ОБЗОР И АНАЛИЗ ВПУ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В БЛОЧНО-МОДУЛЬНЫХ КОТЕЛЬНЫХ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Обзор и анализ ВПУ,

применяемых в блочно-модульных котельных

см о см

<0 О!

о ш т

X

<

т о х

X

Артемов Игорь Николаевич

старший преподаватель, кафедра теплоэнергетических систем, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, [email protected]

Тиханкин Дмитрий Викторович

студент, кафедра теплоэнергетических систем, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, [email protected]

Свиридова Дарья Сергеевна,

студент, кафедра безопасности и жизнедеятельности, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, [email protected]

На сегодня водоподготовка котельных, в том числе и котельных блочно-модульной конструкции, является необходимой и неотъемлемой частью ее эффективной работы. Это прежде всего связано с тем, что исходная вода для котельной (из водоема или из системы водоснабжения) имеет соединения кальция и магния (жесткая вода), которые образуют накипь и шлам в трубах котла и тепловых сетях, что приводит к износу оборудования и повышению энергозатрат тепловой сети. Поэтому проблема создания эффективной и недорогой технологии обработки воды является весьма актуальной. Водоподготовка -необходимый технологический процесс, предназначенный для обеспечения нормативных параметров воды и воисполнение потерь теплоносителя (воды) добавочной водой. В работе проведен обзор различных водоподготовительных установок, которые используются для очитки и умягчения исходной воды, удаления растворенных в ней природных солей. Ключевые слова: водоподготовительная установка, блочно-модульная котельная, умягчение воды, Na-катионитный фильтр

Введение. На сегодня водоподготовка котельных, в том числе и котельных блочно-модульной конструкции, является необходимой и неотъемлемой частью ее эффективной работы. Это прежде всего связано с тем, что исходная вода для котельной (из водоема или из системы водоснабжения) имеет соединения кальция и магния (жесткая вода), которые образуют накипь и шлам в трубах котла и тепловых сетях, что приводит к износу оборудования и повышению энергозатрат тепловой сети. Поэтому проблема создания эффективной и недорогой технологии обработки воды является весьма актуальной.

Водоподготовка стационарных котельных обычно осуществляется с помощью крупногабаритного оборудования, поскольку нет существенного ограничения в производственной площади. За ходом процесса водо-подготовки в таких котельных может следить штат работников, выполняющих регулировку узлов и агрегатов, а также производящих постоянный отбор проб для анализа [5].

В то же время при создании блочно-модульных котельных установок (БМКУ) имеет место дефицит производственных площадей, а условия их применения предусматривают минимальное количество обслуживающего персонала. Поэтому в системах водоподготовки по возможности используют малогабаритное оборудование, способное работать в автоматическом режиме [4].

Одним из показателей качества воды, регламентируется нормативными документами при использовании для хозяйственных или технических нужд различных видов промышленности, показатель общей жесткости воды [3]. Для доведения его до соответствующих норм в зависимости от качества исходной воды, применяют ре-агентный, термический, мембранный, ионообменные методы смягчения (катионирование), а также различные их комбинации [1,2].

Блочные водоподготовительные установки предназначены для умягчения природной воды перед подачей в котел. Все паровые котлы паропроизводительностью выше 0,7 т/ч и все водогрейные котлы согласно «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» должны быть оборудованы установками для докотловой обработки воды, гарантирующих выполнение норм качества питательной воды [8].

Для удаления кальция и магния исходная вода подвергается обработке катионитом в водоподготовитель-ных установках ВПУ- умягчение воды.

Сущность метода катионирования заключается в способности катионита извлекать из воды ионы кальция и магния, а взамен отдавать воде ионы натрия. По мере процесса умягчения исходной воды в ВПУ происходит истощение катионита (уменьшение количества ионов натрия) от чего увеличивается жесткость подаваемой воды. Жесткость воды определяется в котельной химическим методом контроля [1].

