 Принципиальная схема снегоплавильной установки

208

Стационарная снегоплавильная установка устанавливается на специализированной площадке рядом с котельной. Работа снеготаялки происходит в следующей последовательности: в приемный бункер загружают снежную массу через сепараторы – дробилки, которые измельчают снег и отделяют от него крупный мусор. Вода, нагретая в контактном экономайзере, разбрызгивается на снег при помощи специальных отверстий в трубе, при этом происходит плавление снега и превращение его в воду. Уровень воды в бункере поднимается и далее вода из сливного отверстия сбрасывается в канализационный коллектор. При этом песок и грязь оседают на дне [4].

Выводы В котельной завода ж/б изделий был разработан вариант повышения

эффективности использования природного газа, путём установки за одним из котлов контактного экономайзера, в котором происходит глубокое охлаждение продуктов сгорания, до температуры ниже точки росы и получение дополнительной теплоты конденсации водяных паров, с дальнейшим использованием её, для подогрева «сырой воды». В результате повысился коэффициент использования топлива на 11%.

Так же был рассмотрен вариант утилизации снега с территории промышленного предприятия при помощи снегоплавильной установки и ка следствие произошло сокращение затрат на вывоз снега автотранспортом

Литература

1.Аронов И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа. Л.: Недра, 1990. 280 с.

2.СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76

3.СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения

4.Кетов К.Д., Ручкинова О.И. Обоснование применения снегоплавильных установок в городе Перми // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура, - 2016. – Т. 7, №3. – С. 54-65. DOI: 10.15593/2224-9826/2016.06

209