Зарастание отложениями трубопроводов тепловых систем, в том числе и оборотного водоснабжения, приводит к значительному увеличению их гидравлического сопротивления, разрегулировке систем отопления и большим энергетическим потерям на прокачку системы.
Борьба с отложениями является сложной технической проблемой. Она проводится как механическим, так и химическим способами и требует остановки сетей на ремонт.
В системе водоподготовки питательной воды начали применяться новые, более дешевые способы ее обработки: ультразвуковые, магнитные, присадки комплексонов и др.
Большой интерес представляет дешевый и эффективный способ борьбы с накипеобразованиями в зонах нагрева сырой воды с помощью комплексонов.
Ультразвуковой способ основан на разрыхлении и смывке образующихся отложений при воздействии ультразвукового излучателя. Мощность излучателя составляет несколько кВт и зона воздействия ограничена.
Магнитная обработка не требует постоянных затрат энергии, но эффективность действия зависит от состава воды.
Электроискровой высоковольтный способ очистки отложений возможен только в период ремонтных работ при остановке системы.
Промывка котлов и тепловых систем с помощью слабых растворов соляной кислоты производится также при остановке системы в период ремонтных работ.
Применение комплексонов для промывки, борьбы с накипеобразованиями и отложениями в водогрейных котлах и тепловых сетях
Применение комплексонов, содержащих фосфоновые группировки РО(ОН)2, и комплексонатов, производных от комплексонов, в системах теплоснабжения позволяет не только избежать отложения накипи в котлоагрегатах и теплообменниках, но и отмыть контуры систем теплоснабжения и водогрейных котлоагрегатов от предыдущих отложений. При применении комплексонов в системах с большими объемами воды, где накопилось большое количество отложений, целесообразна установка фильтров шламоудалителей твердых мелкодисперсных отложений. В связи с низкой скоростью витания они начинают скапливаться в зонах с низкими скоростями течения, которые часто расположены в нижних коллекторах котлов, а это может привести к прогоранию труб. После очистки системы от накипи эта опасность уменьшается. Возможно, перед началом применения комплексонов необходимо промыть систему.
Эффективность применения комплексонов зависит от их концентрации и химического состава воды. При обработке комплексонами воды с содержанием железа более 0,3 мг/л целесообразно предварительно провести ее обезжелезивание.
До начала применения комплексонов системы с отложениями целесообразно отмыть, предпочтительно, в несколько этапов, при больших дозировках концентрации комплексонов.
При эксплуатации сетей с накопившимися отложениями поддерживается концентрация комплексонов, соответствующая равновесному состоянию, когда старые отложения не отмываются, а новые не образуются.
Нарушение этого равновесия в сторону интенсивной отмывки сетей приводит к тому, что все накопившиеся шламы попадают в воду и начинают скапливаться в зонах системы с низкой скоростью движения воды. Особенно это опасно для котлов.
В системах, использующих комплексоны, необходимо применять интенсивные методы шламоудаления, правильно размещая неполнопоточные шламоотделители. В процессе эксплуатации в конечном счете вся вода пройдет через них.
Расход комплексонов рассчитывают исходя из объема отмываемого контура и количества отложений. На завершение очистки указывает стабильность во времени концентраций ионов железа, комплексона и значения pH.
Учитывая возросшие экономические затраты на традиционные способы обработки питательной и сетевой воды с применением ионообменных фильтров (стоимость достигает 10 и более руб./м3), представляет интерес переход на новую автоматизированную (стоимостью около 30-50 тыс.руб. за установку) систему обработки воды. При цене комплексона 25-30 руб./кг одного килограмма комплексона достаточно для обработки до 1500 м3 питательной воды. Себестоимость обработки одного м3 воды при этом достигает нескольких копеек, нет сброса хлоридов металлов на очистные сооружения, трубы системы подвергаются обработке замедляющей химическую коррозию (при применении цинконата комплексонов), происходит отмывка тепловой системы от ранее накопившихся отложений.
Обработка комплексонами воды не предотвращает образование биологических и наносных отложений. Поэтому используемая из поверхностных источников вода должна пройти предварительную механическую очистку.
