Введение. 
Ультразвуковая технология предотвращения образования накипи

Ультразвуковые колебания воздействуют на слой накипи, образуя в нем микротрещины и способствуя удалению его с теплообменной поверхности. При воздействии ультразвука на воду происходит дробление образующихся в воде кристаллов солей, что не позволяет им достичь размеров, необходимых для образования осадочных отложений.

Область применения

Внедрение энергосберегающих технологий является одним из приоритетных направлений среди технических мероприятий развития теплоэнергетики. Сокращение поставок природного газа, в том числе и в сектор муниципального теплоснабжения, прогнозируемое в несколько раз увеличение цен на газ, и не менее серьезное повышение тарифов на тепло, приводит к росту востребованности энергосберегающих технологий. О возможности энергосбережения в малой энергетике расскажем на примере нашего опыта по применению ультразвуковой технологии предотвращения образования накипи на теплообменном оборудовании.

Эта технология основана на возбуждении ультразвуковых (УЗ) колебаний, распространяющихся по теплообменной поверхности или в толще воды. Ультразвуковые колебания достаточной интенсивности воздействуют на сформированный слой накипи, образуя в нем микротрещины, способствующие удалению накипи с теплообменной поверхности. При воздействии ультразвука на воду происходит дробление образующихся в воде кристаллов солей, что не позволяет кристаллам достичь размеров, необходимых для образования осадочных отложений.

Какой из этих механизмов является основным, определяется способом передачи УЗ волн от излучателя ультразвука к возбуждаемой среде. Для кожухотрубных водонагревателей наиболее оптимальным является сварное соединение излучателей с трубной доской нагревателя (рис. 1), в результате чего УЗ колебания распространяются по трубной доске, передаваясь через сварные или вальцованные соединения на трубный пучок, препятствуя осаждению на теплообменной поверхности накипи или отложений иного происхождения, например, органики. В случае паровых или водогрейных котлов излучатели привариваются на барабаны и коллектора боковых и заднего экранов (рис. 2), обеспечивая защиту от накипи наиболее высокотемпературных участков котлов. Для пластинчатых теплообменников предпочтительнее формирование УЗ колебаний в толще воды (рис. 3), что достигается некоторым изменением конструкции излучателей. Частота вынужденных ультразвуковых колебаний составляет 20 — 25 кГц и выбрана по результатам многочисленных исследований, как оптимальная для предотвращения образования отложений и не оказывающая негативного влияния на сварные и вальцованные соединения.

Работа, проводимая нашей организацией по производству и установке противонакипного оборудования, основана на положительных результатах, полученных с помощью серийно выпускаемых ранее противонакипных устройств УЗУ-1 «Акустик». В то же время у части специалистов, применявших ранее противонакипные устройства, сложилось неблагоприятное к ним отношение. Это вызвано тем, что в 80-х годах заводом в г. Рустави (Грузия) и некоторыми другими предприятиями было выпущено и внедрено в теплоэнергетике большое количество маломощных ультразвуковых устройств. Проведенные измерения характеристик этих устройств показали крайне низкий уровень излучаемых УЗ колебаний в требуемом диапазоне частот. Излучаемая ими энергия «размазана» по спектру, а основная ее часть приходится на область звуковых частот, не влияющих на предотвращение образования накипи. Эффективное применение этих устройств возможно лишь в весьма ограниченном ряде случаев, при невысоких значениях карбонатной жесткости и выходной температуры нагреваемой воды.

Акустические противонакипные устройства (АПУ) серии «Акустик-Т», выпускаемые НПП «Кольцо», лишены этих недостатков и отличаются от устройств прошлого поколения увеличенной в десятки раз мощностью полезного сигнала. Другим преимуществом устройств серии «Акустик-Т» является пониженный уровень излучения в области звуковых частот. Хотя в большинстве тепловых пунктов и котельных шум двигателей и насосного оборудования маскирует работу АПУ, уменьшение воспринимаемого на слух помехового фона работающих противонакипных устройств целесообразно и с удовлетворением воспринимается заказчиками.