Материал: Пластинчатые теплообменники

Во-вторых, не следует устанавливать ПТО со слишком высоким значением к0. На мой взгляд оптимальный диапазон к0 для ПТО составляет 4500-6000 Вт/(м2 °•С).

Здесь необходимо заметить, что проблема устранилась бы сама собой, если бы фирмы-изготовители ПТО в своих расчетных программах учитывали возможность подбора ПТО при наличии заданной степени загрязненности (толщины слоя накипи). Однако такая услуга не предоставляется. Приходится искать обходные пути. Некоторые ошибочно полагают, что решить проблему можно путем введения запаса поверхности нагрева, т.е. рассчитать ПТО без учета загрязнения, а затем добавить некоторое количество пластин (например 20%). Однако это неправильный подход, поскольку при тех же расходах теплоносителей уменьшается скорость их течения по каналам, что ведет к снижению коэффициента теплопередачи примерно в той же пропорции. Тепловой поток же при этом практически не изменяется (Q = k•F•∆t).

Правда, вышесказанное справедливо только для чистого ПТО. В случае с загрязненным ПТО возникает интересный эффект, выражающийся в том, что вследствие снижения абсолютного значения коэффициента теплопередачи теплообменника, обусловленного добавлением пластин, его относительная величина (k/k0) при том же слое отложений становится больше. В результате рост поверхности нагрева не компенсируется снижением коэффициента теплопередачи и тепловой поток (при прочих равных условиях) несколько увеличивается. Расчеты показывают, что для теплообменника с расчетным коэффициентом теплопередачи

Вт/(м2•°С) и расчетным параметром Ф0=2,22, при толщине слоя накипи 0,2 мм увеличение количества пластин на 20% обеспечивает прирост теплового потока только на 4,08%.

Таким образом, прирост поверхности нагрева ПТО (путем добавления пластин) не обеспечивает эквивалентного прироста теплового потока.

Добавление пластин экономически оправдано только в двух случаях:

при необходимости увеличения тепловой нагрузки ПТО, т.е. расходов теплоносителей по обоим потокам;

при необходимости уменьшения гидравлического сопротивления ПТО при неизменных расходах теплоносителей и тепловой нагрузке.

Правильная методика подбора ПТО с учетом прогнозируемого загрязнения следует из вышеприведенной теоретической модели и заключается в следующем:

. Исходя из требований технологического процесса определяются расчетные температуры теплоносителей (при загрязненном состоянии ПТО), например:

. Определяется соответствующий этим температурам параметр теплообменника Ф = 2,22.

. Назначается желаемый коэффициент теплопередачи ПТО, например 5000 Вт/(м2•°С). По графику рис.1 при заданной толщине слоя накипи (например

,2 мм) определяется относительный коэффициент теплопередачи (k/ko=O,545).

. Вычисляется параметр Фо при чистой поверхности нагрева: Ф0=Ф/(к/к0)=4,07.

. При известных отношениях расходов (Gнагр/Gгр=(110-80)/(95-70)=1,2) и входных температурах теплоносителей, выходные температуры найдутся из системы уравнений:

В итоге получим четыре расчетные температуры для выбора ПТО при проектировании.

Именно эти температуры должны быть включены в техническое задание, передаваемое фирме-изготовителю для подбора ПТО.

Вопрос: а что же все-таки делать в ситуации, когда установленные на объекте ПТО не обеспечивают подогрев воды до нужной температуры?

В первую очередь необходимо провести анализ, в ходе которого определить:

степень загрязнения ПТО отложениями (по описанной выше методике);

соответствие входных температур теплоносителей и их расходов расчетным.

Для повышения теплопроизводительности ПТО можно рекомендовать следующие мероприятия:

. Химическая промывка (или механическая очистка).

. Повышение температуры и расхода греющего теплоносителя.

. Замена ПТО.

. Реконструкция ПТО с переводом на двухходовую схему и увеличением количества пластин.