Существует несколько исполнений установок ВПУ, рассмотрим основные из них, а именно: ВпУ-1,0-К, ВПУ-2,5, ВПУ-5,0 и ВПУ-2,5У-М. Установки ВПУ-1,0-К предназначены для осветления и умягчения воды, забираемой из открытых водоемов, артезианских скважин и водопроводной сети. Состоят из двух фильтров (осветительного с зернистым фильтрующим материалом и катио-нитного с катионитом) и бака-солерастворителя для регенерации катионита [6]. Конструкция установки представлена на рисунке 1.

11 V®

1 - насос ВК-4/28, 2 - бак-мерник, 3 - катионит КУ-2-8, 4 -фильтр натрий-катионитовый, 5 - рама опорная Рисунок 3 - Устройство установки ВПУ-5,0 [8].

1 - насос ВК-2/26, 2 - фильтр механический 3 - катионит КУ-2-8 4 - фильтр натрий-катионитовый 5 - бак раствора соли 6 - рама опорная

Рисунок 1 - Конструкция установки ВПУ-1,0-К [8].

ВПУ-2,5 и ВПУ-5,0 - это водоподготовительные установки с одним двухходовым катионитным противоточ-ным фильтром. На одной раме с фильтром смонтирован бак-солерастворитель [6]. Устройство установок представлено на рисунке 2 и 3. еыхоо воды 1

1 - насос ВК-2/26, 2 - бак-мерник, 3 - катионит КУ-2-8, 4 -фильтр натрий-катионитовый, 5 - рама опорная [8] Рисунок 2 - Устройство установки ВПУ-2,5.

1.1, 1.2 - Ыа-катионитные фильтры; 2 - солерастворитель; 3,4 - бачки отбора проб; 5 - насос ВК-2/26; 6 - водоподогре-ватель

Рисунок 4 - Конструкция установки ВПУ-2,5У-М [7].

X X О го А С.

Кроме этого, ВПУ-2,5 и ВПУ-5,0 имеют паровой теплообменник для подогрева исходной воды до температуры 45°С. Предназначены для умягчения воды, забираемой из артезианских скважин и водопроводной сети [6].

ВПУ-2,5У-М является двухступенчатая водоподгото-вительной установкой с Na-катионитным фильтром, которая предназначена для умягчения подпиточной воды в передвижных и стационарных водогрейных и паровых отопительных котельных тепловой мощностью: до 8 МВт для водогрейных котельных и до 2,5 тонны в час для паровых котельных [7]. Конструкция установки представлена на рисунке 4.

Сравнение технических характеристик водоподгото-вительных установок ВПУ-1,0К, ВПУ-2,5, ВПУ-5,0 и ВПУ-2,5У-м представлено в таблице 1.

Водоподготовительные установки поставляются вместе со всеми необходимыми для эксплуатации комплектующими: насосом, запорной арматурой, контрольно-измерительными приборами и поставляются в виде максимальной монтажной готовности. Все водо-подготовки снабжены устройством для регенерации ка-тионита [7-8].

Рассмотрим принцип работы ВПУ на примере установки ВПУ-2,5У-М. Порядок умягчения подпиточной

X

го т

о

ю

2 О

м

CN

0

сч оэ

01

о ш m

X

<

m о х

X

воды в водоподготовительнои установке предусматривает несколько стадиИ: умягчение обрабатываемой воды, взрыхление слоя катионита, регенерация катио-нита, отмывка катионита.

Таблица 1

Сравнение технических характеристик водоподготови-тельных установок ВПУ-1,0К, ВПУ-2,5, ВПУ-5,0 и ВПУ-2,5У-М [8]

Наименование ВПУ-1,0К ВПУ-2,5 ВПУ-5,0 ВПУ-2,5У-М

Производительность, м3/ч 1,0 2,5 5,0 2,5

Габариты (дл х шир х выс), м 2,0 х 0,7 х 2,52 1,63 х 1,05 х 1,93 2,18 х 1,41 х 2,32 2,05 х 0,95 х 2,25

