Особенности выбора и эксплуатации пароводоподогревателей

Особенности выбора и эксплуатации пароводоподогревателей

С.Ю. Одинцов,

В.А. Болитэр,

Отложение оксидов железа, кремния, солей жесткости, органики на теплообменных поверхностях при нагреве воды создает массу трудностей эксплуатационным службам — для восстановления теплотехнических показателей стандартного оборудования аппараты приходится останавливать на чистку, причем период между чистками может составлять непродолжительное время, в связи с чем на ряде предприятий иногда приходится иметь до 300% запаса поверхности традиционных подогревателей, с учетом находящихся в резерве и чистке аппаратов, что резко увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты.

На рынке подогревателей в настоящее время имеется достаточно разнообразный ассортимент как отечественных, так и зарубежных аппаратов — емкостные (СТД, ВТУ и др.), кожухотрубные (типа ПП, ПВ, ПСВ и др.), пластинчатые. С достоинствами большинства предлагаемых подогревателей потребитель хорошо знаком, во-первых, потому, что одни конструкции выпускаются нашей промышленностью на протяжении многих десятилетий, а, во-вторых, по шумным рекламным кампаниям последнего десятилетия для других конструкций. В меньшей степени это относится к теплообменным аппаратам с винтовым движением теплообменной среды (вода, пар, пароконденсатная смесь) — подогреватели водоводяные и пароводяные винтовые (ПВВВ и ППВВ). Несмотря на достаточно широкое использование аппаратов этого типа в Урало-Сибирском регионе (внедрено более 300 шт.), для широкого круга потребителей они мало известны, и предлагаемая статья предполагает, в том числе, и расширение представлений о винтовых подогревателях.

Внешне винтовые подогреватели не отличаются от обычных кожухотрубных — имеются кожух, крышка и трубчатка, а дальше начинаются различия: поверхность теплопередачи, выполненная из нержавеющих трубок диаметром 16−38 мм, в 2−4 раза меньше, чем у традиционных аппаратов одной теплопроизводительности (а значит и габариты), что достигается установкой системы перегородок, обеспечивающей винтовое движение греющей среды в межтрубном и пульсационно-вихревое нагреваемой среды в трубном пространствах подогревателей (рисунок).

Данная гидродинамическая схема аппарата позволяет не только достигать заданного уровня интенсивности теплообмена, но и сохраняет его довольно продолжительный срок даже при работе на воде низкого качества, создавая условия, когда адгезионные силы, действующие на частицы потенциальной накипи, оказываются меньше гидродинамических сил потока среды, срывающих эти частицы с теплообменной поверхности.

Необходимо отметить, что применение высокоинтенсивных, например, пластинчатых пароводоподогревателей требует определенной культуры производства, а именно, системы водоподготовки, после которой концентрация железа, солей кальция, магния и др. в подогреваемой воде не превышает определенных значений, порой находящихся ниже допустимых по СанПиН, в противном случае, слой накипи на теплообменной поверхности высокоинтенсивного аппарата резко снижает теплосъем, причем достаточно быстро.

В то же время, такой же слой накипи на теплообменной поверхности низкоинтенсивных подогревателей значительно меньше сказывается на теплосъеме аппарата в целом. Таким образом, просматривается так называемая задача на «оптимум», когда с одной стороны принимается допустимо высокий коэффициент теплопередачи, а с другой — организуется гидродинамический режим теплообменивающихся сред, обеспечивающий минимальные отложения накипи на теплообменной поверхности в течение значимого по продолжительности срока эксплуатации (отопительный сезон, год и т. д.). пластинчатый теплообменник подогреватель температурный Винтовые подогреватели проектируются по этому принципу — уровень проектного коэффициента теплопередачи 4000−5000 Вт/м2.К, запас поверхности 15−20%, регламентный теплосъем без чистки трубчатки гарантируется в течение 1 -2 лет для воды любого качества. Указанные достоинства винтовых аппаратов позволяют использовать их для подогрева воды с различным содержанием включений [1]. Для подтверждения вышесказанного приведем несколько примеров эксплуатации ПВВВ и ППВВ.

