№3|2010

ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ

bbk 000000

УДК 628.16:66.028

Мицкевич А. А.

Устройство пропорционального дозирования реагентов для систем водоснабжения

Аннотация

В последние годы широкое применение в котельных, системах теплоснабжения и горячего водоснабжения получили устройства дозирования реагентов (комплексонов), позволяющие снизить затраты на водоподготовку, уменьшить скорость коррозии трубопроводов, удалить солевые отложения с внутренних поверхностей труб и теплообменных аппаратов. Описаны недостатки эжекционных и инжекционных систем дозирования реагентов. Предлагается устройство, предусматривающее постоянный контроль за давлением в трубопроводе, в котором производится дозирование, а также ограничение максимального времени между вводом очередных доз реагента.

Ключевые слова:

, , , , , ,

 

Скачать журнальную верстку статьи PDF

Большинство муниципальных котельных (около 80%) [1] используют «сырую» воду без какой-либо предварительной обработки. По этой причине на внутренних стенках труб котлов с течением времени образуется слой солевых отложений (рис. 1, а), что приводит к снижению технико-экономичес­ких показателей работы котлов, выходу их из строя. При толщине слоя накипи 1 мм потери теп­ловой энергии составляют 10–12%, при слое 10 мм – до 50%. Достаточно высокий уровень солевых отложений возникает и на внутренних поверхностях теплообменников горячего водоснабжения центральных и крупных индивидуальных теп­ловых пунктов (ЦТП и ИТП) при их многолетней работе на подготовленной водопровод­ной воде без периодических промывок (рис. 1, б). Применяемые в крупных котельных водоподготовительные установки с традиционными технологиями требуют постоянного расхода реагентов на регенерацию фильтров, затрат воды на собственные нужды, что приводит к загрязнению водоемов сточными водами.
В последние годы в котельных, системах теплоснабжения и горячего водоснабжения широко применяются системы дозирования реагентов (комплексонов), позволяющие значительно снизить затраты на водоподготовку, уменьшить скорость коррозии трубопроводов, удалить солевые отложения с внутренних поверхностей труб и теплообменных аппаратов. Первоначально такие сис­темы дозирования использовались в котельных, затем сфера их применения расширилась до систем тепло- и водоснабжения предприятий, ЦТП и ИТП. Большое распространение в теплоэнергетике получили антинакипины и ингибиторы коррозии ОЭДФ, НТФ, ИОМС, а также другие реагенты отечественного и зарубежного производства. Ориентировочные расчеты [2] показывают, что использование антинакипинов позволяет снизить затраты на водоподготовку по сравнению с Na-катионированием до 10 раз.

03_06_ris_01
Системы дозирования реагентов, используемые в энергетике и коммунальном хозяйстве, делятся на две группы:
эжекционные, работающие от энергии потока жидкости в трубопроводе, в который дозируется реагент. Принцип их действия основан на том, что при движении воды через секционированное сужающее устройство на этом участке возникает перепад давления воды [3], под действием которого реагент вытекает из резервуара через калиброванный жиклер и поступает в поток воды. Недостатком таких систем является необходимость регулировки устройства в процессе эксплуатации по показаниям водосчетчика подпитки;
инжекционные, работающие от внешнего источника энергии. Принцип действия таких систем заключается в подаче дозы реагента в трубопровод дозирующим насосом после прохождения заданного объема воды через расходомер-счет­чик, установленный на трубопровод [4] (рис. 2). При кажущейся простоте инжекционные системы дозирования имеют ряд существенных недостатков.

03_06_ris_02-03
Системы дозирования реагентов предлагаются как системы непрерывного пропорционального дозирования. Однако при ближайшем рассмотрении выясняется, что такие системы не обеспечивают ни непрерывного, ни пропорционального дозирования. Это менее заметно при использовании их в котельных, где графики расхода воды и давления в сети достаточно стабильны во времени. Но в распределительных сетях
и у потребителей влияние не­стабильности расхода и давления оказывается существенным, и в ряде случаев может привести к негативным последствиям.
Главным недостатком инжекционных устройств является отсутствие контроля за давлением в трубопроводе, в который производится дозирование. Подбор таких устройств для конкретных объектов (котельных, ЦТП) проводится, как правило, по максимальной величине водоразбора (рис. 3) и по максимальному давлению в трубопроводе в предположении, что давление в системе неизменно в течение суток, недели, года.

03_06_ris_04-05
В точках разбора, откуда производится подача жидкости в теплообменники горячего водоснабжения, давление в трубопроводе в течение суток может изменяться в достаточно широких пределах и определяется не только режимом потребления конкретного объекта, но и режимами работы всей системы водоснабжения и водопотребления в целом. На практике суточный график давления в трубопроводе (рис. 4) имеет переменный характер с максимумом в ночное время (минимальный водоразбор) и минимумами в утренние и вечерние часы (максимальный водоразбор).
Производительность мемб­ранного дозирующего насоса в значительной мере зависит от давления в трубопроводе, в который производится дозирование. Например, при давлении 3 бар производительность насоса в зависимости от его марки на 30–60% выше, чем при давлении 6 бар (рис. 5).
Совместный анализ характерного суточного графика горячего водоснабжения квартального ЦТП, суточного графика давления в водопроводе, из которого производится забор воды для горячего водоснабжения, и характеристики типового дозирующего насоса показал, что недоучет переменного характера давления в сети может привести к избыточному дозированию реагента (на 30–50% больше расчетной величины) за сутки (рис. 6).