Масса кг 760 1100 2400 800

Жесткость исход- 5 5 5 5

ной воды, мг-экв/л

Жесткость умяг- 20 15 20 20

ченной воды, мкг-экв/л

Давление воды рабочее, МПа 0,4 0,4 0,4 0,4

Температура 40 40 40 40

воды, °С

Масса загружаемого катионита 112 224 155 310 450 900 200 400

КУ-2-8

- в сухом виде (теоретический вес), кг

- в мокром виде (поставляется), кг

Масса загружае- 240 - - 50

мого антрацита (0,5-1,0 мм), кг

Внутренний диа- 472 702 998 500

метр фильтра, мм

Расход соли на 1 22,5 35 70 45

регенерацию кати-

онита, кг

Установленная 1,1 3,0 3,0

мощность, кВт

Тип щелевого кол- ВТИ-К, ВТИ-К, 18 ВТИ-К, 38 ВТИ-К, 20

пачка 20 шт шт шт шт

В зависимости от назначения умягчение обрабатываемой воды ВПУ проводится по следующим схемам [6-8]:

Схема 1а и б: фильтр 1,1 работает как фильтр первой ступени, 1,2 - осветительный. И наоборот.

Схема 2: оба фильтра первой ступени работают параллельно;

Схема 3а и б: фильтр 1,1 работает как фильтр первой ступени, 1,2 - второй ступени последовательно. И наоборот.

Схема 4а и б - фильтр 1.1 работает, как Na-катио-нитный первой ступени, фильтр 1.2 - резервный. И наоборот.

Этап умягчения воды проводится в следующей последовательности: исходная вода поступает в бак и подается насосом в установку. Проходя через водоподо-греватель подается в верхнюю часть фильтров и после процедуры поступает в питательный бак.

Взрыхление лобового слоя фильтрующей загрузки водой происходит в направлении снизу вверх до полного осветления воды.

Свойство катионита истощаться приводит к необходимости его регенерации, которая происходит в соле-растворители путем смешивания воды под давлением

0,6Мпа с солью. Полученный раствор осветляется путем прохождения через фильтрующую загрузку (антрацит) и подается в фильтры.

После регенерации производится отмывка фильтрующей загрузки фильтра умягченной водой от продуктов регенерации и избытка раствора соли сверху вниз [8].

Вывод. Таким образом, для смягчения жесткой под-питочной воды, предотвращения накипи и коррозии котельного оборудования и как следствие - обеспечения надежной работы блочно-модульных котельных используются универсальные блочные водоподготовительные установки, которые по своим техническим характеристикам отвечают не только требованиям очистки воды, но и условиям, обусловленным особенностями БМКУ (мало-габаритность и автоматизм). Так, в работе был проведен обзор существующих ВПУ (ВПУ-1,0-К, ВПУ-2,5, ВПУ-5,0 и вПУ-2,5У-М), исследованы особенности их конструкций, технических характеристик, а также сущность принципа работы. Универсальность, небольшие габариты и автономность делают рассмотренные установки идеальным выбором для современных БМКУ.

Литература

1. Беликов С.Е. Водоподготовка: Справочник / С.Е. Беликов. - М.: Аква-Терм, 2007. - 240с.

2. Гужуев Э.П. Водоподготовка и водно-химические режимы в теплоэнергетике: Учеб. пособие / Э.П. Гужу-лев, В.В. Шалай, В.И. Гриценко, М.А. Таран. - Омск.: Изд-во ОмГТУ, 2005. - 384с.

3. Manivasakam N. Practical Boiler Water Treatment Handbook.India:Chemical Publishing Company, 2011. -557 р.

4. Иванов М. Водоподготовка в блочно-модульных котельных [Электронный ресурс] / М. Иванов // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. -20011. - №1(6). - С.42-43. - Режим доступа: http://www.topclimat.ru/images/files/aqua_term/0224_aqua _term_sv1_12.pdf.

5. Повышение эффективности энергетического оборудования [Электронный ресурс] // V Всером. науч.-практ. конф.: 1-2 ноября 2010 г. Материалы конференции / под ред. А.В. Мошкарина. - Иваново: ГОУ ВПО Ивановский государ.энергетический университет, 2010.

