CC BY
12
УДК 621.311
Энергосберегающая система окрашивания теплоносителя в котельных и тепловых сетях
В. В. Каргапольцев,
Вятский государственный университет, аспирант, ООО «Ами-Энерго»
С целью сокращения расходов на водоподготовку, вызванных несанкционированным разбором сетевой воды, предложено устройство для дозированного ввода флуоресцеинового красителя в трубопровод.
Ключевые слова: тепловые сети, водоподготовка, энергосбережение, теплоноситель.
Рост стоимости энергетических ресурсов требует принятия мер по повышению эффективности их использования на всех стадиях - от производства до потребления. Эффективными способами энергосбережения в тепловых сетях являются снижение утечек теплофикационной воды через неплотные соединения и аварийные повреждения, а также уменьшение несанкционированного водоразбора (хищений) потребителями.
Объём воды в системе теплоснабжения восполняется системами водоподготовки: подпиточная вода проходит очистку от примесей, растворённого воздуха, нагревается до заданной температуры. Утечки и несанкционированные разборы сетевой воды на практике оказываются существенно выше проектных величин, что приводит к большим дополнительным затратам на водоподготовку [1].
На основании п. 6.134 документа «МДК 4-02.2001. Типовая инструкция по технической эксплуатации тепловых сетей систем коммунального теплоснабжения» «для контроля за герметичностью систем теплопотребления и несанкционированным разбором горячей воды из систем отопления при отсутствии горячего водоснабжения по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологического надзора с предварительным оповещением населения допускается использование флуоресцеи-на динатриевой соли (уранина А)». Такое решение используется, как правило, эпизодически - раз в год в течение нескольких дней происходит залповый ввод красителя в тепловую сеть. Существующие в теплотрассах дефекты выявляются визуально протечками изумрудно-зелёного цвета. Расчетная доза уранина А составляет в зависимости от местных условий от 1 до 5 граммов красителя на тонну сетевой воды.
Во время ввода в сетевую воду красителей потребители прекращают её несанкционированный разбор, и объём подпитки уменьшается в 2-5 раз. В течение последующих нескольких недель краситель постепенно удаляется из сети через оставшиеся неплотности и объём водоподготовки снова возрастает.
Технические решения
Для уменьшения объёма водоподготовки в котельных и соответствующего снижения затрат на неё в течение всего года предлагается наладить
непрерывное точное дозирование, обеспечивающее минимум затрат на приобретение красителя.
В качестве прототипа при разработке устройства дозирования красителя выбраны устройства дозирования ингибиторов коррозии, имеющие определенное распространение в котельных, системах теплоснабжения, горячего водоснабжения.
Системы дозирования ингибиторов коррозии, используемые в энергетике и коммунальном хозяйстве, делятся на две группы:
- эжекционные - работающие от энергии потока жидкости в трубопроводе, в который дозируется реагент (недостатком таких систем является необходимость регулировки устройства в процессе эксплуатации по показаниям водосчётчика подпитки);
- инжекционные - работающие от внешнего источника энергии.
Принцип действия представленных на рынке систем дозирования данного типа основан на подаче дозы реагента в трубопровод дозирующим насосом после прохождению через расходомер-счётчик, установленный на трубопровод, заданного объёма воды. Инжекционные системы также не лишены недостатков. Они не обеспечивают пропорционального дозирования, так как, во-первых, суточный график давления в тепловой сети имеет переменный характер, размах колебаний достигает ±15 %. Вид графика давления представляет собой перевёрнутый относительно горизонтальной оси график расхода теплофикационной воды (рис. 1) и обусловлен увеличением расхода теплофикационной воды через теплообменники потребителей для нагрева большего количества горячей воды в часы максимального водоразбора.
Во-вторых, объём ввода раствора красителя в трубопровод зависит от давления в трубопроводе (в связи с зависимостью производительности дозирующего насоса от давления в трубопроводе, в который производится дозирование, рис. 2). В результате этого при колебаниях давления в трубопроводе в пределах ±15 % погрешность дозирования красителя достигает ±25 %.
Устройство дозирования красителей
Для устранения недостатков существующих систем дозирования разработано устройство дозирования раствора красителя, предусматривающее постоянный контроль за давлением в трубопроводе, в котором производится дозирование [2].
