Автоматическое дозирование реагентов в системах водоснабжения и котельных Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 62-531.3

А. А. МИЦКЕВИЧ,директорООО «.^УТИ-Энерго», аспирант Вятского государственного университета (Россия, г. Киров), [email protected].

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДОЗИРОВАНИЕ РЕАГЕНТОВ В! СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КОТЕЛЬНЫХ

Большинствомуниципалъныхкотелъныхисполъзуют для питания котлов «сырую» воду без какой-либо предварительной водоподготовки. По этойпричине на внутренних стенках трубобразуетсяслойотложениясолей,что приводиткснижениютехнико-экономических показателейработыкотлов, их выходуиз строя.Высокийуровень отложенийсолей возникает инавнутренних поверхностях теплообменников горячего водоснабжениятепловых пунктов при их работе без периодическихпромывок. Предложеныспособ и устройство (на последнее получен пате нт)дозированияреагента, обеспечивающие прекращение появленияновых солевых отложений и постепенное устранениестарых отложений. Разработка предусматривает постоянный контролъза давлением в трубопроводе,в который производится дозирование,а также ограничение максимального временимежду вводом очередных доз реагента.

Ключевые снова: комплексон, дозирование реагентов, водоподготовка, насос-дозатор, тепловой пункт, пропорциональное дозирование, ИОМС, ОЭДФ, горячее водоснабжение.

Большинство муниципальных котельных (около 80 % [1]) используют для питания котлов «сырую» воду без какой-либо предварительной водоподготовки. По этой причине на внутренних стенках труб котлов с течением времени образуется слой отложения солей (рис. 1), что приводит к снижению технико-экономических показателей работы котлов, их выходу из строя. При толщине слоя накипи в 1 мм потери тепловой энергии составляют 10...12 %,

при слое в 10 мм - до 50 %. Достаточно высокий уровень отложений солей возникает и на внутренних поверхностях теплообменников горячего

водоснабжения (ГВС) центральных и крупных индивидуальных тепловых пунктов (ЦТП и ИТП) при их многолетней работе на подготовленной водопроводной воде без периодических промывок (рис. 2). Применяемые на крупных котельных

водоподготовительные установки (ВПУ) с традиционными технологиями требуют постоянного расхода реагентов на регенерацию фильтров, затрат воды на собственные нужды, что приводит к загрязнению водоемов сточными водами.

В последние годы достаточно широкое применения в котельных, системах теплоснабжения, горячего водоснабжения получили системы дозирования реагентов (комплексонов), позволяющие резко снизить затраты на водоподготовку, уменьшить скорость коррозии трубопроводов, удалить существующие солевые отложения с внутренних поверхностей трубопроводов и теплообменных аппаратов. Первоначальной областью применения таких систем дозирования были котельные, затем сфера их применения расширилась до систем тепло- и водоснабжения предприятий, ЦТП и ИТП. Большое

Рис. 1. Отложения солей в котловой трубе

Рис. 2. Отложение солей в трубке бойлера ГВС

распространение в теплоэнергетике получили антинакипины и ингибиторы коррозии ОЭДФ, НТФ, ИОМС, другие реагенты отечественного и зарубежного производства. Ориентировочные расчеты показывают [2], что использование антинакипинов в водоподготовке позволяет снизить затраты на водоподготовку по сравнению с №-катионированием до 10 раз.

Системы дозирования реагентов, используемые в энергетике и коммунальном хозяйстве, делятся на две группы:

- эжекционные, работающие от энергии потока жидкости в трубопроводе, в который дозируется реагент. Принцип их действия основан на том, что при движении воды через секционированное сужающее устройство возникает перепад давления воды в трубопроводе на этом сужающем устройстве [3]. Под действием перепада давления реагент истекает из резервуара через калиброванный жиклер и поступает в поток воды. Недостатком таких систем является необходимость регулировки устройства в процессе эксплуатации по

показаниям водосчетчика подпитки;

- инжекционные, работающие от внешнего

- источника энергии. Принцип действия таких систем основан на подаче дозы реагента в трубопровод дозирующим насосом после прохождению через расходомер-счетчик, установленный на трубопровод, заданного объема воды [4] (рис. 3). При кажущейся простоте инжекционные системы дозирования (СДР) Рис. 3. Схема инжекционного имеют ряд существенных недостатков.

