CC BY
2УДК 62
ПОДГОТОВКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕПЛОВЫХ
ПУНКТАХ
Мухаметова А.Ф., студент группы 17Стр(м)ТГМП, Оренбургский государственный
университет, Оренбург
e-mail: mukhametova_alina@mai.ru
Научный руководитель: Демидочкин В.В., канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики, Оренбургский государственный университет, Оренбург
Автоматизированный тепловой пункт является важным звеном в системе теплоснабжения и позволяет обеспечить экономию воды и тепла при помощи регулирования параметров теплоносителя, которые оперативно меняются в зависимости от внешних погодных условий. Так системы АЦТП позволяют сводить к минимуму эксплуатационные и трудовые затраты. Данная система зависима от качества поставляемого теплоносителя. Для предотвращения повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией сетевого оборудования, образованием отложений и шлама, необходим тщательный контроль водно-химического режима теплоносителя.
Для нашего региона с повышенной жесткостью одним из самых эффективных способов очистки считается очистка при помощи обратноосмотической мембраны с применением различных комбинаций схем загрузки фильтров, что позволяет получать воду достаточно высокого качества, способного обеспечить бесперебойную и долговечную службу АЦТП.
Ключевые слова: теплоноситель, автоматизация, водоподготовка, технология обратного осмоса, качество воды, модернизация, микрофильтрация, тепловой пункт.
Современная система теплоснабжения жилых объектов, зданий и сооружений включает в себя источник теплоснабжения, в котором непосредственно нагревается теплоноситель и подается к потребителю, тепловые сети и непосредственно сама система теплопотребления. Основное назначение современных автоматизированных тепловых пунктов (АЦТП) - это регулирование параметров до требуемых потребителю. Также теплоноситель распределяют, следят за исправностью системы отключения и защиты систем теплопотребления в случае аварийных ситуаций, ведут учет расхода теплоносителя и получаемой энергии. Автоматизированный тепловой пункт является важным звеном в тепловой системе. Так как для работы АЦТП не требуется непрерывно находящегося там персонала, в привлечении большого количества квалифицированных специалистов нет необходимости, что является большим плюсом применения систем автоматизации в современном мире.. Экономия при помощи АЦТП воды и тепла осуществляется именно в автоматическом регулированием параметров теплоносителя, которые оперативно меняются в зависимости от внешних погодных условий, что позволяет обеспечить поддержание комфортных условий проживания потребителей. Так системы АЦТП позволяют сводить к минимуму эксплуатационные и трудовые затраты.
Схема АЦТП может зависеть как от особенностей пользователей тепловой энергии, так и особенностей источника теплоснабжения. Теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру от источника теплоснабжения к потребителю, затем обратно. При этом в любой теплосистеме существует процент теплового носителя, который теряется либо в виде утечек, либо самим потребителем. Для восполнения потерь в первичных теплосетях на котельных и
ТЭЦ, используют системы подпитки. Как правило источниками подпиточного теплового носителя здесь являются системы водоподготовки данных предприятий.
В связи с отсутствием постоянного обслуживающего персонала на АЦТП, данная система зависима от качества поставляемого теплоносителя. Для предотвращения повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией сетевого оборудования, образованием отложений и шлама, необходим тщательный контроль водно-химического режима теплоносителя.
Для регулирования, а также контроля параметров воды в АЦТП используются отверстия и каналы малых проходных сечений. Поэтому эффективность работы системы в целом и ее элементов зависит от их состояния. В связи с этим качество воды должно быть реализовано на практике, а не только нормативно декларируемым. В настоящее время в России только начинается процесс перехода от морально и физически устаревших систем к более современным системам. Основным недостатком отечественного проектирования тепловых пунктов при независимом подключении абонентов является отсутствие системы сбора и возврата теплоносителя. Более эффективной считается схема, в которой часть теплоносителя из подающего трубопровода направляется предварительно в накопительный резервуар, затем осуществляется непосредственно подпитка контура потребителя. Такие схемы используют на сегодняшний день за рубежом. Также осуществляют контроль качества воды и корректируют ее химический состав, который в свою очередь подбирают в соответствии с материалами изготовления элементов системы отопления.
