Ультразвуковые установки для борьбы с отложениями накипи

А.А.Новик
ООО «Ультразвуковая техника – ИНЛАБ»
т. (812) 234-1401, факс 234-0254
E-mail: inlab@mail.wplus.net

Ультразвуковые установки для борьбы с отложениями накипи

Один из основных теплоносителей, применяемых в технике и коммунальном хозяйстве – вода. Вода является самым лучшим, из известных, универсальных растворителей. Следовательно, любая вода, если только она специальным образом не приготовлена и сохранена, содержит в себе различные соли. Как известно,  наличие растворенных солей в воде придает воде свойство, называемое жесткостью. Различают жесткость временную и постоянную. Не будем касаться постоянной жесткости, которую  определяют соли, растворимые в воде при любых условиях. Нас интересует временная жесткость, жесткость, обусловленная солями, переходящими при определенных условиях из растворимой -  в нерастворимую форму. В частности, это соли кальция Ca, магния Mgи др. Один из способов устранения временной жесткости – нагрев воды до температуры кипения, при этом соли временной жесткости переходят в нерастворимую форму и выпадают в осадок. Этот осадок называют накипью или твердыми отложениями.

При работе теплообменного оборудования (котлов, теплообменников, испарителей, охладителей и т.п.) на поверхностях нагрева образуются отложения накипи (СаСО₃, MgCO₃, CaSiO₃, окислы железа и др.). Вследствие этого ухудшается теплопередача - теплопроводность накипи в десятки раз ниже, чем у металла; снижается экономичность и производительность оборудования - при слое накипи в 1 мм пережог топлива составляет 2 ? 2,5%, а при 5 мм - до 8 ? 10% и т.д.  Из-за перегрева металла и коррозии под слоем накипи сокращается срок службы металла труб, происходят аварии металлоконструкций теплообменных агрегатов (свищи, отдулины, разрывы).

Чтобы исключить возможность аварий и продлить срок службы оборудования между профилактиками, необходимо, каким-либо образом исключить возможность образования на теплообменных поверхностях слоя отложений. Существуют физические и химические способы умягчения воды.

 Для химического умягчения используемой воды требуются значительные затраты на сооружение и обслуживание химводоподготовки. Умягчение воды с помощью ионообменных материалов или введения комплексонов в открытых системах теплоснабжения, а также при нагреве воды для горячего водоснабжения, как правило, не экономично и экологически вредно [ 1 ]. Кроме того, в большинстве случаев, химические реактивы сами способствуют разрушению металлоконструкций.

Известны безреагентные методы снижения и предотвращения накипеобразования. Наиболее известные из них – магнитная обработка воды, так называемая система «анти-кальций» и  ультразвуковые установки очистки и предотвращения отложений.

Магнитная обработка воды основана на прохождение воды через магнитное поле. Предполагается, что магнитное поле изменяет физико-химические свойства воды. В результате этого накипь, либо вообще не должна выпадать, либо отложения накипи должны слабо прикрепляться к стенкам теплообменного оборудования. К сожалению, многолетний опыт применения подобных установок показал низкую эффективность данного метода. В одних случаях получается ожидаемый результат, в других – эффект отсутствует. Результаты применения крайне нестабильны. Чаще встречается отрицательный результат.

В так называемых установках «анти-кальций» через воду, содержащую ионы кальция Caпропускаются электромагнитные импульсы определенного вида и частоты. Под действием электромагнитных импульсов ионы меняют валентность и растворенные соли кальция переходят в растворимую при нагревании форму. Как следует из названия данного вида установок, их действие распространяется только на «кальциевую» жесткость, что в природных условиях встречается чрезвычайно редко. Обычно накипь -  это сложная смесь неорганических солей вместе с органическим осадком. Кроме того, эффект перемены валентности действует ограниченное время, в одном каком то месте вода обрабатывается данной установкой, затем вода проходит по агрегатам, уходит к потребителю и накипь может выпасть в любом, заранее не ожидаемом, месте.