03_06_ris_06-08
При максимальном водоразборе и минимальном давлении в сети текущая величина передозировки может достигать 60–70% (рис. 7). Следствием избыточного дозирования является перерасход реагентов, возможно также превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) реагентов в питьевой воде. Поэтому нежелательно использовать инжекционные устройства дозирования реагентов без контроля давления
в сети.
С целью снижения передозировки и перерасхода реагента разработчики используют способ подстройки систем дозирования реагентов под реальные условия эксплуатации объекта. При этом рекомендуется через 1–2 сут после запуска системы в эксплуатацию провести корректировку коэффициента дозирования, определив по водосчетчику объем поступившей на объект воды и объем реально израсходованного реагента за то же время (по снижению его уровня в емкости). После такой подстройки суммарный суточный объем дозирования может совпадать с расчетной величиной, однако в разное время суток возникают режимы как избыточного, так и недостаточного дозирования (рис. 8).

03_06_ris_09-10

Такой подход не обеспечивает точного дозирования из-за существенных изменений давления в течение суток, недели, сезона, а также из-за невозможности учесть все факторы (аварии в сети, неплановые водоразборы и пр.). В рассмот­ренном случае избыточное дозирование достигает в утренние и вечерние часы 16%, в ночное время недостаток дозирования может составить 40% (рис. 9).
Системы дозирования реагентов не являются системами непрерывного действия. Введение дозы реагента в трубопровод производится дискретно после прохождения через водосчетчик заданного при наладке системы объема. В часы максимального водоразбора дозирование происходит достаточно часто. При минимальном водоразборе заданный объем накапливается в течение длительного времени, затем расчетный объем реагента дозируется в трубопровод. При этом текущий расход воды в момент дозирования невелик, поэтому концентрация реагента в воде в разы превышает расчетную величину, что может привести к превышению ПДК. Такая ситуация крайне нежелательна в
системах водоснабжения, особенно в тупиковых, где отсутствует циркуляция и нет смешивания реагента со всем объемом воды системы горячего водоснабжения.
Для устранения указанных недостатков инжекционных систем дозирования реагента разработаны способ и устройство [5], предусматривающие постоянный контроль за давлением в трубопроводе, куда производится дозирование, а также ограничение максимального времени между вводом очередных доз реагента (рис. 10). Ввод реагента при этом производится пропорционально объему воды, прошедшему через трубо­провод за заданное время, с уче­том производительности дозирующего насоса при давлении в трубопроводе в этот момент. При пусконаладочных работах на объекте (котельная, ЦТП) после монтажа в контроллер устройства дозирования вводятся следующие константы: коэффициент дозирования (отношение расчетного объема дозирования реагента к объему воды, прошедшей по трубопроводу); интервал дозирования (время между вводом очередных доз реагента); максимальный расход водосчетчика; передаточный коэффициент водосчетчика (импульс/л); максимальное давление датчика.

Выводы

Универсальность устройства пропорционального дозирова­ния реагентов заключается в возможности применения рас­ходомеров-счетчиков воды и дозирующих насосов различных типов и типоразмеров на сооружениях любой производительности. Устройство можно перемещать с объекта на объект при промывке котлов и теплообменников без остановки их работы. В процессе эксплуатации не требуется регулировка и подстройка устройства дозирования. Выбор точки ввода реагента в трубопровод (до или после насоса подпитки или в ином месте) может быть произведен непосредственно при монтаже. Это не оказывает влияния на объем дозирования, так как датчик давления устанавливается рядом с точкой ввода, и устройство автоматически корректирует объем дозирования по давлению именно в этой точке. Возможный вариант – модернизация ранее установленных систем пропорционального дозирования, не имеющих корректировки по давлению.

 

 

Список литературы

  1. Герцев Р., Дербышев А. Как победить коррозию… // Жилищно-коммунальный комплекс Урала. 2006. № 4.
  2. Балабан-Ирменин Ю. В., Рубашов А. М., Тарасов С. Г. Некоторые проблемы внедрения фосфонатов-антинакипинов // Водоочистка. 2008. № 12.
  3. Чаусов Ф., Плетнев М., Казанцева И. «ИЖИК» – компактные энергонезависимые дозирующие устройства для водоподготовки // Водо­очистка. 2008. № 9.
  4. Хайхян Р. А. Использование антинакипинов для обработки воды в котельных МУП «Мос­теплоэнерго» // Новости теп­лоснабжения. 2001. № 11.
  5. Пат. 89661, РФ. МПК F 17. D 3/12. Устройство дозирования реагента / В. П. Каргапольцев, А. А. Мицкевич // Изобретения. Полезные модели. 2009. № 34.

mvkniipr ru 

ecw18 vst 200

Российская ассоциация водоснабжения и водоотведения

Конференция итог

VAK2

at19 100х100 stand

Авторизация

Внимание! Рекомендуется просматривать сайт максимально свежими версиями браузеров. Некоторые устаревшие версии (IE 8) не смогут корректно скачать материалы номеров журнала.