- 376 с. - Режим доступа: http://ispu.ru/files/HHTE_s97-160.pdf.

6. Водоподготовительные установки ВПУ [Электронный ресурс] / ООО «Котломаш». - Режим доступа: http://cotlomash.ru/vodopodgotovitelnye_ustanovki.

7. Паспорт и инструкция по эксплуатации к универсальной блочной водоподготовительной установке ВПУ

- 2,5 У-М [Электронный ресурс] / ООО «Котломаш». -Электросталь. - 20 с. - Режим доступа: http://cotlomash.ru/d/vpu-25-u-m.pdf.

8. Технические характеристики установок водопод-готовительных ВПУ-1,0К; ВПУ-2,5; ВПУ-5,0 [Электронный ресурс] / ООО «Котломаш». - Электросталь. - 6 с.

- Режим доступа: http://cotlomash.ru/d/opisaniye_vpu-10k_vpu-25_vpu-50.pdf.

Review and analysis of TLUs used in modular boiler houses Artemov I.N., Tikhankin D.V., Sviridova D.S.

Mordovia State University named after N.P. Ogareva

JEL classification: L61, L74, R53_

Today, water treatment of boiler houses, including boiler houses of block-

modular design, is a necessary and integral part of its effective work. This

is primarily due to the fact that the source water for the boiler room (from

the reservoir or from the water supply system) has calcium and magnesium compounds (hard water), which form scale and sludge in the boiler pipes and heating networks, which leads to wear and tear of equipment and an increase in energy consumption. heating network. Therefore, the problem of creating an effective and inexpensive technology for water treatment is very urgent. Water treatment is a necessary technological process designed to ensure the standard parameters of water and to fulfill the losses of the coolant (water) by the make-up water. The paper provides an overview of various water treatment plants that are used for purification and softening of source water, removal of natural salts dissolved in it. Keywords: water treatment plant, modular boiler house, water softening, Na-

cation exchange filter References

1. Belikov S.E. Water treatment: Handbook / S.E. Belikov. - M .: Aqua-Term,

2007 .-- 240p.

2. Guzhuev E.P. Water treatment and water-chemical regimes in heat power

engineering: Textbook. manual / E.P. Guzhulev, V.V. Shalai, V.I. Gritsenko, M.A. Ram. - Omsk .: Publishing house of OmSTU, 2005. -384p.

3. Manivasakam N. Practical Boiler Water Treatment Handbook. India:

Chemical Publishing Company, 2011. - 557 p.

4. Ivanov M. Water treatment in modular boiler rooms [Electronic resource] /

M. Ivanov // Industrial and heating boilers and mini-CHP. - 20011. - No. 1 (6). - S .42-43. - Access mode: http://www.topclimat.ru/images/files/aqua_term/0224_aqua_term_sv1_ 12.pdf.

5. Improving the efficiency of power equipment [Electronic resource] // V

Allom. scientific-practical Conf .: November 1-2, 2010 Proceedings of the conference / ed. A.V. Moshkarin. - Ivanovo: GOU VPO Ivanovo State Power Engineering University, 2010 .-- 376 p. - Access mode: http://ispu.ru/files/HHTE_s97-160.pdf.

6. Water treatment plants VPU [Electronic resource] / LLC "Kotlomash". -

Access mode: http://cotlomash.ru/vodopodgotovitelnye_ustanovki.

7. Passport and operating instructions for the universal block water treatment

plant VPU - 2.5 U-M [Electronic resource] / LLC "Kotlomash". -Elektrostal. - 20 p. - Access mode: http://cotlomash.ru/d/vpu-25-u-m.pdf.

8. Technical characteristics of water treatment plants VPU-1.0K; VPU-2.5;

VPU-5.0 [Electronic resource] / Kotlomash LLC. - Elektrostal. - 6 p. -Access mode: http://cotlomash.ru/d/opisaniye_vpu-10k_vpu-25_vpu-50.pdf.

X X

o 00 A c.

X

00 m

o

io

2 O IO