устройства дозирования, СДР предлагаются как системы непрерывного

где 1 - трубопровод; 2 - пропорционального дозирования. Однако при

расходомер-счетчик воды; 3 -контроллер; 4 - дозирующий

НЯР.ПГ

ближайшем рассмотрении выясняется, что они не обеспечивают ни непрерывного, ни пропорционального дозирования. Это менее заметно при использовании СДР в котельных, где графики расхода воды и давления в сети достаточно стабильны во времени, однако при использовании в распределительных сетях и у потребителей влияние нестабильности расхода и давления оказывается существенным, и в ряде случаев может привести к негативным последствиям.

Главным недостатком

существующих инжекционных

устройств является отсутствие контроля за давлением в трубопроводе, в который производится дозирование. Подбор таких устройств для конкретных объектов (котельных, ЦТП) проводится, как правило, по максимальной величине водоразбора (рис. 4) и по

максимальному давлению в

трубопроводе в предположении, что давление в системе неизменно в течение

Рис. 4. Суточные графики в ЦТП жилого микрорайона: А - давление в трубопроводе; Б - расход воды в трубопроводе.

суток (недели, года).

В точках разбора воды систем водоснабжения, откуда производится подача воды в теплообменники ГВС, давление в трубопроводе в течение суток может изменяться в достаточно широких пределах и определяется не только режимом потребления воды конкретным потребителем, но и режимами работы всей системы водоснабжения и водопотребления в целом. На практике суточный график давления в трубопроводе имеет переменный характер с максимумом в ночное время (минимум водоразбора) и минимумами в утренние и вечерние часы (максимумы водоразбора) (рис. 4).

Производительность же мембранного дозирующего насоса в значительной мере зависит от давления в трубопроводе, в который производится дозирование. Например, при давлении 3 бар производительность насоса в зависимости от марки на 30...60 % выше, чем при давлении 6 бар (рис. 5).

Проведенный совместный анализ характерного суточного графика ГВС квартального ЦТП, суточного графика давления в водопроводе, из которого производится забор воды для ГВС, характеристик типового дозирующего насоса показал, что недоучет

переменного характера давления в сети за сутки может привести к избыточному дозированию реагента за сутки в 30.50 % сверх расчетной величины (рис. 6). При этом при максимальном водоразборе и минимальном давлении в сети текущая величина передозировки может достигать 60.70 %.

Следствием такого избыточного дозирования является перерасход реагентов; возможно также превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) реагентов в питьевой воде. Поэтому использование инжекционных устройств дозирования реагентов без контроля давления в сети

представляется нежелательным.

С целью уменьшения передозировки и снижения перерасхода реагента разработчики СДР используют способ подстройки устройства под реальные условия на объекте эксплуатации. При этом способе рекомендуется через 1.2 сут. после запуска системы в эксплуатацию провести корректировку коэффициента дозирования, определив по

водосчетчику объем поступившей на объект воды и объем реально израсходованного реагента за то же время по снижению уровня реагента в емкости. После такой подстройки суммарный суточный объем дозирования может совпадать с расчетной величиной, однако в разное время суток возникают режимы как избыточного, так и недостаточного дозирования (рис. 6).

Понятно, что такой подход не обеспечивает точного дозирования из-за существенных изменений графиков давления в течение суток, недели, сезона, а также из-за невозможности учесть все влияющие факторы (аварии в сети, неплановые водоразборы и пр.). В рассмотренном выше случае избыточное дозирование достигает в утренние и вечерние часы суток 16 %, в ночное время суток недостаточное - 40 %.

Как отмечено выше, существующие СДР не являются системами непрерывного действия. Ввод дозы реагента в трубопровод производится дискретно после прохождения через водосчетчик объема, заданного при наладке системы. В часы максимального водоразбора дозирование происходит достаточно часто. При минимальных величинах водоразбора заданный объем накапливается в течение достаточного длительного времени, затем происходит дозирование расчетного объема реагента в трубопровод, текущий расход

дозиоуюшего насоса

V, л/ч

- Расход реагента с корректировкой по давлению

- Расход реагента без корректировки по давлению Расход реагента после подстройки СДР

воды в котором в момент дозирования невелик. Поэтому концентрация реагента в воде в моменты дозирования в разы превышает расчетную величину, что может привести к превышению ПДК. Такая ситуация крайне нежелательна в системах водоснабжения, особенно в тупиковых, неимеющих циркуляции и где не происходит смешивания реагента со всем объемом воды в циркуляционной системы ГВС.

