Чистка теплообменных устройств биоорганическим веществом Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

DOI: 10.18454/IRJ.2016.53.105 Матрунчик А.С.

ORCID: 0000-0003-0874-2933, старший преподаватель, Пермский национальный исследовательский политехнический университет ЧИСТКА ТЕПЛООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВ БИООРГАНИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВОМ

Аннотация

В данной статье рассмотрены перспективы использования технологии чистки теплообменных аппаратов пластинчатого типа биоорганической жидкостью, использующей в своем составе активные бактерии. Подробно представлены достоинства и недостатки разных видов теплообменных аппаратов. Рассмотрен данный способ чистки, показаны свойства используемого вещества. Представлен опыт применения технологии на реальном объекте, приведены исходные и итоговые фотографии. Проанализирована перспектива использования данной технологии для систем жилищно-коммунального хозяйства городов.

Ключевые слова: теплообменник, теплообменный аппарат, биоорганическая жидкость, биоорганическое вещество.

Matrunchik A.S.

ORCID: 0000-0003-0874-2933, senior lecturer, Perm National Research Polytechnic University HEAT EXCHANGING EQUIPMENT CLEANING WITH BIO ORGANIC MATTER

Abstract

This article discusses the prospects for the use of clean technology heat exchangers plate-type liquid bioorganic using in its composition active bacteria. It is presented in detail the advantages and disadvantages of different types of heat exchangers. We consider this method of cleansing, shows the properties of the substance used. Experience in the application of technology to the real object, are given initial and final photos. It analyzed the prospect of using this technology for the systems of housing and communal services of cities.

Keywords: heat exchanger, heat exchanger, bioorganic liquid bio-organic substance.

Сфера жилищно-коммунального хозяйства в настоящее имеет множество проблем, в числе которых и износ старых проложенных в прошлом веке трубопроводов, со временем утрачивающих свои качества и показатели, и проблемы с устройствами и оборудованием тепловых пунктов. Если остановится подробнее на оборудовании тепловых пунктов, то одними из самых заметных и важнейших устройств являются теплообменные аппараты, применяющиеся в качестве элементов как для систем горячего водоснабжения, так и отопления. Теплообменные энергетические аппараты, расположенные в тепловых пунктах, могут быть двух основных видов: кожухотрубные и пластинчатые [1].

Кожухотрубные теплообменники в современности уступают роль пластинчатых, хотя несколько десятилетий назад именно они имели ведущую роль в жилищно-коммунальном хозяйстве страны. Они бывают трех видов: прямоточные, противоточные и перекрестноточные. Их конструкция такова: тонкие трубки с теплоносителем находятся в середине кожуха, поэтому от количества трубок и будет зависеть массовая скорость движения вещества-теплоносителя, которое повлияет на общую величину теплообмена аппарата. Из положительных качеств аппарата можно привести относительную устойчивость к гидравлическим ударам и возможность работать почти в любой среде. К основным недостаткам относят большие размеры, которые влекут за собой повышенную металлоемкость и цену, а кроме того, потребность в большой площади помещения теплового пункта.

Пластинчатые теплообменники, получившие в настоящее время самое широкое распространение, состоят из набора пластин определенного размера и количества. Подразделяются на паянные и разборные. Для жилищно-коммунального хозяйства рекомендуется применять только разборные пластинчатые теплообменники из-за проблемы чистки устройства и невозможности вскрытия паянного аппарата. К достоинствам данного вида теплообменных энергетических установок можно отнести компактность - они не занимают много места и их можно увязать в достаточно небольшом тепловом пункте, меньший вес вследствие применения меньшего количества металла для пластин, нежели, чем для кожухотрубного аппарата, простая возможность уменьшения и увеличения необходимой производительности теплообменного устройства из-за возможности добавления либо убавления количества пластин к уже существующему разборному пластинчатому теплообменнику. Недостатками аппарата являются высокая стоимость комплектующих прокладок, которые надо периодически менять, гидравлическое сопротивление выше, чем у кожухотрубных моделей, этим провоцируется зависимость более мощного насосного оборудования, что в свою очередь сказывается на общей стоимости теплового пункта, и, что самое главное, зависимость от уровня подготовки рабочего теплоносителя. Пластинчатые теплообменники в ходе работы получают отложения на внутренних стенках пластин (на рис. 1 представлена пластина теплообменника после вскрытия, на которой видны отложения), которые приходится ежегодно прочищать, используя различные вещества и технологии.

