site4.ru

«Применение технологии промывки теплосилового оборудования и коммуникаций для повышения энергетической эффективности систем отопления»

 

Пример работы: Тугулым – промывка жилых зданий от накипи, эффективность промывки зимой 2014 г.

Цель – стержневая идея: Энергетическая эффективность от проведения промывки коммуникаций ЖКХ.

Актуальность для данной аудитории: В настоящее время теме ЖКХ России уделяется повышенное внимание на всех уровнях власти и бизнес – сообщества. ЖКХ России – это совокупность отраслей российской экономики, обеспечивающих работу инженерной инфраструктуры зданий и сооружений населенных пунктов. Одной из важной отраслью ЖКХ является теплоснабжение или качественное обеспечение теплом потребителей. Основные проблемы в теплоснабжении – это ветхие основные фонды, крайне низкая надежность тепловых сетей. Одной из причин возникновения этих проблем является отсутствии надлежащей эксплуатации либо эксплуатация работает не эффективно. Поэтому вопросы эксплуатации в настоящее время требуют особого внимания в ЖКХ, так как они являются тем фундаментом, на котором возможно приобрести уверенность в будущем и реализацию дальнейших возможностей. Одним из мероприятий эффективной эксплуатации инженерных коммуникаций является промывка от отложений систем теплоснабжения.

История вопроса: Удаление, очистка от грязи, отложений и мусора было всегда актуальной темой во все времена. Для того что бы любая замкнутая и не замкнутая система, имеющая в своем составе жидкий носитель работала так как надо, она должна состоять только из тех частей из которых она задумана и быть абсолютно чистой. На практике очень часто в эту систему вмешиваются различные побочные факторы. Одним из факторов является засорение этой системы. Засорение может быть вызвано механическим способом – это попадание грязи, мусора в систему, а может быть вызвано химическим способом – это происходят постоянные химические реакции вызывающие образование осадков в системе. С этими факторами во все времена люди и борется. В настоящее время много различных решений этих задач. Но одним из наиболее эффективных, а главное простых решений в наше время является обыкновенная промывка. Она является заключительным этапом при строительстве инженерных коммуникаций теплоснабжения, она используется при эксплуатации инженерных коммуникаций, она является скорой помощью при возникновении аварийных ситуаций.

Основная часть: В процессе длительной эксплуатации систем отопления (котлы, теплообменники, трубопроводы) возникают неизбежные неисправности. Эти неисправности связаны с особенностями этих устройств и рабочих процессов происходящих в этих устройствах. Одними из основных предпосылок возникновения неисправностей является загрязнение поверхности нагрева.

Эти загрязнения происходят двумя способами: механическим и химическим. Наиболее интересным здесь является химический способ.

Первый вопрос, вызывающий интерес - Что такое накипь?

Накипь – это постоянный прогрессирующий процесс образования отложений на металлических поверхностях при нагревании воды. В воде в разной степени присутствуют железо, соли жесткости (кальций, магний) и другие соединения.

При нагреве происходят химические реакции в воде и воды с металлической поверхностью, в результате которых образуются нерастворимые отложения, которые выпадают в осадок. При соблюдении регламентируемого водного режима эти отложения состоят в основном из оксидов железа. При нарушениях водного режима в отложениях могут присутствовать также соли жесткости и другие соединения. В зависимости от состава, отложения могут плотно или не плотно связаны с поверхностью металла.

Второй вопрос, вызывающий интерес - Как накипь влияет на теплоснабжение?

И так теплосиловое оборудование - котлы. При эксплуатации параметры рабочих процессов котлов отличаются от оптимальных значений, полученных при наладке и испытаниях. Одной из основных причин этого являются загрязнение поверхности нагрева.

Слой отложений толщиной от 0,1 мм покрывающий металлическую поверхность нагрева создает термическое сопротивление эквивалентное 2 мм металла. Теплопроводность отложений в 25 раз меньше теплопроводности металлической поверхности. Вследствие этого слой отложений, покрывающий металлическую поверхность нагрева, уменьшает теплопередачу между водой и тепловой энергии, что ведет к следующим негативным последствиям:

1) Перерасход топлива на 5-10%, то есть требуется больше расхода газа на выработку 1 Гкал теплоты.

2) Повышение температуры металлической поверхности приводит к перегреву металла. Вследствие чего происходит окисление и разрушение металла, его вздутие, разрыв и образование свищей.

3) Изменение рабочих параметров оборудования, то есть увеличение температуры уходящих газов, на 1 мм накипи снижение КПД на 1-2%.

Стоить отметить, что все перечисленное актуально как если котел работает на не подготовленной воде, так и на подготовленной воде. Эта тема подходит и для бытовых котлов не большой мощности, и для производственных котлов средней и большой мощности. Поэтому эксплуатация производит систематические и профилактически очистки поверхности нагрева от накипи.