Р, бар
12,0 11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
АР -4
— \
/
/
0123456789 10
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t, час
Рис. 1. Суточный график давления в трубопроводе тепловой сети: АР — суточный размах колебаний давления в трубопроводе
Б, л/ч
18 17 16 15 14 13 12
АР
АБ
1 23456789 10
13 14 15 Р, бар
Рис. 2. Зависимость производительности дозирующего насоса от противодавления: АР — суточный размах колебаний давления в трубопроводе;
А5 — размах изменений объёма дозирования раствора в трубопровод
Элементом устройства дозирования красителя, содержащим «ноу-хау», является контроллер (рис. 3) с программным обеспечением, реализующим алгоритм управления дозирующим насосом. Впрыск раствора красителя производится пропорционально объёму подпиточной воды, прошедшему через трубопровод подпитки котельной за заданное время, с учётом производительности дозирующего насоса при давлении в трубопроводе в момент этого впрыска.
При пусконаладочных работах на объекте (котельная) после монтажа наладчиком производится ввод в контроллер устройства следующих констант:
- коэффициент дозирования (отношение расчетного объёма дозирования раствора красителя к объёму воды, прошедшему по подпиточному трубопроводу);
- максимальный расход водосчётчика;
- передаточный коэффициент водосчётчика (обычно 1 импульс на 1 литр);
- максимальное давление датчика давления.
Предложенное решение по дозированию позволяет резко уменьшить утечки и хищения сетевой воды в тепловых сетях. Максимальный экономиче-
Рис. 3. Контроллер устройства дозирования красителей
ский эффект обеспечивается непрерывностью процесса дозирования, а минимальные затраты на реагент - высокой точностью дозирования в трубопровод подпитки котельной и соответствующей экономией красителя.
Техническое решение зарегистрировано в виде патента на полезную модель «Устройство дозирования красителя сетевой воды» [3]. Универсальность разработки заключается в возможности применения различных типов и типоразмеров расходомеров-счётчиков воды и дозирующих насосов. Это позволяет применять указанное устройство на объектах с любой производительностью по окрашиваемой воде, при этом не требуется регулировки и настройки устройства дозирования в процессе эксплуатации. Выбор точки ввода раствора красителя в трубопровод (до или после насоса подпитки, в ином месте) может быть произведён непосредственно при монтаже, это не оказывает влияния на объём дозирования, так как датчик давления устанавливается рядом с точкой ввода раствора красителя в трубопровод, и устройство автоматически корректирует объём дозирования по давлению именно в этой точке (рис. 4).
Рис. 4. Схема устройства дозирования красителя с корректировкой по давлению:
1 — трубопровод; 2 — расходомер-счётчик воды; 3 — контроллер; 4 — дозирующий насос; 5 — датчик давления
0
12
№ 3 (51) 2013, май-июнь
Реализация проекта
Предполагаемый рынок разработанного устройства дозирования красителей - это предприятия тепловых сетей и предприятия-владельцы котельных. Планируется также позиционирование устройств и в других сферах применения: дозирова-
ние ингибиторов коррозии для трубопроводов тепло-и водоснабжения.
В конце 2012 года произведена сборка первой партии устройств дозирования для десяти котельных ОАО «Советские коммунальные системы» (Ханты-Мансийский автономный округ). Устройство выполнено в шкафном варианте (рис. 5).
Срок окупаемости проекта (первоначальных затрат и затрат на пополнение оборотных средств) -6 месяцев. Рентабельность проекта в первый год реализации - 40 %, с третьего года реализации - 65 %.
Предложенный способ позволяет резко уменьшить утечки и хищения сетевой воды в тепловых сетях. Максимальный экономический эффект обеспечивается непрерывностью процесса дозирования, а минимальные затраты на реагент - высокой точностью дозирования в трубопровод подпитки котельной. Социальный эффект от реализации проекта заключается в снижении затрат котельных на производство тепловой энергии.
Рис. 5. Устройство дозирования красителя в шкафном варианте исполнения
Рис. 6. Настенный вариант исполнения
Литература
1. www.energyland.info [Электронный ресурс]. Код доступа: www.energyland.info/news-print-6907
2. Мицкевич А. А., Каргапольцев В. В. Как уменьшить утечки и хищения теплофикационной воды // ЖКХ. Журнал руководителя и главного бухгалтера. - 2012. - № 8. - С. 46-47.
3. Устройство дозирования красителя сетевой воды, F17D 3/12. Патент на полезную модель № 120745. Опубликовано 27.09.2012, бюллетень Федерального института патентной собственности, № 27, 2012.
Energy-economy system of heat transfer water coloring in heating networks V. V. Kargapol'tsev,
Vyatka State University, postgraduate student
We offer and describe the device for dosed input of coloring substance in pipelines for reduction of water treatment expenses due to losses of heat transfer water.
Keywords: heating network, water treatment, energy economy, heat transfer water.
