В процессе работы теплообменного оборудования образуются карбонатные отложения (далее по тексту - накипь), которые приводят к значительному перерасходу топлива, снижению коэффициента полезного действия оборудования, сокращению межремонтных сроков, увеличению затрат на обслуживание и ремонт.

Очистка теплообменного оборудования обычно осуществляется химическим (кислотным) или механическим способом. Оба способа отличаются высокой трудоемкостью и, кроме того, существует опасность повреждения поверхностей нагрева теплообменного оборудования. Однако в период между чистками накипь образуются вновь, что опять приводит к непроизводительным потерям топлива и увеличению эксплуатационных затрат.     Наряду с химическим способом предотвращения образования накипи в последние годы находят всё более широкое практическое применение безреагентные методы, в частности, ультразвуковой.

Ультразвуковой метод предотвращения образования накипи

    Ультразвуковой метод предотвращения образования накипи является внутрикотловым способом водоподготовки.

    Суть метода заключается в том, что с помощью специальной установки возбуждаются ультразвуковые колебания в воде, заполняющей теплообменное оборудование. Под воздействием ультразвуковых колебаний в толще воды образуется множество кавитационных пузырьков. Вокруг них, как центров кристаллизации, непосредственно в воде начинают образоваться соли жесткости, образуя мелкодисперсный шлам. Колебания поверхности нагрева препятствуют осаждению шлама на стенках труб. Таким образом, частицы труднорастворимых солей практически не доходят до стенок оборудования, а остаются во взвешенном состоянии и удаляются потоком жидкости или продувкой.

    Кроме того, ультразвуковые колебания оказывают разрушающее действие на ранее образовавшуюся накипь. ультразвуковые колебания, воздействуя на поверхность нагрева, создают знакопеременные механические усилия, под влиянием которых прочность связи внутри карбонатных отложений, а также между карбонатным отложением и металлом нарушается, и при этом образуются трещины. Вода под действием капиллярных сил быстро проникает через трещины-капилляры к поверхности нагрева, где она мгновенно испаряется, вызывая вспучивание и отслаивание карбонатных отложений. Отслоившиеся мелкие частицы и чешуйки карбонатных отложений скапливаются в нижней части теплообменного оборудования и удаляются периодической продувкой.

    Действие ультразвука не ограничивается только предотвращением образования карбонатных отложений и сохранением за счет этого эффективности теплотехнического оборудования. Ультразвуковые колебания увеличивают теплопередачу греющей поверхности за счет микропотоков, образуемых колебаниями стенок труб и воды в них, и повышения скорости потока воды из-за снижения гидродинамического сопротивления труб с колеблющимися стенками. Под действием ультразвука улучшается отвод пузырьков пара от поверхности нагрева и дегазация воды вследствие лучшего перемешивания жидкости на границе двух сред металл - жидкость, что также способствует увеличению теплопередачи. Явление снижения гидродинамического сопротивления особенно эффективно проявляется в узких микронных щелях естественных дефектов внутренних поверхностей труб, где в обычных условиях (без ультразвука) в теплообменном оборудовании сохраняется кислород из воздуха, а при воздействии ультразвуковых колебаний он легко выходит из этих щелей.

    В результате этого исключается один из механизмов кислородной коррозии металла труб. Длительное воздействие ультразвуковых импульсов на внутреннюю поверхность труб, обладающую дефектами в виде микротрещин, производит деформацию наиболее податливых участков поверхности вблизи микротрещин. Благодаря этим деформациям происходит наклеп краев трещин, в результате чего они оказываются закрытыми и не подверженными проникновению в них кислорода при сливе воды из оборудования. Внутренняя поверхность труб становится гладкой, и полная площадь ее резко уменьшается, что приводит и к уменьшению вероятности коррозии. Получаемый таким образом эффект коррозионной защиты в какой-то степени заменяет пассивирование внутренней поверхности труб. Приведенные выше факторы взаимосвязаны и в совокупности являются причиной положительного воздействия ультразвука на процессы предотвращения образования карбонатных отложений, снижения коррозии металла и повышения эффективности работы теплообменного оборудования.

    Применение ультразвукового метода исключает загрязнение окружающей среды вредными стоками водоподготовительных установок, а стоимость обработки 1 м3 воды этим способом, как показывают ориентировочные расчеты, в 200 - 250 раз ниже стоимости химической обработки.

    Капитальные вложения, связанные с приобретением, монтажом и наладкой устройств USP, окупаются в течение нескольких месяцев их работы.

Дополнительная информация