Ультразвуковой метод предотвращения накипеобразования основан на исследованиях, проводившихся в СССР с конца 30-х годов. При воздействии на воду слабых ультразвуковых колебаний образуется множество постоянно смещающихся центров кристаллизации, что затрудняет рост и осаждение кристаллов накипи на теплообменных поверхностях оборудования. Ультразвуковые колебания способствуют интенсивному образованию новых центров кристаллизации в объеме воды и происходит образование шлама в массе жидкости. В результате воздействия ультразвуковых колебаний наблюдается либо прекращение образования отложений, за счет нарушения условий кристаллизации, либо разрыхление образующейся накипи. В слое накипи под воздействием ультразвуковых колебаний образуются микротрещины, которые, накапливаясь, приводят к разрушению имевшихся отложений и к очистке оборудования. Шлам удаляется с током воды или продувкой. Следует учесть, что данный метод физический и действует на все виды солей и органических отложений независимо от их химического состава. Желательно, после теплообменного агрегата, который защищен ультразвуковыми установками, установить устройство, задерживающее взвесь коагулированной накипи, чтобы не засорять потребителей. Для этих целей нами разработан ряд (по расходу воды) инерционно-гравитационных грязевиков, полностью справляющихся с этой задачей и имеющих при этом минимальное гидравлическое сопротивление.

Данный метод является наиболее эффективным и универсальным из безреагентных физических методов, экономичен, экологически чист, безопасен для оборудования и персонала. Может сочетаться с вводом комплексонов и химводоподготовкой воды.

Широкое внедрение УЗ-технологий началось в 50-60-х годах, но только в последние годы удалось разработать аппаратуру, сочетающую высокую эффективность и надежность с умеренной стоимостью. Ниже приведена таблица ультразвуковых импульсных установок выпускаемых нашим предприятием.

ИЛ–1М – ультразвуковая импульсная установка, сочетающая в одном корпусе генератор с магнитострикционным излучателем. Установка предназначена для предотвращения образования отложений. Максимально допустимая температура торца магнитострикционного преобразователя 115° С, потребляемая электрическая мощность 30 Вт. Специальная реализация электронного генератора позволяет ИЛ–1М устойчиво работать при столь тяжелых температурных условиях. Гарантия наработки на отказ 10000 часов непрерывной работы. Данный тип установки выпускается с 1988 года. За это время было выпущено и реализовано более 4000 установок ИЛ-1М.

ИЛ–1МХ –  ультразвуковая импульсная установка, состоящая из отдельных генератора и излучателя, соединенных между собой кабелем в металлорукаве. Установка предназначена для предотвращения образования отложений.  В данной установке излучатель может быть установлен на более горячие, чем предыдущая установка,  поверхности. Повышена потребляемая и соответственно выходная мощность, генератор физически может находиться в более комфортных условиях, чем излучатель.

ИЛ–2 – ультразвуковая импульсная установка в приборном исполнении. Установка двухканальная, повышенной выходной мощности, предназначена как для предотвращения образования отложений, так и для удаления старых отложений. Два излучателя соединены с генератором гибким кабелем в металлорукаве. Длина кабеля позволяет размещать излучатели на теплообменном оборудовании в любом необходимом месте.

Монтаж ультразвуковых излучателей на теплообменное оборудование предельно прост. Излучатели привариваются к защищаемым агрегатам снаружи, не нарушая и не мешая процессам теплообмена. В зависимости от типа, теплообменное оборудование оснащается различным количеством ультразвуковых импульсных установок.

 Мы обеспечиваем безнакипный режим работы любого теплообменного оборудования.

Дополнительную информацию и цены по ультразвуковым импульсным установкам можно посмотреть  на Intenetсайте www.utinlab.ru.

1. С.М. Гурвич, Ю.М. Кострикин, «Оператор водоподготовки», Москва, Энергоиздат, 1981 г.
   
2. И.И. Сагань, Ю.С. Разладин, «Борьба с накипеобразованием в теплообменниках», Киев, Технiка, 1986 г.
   
3. И.М.Федоткин, и др., «Использование ультразвука для предотвращения образования накипи в выпарных аппаратах», Сахарная промышленность, 1975 г., №4, стр.64-66