Мы хотим пить воду, богатую минералами, не содержащую химических добавок, мы хотим умываться такой водой, и хотим, чтобы при ее нагревании не образовывалась накипь. Возможно ли это?

Мы приобретаем высокоэффективное теплообменное оборудование, и тратим в десятки раз больше на то, чтобы это оборудование работало эффективно продолжительное время.

Мы вынуждены постоянно прерывать подачу горячей воды, останавливать, разбирать и чистить котлы, теплообменники и нагреватели от накипи. Меняем трубные пучки, пластины, коллекторы, покупаем системы умягчения воды, и на расходные материалы тратим больше, чем на само оборудование.

Применение ультразвуковой технологии предотвращения образования накипи позволяет существенно снизить скорость накипеобразования, увеличить сроки безостановочной работы теплообменного оборудования, интенсифицировать теплообмен, уменьшить расход теплоносителя, топлива, электроэнергии.

       Избавиться от накипи раз и навсегда, сохраняя при этом состав расходной воды – на сегодняшний день задача невыполнимая, но уменьшить скорость образования накипи на теплообменных поверхностях, продлить сроки работы оборудования и облегчить его эксплуатацию – это реально.

       Энергосберегающая технология предотвращения образования накипи позволяет достигнуть этого уже сегодня. Наши ультразвуковые устройства просты в эксплуатации, не требуют расходных материалов, обслуживания, потребляют незначительное количество электроэнергии и защищают теплообменное оборудование от любых видов твердых отложений.

Образование накипных отложений - одна из главных проблем теплоэнергетики. Накипеобразованию подвержены теплообменники различных типов и назначения: конденсаторы, деаэраторы, пароохладители, инжекторы, котлы и испарители, все виды нагревателей, в том числе и скоростные. Образование слоя накипи, толщина которого составляет 1 мм, ухудшает процесс теплообмена в котлах, по данным различных источников, на 5-20% в зависимости от состава накипи и типа котла. А при даже непродолжительной работе котлов на  химически неподготовленной воде толщина слоя накипи достигает 50 мм. На рис. 1 показан срез выходной трубы (диаметр 200 мм) деаэратора  – диаметр свободного от накипи канала составляет всего 30 мм!  Продолжительная работа нагревателей даже при невысоких температурах нагреваемой воды вызывает образование значительной толщины слоя накипных отложений. Результаты обследования кожухотрубных нагревателей систем горячего водоснабжения в Москве показали, что толщина слоя накипи внутри теплообменных трубок превышает 1 мм, что приводит к уменьшению эффективности использования теплоносителя до 30%. При этом количество переданного нагреваемой воде тепла меньше одной трети количества тепла, содержащегося в прошедшем через нагреватель теплоносителе. И поддержание температуры расходной воды на требуемом уровне достигается путем увеличения расхода теплоносителя.

   Загрязнение теплообменных поверхностей нагревателя накипными отложениями не только снижает эффективность его работы и требует периодической остановки для проведения очистки, но и, что более важно, вызывает цепочку экономических потерь при производстве, транспортировке и потреблении тепла.
   В тепловых пунктах это увеличение потребления электроэнергии насосами, перекачивающими повышенный объем теплоносителя, дополнительные тепловые потери в нагревателях, необходимость их остановки и чистки теплообменных поверхностей.
   Тепловые потери при транспортировке тепла пропорциональны количеству тепла, содержащегося в прошедшем по теплопроводам теплоносителе. Увеличение расхода греющей воды в ТП вызывает необходимость транспортировки повышенного объема теплоносителя, что приводит к дополнительным тепловым потерям в теплопроводах и дополнительному расходу электроэнергии.
   При производстве тепловой энергии требуется компенсировать потери тепла как при потреблении, так и при его транспортировке, что вызывает расход дополнительных объемов природного газа (как основного энергоносителя).
   Малоэффективная работа теплообменников в тепловых пунктах является так же причиной увеличения температуры обратной сетевой воды, что негативно сказывается на воспроизводстве тепловой энергии.

Вернуться к началу

В настоящее время существует несколько технологий, уменьшающих скорость накипеобразования в теплообменном оборудовании. К их числу относятся магнитная, электромагнитная и электрохимическая обработка воды. Ультразвуковая технология выделяется в этом ряду тем, что обеспечивает одновременное воздействие на образование накипи несколькими различными механизмами.
   При озвучивании воды ультразвуком достаточной интенсивности происходит разрушение, раскалывание образующихся в нагреваемой воде кристаллов солей жесткости. Это приводит к уменьшению размеров кристаллов и к увеличению центров кристаллизации в нагреваемой воде. В результате значительная часть кристаллов не достигает размеров, требуемых для осаждения, и процесс формирования накипи на теплообменной поверхности замедляется. 