Проводилось еще мероприятие на котельной в г. Сергач.

На указанной котельной по проекту были установлены два ПТО отопления марки FPS-43-163-1E фирмы «FUNKE» тепловой мощностью 8,0 МВт каждый. В процессе эксплуатации обнаружилось, что имеет место быстрое зарастание поверхностей нагрева ПТО накипными отложениями, вследствие чего котельная оказалась «заперта» - не удавалось нагреть сетевую воду выше 65-70 °С (при графике 95/70 °С).

Обследование показало - при расчетном коэффициенте теплопередачи ПТО 6600 Вт/(м2•°С), фактическое его значение составляло всего лишь 1736-2343 Вт/(м2•°С), что соответствует относительному параметру (ф/фо)= 0,26-0,36. При разборке ПТО на поверхности нагрева были обнаружены накипные отложения толщиной 0,2-0,3 мм следующего состава: 78% солей кальция, 22% оксидов железа.

Для нормализации теплоснабжения от котельной в первую очередь были предприняты меры по увеличению расхода (примерно на 30%) и температуры котловой воды до максимальной - от 110 до 115 °С, а также корректировке реагентного водно-химического режима. Хотя все эти мероприятия дали ограниченный эффект (удалось повысить температуру сетевой воды на 5-7 °С), в сочетании с регулярными хим-промывками это позволило не допустить срыва теплоснабжения жилого района.

Радикально проблема была решена только в летний период 2003 г., когда в сотрудничестве с известной фирмой-производителем пластинчатых теплообменников «Ридан» была проведена реконструкция ПТО с переводом на двухходовую схему движения теплоносителей и увеличением количества пластин с 163 до 250 шт.

В результате реконструкции удалось полностью нормализовать теплоснабжение от котельной.

К отрицательным последствиям реконструкции ПТО следует отнести следующие:

гидравлическое сопротивление ПТО увеличилось с 2,0 до 6,8 м вод. ст., т.е. в 3,4 раза;

осложнена операция разборки ПТО из-за устройства портов и подводящих трубопроводов с двух сторон теплообменника.

Выводы

. Поверхности нагрева ПТО подвержены загрязнению отложениями накипи, окислов железа и других механических примесей, содержащихся в сетевой воде. Интенсивность и характер загрязнения определяется качеством воды (жесткостью, концентрацией примесей) и ее температурой.

. Загрязнение ПТО с высоким расчетным коэффициентом теплопередачи сопровождается значительным снижением тепловой эффективности аппарата.

. Химическая промывка ПТО (в особенности загрязненных окислами железа) является сложной технологической операцией, требует профессионального подхода к выбору реагентов и технологий промывки.

. С целью уменьшения загрязнения ПТО продуктами коррозии железа и другими механическими примесями, содержащимися в сетевой воде, следует применять осветлительные фильтры, инерционно-гравитационные грязевики типа ГИГ и др. устройства очистки.

. При проектировании и выборе ПТО в обязательном порядке необходимо учитывать возможное загрязнение поверхности нагрева. Предложена методика подбора ПТО с учетом загрязнения.

Список использованной литературы

1. Химические очистки теплоэнергетического оборудования, Вып./ Под общей ред. Т.Х.Маргуловой.-М.: Энергия, 1990. - 176 с., ил.

. Журнал «Теплоэнергетика» №8 2005г. Никитин В.И доктор техн. наук.

. Журнал «Теплоэнергетика» №4 2004г. Смыслова М.К., канд. техн. наук, Смыслов А.А. инженер.

. Журнал «Теплоэнергетика» №4 2004г. Бухин В.Е., канд. техн. наук.

. Журнал « Новости теплоснабжения» №9 (сентябрь); 2005г. К.т.н А.А.Шарапов, вед. научный сотрудник ЦНИ Ичермет И.П.Бардина

. Тепло-технические испытания котельных установок, Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева А.А.; Москва; Энергоатомиздат 1991г.

. Журнал «Новости теплоснабжения» №3 2005г.