Б. А. Зимин, технический директор ООО «АэроГидроТех», г. Москва
Введение
В настоящее время в системе ЖКХ страны эксплуатируется порядка 200 тыс. коммунальных отопительных котельных. Из них 60% не оснащены водоподготовкой, а в 40% котельных подготовка воды производится неудовлетворительно. Статистика показывает, что до 50% объектов коммунального теплоснабжения требуют капитального ремонта. На каждые 100 км тепловых сетей (ТС) ежегодно регистрируется в среднем 70 повреждений, потери в тепловых сетях коммунального теплоснабжения достигают 30%.
В системах централизованного теплоснабжения многих городов России используется открытая система теплоснабжения (двухтрубная), когда отопление и горячее теплоснабжение (ГВС) жилых районов совмещено. Водоподго-товка в таких котельных обязательна, однако, система деаэрации воды неудовлетворительная. В этих системах приходится деаэрировать огромное количество подпиточной воды. Например, подпитка теплосети одного микрорайона г. Коломна достигает 290 м3/ч, в котельной микрорайона Заречный г. Тулы — 450 м3/ч, на ТЭЦ-1 г. Красноярска — 1200 м3/ч и т.д.
В недеаэрированной воде содержится растворенный кислород, в среднем 10 г на 1 м3 воды. Кислород очень агрессивен. Попавший в ТС кислород соединяется с железом и разрушает сетевые трубопроводы изнутри. Если подпитка теплосети составляет 100 м3/ч, то в ТС ежечасно поступает 1 кг кислорода. 1 кг кислорода, соединяясь с 2,42 кг железа, образует 3,32 кг окислов железа. За месяц может быть разрушено 1,7 т металла трубопроводов.
Еще более агрессивен кислород при наличии в воде свободной углекислоты. Особенно много углекислоты в подпиточной воде, когда в системе химводоподготовки установлены водород-катионитовые фильтры.
Кислородная коррозия (как правило, не равномерная, а точечная — прим. авт.) приводит к быстрому выходу из строя магистральных тру-
бопроводов и большим утечками горячей воды, и потерям тепла, а водогрейные котлы заносятся окислами железа, что наносит огромный экономический ущерб.
При плохой деаэрации магистральные сетевые трубопроводы выходят из строя за 5 лет, вместо 30. Примером может служить система теплоснабжения пос. Запрудня Талдомского района Московской обл. В котельной установлены водогрейные котлы ПТВМ-30. При наличии Н-катионитовых фильтров и плохо работающей системы декарбонизации воды еще и отсутствует деаэрация воды (установленные деаэраторы атмосферного типа не работают из-за отсутствия паровых котлов, которые были демонтированы — прим. авт.). Теплосети нуждаются в полной замене. Утечки воды — больше чем потребление. Постоянные жалобы населения.
Особенно наглядно наблюдать за состоянием магистральных трубопроводов теплосети зимой. Например, в г. Красноярске интенсивно парят колодцы теплотрассы вдоль многокилометровой улицы, идущей от ТЭЦ-1 на правобережье Енисея. ТС нуждаются в замене (в многомиллионных капиталовложениях — прим. авт.). Причина — недостаточная деаэрация подпиточной воды теплосети.
О существующих проблемах деаэрации воды и способ их решения
1. Более 90% деаэрационных установок в системе ЖКХ и в промэнергетике не обеспечивают расчетного качества деаэрирования воды. Многие имеющиеся деаэрационные установки используются как промежуточные баки без осуществления процесса деаэрации.
Выпускаемые деаэраторы используют способ экстенсивного тепломассообмена между деаэрирующей и деаэрируемой средами. Для эффективной деаэрации необходим способ интенсивного тепломассообмена.
Если подпитка теплосети составляет 100 м3/ч, то в тепловые сети ежечасно поступает 1 кг кислорода, который, соединяясь с 2,42 кг железа, образует 3,32 кг окислов железа. За месяц может быть разрушено 1,7 т металла трубопроводов.
Например, атмосферные деаэрационные колонки струйно-барботажного типа ДА не приспособлены работать на номинальной нагрузке, если предварительный нагрев деаэрируемой воды составляет менее 94 ОС. Теплообменники подавляющего большинства котельных не могут нагреть деаэрируемую воду выше 40-70 ОС. Барботажное устройство этой колонки способно пропустить столько пара, чтобы нагреть на 10 ОС 120% воды от номинальной нагрузки. Если предварительный недогрев воды до 104 ОС составляет 20 ОС, то нагрузка не может быть более 60% от номинала. Если в колонку подать больше пара, то внутри деаэрационной колонки срабатывает внутренний гидрозатвор и пар, предназначенный для нагрева воды, выбрасывается в атмосферу.
Котельные, имеющие квалифицированные кадры, устанавливают внутри деаэрационных баков самодельные устройства для барботажа пара и добиваются расчетного качества деаэрации воды при нагрузках меньше номинальной. Барботажная деаэрация воды приводит к интенсивной коррозии стенок бака. При температуре деаэрируемой воды ниже 78 ОС наблюдаются сильные гидроудары при барботировании пара через воду.