Применение комплексонов не исключает необходимость деаэрации подпиточной воды. Остаточное содержание комплексона в системе не должно превышать предельных допустимых концентраций указанных в Санитарно-гигиенические характеристики оксиэтилидедифосфоновой кислоты ОЭДФ, тринатриевой Na3ОЭФД, монокалиевой КОЭФД ее кислот, нитрилотриметилфосфоновой кислоты НТФ по данным Института реактивов и особо чистых веществ (ИРЭА), г.Москва, приведены в Таблице 11.
Таблица 11. Допустимые нормы концентрации комплексонов в воде хозяйственно-бытового назначения.
| Соедине- ние | ПДК в воде водоемов санитарно-быто- вого назначения | ПДК в воде рыбохозяйстве- нных водоемов | ОБУВ в воздухе рабочей зоны | ОБУВ в атмосферном воздухе |
| Перечень N 2932-83 ПДК и ОБУВ в воде веществ в водных объектах хозяйственно- питьевого и культурно-быто- вого пользования МЗ СССР | Дополнительный перечень N 30-11-Т1 Главрыбвода к приложению N 3 "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" | Список N 6 вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Перечень N 2155-80 МЗ СССР от 18.03.80 г. | Список 21-91-80 от 01.08.80 г. Дополнение к списку 14-30-76 от 03.07.76 г. ОБУВ загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест | |
| ОЭДФ | 0,6 мг/л | 0,9 мг/л | 2,0 мг/м3 | 0,04 мг/ м3 |
| Na3ОЭДФ | 0,3 мг/л | 5,0 мг/м3 | 0,2 мг/ м3 | |
| КОЭДФ | 0.3 мг/л | 2,0 мг/м3 | ||
| Zn ОЭДФ | 5,0 мг/л (для горячей воды) | |||
| НТФ | 1,0 мг/л | 0,1 мг/л | 2,0 мг/м3 | 0,03 мг/м3 |
Перечисленные вещества умеренно токсичны с умеренно - выраженной способностью к кумуляции. Относятся к 3 классу умеренно - опасных веществ (ГОСТ 12.1.007-76). Слабо раздражают кожу и слизистую оболочку глаз. Проливы концентрата цинкового комплексона ZпОЭДФ смываются водопроводной водой. При попадании на кожу или в глаза необходимо промыть пораженное место водой, а затем соответствующим раствором бикарбоната натрия (2% раствор для нейтрализации раствора на поверхности кожи и 0,5% - для промывки глаз). Эти рекомендации необходимо иметь в виду при приготовлении концентрированных рабочих растворов для позирующих устройств.
 | |
| 1968 × 1039 пикс. Открыть в новом окне | |
Рекомендуемые концентрации комплексона в рабочих системах
Таблица 12. Рекомендуемые концентрации комплексонов ОЭДФ в сетевой и воде, по данным ИРЭА для различных значений индекса насыщения исходной воды
| Индекс насыщенности карбонатом кальция, I | Водородный показатель (величина) рН | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6-7 | 7-8 | 8-9 | 9-10 |
| C_ОЭДФ - концентрация комплексона ОЭДФ в подпиточной и сетевой воде, мг/л. | ||||||||
| -2 | <5 | 0,5 | 0,8 | 1 | 2 | 2 | 4 | 4 |
| -1 | 5-6 | 0,5 | 0,8 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 0 | 6-7 | 0,5 | 0,8 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 7-8 | 1 | 2 | 2 | 3 | 4 | 5 | 5 |
| 2 | 8-9 | 2 | 3 | 3 | - | 5 | 5 | 5 |
| 3 | 9-10 | 3 | 4 | 4 | - | 5 | ||
| 4 | 10-11 | 4 | 5 | 5 | 5 | |||
| 5 | 11-12 | 5 | 5 | 5 | ||||
Анализ режимов работы системы теплоснабжения
Тепловая энергия, получаемая коммунальными службами с различными энергоносителями (газ, топливо, водяной пар, горячая вода и др.), используется для обеспечения потребностей на:
- отопление и вентиляцию;
- горячее водоснабжение;
- собственные нужды.
Наиболее распространенными теплоносителями являются водяной пар и горячая вода с температурой до 150°C, производимые в котельной и по трубопроводам направляемые к потребителям.