Например, на Свердловской ТЭЦ подогреватель сетевой воды (ПСВ) поверхностью 200 м² и производительностью по охлаждаемой деаэрированной воде 300 м3/ч был заменен на подогреватель с винтовым движением деаэрированной воды в межтрубном пространстве ПВВВ поверхностью 100 м², производительностью 450 м3/ч и разностью в цене в 2 раза в пользу последнего. ПВВВ проработал 2,5 года без чистки труб, потерял 15% теплопроизводительности — после чего был выведен на чистку труб 025×1,2, которая была осуществлена волосяным «ершиком», после чего был запущен в работу с первоначальными теплотехническими характеристиками. Необходимо отметить, что ПСВ с латунными трубками 019×1 приходилось чистить через 2−3 месяца — с демонтажем многотонной трубчатки и пробиванием забившихся труб.

Более трех лет в г. Советский ХМАО работают ПВВВ взамен пластинчатых теплообменников для подогрева воды сушильных комплексов глубокой переработки древесины. В связи с низким качеством подогреваемой воды, в которой содержание железа составляет 3,0−49 мг/дм3 (что превышает нормы СанПиН 2.1.4.1074−01 более чем в 100 раз), применение пластинчатых теплообменников без глубокой предварительной очистки воды, связанной со значительным увеличением капитальных и эксплуатационных затрат, не представляется возможным [2].

В процессе промышленной эксплуатации установлено, что винтовые подогреватели (ПВВВ) обеспечили требуемый температурный режим при тепловой нагрузке до 4 МВт, расходе нагреваемой и нагревающей воды до 250 м3/ч, температуре нагреваемой воды 70−95 ОС и нагревающей воды 110−90 ОС. Интенсивность теплообмена — коэффициент теплопередачи на максимальных расходах в течение всего срока эксплуатации составляет 4000 Вт/м2.К.

Созданная ФГУП «УНИХИМ с ОЗ» (г. Екатеринбург) методика позволяет по результатам анализа воды (концентрация включений) и теплотехническим показателям (температура сред, материал теплопередающей стенки, скорость теплообменивающихся потоков, линейные размеры каналов любой формы, вибрационные характеристики теплообменных поверхностей и пр.) определять на стадии проектирования продолжительность (месяц, квартал, год и т. д.) эксплуатации любых конструкций подогревателей без значительного снижения регламентного теплосъема.

Данная величина весьма важна с практической точки зрения, т.к. порой погоня за «интенсивностью» теплопередачи, особенно на воде низкого качества, которая, к сожалению, имеет место во многих регионах нашей страны, приводит, в конечном счете, к неоправданно высоким эксплуатационным и капитальным расходам: один «интенсивный» подогреватель в работе, один в резерве, а один в чистке, причем период между чистками, например, в Тюменской области, может составлять 7−10 дней.

Заключение

Многолетний опыт внедрения подогревателей с винтовым движением воды, пара или пароконденсатной смеси в межтрубном пространстве (ППВВ и ПВВВ) в системах ГВС и отопления показал, что можно рассчитывать и прогнозировать скорость отложения окислов железа и солей жесткости из водных потоков на теплообменных поверхностях и создавать условия пульсационно-вихревого движения водных потоков, при которых отложения за время многолетней эксплуатации отсутствуют или минимальны, что позволяет эксплуатировать теплообменное оборудование без постоянных остановок с разборкой и демонтажем аппаратов на чистку и ремонт (узнать подробности о винтовых пароводоподогревателях можно на сайте Ростепло. Таким образом, прежде чем остановить свой выбор на какой-либо конструкции пароводопо-догревателя, необходимо учесть условия работы данного оборудования, в том числе, и качество подогреваемой воды, что поможет избежать многих неприятностей для эксплуатационников и собственников, между которыми порой возникают противоречия.

• 1. Болитэр В. А., Ласыченков Ю. Я. Эффективное решение проблем теплообмена в системах теплоснабжения // Экология и промышленность России. 2004. № 6. С. 18−19.
• 2. Краев Ю. Г., Данилишин М. Н., Луценко В. И., Болитэр В. А., Шехтман А. А. Эффективные винтовые подогреватели для воды с высоким содержанием железа // Энергетика Тюменского региона. 2004. № 2. июнь. С. 17.