Производительность струйных деаэраторов, имеющих барботажные устройства, ограничена. Например, на ТЭЦ-1 г. Йошкар-Ола атмосферные деаэраторы с двумя колонками ДА-100, барботажными устройствами и баком объемом 50 м3 обеспечивали производительность до 90 т/ч вместо 200 т/ч. После реконструкции с применением изобретений автора стали обеспечивать производительность до 300 т/ч.
В промышленных котельных в деаэраторы подают возвратный конденсат от технологических агрегатов или от пароводяных бойлеров. Этот конденсат, направляемый в деаэрационный бак, как правило, имеет большое количество пролетного пара. Этот пар не работает на нагрев воды. Деаэраторы типа ДА, ДСА и барботажные деаэраторы конструкции Уралэнергометаллургпрома не приспособлены использовать пролетный пар, возвращаемый вместе с конденсатом. Этот пар травится в атмосферу через деаэратор, не нагревая деаэрируемую воду до расчетной температуры. В то же время нельзя подать в барботажные устройства деаэратора нужного количества пара от котлов, т.к. в деаэрационном баке повышенное давление за счет пролетного пара и поэтому срабатывает гидрозатвор.
В котельной объединения «Молоко» г. Шахунья Нижегородской обл. потери пролетного пара в атмосферу через деаэратор ДА-50 составляли около 1,5 т/ч (это 0,96 Гкал/ч тепла — прим. авт.) при плохом качестве деаэрирования воды. Внедрение двух изобретений автора (Патент РФ № 2131555, патент РФ № 1454781) позволило полностью исключить потери пара в атмосферу
(пролетный пар стал работать в качестве греющей деаэрирующей среды) и добиться высокого качества деаэрации воды — выше установленных нормативов.
Аналогичный результат с экономией 1,2-1,5 т/ч пара был получен в отопительной котельной пос. Смирново г. Ижевска.
2. Хорошие результаты дает применение комплексонатов в процессе водоподготовки. Если котельная не имеет паровых котлов, то полностью отказываются от использования катионитовых фильтров. Это упрощает эксплуатацию, экономит силы и средства. Однако комплексонат не нейтрализует полностью агрессивные свойства растворенного в воде кислорода. Поэтому, даже при использовании комплексонатов, необходима деаэрация воды, подаваемой в теплосеть. Большинство старых отопительных котельных, имеющих водогрейные котлы, располагают так же и паровыми котлами. Паровые котлы используются только для обеспечения деаэрации воды, т.к. в котельных установлены атмосферные деаэраторы, не способные работать без пара. Паровые котлы требуют обязательного умягчения воды в Na-катионитовых фильтрах. Паровые котлы работают, как правило, на малых нагрузках (только для выработки пара для деаэраторов) и при низком КПД (наблюдается перерасход топлива).
В котельной МУП «Энергия» г. Нововоронежа Воронежской обл. установлены водогрейные котлы ПТВМ-30 и паровые ДЕ-25. Для обработки подпиточной воды теплосети в последнее время стали эффективно использоваться ком-плексонаты, что позволило отказаться от использования катионитовых фильтров. Деаэра-ционная установка ДСА-200 атмосферного типа была реконструирована с переводом ее в вакуумный режим работы. Это позволило отказаться от использования паровых котлов и перевести их в водогрейный режим, отказаться от Na-катионитовых фильтров, применявшихся ранее для паровых котлов. Получена значительная экономия топлива и соли. Паровые котлы в водогрейном режиме стали работать с более высоким КПД. Ликвидированы потери конденсата и перерасход соли на регенерацию фильтров (ранее в деаэратор подавался пар на барботаж для нагрева воды до 104 ОС, а образовавшийся конденсат уходил в теплосеть). В настоящее время деаэрационная установка работает в вакуумном режиме на «начальном эффекте», т.е. без подачи деаэрирующей среды в деаэратор. Деаэрируемую воду нагревают в водоводяном теплообменнике до 70-75 ОС и подают в деаэратор.
Аналогичная реконструкция деаэрационной установки была произведена 10 лет назад в котельной микрорайона «Красная Поляна» Лобненской теплосети (г. Лобня Московской обл., котлы ПТВМ-30 и паровые котлы ДКВР-10). Был реконструирован атмосферный деаэратор с переводом в вакуумный режим работы (успешно эксплуатируется до сих пор). Остановлен паровой котел, работавший на малой нагрузке для обеспечения паром атмосферного деаэратора.
3. Большой проблемой в промышленной энергетике, а особенно в энергетике коммунального хозяйства, является изношенность паровых котлов. Органы котлонадзора запрещают эксплуатацию изношенных паровых котлов из-за уменьшения толщины стенок барабанов от точечной кислородной коррозии. Однако котлы, снятые с регистрации в органах котлонадзора, вполне пригодны для эксплуатации в водогрейном режиме при температуре нагрева воды до 115 ОС.
Проектными организациями разработаны технологии перевода этих котлов в водогрейный режим с температурой нагрева воды до 115 ОС. Такие котлы не подведомственны органам Котлонадзора и могут еще долго эксплуатироваться. Однако возникает проблема деаэрации под-питочной воды, подаваемой в теплосеть.
Cтраницы: 1 | 2 | читать дальше>>