   Следующим механизмом воздействия ультразвуковой технологии на образование накипи служит возбуждение высокочастотных колебаний на поверхности теплообмена. Распространяясь по всей поверхности теплообменного оборудования, ультразвуковые колебания препятствуют формированию на нем накипных отложений, отталкивают от теплообменной поверхности кристаллы солей и замедляют их осаждение. На рис. 2 приведен анимационный видеоролик, демонстрирующий этот процесс.

   Изгибные колебания теплообменной поверхности разрушают так же уже сформированный слой накипи. Это разрушение сопровождается отслоением и откалыванием кусочков накипи. При значительной толщине слоя образованной ранее накипи относительно диаметра водопроводящих каналов существует опасность их засорения и закупорки. Поэтому одним из основных требований успешного применения ультразвуковой технологии является предварительная очистка теплообменных поверхностей от сформированного до установки ультразвуковых устройств  слоя накипных отложений.

   Ультразвуковая  технология предотвращения образования накипи основана на возбуждении ультразвуковых колебаний, распространяющихся по теплообменной поверхности или в толще воды. Какой из этих механизмов является основным, определяется способом передачи колебаний от излучателя ультразвука к возбуждаемой среде. Для кожухотрубных водонагревателей и охладителей наиболее оптимальным является сварное соединение излучателей с трубной доской. В случае паровых или водогрейных котлов излучатели привариваются на барабаны и коллектора боковых и заднего экранов, обеспечивая защиту от накипи наиболее высокотемпературных участков котлов. Для пластинчатых теплообменников предпочтительнее формирование УЗ колебаний в толще воды, что достигается некоторым изменением конструкции излучателей. Частота вынужденных ультразвуковых колебаний составляет 20 - 25 кГц и не оказывает негативного влияния на сварные и вальцованные соединения.
   Ультразвуковая технология предотвращения образования накипи с применением устройств серии «Акустик-Т» позволяет получить качественные показательные результаты работы за сравнительно небольшое время. Наиболее наглядно эффективность применения АПУ проявляется на кожухотрубных пароводяных теплообменниках, нагревающих воду с высокой карбонатной жесткостью, при выходной температуре нагреваемой воды до 80°С. Работа теплообменника в таком режиме приводит к необходимости ежемесячной его остановки для проведения очистки теплообменных поверхностей. Толщина слоя накипи, образующегося за месяц работы теплообменника, достигает 3-5 мм. Оснащение таких нагревателей противонакипными устройствами серии «Акустик-Т» приводит к троекратному увеличению срока работы нагревателя между его вынужденными остановками для проведения очистки. На рис. 4 приведено фото трубного пучка такого нагревателя через месяц его работы после оснащения его нашими противонакипным устройством. Толщина слоя накипи в теплообменных трубках менее 1мм, время безостановочной его работы увеличилось до 3-х месяцев.

   На рис. 5 показан выходной патрубок пластинчатого теплообменника до и после установки противонакипного устройства "Акустик-Т2". Оснащение противонакипными устройствами нагревателей, например системы ГВС, работающих с водой, карбонатная жесткость которой не выше 2 мг-экв/литр, а выходная температура до 60°С, позволяет обеспечивать безнакипный режим их работы годами.

Вернуться к началу

Увеличение срока работы теплообменного оборудования между его вынужденными остановками является показательным, но не единственным преимуществом применения акустических противонакипных устройств.
На рис. 6 показан график относительного изменения удельного расхода теплоносителя на протяжении двух лет, до и после установки на кожухотрубном нагревателе системы ГВС противонакипного устройства «Акустик-Т4». Удельный расход теплоносителя в летний период сократился на 25%, уменьшилось и потребление электроэнергии. Экономический эффект от внедрения 20 устройств «Акустик-Т4» в тепловых пунктах  за два года их эксплуатации составил 1,3 млн рублей.