Регулирование отопления в основном осуществляется по температуре при постоянном расходе теплоносителя. Во многих случаях расход воды в системе отопления регулируется дважды в год в начале и конце отопительного периода. Расход воды по сети летом составляет около 80% от зимнего расхода. Обычно температура воды в прямой линии колеблется от 70 до 150°C, в обратной линии в основном находится в пределах 42-70°C.
Системы отопления, работающие при постоянном расходе и регулировании температурой теплоносителя (качественное регулирование), имеют недостатки по сравнению с системой регулирования подачей воды (количественное регулирование). Система инерционна, изменение температуры в системе затягивается на несколько часов. Система имеет большое значение постоянной времени переходных процессов, плохо отслеживает потребности в тепле на отопление при резких колебаниях наружной температуры воздуха, которое иногда бывает более десяти градусов за сутки. Температура иногда регулируется только несколько раз в сутки. Особенно большая проблема в обеспечении экономичных режимов больших городов, тепловые сети которых характеризуются большой протяженностью и инерционностью.
При регулировании системы теплоснабжения подачей количества сетевой воды, нагретой до заданной постоянной температуры, мощность насосного агрегата пропорциональна расходу горячей воды в системе в третей степени (для турбулентного режима) и график зависимости мощности насоса во времени отопительного сезона напоминает отопительный график. Площадь под графиком Q-H равна энергии, затраченной на прокачку теплоносителя, которая меньше, чем в первом случае (см. рис. 18).
При создании и реконструкции систем отопления нужно шире внедрять количественные методы регулирования систем.
Переход к системе отопления с регулированием по расходу воды в системе позволяет достичь 60% экономии электроэнергии на привод циркуляционных сетевых насосов. Кроме того, замена элеваторных узлов экономичными малошумящими циркуляционными насосами с системой автоматического регулирования отопления дополнительно экономит энергию циркуляционных насосов.
 | |
| 1699 × 976 пикс. Открыть в новом окне | |
Обозначения:
N_эд - мощность, потребляемая циркуляционным насосом.
Тау_раб - продолжительность отопительного периода.
Оценку перерасхода тепла на отопление k_пер приближенно можно определить по фактическому превышению (t_д - 18) средней температуры воды в стояках системы отопления над температурой (t = 18°C) внутри здания по сравнению с расчетными значениями по отопительному графику (t_p-18) для заданной температуры наружного воздуха.
 | |
| 273 × 52 пикс. Открыть в новом окне | |
Предполагается, что термическое сопротивление системы "радиатор отопления помещение" незначительно зависит от разности температур. Избыточные теплопритоки при перетопе жильцы сбрасывают через открытые форточки, проветривая помещение. Это можно зафиксировать только при использовании тепловизоров или инфракрасных термометров.
В настоящее время находят применение автоматизированные блочные и крышные котельные, которые работают без постоянного обслуживающего персонала. Эти котельные при определенных условиях могут быть экономически выгоднее других решений реализации системы теплоснабжения объекта. Применение таких технических решений позволяет избежать затрат на создание внешних магистральных теплосетей, уменьшить тепловые потери в системе, рассредоточить выбросы вредных веществ в атмосферу. Экономические затраты при теплоснабжении от собственной котельной могут быть в 3-5 раз ниже по сравнению с централизованным теплоснабжением, особенно в условиях рыночной экономики. В каждом конкретном случае необходимо проводить технико-экономический анализ.
Анализ затрат теплоты на отопление
При проведении энергоаудита необходимо сравнить фактическое теплопотребление с расчетным, которое необходимо поставить потребителю.
Для составления теплового баланса и оценки состояния системы отопления необходимо оценить значения тепловой мощности, потребляемой на отопление зданий различного назначения.
Сравнительный анализ позволяет определить наличие "перетопа" здания и необходимость настройки его системы на проектные показатели. Это особенно важно при настройке на номинальные показатели системы централизованного теплоснабжения. Превышение теплопотерь в зданиях и элементах системы централизованного теплоснабжения больше проектных значений приводит к необходимости выявления причин и проведения работ по их устранению.
Нормативный расход теплоты на отопление здания рассчитывается по Формуле: