CC BY
6УДК 62-734
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОТЕЛЬНЫХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ
ВОДОПОДГОТОВКИ
Коханенко Д.С., студент группы 17Стр(М)-ТГМП, Оренбургский государственный университет, Оренбург. E-mail: k.dim56@mail.ru
Научный руководитель: Демидочкин В.В., канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики, Оренбургский государственный университет, Оренбург
Водоподготовка для котельных установок на сегодняшний день является обязательной составляющей в рабочем процессе каждой котельной. Вода может представлять угрозу для водонагревательного и парового котлов, несмотря на то, что одновременно является доступным теплоносителем и универсальным растворителем. Данная опасность связана, зачастую, с наличием в воде различных примесей и осадков. Каждый тип примесей может служить причиной уменьшения стабильной и эффективной работы котла.
Ключевые слова: котловые системы, эффективность работы котельных, современные методы водоподготовки.
Использование в системах воды, которая не прошла механическую фильтрацию, приводит к серьёзным неисправностям - уменьшению сечения, повреждению трубопроводов, запорной и регулировочной арматуры, выходу из строя циркуляционных насосов [1].
Качественная водоподготовка для котлов является гарантией эффективного и безаварийного функционирования всего оборудования в течение отопительного сезона.
Наиболее часто в качестве источников водоснабжения котельных установок используются водопровод, артезианские скважины или водоемы [2]. Каждый из источников воды имеет свои недочеты и набор свойственных ему сложностей. Одной из таких сложностей для воды являются соли магния и кальция, которые обуславливают общую жёсткость.
Котловые системы подразделяют на паровые и водогрейные по их назначению. У каждого из них свои требования к воде, на которые влияет мощность котла и температурный режим. Предъявляемые требования к качеству воды для котловых систем определяются исходя из уровня, обеспечивающего эффективную и безопасную работы котла при наименьшем риске образования коррозии и осадков [3]. Надзорные органы занимаются разработкой официальных требований, однако рекомендации производителя, устанавливающиеся исходя и гарантийных обязательств, всегда жестче этих требований. В Европейском Союзе нормы и требования производителей проходят всеобщую экспертизу в органах стандартизации и профильных организациях с точки зрения эффективности и продолжительной эксплуатации котла.
Большинство систем для водоподготовки было разработано еще в советские годы. Нормы и требования к качеству воды для котельных за последние 20 лет претерпели изменения, что требует модернизации оборудования. На сегодняшний день большая часть оборудования и методов водоподготовки устарели и не отвечают современным требованиям. Необходимо применение современных методов водоподготовки.
Одной из наиболее распространенной технологией водоподготовки для подачи на паровые котлы последние десятилетия является ионный обмен (двухступенчатое натрий-
катионирование). На сегодняшний день сильную конкуренцию ему составил обратный осмос - относительно новый метод подготовки воды, который позволяет не только снизить жесткость, но и уменьшить общую минерализацию. Значительное число котельных старается перейти на данную технологию водоподготовки.
При определении экономической эффективности замены натрий-катионирования обратноосмотической установкой наиболее важно помимо учета затрат на эксплуатацию установок различных типов оценить эффективность работы котлов на воде, прошедшей разные системы водоподготовки:
- вода, которая прошла систему натрий-катионирования, имеет примерно тот же уровень минерализации, что изначальная;
- обратный осмос помогает не только смягчить воду, но и снизить ее общую минерализацию до низких значений (10-100 мг/л).
Низкий уровень минерализации воды позволяет котлу работать в режиме с минимальными потерями на его продувку, что следовательно снижает и затраты топлива, требующегося для выработки необходимого объема пара [4].
Еще одним главным выбором в пользу обратного осмоса является уменьшение в пять-десять раз объемов продувок котла, работающего на деминерализованной воде.
Также значимыми преимуществами данного метода являются малые энергозатраты, простота конструкций аппаратов и установок, небольшие их размеры и простота эксплуатации.
Применительно к установкам водоподготовки, где растворителем является вода, процесс обратного осмоса можно представить следующим образом: если со стороны протекающей через аппарат природной воды с некоторым содержанием примесей приложить давление, превышающее осмотическое, то вода будет проходить через стенку мембраны и накапливаться по другую ее сторону, а примеси - находиться с исходной водой, их концентрация будет возрастать [5].
Преимущества метода обратного осмоса:
1) высокая степень качества полученной воды, которая обусловлена с физико-химической точки зрения весьма «мягкими» условиями проведения процесса;
2) отношение производительности с габаритами - лучшее по сравнению с другими методами обессоливания (дистилляцией, натрий-катионированием, электродиализом);
3) низкий расход ингибиторов отложений и химических реагентов для отмывки отложений на стенках мембран;
4) небольшая энергоёмкость (энергия требуется только для рециркуляции раствора и создания градиента давления, так как процесс осуществляется без фазовых переходов);
5) позволяет сбрасывать концентрат в окружающую среду (канализацию) без очищения практически в каждом случае.
Также как и у других методов водоочистки существует ряд недостатков данного метода: необходима полная водоподготовка для наибольшей производительности мембран и максимального срока их эксплуатации; значительные начальные затраты и ограниченный срок службы мембран.
Применение технологии обратного осмоса для водоподготовки котельных позволяет повысить срок службы оборудования, долгое время работать без потерь КПД, сократить затраты на дорогостоящие реагенты и одновременно избавиться от сточных вод, которые содержат эти реагенты.
Литература
1. Беликов, С.Е. Водоподготовка: Справочник. - М.: Аква-Терм, 2007. - 240 с.
2. Первов, А.Г. Совершенствование конструкций мембранных аппаратов - ключ к созданию безреагентных технологий с выходом фильтрата до 99 % / А.Г. Первов, А.П.
Андрианов, Д.В. Спицов, Е.Б. Юрчевский // Критические технологии. Мембраны. - 2010. -№3 (47). - С. 3-14.
3. СП 89.13330.2016. Котельные установки (актуализированная редакция СНиП II-35-76). - Взамен СНиП П-35-76; Введ. 17.06.2017. - Москва, 2016. - 102 с.
4. Фрог, Б.Н. Водоподготовка: учебник / Б.Н. Фрог, А.Г. Первов. - М.: Издательство АСВ, 2015. - 512 с.
5. Цыряпкина, О.А. Водоподготовка методом обратного осмоса [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.c-o-k.ru/articles/vodopodgotovka-metodom-obratnogo-osmosa - (дата обращения: 25.12.17).
