Размещено на http://www.allbest.ru/

Защита подпиточной и сетевой воды от насыщения газами при ее хранении и транспортировании

Ямлеева Э.У

Шарапов В.И.

Рассматриваются способы защиты подпиточной и сетевой воды систем теплоснабжения от вторичного насыщения коррозионно-агрессивными газами. Обобщены результаты теоретических и практических исследований причин повышения содержания кислорода и диоксида углерода в воде систем теплоснабжения. теплоснабжение коррозийный подпиточный

Надежность и экономичность систем централизованного теплоснабжения и их теплоисточников - ТЭЦ и котельных, в значительной мере определяется эффективностью защиты оборудования и теплопроводов от внутренней коррозии.

Основной причиной внутренней коррозии водяных систем теплоснабжения является присутствие в сетевой воде растворенных коррозионно-активных газов (кислорода и диоксида углерода). Для их удаления на теплоисточниках предусмотрена термическая деаэрация. Однако результаты проведенных нами обследований теплосетей городов Ульяновска, Саратова, Ростова показывают, что, несмотря на хорошую водоподготовку, в системах зачастую наблюдается завышенное содержание кислорода. Это свидетельствует о вторичном насыщении сетевой и подпиточной воды коррозионно-агрессивными газами. В некоторых системах интенсивность внутренней коррозии, лишь на 10 % обусловлена нарушениями качества подпиточной воды, а остальные 90 % приходятся на повторное насыщение воды кислородом.

На теплоисточниках насыщение воды газами происходит при ее хранении в баках-аккумуляторах и из-за подсоса воздуха через сальниковые уплотнения насосов, работающих под разрежением.

В теплосетях вода насыщается кислородом при завоздушивании системы, а также из-за присосов сырой водопроводной воды через неплотности подогревателей горячего водоснабжения (ГВС).

Насыщение деаэрированной подпиточной воды кислородом в баках-аккумуляторах ТЭЦ происходит из-за ее контакта с атмосферным воздухом. Теоретические исследования процесса насыщения воды газами в период хранения в баках при неизменном уровне в квазистационарных температурных условиях показали, что насыщение происходит по закону конвективной диффузии.

Однако нестабильный режим заполнения-опорожнения баков сопровождается интенсивным изменением уровня. Массообмен в данных условиях зависит от очень большого числа факторов и математически описать его не возможно, поэтому нами выполнено экспериментальное исследование процесса насыщения.

Получена обширная выборка данных по изменению содержания кислорода в подпиточной воде до и после баков-аккумуляторов на Ульяновской ТЭЦ-1 за три зимних месяца 2003-04 гг. Содержание растворенного кислорода в подпиточной воде достигало 150 и более мкг/дм 3, несмотря на эффективную деаэрацию воды. В среднем содержание кислорода после деаэраторов составляло 10-30 мкг/дм 3. На рис. 1 приведены данные за январь 2004 г.

На ТЭЦ установлено четыре подпиточных бака-аккумулятора объемом по 3000 м 3.

Замеры содержания кислорода в деаэрированной воде производились три раза за сутки. Содержание растворенного кислорода оценивалось с помощью малогабаритного анализатора растворенного кислорода МАРК-301Т.

С помощью корреляционного анализа выявлена наибольшая связь между величиной насыщения и скоростью падения уровня в баке (коэффициент корреляции r=0,8). Зависимости насыщения от величины падения уровня (r=0,64) и падения уровня, отнесенного к уровню воды на момент замера (r=0,61), существуют, но менее выражены. Насыщение воды кислородом не зависит от уровня воды в баке на момент замера (r=0,3) (рис. 2).

В соответствии с методическими указаниями [1] существует две группы методов защиты металла баков-аккумуляторов от коррозии и воды в них от аэрации (контакта с атмосферным воздухом).

Первая группа методов предусматривает раздельную защиту металла баков от коррозии и деаэрированной воды от аэрации. Стенки баков защищаются от коррозии лакокрасочными или металлическими, нанесенными путем металлизации, покрытиями, а для защиты воды от аэрации используются плавающие материалы, затрудняющие доступ воздуха к поверхности воды (поплавковые устройства, плавающие шарики, антииспарительные жидкости), а также газовые или паровые подушки над поверхностью воды.

Ко второй группе относятся комбинированные методы, которые предусматривают как для защиты стенок баков-аккумуляторов от коррозии, так и воды от аэрации с применением герметизирующих жидкостей.

Существующие методы защиты баков-аккумуляторов достаточно дороги, не всегда эффективны и усложняют эксплуатацию баков.

Нами разработана серия способов защиты подпиточной воды от вторичного насыщения коррозионно-активными газами при ее хранении в баках-аккумуляторах ТЭЦ. На рис. 3 приведены два таких решения [2, 3].

Способ защиты на рис. 3, а предусматривает размещение на поверхности воды бака-аккумулятора сетки из железной проволоки, удерживаемой на поверхности воды с помощью прикрепленных к сетке поплавков. Кислород, растворенный в воде, вступает в электрохимическую коррозионную реакцию с железной сеткой и его содержание в подпиточной воде уменьшается.

Способ защиты воды в баке-аккумуляторе от аэрации (рис. 3, б) предусматривает сообщение с атмосферой только через трубу, вваренную в крышу бака-аккумулятора, причем нижний конец трубы размещен ниже уровня трубы для отвода воды, а верхний конец трубы выступает над крышей бака.

Источником заражения деаэрированной воды кислородом и диоксидом углерода могут быть насосные агрегаты, используемые в системах теплоснабжения, на ТЭЦ и котельных для транспорта сетевой и подпиточной воды теплосети.