В настоящее время существуют разные способы подготовки теплоносителя. В связи с тем, что для нашего региона в исходной воде для подпитки тепловых сетей повышенная жесткость, а современные методы подготовки теплоносителя имеют множество несовершенств, существует альтернативный способ подготовки воды. Обратноосмотическая мембрана с применением различных комбинаций схем загрузки фильтров позволяет получать воду достаточно высокого качества, способного обеспечить бесперебойную и долговечную службу АЦТП. Для того, чтобы выбрать схему подготовки подпиточной воды, необходимо определить значение карбонатного индекса при различных комбинациях значений общей щелочности и кальциевой жесткости для данной температуры нагрева в оборудовании.
Исходной водой для установки подпитки теплосети является река Урал. Показатели качества воды представлены в таблице 1 [1].
Таблица 1 - Особенности солевого состава воды реки Урал
Местоположение участка реки Химический состав воды*
Минерализация, мг/л преобладающий анион, % экв Преобладающий катион, % экв жесткость воды, мг-экв/л
1 2 3 4 5
от истока до г. Магнитогорска 100-150/ 250-300 НСО3- 35-40/42-46 Са 25-30/ 35-40 1,25-1,90/ 2,7/3,6
от пос. Березовский до г. Оренбург (ниже впадения рр. Зингейки, Ори, Караганки) 200-300/ 700-800 НСО3-25-28/ 20-23 Са 2-3/5-7
от г. Оренбург до с. Кушум (впадение рр. Илек, Чаган, Деркул и др.) 250-350/ не более 1000 НСО3-25-28/ 20-23 Са 2-3/5-7
1 2 3 4 5
бесприточный участок от с. Кушум до г. Атырау 250-350/не более 1000 HCO3- 25-28/заметное увеличение содержания О Са/заметное увеличение содержания № 2-3/ до 5
* в числителе - в период максимального стока, в знаменателе - в период минимального стока
Таблица 2 - Отклонение от норматива среднегодового содержания загрязняющих веществ (знак « +» указывает на превышение ПДК, а знак «-» на его отсутствие) на 2016 год (в числителе отклонение в замыкающем створе водохозяйственного участка; в знаменателе -в притоках).
Показатели Номера водохозяйственных участков
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Аммонийный ион -/ -/- -/- -/- -/- -/ -/+ -/- +/+ -/+
БПК5 +/ +/+ +/+ +/+ +/+ +/ +/+ +/+ +/+ +/+
Железо общ. -/ +/+ +/+ +/- +/- +/ -/- +/+ +/+ +/+
Медь +/ +/+ +/+ +/+ +/+ +/ +/+ +/+ +/+ +/+
Нефтепродукты +/ +/+ -/- -/- -/- -/ -/- -/- +/- +/+
Нитрит-ион -/ +/+ +/+ +/+ +/+ +/ +/+ +/+ +/+ +/+
Сульфаты -/ +/+ -/- -/- -/- -/ -/+ -/+ +/+ +/+
Сухой остаток -/ -/+ -/- -/- -/- -/ -/- -/- +/+ -/-
Фосфаты -/ -/+ -/- -/- -/- -/ -/- -/- -/- -/-
Цинк +/ +/+ -/- -/- -/- -/ -/- -/- -/- -/-
Из данной сводной таблицы видно, что для реки Урал значение водородного показателя колеблется в зависимости от времени года. К примеру, в весенние периоды диапазон 7,07-8,49 соответствует нейтральной среде, а в летний периоды - слабощелочной. В летние периоды наблюдается увеличение рН из-за активно протекающего процесса фотосинтеза, осуществляющегося микроорганизмами. В результате по общей жесткости в целом вода находится в диапазоне от 2,7-6,78 мг-экв/л. В весенний период вода идентифицируется как мягкая, что связано с паводковым периодом, а в летний период вода идентифицируется как жесткая, в связи с летней меженью.
В основу мембранной технологии заложен натуральный природный процесс фильтрации воды. Основной фильтрующий элемент установки - полупроницаемая мембрана. Для того, чтобы выполнить очистку высокоминерализованной воды обратным осмосом, нужно создать избыточное давление, превышающее осмотическое, в отсеке с раствором. Тем самым можно обеспечить прохождение молекул воды через полупроницаемую мембрану в направлении противоположном осмосу, т.е. со стороны очищаемой воды в камеру с чистой водой. Примеси, размер которых превышает размер пор мембраны, при фильтрации физически не могут проникнуть через мембрану.
