CC BY
0УДК 628.165+658.264
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОДБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ МЕМБРАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДОПОДГОТОВКИ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Коняев И.В., магистрант, направление подготовки 08.04.01 Строительство, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: vanoshamanov@gmail.com
Научный руководитель: Демидочкин В.В., кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой те-плогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: tgv@mail.osu.ru
Аннотация. В работе рассматриваются методы борьбы с солями жёсткости, включая перспективную технологию на основе полупроницаемых мембран. Рассматривается один из основных недостатков, возникший при эксплуатации мембранного метода и вариант его решения на основе специальной лабораторной установки и методики подбора. Приводится описание установки, её внешний вид и технологическая схема, способная изменяться под нужды конкретного производства.
Ключевые слова: теплоснабжение, водоподготовка, мембранные установки, подбор технологий водо-подготовки, соли жесткости.
DEVELOPMENT OF THE TECHNIQUE OF SELECTING OPTIMAL MEMBRANE WATER PREPARATION TECHNOLOGIES FOR HEAT SUPPLY SYSTEMS
Konyaev I.V., master student, training direction 08.04.01 Construction, Orenburg State University, Orenburg e-mail: vanoshamanov@gmail.com
Scientific adviser: Demidochkin V.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Heat and Gas Supply, Ventilation and Hydromechanics, Orenburg State University, Orenburg e-mail: tgv@mail.osu.ru
Abstract. The paper discusses methods of dealing with hardness salts, including promising technology based on semipermeable membranes. One of the main drawbacks arising during the operation of the membrane method and the variant of its solution based on a special laboratory installation and selection technique are considered. A description of the installation, its appearance and technological scheme that can be changed to the needs of a particular production.
Keywords: heat supply, water treatment, membrane plants, selection of water treatment technologies, hardness salts.
Основными проблемами теплоснабжения в РФ являются износ оборудования и низкая эффективность его функционирования [1]. В качестве причин выступают процессы коррозии и накопления на поверхностях оборудования и трубопроводах систем отопления оксидов железа и отложений солей жесткости [1, 2]. Борьба с данной проблемой осуществляется с помощью процесса обессоливания,
который является одной из составляющих частей другого большого процесса - водоподготовки.
Существует множество методов водоподготовки, но наиболее часто применяемые из них - это ионообменный, термический и мембранный, которые также могут применяться по отдельности или в комплексе [3]. Основные преимущества и недостатки этих методов размещены в таблице 1 [4, 5].
Таблица 1 - Основные характеристики методов водоподготовки
Метод водоподготовки Преимущества Недостатки
1 2 3
Ионообменный • высокий уровень разработки; • высокая степень надежности; • простота в применении мер по взрыхлению загрузки. • высокий уровень потребления реагентов; • потребность в многоступенчатой очистке воды; • потребность в ликвидации высокоминерализованных стоков.
Метод водоподготовки Преимущества Недостатки
1 2 3
Термический • высокая степень обессоливания воды; • отсутствие отходов; • отсутствие химических реагентов. • высокие финансовые затраты при капитальном возведении; • большие размеры агрегата; • большой расход электричества.
Мембранный • отсутствие постоянных минерализованных стоков; • высокая степень автоматизации; • отсутствие необходимости в применении реагентов. • низкий уровень эксплуатации; • высокая чувствительность мембран к загрязнениям; • высокие финансовые затраты при капитальном возведении.
Исходя из характеристик методов и курса государства на повышение эффективности и экологич-ности производства [4], сформулированы требования к современной водоподготовке:
- уменьшение нагрузки на окружающую среду путем минимизации сбросов сточных вод;
- уменьшение потребления реагентов;
- снижение энергетических затрат;
- высокий уровень автоматизации;
- повышение качества очищаемой воды.
Мембранный метод водоподготовки в большей
степени соответствует данным требованиям. Следовательно, необходимо оказать помощь распространению данной технологии не только в системы теплоснабжения, но и в других производствах. Для чего нужно преодолеть основной ее недостаток -низкий уровень эксплуатации, проявляющийся в отсутствии у персонала производств необходимых знаний и умений для работы с данным методом водоподготовки. Решить данную проблему можно созданием исследовательско-промышленной установки с применением мембран, способной пере-
страиваться под нужды разных производств. Но для такой установки также необходима и методика, которая в совокупности с данной исследовательской установкой (ИУ) позволит выработать у обучающихся специальные навыки работы на мембранных установках, а также их применения в различных технологических условиях.
На кафедре «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидромеханика» Оренбургского государственного университета (ТГВиГМ ОГУ), в рамках сотрудничества с ООО «Научно-исследовательский и проектный институт экологических проблем» (г. Оренбург), разработана исследовательская установка (рисунок 1), способная переключаться на четыре уникальных цикла работы (рисунки 2.1-2.4), технологическая схема которой включает:
- промышленную установку обратного осмоса (УОО), имеющую возможность переключаться на несколько различных схем (рисунок 1);
- четыре напорных фильтра (НФ) (рисунок
1);
- баки исходной воды и пермеата.
Рисунок 1 - Общий вид ИУ с основными элементами
Рисунок 2.1 - Технологическая схема № 1
Вода на входе - из различных источников (химический состав которых пригоден для работы ИУ). Схема может применятся на: ТЭЦ, ГРЭС.
Рисунок 2.2 - Технологическая схема № 2
Вода на входе - предварительно очищенная для нужд УОО. Схема может применяться на: ТЭЦ, ГРЭС и для уменьшения объема концентрата.
Рисунок 2.3 - Технологическая схема № 3
Вода на входе - предварительно обессоленная на УОО. Схема может применяться на: химических
производствах и при производстве питьевои воды, при отсутствии собственные УОО.
Рисунок 2.4 - Технологическая схема № 4
Вода на входе - предварительно обессоленная на УОО. Схема может применятся на: химических производствах и при производстве питьевои воды.
Благодаря многовариантным возможностям ИУ и разрабатываемой на её основе методики подбора, появится возможность преодолеть недостаток,
препятствующий распространению мембранных установок. Что сделает применение данного метода водоподготовки более доступными для различных отраслей промышленности нашей старны и позволит повысить экологичность и экономичность производства [6].
Литература
1. Лукин М. В., Рыженков А. В., Погорелов С. И., Гужов С. В., Волков А. В. Опыт реновации систем отопления жилых зданий // Энергосовет. - 2018. - № 1. - С. 50-54.
2. Галковский В. А., Чупова М. В. Анализ снижения коэффициента теплопередачи теплообмен-ных аппаратов вследствие загрязнения поверхности [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:// naukovedenie.ru/PDF/41TVN217 (дата обращения: 03.03.2019).
3. Копылов А. С., Лавыгин В. М., Очков В. Ф. Водоподготовка в энергетике. - М.: МЭИ, 2016. - 310 с.
4. Шаповалов Д. А. Исследования и оптимизация режимов работы обратноосмотических установок в задачах построения ВПУ на ТЭС: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.14. - М., 2016. - 143 с.
5. Бушуев Е. Н., Еремина Н. А. Анализ современных технологий на ТЭС [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.rosteplo.m/Tech_stat/stat_shaЫon.php?id=3137 (дата обращения: 21.03.2019).
6. Первов А. Г., Андрианов А. П., Юрчевский Е. Б. Совершенствование мембранных систем водопод-готовки - исключение реагентов и стоков [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/ Tech_stat/stat_shablon.php?id=2601 (дата обращения: 12.03.19).