Исследованы условия возникновения подсоса воздуха через сальниковые уплотнения подпиточных насосов со стороны всасывания в результате разрежения в центральной части рабочего колеса. На величину подсоса значительно влияет размер зазора между сальниковой набивкой и втулкой на валу насоса и величина разрежения. Разрежение возрастает при снижении величины подпора и значительных линейных и местных потерях напора в подпиточной трубе от бака до насоса.

На основе уравнения Бернулли построена номограмма для определения величины разрежения на всасывающем патрубке насоса, работающего с подпором, которая может использоваться при проектировании тракта между баками-аккумуляторами и подпиточными насосами для защиты системы от подсосов воздуха через них с целью максимального использования объема баков-аккумуляторов. Вторая разработанная номограмма позволяет определить количество подсасываемого кислорода в зависимости от величины зазора, разрежения во всасывающем патрубке, конструктивных размеров сальника и подачи насоса.

Правильно запроектированный тракт подпиточной воды и качественное обслуживание насосных агрегатов обеспечивают их воздушную плотность. Показано, что наиболее эффективным средством защиты является использование насосов с гидравлическим уплотнением сальников, расположенных со всасывающей стороны насосов. Вода на уплотнение должна подаваться из напорной трубы.

В открытых системах теплоснабжения с переменным расходом сетевой воды и неустойчивым гидравлическим режимом основной причиной попадания воздуха в сетевую воду является опорожнение местных систем отопления.

С целью повышения надежности работы систем отопления при переменном расходе сетевой воды в теплосетях разработан ряд решений по стабилизации гидравлических режимов местных систем отопления.

Так, в схеме на рис. 4 регулятор давления, установленный на подающем стояке и связанный с датчиком давления в системе отопления, обеспечивает гидравлическую защиту отопительных приборов от превышения давления в подающей магистрали. А регулятор расхода на обратном стояке одновременно с регулированием тепловой нагрузки осуществляет гидравлическую защиту системы отопления, т. е. исключает возможность ее опорожнения [4].

Осуществлять передачу сигнала от датчика давления, установленного у местных абонентов, к регулирующему органу, расположенному на большом расстоянии от датчика, на теплоисточнике, можно с помощью радиосигнала через местных операторов сотовой связи или с помощью радиомодема через Интернет.

Обеспечение гидравлической плотности подогревателей горячего водоснабжения, безусловное устранение попадания сырой недеаэрированной воды в сетевую воду в местных и центральных тепловых пунктах является важнейшим мероприятием, без выполнения которого невозможна эффективная защита системы теплоснабжения от внутренней коррозии.

Выводы

Установлены основные причины вторичного насыщения подпиточной и сетевой воды коррозионно-агрессивными газами при ее хранении на ТЭЦ и транспортировании в системах теплоснабжения.

Выявлено, что насыщение кислородом деаэрированной подпиточной воды в баках-аккумуляторах ТЭЦ наиболее интенсивно происходит в период их заполнения-опорожнения. С помощью корреляционного анализа установлена наибольшая связь между величиной насыщения и скоростью падения уровня в баке (коэффициент корреляции r=0,8).

Разработаны новые технологии защиты подпиточной воды от насыщения кислородом при хранении в баках-аккумуляторах ТЭЦ с помощью дыхательной трубы, уменьшающей площадь контакта воды с воздухом, а также с использованием расположенной в баке стальной сетки - поглотителя растворенного кислорода.

Сформулированы условия работы подпиточных насосов баков-аккумуляторов, исключающие подсос воздуха через сальниковые уплотнения со стороны зоны разрежения.

Разработана технология защиты системы теплоснабжения от завоздушивания путем местного регулирования расхода обратной сетевой воды или регулированием давления в обратной магистрали по давлению у абонентов, находящихся в самых неблагоприятных гидравлических условиях (с минимальной величиной избыточного напора).

Разработаны технологии защиты от подсосов сырой воды через неплотности водоводяных подогревателей ГВС в закрытые системы теплоснабжения с помощью датчиков жесткости.

Литература

1. Методические указания по оптимальной защите баков-аккумуляторов от коррозии и воды в них от аэрации. МУ 153-34. 1-40.504-00. - М.: СПО ОРГРЭС, 2000. - 35 с.

2. Патент № 2220368 (RU). МКИ 7 F 22 D 3/00. Бак-аккумулятор для хранения деаэрированной воды / В.И. Шарапов, Э.У. Ямлеева // Бюллетень изобретений. 2003, № 36.

3. Патент № 2220367 (RU). МКИ 7 F 22 D 3/00. Бак-аккумулятор для хранения деаэрированной воды / В.И. Шарапов, Э.У. Ямлеева // Бюллетень изобретений. 2003, № 36.

4. Патент 2190164 (RU). МКИ F 24 D 19/10, 3/02. Система отопления / В.И. Шарапов, П.В. Ротов, Э.У. Ямлеева // Бюллетень изобретений, 2002, № 27.

5. Патент 2204085 (RU). МКИ F 24 D 19/10, 3/02. Система теплоснабжения / В.И. Шарапов, Э.У. Ямлеева, М.А. Сивухина, П.В. Ротов // Бюллетень изобретений. 2003, № 13.

6. Патент № 2178120 (RU), МКИ F 24 D 3/08. Тепловой пункт закрытой системы теплоснабжения / В.И. Шарапов, Э.У. Ямлеева // Бюллетень изобретений, 2002, № 1.

Размещено на Allbest.ru