Для устранения указанных недостатков инжекционных систем дозирования реагента разработаны способ и устройство (на последнее получен патент) дозирования реагента, предусматривающие

постоянный контроль за давлением в трубопроводе, в который производится дозирование, а также ограничение максимального

времени между вводом очередных доз реагента (рис. 7). Впрыск

реагента при этом производится пропорционально объему воды, прошедшему через трубопровод за заданное время, с учетом производительности дозирующего насоса при давлении в трубопроводе в момент этого впрыска. При пусконаладочных работах на объекте (котельная, ЦТП) после монтажа производится ввод в контроллер устройства следующих констант: коэффициент дозирования

(отношение расчетного объема дозирования реагента к объему воды, прошедшему по трубопроводу); интервал дозирования (время между вводом очередных доз реагента); максимальный расход водосчетчика; передаточный коэффициент водосчетчика (имп/литр); максимальное давление датчика

Рис. 6. Суточный график дозирования реагента (ЦТП жилого микрорайона)

и

Рис. 7. Схема инжекционного устройства дозирования с корректировкой по давлению, где 1 - трубопровод; 2 -расходомер-счетчик воды; 3 - контроллер; 4 - дозирующий насос; 5 - датчик

давления

давления.

Выводы

Универсальность предлагаемой разработки заключается в возможности применения различных типов и типоразмеров расходомеров-счетчиков воды и дозирующих насосов. Это позволяет применять указанное устройство на объектах с любой производительностью по обрабатываемой воде; использовать устройство как перемещаемое с объекта на объект для организации промывки котлов и теплообменников «на ходу» без вывода их в ремонт. При этом в отличие от других технических решений не требуется регулировки и подстройки устройства дозирования в процессе эксплуатации. Выбор точки ввода реагента в трубопровод (до или после насоса подпитки, в ином месте) может быть произведен непосредственно при монтаже, это не оказывает влияния на объем дозирования, так как датчик давления устанавливается рядом с точкой ввода и устройство автоматически корректирует объем дозирования по давлению именно в этой точке.

Возможный вариант применения разработки - модернизация ранее установленных систем пропорционального дозирования, не имеющих корректировки по давлению.

Список литературы

1. Герцев Р., Дербышев А. Как победить коррозию.. .//Жилищно-коммунальный комплекс Урала. 2006. № 4.

2. Балабан-Ирменин Ю. В., Рубашов А. М., Тарасов С. Г. Некоторые проблемы внедрения фосфонатов-антинакипинов. - Водоочистка. 2008. № 12.

3. Чаусов Ф., Плетнев М., Казанцева И. “ИЖИК”- компактные энергонезависимые дозирующие устройства для водоподготовки. // Водоочистка. 2008. № 9.

4. Хайхян Р. А. Использование антинакипинов для обработки воды в котельных МУП «Мостеплоэнерго». // Новости теплоснабжения. 2001. № 11.

AVTOMATICHESKOE DOZIROVANIE REAGENTOV IN SYSTEMS OF VODOSNABZHENIYA I KOTEL’NYKH

A. A. MITZKEVICH

Most municipal boiler rooms are usedfor the feed of caldrons «unboiled» water without some pre-treatment. On this account the layer of deposit of salts appears on the midwalls of pipes, that results in the decline of tekhniko-ekonomicheskikh indexes of work of caldrons, their death. The high level of otlozhe-niy salts arises up and on the internal surfaces of teploobmennikov of hot vodosnab-zhe-niya of thermal points during their work without the periodic washings. A method and device (on the last a patent is got) is offered dosages of reagent, providing stopping of appearance of new salt deposits and gradual removal of old deposits. Developmentforesees permanent control after pressure in a pipeline, in which a dosage, and also limitation of maximal time, is produced between the input of next doses of reagent.

Keywords: komplekson, dosage of reagents, vodopodgotovka, metering pump-device, thermal point, proportional dosage, IOMS, OEDF, hot water-supply.

Поступила в редакцию 10.02 2010