(Труды МЭИ, выпуск 378, 1978
г., с.71-75)
Асп. В.Ф.
Очков.
Отложение накипи на теплопередающих поверхностях является одним из основных препятствий на пути дальнейшего повышения экономичности процессов термического опреснения, переработки промышленных стоков. Внедрение новых технологий переработки высокоминерализованных вод (обратный осмос, элетродиализм и др.) не снимает полностью данную проблему, так как многие из них включают в себя термическую обработку рабочих растворов.
В данной работе представлены
результаты применения серийного электромагнитного аппарата ЭМА-50 на
промышленном трехступенчатом адиабатном опреснителе. Влияние магнитных
устройств на накипеобразование в теплообменниках объясняется тем, что магнитное
поле усиливает процессы образования твердой фазы из пересыщенного раствора [1,
2]. Эффективность использования магнитного аппарата для уменьшения
накипеобразования ранее была проверена на лабораторной модели, имитирующей
теплотехнические и воднохимические процессы, проходящие в головном
подогревателе опреснителя [3]. Модель работала при двух режимах: при замкнутой
схеме питания имитатом океанской воды (противонакипный эффект 50%) и при
разомкнутой схеме питания водой Черного моря (противонакипный эффект 80%).
Схема опреснителя с
подключенным аппаратом ЭМА-50 показана на рис.1. Головной подогреватель
опреснителя 1 ¾ шестиходовой бойлер с
прямыми трубками из сплава МНЖ диаметром 13/15 мм, длиной 1580 мм ¾ имел следующие начальные
параметры:
·
скорость
воды в трубках ¾ 1,75 м/с;
·
тепловой
поток ¾ 43,2 кВт/м2;
·
температура
воды: на входе ¾ 58 0С, на выходе
¾ 75 0С;
·
температура
дренажа ¾ 78 0С;
·
расход
питательной воды ¾ 58 т/ч.
Трехступенчатый корпус опреснителя 5 был оборудован
жалюзийными сепараторами 6 и системой встроенных конденсаторов 10, каждый из
которых представлял собой трехходовой теплообменник и U-образными трубками из
сплава МНЖ диаметром 13/15 мм, длиной 3040 мм. Температура воды на входе в
конденсаторы 28 0С поддерживалась постоянной за счет смешения воды
Черного моря (солесодержание ¾ 17,2 г/кг; щелочность ¾ 3,2 мг-экв/кг; содержание
кальция ¾ 10 мг-экв/кг, содержание
магния ¾ 60 мг-экв/кг,
железосодержание ¾ 0,25 мг/кг) и рассола
третьей ступени испарения. Таким образом, доля рассола, идущего на
рециркуляцию, определялась не воднохимическими, а теплотехническими условиями.
Через аппарат ЭМА-50 2, в котором магнитное поле напряженностью 2´105 А/м
создавалось в кольцевом зазоре между корпусом и рубашкой системы токовых
катушек, пропускалось 100% питательной воды со скоростью 1,5 м/с и временем
пребывания в магнитном поле 0,03 с. Опреснитель был также оборудован
пароструйным эжектором 3, охладителем эжекторов 4 и системой насосов 7, 8, 9.
Опреснитель отработал 2042 ч (промежуточной ревизией после 1380 ч) без снижения производительности, которая составляла 2500 кг/ч дистиллята с солесодержанием 1 мг/кг.
Процесс отложения накипи в
головном подогревателе протекал в виде равномерного зарастания теплопередающих
поверхностей плотным слоем кристаллической накипи (первичное накипеобразование)
и забивание трубок наносным шламом (вторичное накипеобразование).
Ревизия опреснителя по
окончании работы показала следующие (данные в скобках получены при
промежуточной ревизии): накипеобразование привело к росту на 8(4) 0С
температуры дренажа подогревателя; средняя толщина слоя накипи на трубках
подогревателя составила 0,350 (0,125) мм, на трубках конденсаторов 0,06 мм;
43(23)% трубок подогревателя забиты шламом.
На рис. 2 представлены схема
головного подогревателя опреснителя (а) и характер забивания трубок (вторичное
накипеобразование) по рядам и ходам (процент полностью забитых шламом трубок от
общего количества их в ряду) после 1380 (б) и 2042 (в) часов работы
опреснителя. Забивание шламом трубок конденсаторов и охладителя эжекторов не
наблюдалось.
Контрольные испытания
данного опреснителя без специальных мер борьбы с накипью, выполнявшиеся ранее,
показали следующее: накипеобразование привело к росту температур дренажа
подогревателя более чем на 20 0С; 8% трубок подогревателя оказались
забитыми шламом.
По результатам испытаний
опреснителя с аппаратом ЭМА-50 можно сделать следующие выводы:
1.
магнитный
аппарат снижает накипеобразование в подогревателе опреснителя. При этом
скорость равномерного зарастания теплопередающих поверхностей резко
уменьшается, а процессы забивания трубок шламом усиливаются.
2.
На
основе анализа распределения во времени и по длине теплообменника вторичной
накипи (см. рис. 2) выявлена аналогия процессов вторичного накипеобразования с
процессами осаждения грубодисперсной примеси на загрузке насыпного
механического фильтра.
3.
Характер
забивания трубок по рядам в каждом ходу (см. рис. 2) указывает на то, что
изменение направления потоков воды в поворотных камерах подогревателя приводит
к отжиманию и сепарации частиц шлама к нижним рядам ходов подогревателя.
Следовательно, сепаратор циклонного типа, установленный на входе в
подогреватель, может ликвидировать забивание трубок подогревателя шламом.
1.
Тебенихин
Е.Ф., Гусев Б.Т. Роль магнитного поля в
образовании центров кристаллизации. В сб.: Водоподготовка и внутрикотловые
процессы. М., Госэнергоиздат, 1963, вып. 2, с. 41-50.
2.
Чернобай
В.А. Влияние магнитного поля на
кристаллизацию. В сб.: Кристаллизация и свойства кристаллических веществ. Л.,
«Наука», 1971, с. 57-80.
3.
Копылов
А.С., Тебенихин Е.Ф., Очков В.Ф. Об
использовании магнитного поля для снижения накипеобразования при нагреве
высокоминерализованной воды. «Труды МЭИ», 1976, вып. 309, с. 55-60.