На рис. 7 приведен график изменения разницы температур теплоносителя в летний период, при отключенной системе отопления, в трех тепловых пунктах, один из которых оснащен противонакипным устройством «Акустик-Т2» (красная кривая). Пластинчатые теплообменники системы ГВС в этих ТП имеют одинаковые площади теплообменной поверхности, близкие присоединенные нагрузки и расположены на одной теплотрассе. В оборудованном противонакипным устройством тепловом пункте разница температур теплоносителя (на входе-выходе теплообменников) на 4-6°С выше, что свидетельствует о более эффективной его работе.
   На гистограммах, приведенных на рис. 8 и рис. 9 показаны средние за летний период разницы температур теплоносителя и удельные расходы сетевой воды в этих тепловых пунктах за 2000 – 2003 годы. Установка противонакипных устройств была проведена весной 2001 года, значения расходов и разницы температур теплоносителя за 2000 год отражают эффективность работы нагревателей до установки на одном из них АПУ. В течение двух лет после оснащения  нагревателя противонакипным устройством происходило уверенное увеличение разницы температур теплоносителя и уменьшение его удельного расхода. В контрольных тепловых пунктах наблюдается обратная картина, что свидетельствует о снижении эффективности работы теплообменников, не оснащенных противонакипным устройством. Весной 2003 года было зарегистрировано изменение перепада давлений нагреваемой воды на входе/выходе одного из нагревателей (зеленая гистограмма), и проведена химическая очистка его теплообменных поверхностей. После проведения очистки не оснащенного АПУ нагревателя произошло естественное увеличение разницы температур сетевой воды и уменьшение удельного расхода теплоносителя – эффективность работы нагревателя значительно увеличилась, превысив ее значение  в 2000 году, но так и не достигнув эффективности работы аналогичного нагревателя, оснащенного противонакипным устройством. В 2003 году существенно снизилась эффективность работы и второго (синяя гистограмма) нагревателя.

   Аналогичные результаты, полученные  для большого числа пластинчатых и кожухотрубных теплообменников, показывают, что разница температур теплоносителя в теплообменниках, оснащенных нашими противонакипными устройствами, на 4 – 8°С выше, чем в контрольных, а удельный расход теплоносителя на 10 – 30% ниже. Значительный разброс значений удельного расхода теплоносителя в контрольных ТП для однотипных нагревателей как раз и свидетельствует о различной степени их загрязнения. Экспериментально показано, что в не оборудованных противонакипными устройствами тепловых пунктах, нагреватели в которых имеют не слишком большую степень загрязнения, на каждую произведенную в системе ГВС Гкал количества тепла перерасход теплоносителя составляет  от 2,5 до 8 тонн. Тепловые потери и потери электроэнергии пропорциональны этому перерасходу.
   Специалистами ОАО «Теплопргресс-М» были проведены прямые измерения коэффициентов теплопередачи ряда теплообменников, которые показали, что коэффициент теплопередачи теплообменников, оснащенных нашими противонакипными устройствами, на  10 - 27% выше наиболее близких по паспортным данным, температурным режимам и присоединенным нагрузкам контрольных теплообменников.
   Расчеты экономической эффективности показывают, что срок окупаемости противонакипных устройств составляет от двух кварталов до года. Ультразвуковая  технология - одна из рекомендованных энергосберегающих технологий (РД 34.20.145-92) и позволяет не только увеличить срок работы теплообменного оборудования между его вынужденными остановками для проведения очистки, но и достигнуть реальной экономии средств и энергоносителей.

Вернуться к началу

Отложения солей карбонатной жесткости на теплообменном оборудовании является основной причиной уменьшения эффективности его работы. За счет различных значений коэффициентов теплопроводности металла и образующегося слоя накипи, увеличение толщины слоя отложений приводит к снижению температуры нагреваемой воды. Поддержание температуры нагреваемой воды на требуемом уровне достигается за счет увеличения температуры теплообменной поверхности, путем повышения расхода греющей воды в нагревателях или увеличения расхода топлива в котлах. Но более высокие температуры теплообменной поверхности приводят и к более интенсивному образованию накипи (за счет локального перегрева ближнего слоя жидкости). И, начиная с определенного момента, образование накипи приобретает лавинообразный характер, приводя к закупорке теплообменных трубок, прогоранию экранных труб и выходу из строя теплообменного оборудования.
   Контроль косвенных параметров эффективности работы теплообменного оборудования – разницы температур теплоносителя, удельного расхода топлива, перепада давлений воды на входе/выходе, гидравлического сопротивления, позволяет избежать такой крайности, но повлиять на причину их изменения не в состоянии.

Мы хотим пить воду, богатую минералами, не содержащую химических добавок, мы хотим умываться такой водой, и хотим, чтобы она не образовывала накипь при нагревании. И сознаем, что это невозможно. Но замедлить процессы, приводящие к образованию накипи, противодействовать им различными способами в наших силах. 

   Представленная Вам данная энергосберегающая технология с применением устройств серии «Акустик-Т» производства ООО «Кольцо-энерго» позволяет такое воздействие осуществить. Осуществить, не внося изменений в состав нагреваемой воды, сохранить паспортную эффективность работы теплообменного оборудования, увеличить срок его безостановочной работы, уменьшить затраты на его эксплуатацию, значительно снизить тепловые и экономические потери, неизбежные при производстве и транспортировке тепловой энергии. 

На рынке ультразвуковых противонакипных устройств сегодня представлено несколько их типов, значительно отличающихся по характеристикам и эффективности применения. Все приведенные данные и результаты относятся только к акустическим противонакипным устройствам «Акустик-Т» производства ООО «Кольцо-энерго».

Вернуться к началу