В отличие от традиционных методов очистки, требующих больших площадей, как для размещения оборудования, так и для шламоотвалов, многошаговой обработки, мембранные технологии имеют следующие преимущества: высокий уровень автоматизации, позволяющий снизить трудозатраты, повысить культуру производства, компактность оборудования. Для беспесперебойной работы мембраны ее необходимо периодически промывать от загрязнений. Предусмотрены следующие типы химических промывок: кислотная, щелочная, гипохлоритом натрия, совместная - раствором гипохлорита натрия и
раствором щелочи. Периодичность, интенсивность и продолжительность обратных и химических промывок зависит от качества исходной воды и характера отложений. В реальных условиях для доведения показателей воды, подаваемой на мембранные системы обратного осмоса до требуемого качества необходима также система предварительной очистки, которая по своей комбинации фильтров зависит от качества исходной воды.
При работе установки микрофильтрации обеспечивается высококачественная очистка исходной воды по показателям, указанным в таблице 3.
Таблица 3 - Показатели качества воды после установки микрофильтрации
Показатели Единицы измерения Величина
Взвешенные вещества мг / дм менее 0,5
Железо мг /дм3 менее 0,1
Остаточный алюминий мг / дм менее 0,1
Перманганатная окисляемость мг02 / дм3 менее 5,0
Нефтепродукты мг / дм менее 0,1
ББТ / 3 мг / дм менее 3,0
Также можно отметить, что в условиях, когда солевой раствор пересыщен по малорастворимым солям кальция и магния, использование антискалянтов (ингибиторов соли отложений) позволяет стабилизировать соли жесткости в растворе, предотвратив их выпадение на поверхность мембран. При этом ингибитор через мембрану не проникает и сбрасывается в дренаж вместе с солевым концентратом. Применение реагентов-ингибиторов не заменяет предварительной подготовки воды для установки обратного осмоса, однако позволяет исключить из схемы предварительной подготовки установку умягчения, что значительно снижает стоимость проекта. Использование ингибитора в 2-4 раза увеличивает интервал между промывками мембранного контура. Дозирование препарата осуществляется автоматическим дозирующим устройством, который в свою очередь обеспечивает однородное смешение препарата с питающей водой и равномерную подачу ингибитора в зону фильтрации. Также при необходимости реагент можно разбавлять обессоленной водой (пермеатом).
Литература
1. Отчет о выполнении работ для государственных нужд «Разработка проекта СКИОВО бассейна реки Урал (российская часть). Общая характеристика бассейна р. Урал и осуществляемой водохозяйственной деятельности в бассейне». - Екатеринбург: ФГУП РосНИИВХ, - 2010. - 93 с.
2. Первов, А.Г. Разработка мембранных технологий с уменьшенным расходом воды на собственные нужды / А.Г. Первов, А.П. Андрианов, Т.П. Горбунова // Водоснабжение и санитарная техника. - 2010. - № 8. - С. 13-21.
3. Первов, А.Г. Совершенствование мембранных систем водоподготовки - исключение реагентов и стоков [Электронный ресурс] / А.Г. Первов, А.П. Андрианов, Е.Б. Юрчевский. -Режим доступа: кйр://-^№^го81ер1о.ги/ТесИ_81а1/81а1;_8ИаЫоп.ркр?1д=2601 - (дата обращения: 09.10.17).
4. СП 89.13330.2016. Котельные установки (актуализированная редакция СНиП П-35-76). - Взамен СНиП 11-35-76; Введ. 17.06.2017. - Москва, 2016. - 102 с.
5. Чичирова, Н.Д. Повышение эффективности реагентной предварительной очистки воды на Казанской ТЭЦ-3 / Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, А.Г. Филимонов, А.А. Елисеев // Известия вузов. Проблемы. - 2010. - № 11-12. - С. 53-60.
6. Фрог, Б.Н. Водоподготовка: учебник / Б.Н. Фрог, А.Г. Первов. - М.: Издательство АСВ, 2015. - 512 с.