Рис. 1 - Пластина теплообменного аппарата

Во время работы тепловых энергетических установок теплообмена образуются различные соли, которые не всегда можно убрать механически или с использованием реагентов. Их компоненты нерастворимы в воде, устойчивы к кислотам, они существенно снижают теплоотдающую способность пластин и обладают серьезной механической прочностью. За последние годы появилось несколько технологий чистки разборных теплообменных аппаратов, в том числе использование биоорганических веществ на основе молочной кислоты. Общая приблизительная кислотность раствора: рН=2,8..3,5. Основные преимущества очистки с использованием биоорганического вещества от других видов:

1) Биовещество не активно при взаимодействии с металлами, этим оно отличается от кислот, использующихся при очистке теплообменников. Если упомянуть об использовании соляной кислоты, считающейся оптимальным по эффекту и стоимости вариантом удаления большинства типов и видов твердых отложений в теплообменных устройствах, следует учесть, что она имеет повышенную коррозионную активность, следовательно, использовать её не всегда целесообразно, особенно при низкой скорости движения при очистке, из -за опасности поражения сварных участков труб и арматуры - мест повышенного коррозионного поражения.

2) Экологический аспект использования - биовещество является биоразлагаемым, то есть его можно утилизировать. Если использовать в технологической схеме очистки сепарацию, то будет происходить выпадение частиц отложений и белковых остатков.

3) Перспективность использования технологии для очистки труднодоступных участков систем отопления и теплоснабжения - разветвленных трубопроводов и трубопроводов малого диаметра.

Представленный способ очистки был проверен на нескольких объектах теплоснабжения. Предварительно теплообменник был демонтирован для проведения натурного осмотра устройства с целью выявления вида накипи и объемов отложений. При осмотре пластины теплообменника со стороны подачи теплоносителя наблюдалось устойчивое отложение темного серо-зеленого цвета с легким запахом нефтепродуктов. Отложения представляли собой особо прочный налет, который налет физическими и химическими методами не устранялся. При осмотре пластины теплообменника со стороны нагрева воды наблюдалось устойчивое отложение рыжего цвета по всей поверхности. Отложения представляет собой особо прочный налет, который физическими методами не устранялся, химическими методами устранялся частично. Стороны пластин движения теплоносителя и нагреваемой воды имели загрязнения по всей площади рабочей поверхности. По итогам лабораторный исследований образков накипи для очистки устройства был выбран реагент со штаммом № 2. Концентрация реагента в системе во время очистки была установлена равной 5%, три цикла чистки, температурный режим 90±5°С при интенсивной циркуляции и давлении в системе 2,5 - 4 атм. К теплообменнику было подключено оборудование для обеспечения циркуляции и нагрева смеси воды с биоорганической жидкостью. Контроль за параметрами процесса осуществляется посредством приборов -манометров, термометров, врезанных в общую схему. Эксперимент по очистке был завершен, после чего был

произведен цикл промывки водой в течение одного часа. Промывка системы имела целью удаление остатков отработанных бактерий и переработанных отложений.

По окончанию процесса очистки был произведен повторный демонтаж и вскрытие пластин теплообменника. Образования накипи перешли из твердого состояния в коллоидную массу, и были легко удалены струей воды, что стало возможным именно благодаря свойствам биоорганического реагента. Фотография очищенной пластины приведена на рис. 2.

Рис. 2 - Состояние пластины после очистки

Можно сделать вывод, что технологии биологической очистки систем теплоснабжения и отопления в будущем могут составить конкуренцию традиционным способам очистки, имея преимущества в виде экологичности и высокой эффективности, однако, недостатком будет является большая стоимость использования данного способа. В любом случае, технология нуждается в доработке и дополнительных проверках её показателей работы.

Список литературы/ References 1. Кузьменков С.М. Замена кожухотрубных теплообменников для горячего водоснабжения на пластинчатые на центральных тепловых пунктах / Кузьменков С.М., Котов А.А. // Материалы докладов 43 научно-технической конференции преподавателей и студентов университета. - 2010. - С. 302-303.

Список литературы на английском языке / References in English 1. Kuz'menkov S.M. Zamena kozhukhotrubnykh teploobmennikov dlia goriachego vodosnabzheniia na plastinchatye na tsentral'nykh teplovykh punktakh [Replacement shell and tube heat exchanger for hot water supply to the plate on the central heating unit] / S. M. Kuz'menkov, A. A. Kotov // Materialy dokladov 43 nauchno-tekhnicheskoi konferentsii prepodavatelei i studentov universiteta [Proceedings of the 43 scientific-technical conference of teachers and students]. - 2010. - P. 302-303. [in Russian]