Следующие теплосиловое оборудование – теплообменники. В теплообменниках процессы образования накипи схожи с процессами образования накипи в котлах. Только здесь негативными последствиями являются уменьшение площади поперечного сечения прохода пластинчатого теплообменника, что вызывает недогрев воды, проходящей через него, а вследствие до конечного потребителя не доходит тепло. Эта тема походит и для кожухотрубных теплообменников и для пластинчатых теплообменников. Поэтому эксплуатация производит систематические и профилактически очистки поверхности нагрева от накипи.

Следующие инженерные коммуникации – это внутренние трубопроводы в зданиях и наружные трубопроводы вне зданий. Почти все внутренние трубопроводы систем отопления зданий со сроком эксплуатации более 10 лет забиты отложениями на 30% и более. Это значит, что снижены теплоотдача и пропускная способность труб, нарушена гидравлика, конечный потребитель не получает тепло. Основными негативными последствиями образования накипных отложений являются:

1) Уменьшение срока эксплуатации систем отопления, ГВС в 2 раза, что ведет к необоснованным денежным затратам на текущий и капитальный ремонты систем.

2) Увеличение тепловых потерь, что ведет к нарушению проектных обогревательных режимов помещений.

Причем к эксплуатации данных систем надо подходить именно комплексно. Это значит, промывку надо производить систематически и профилактически как самих зданий, так и наружных сетей. Так как все они взаимосвязаны, то есть отложения есть и там и там. Таким образом при промывке лишь внутренних сетей зданий грязь заходит из наружной системы в процессе дальнейшей эксплуатации и наоборот. Поэтому получается не эффективная промывка и никому не нужная.

Теперь перейдем к третьему интересному вопросу – какие виды промывок существуют и какова их технология?

Цитата из нормативных документов по промывке

Согласно приказа Министерства энергетики Российской Федерации от 24.03.2003 N 115 "Об утверждении Правил технической эксплуатации тепловых энергоустановок", проводятся следующие мероприятия:

раздел 11 «Подготовка к отопительному периоду»

п. 11.1. При подготовке к отопительному периоду для обеспечения надежности теплоснабжения потребителей необходимо выполнить в установленные сроки комплекс мероприятий, основными из которых являются:

- промывка оборудования и коммуникаций источников теплоты, трубопроводов тепловых сетей, тепловых пунктов и систем теплопотребления.

п. 11.8. При пуске водогрейных котлов в эксплуатацию, а также перед началом отопительного сезона тепловые сети и внутренние системы теплопотребления предварительно промываются.

От накипи очищают в основном двумя способами: механический и химический.

Механическая очистка производится с помощью специального оборудования (пневматическая, динамическая, пневмоипульсная. Все они используют воду в качестве основного моющего средства) или в ручную. Для трубопроводов зданий и наружных сетей целесообразно и экономически выгодно использовать промывку водой с воздухом или под давлением, так как объемы системы бывают достаточно большие.

Для промывки теплосилового оборудования различных типов и размеров целесообразно и эффективно использовать промывку с моющими средствами. Наиболее эффективными и прогрессивными методами промывки является химическая. Химическая промывка обеспечивает полное удаление накипи теплосилового оборудования и не требует их вскрытия. Химическая очистка удобная для труднодоступных мест теплосилового оборудования.

Но есть один фактор при использовании химических промывок, влияющий на работоспособность теплосилового оборудования. Под действием химических промывок происходит коррозия металла. Поэтому моющие средства вначале и проходят испытания в лабораторных условиях на определение своих чистящих свойств и степень коррозии металла. Соответственно выбираются те моющие средства, которые имеют высокие чистящие свойства и самую низкую степень коррозии металла. Причем из-за различных химических реакций для каждого вида металла (сталь, чугун, медь, нержавейка) лучше всего походят моющие средства с определенным химическим составом.

Важная особенностью химическая промывка для систем отопления жилых домов и административных зданий является, то что она может стать альтернативой капитальному ремонту систем отопления. Для трубопроводов систем отопления зданий со сроком эксплуатации более 10 лет и наличием проблем по теплу стоимость химической промывки в 2 - 3 раза ниже стоимости капитального ремонта системы. А это значительно облегчает работу по сбору денег с населения на эти ремонты.

Технологии механической и химической промывки достаточно просты и эффективны в использовании. Достаточно подобрать соответствующие качественное специальное оборудование и моющие средства. А самое главное систематические и профилактически очищать поверхности нагрева от накипи.

Теперь перейдем к последнему самому важному вопросу – Как повышается энергетическая эффективность систем отопления от проведения промывки?

Для начала определимся с понятиями, что такое эффективность:

Эффективность – имеет латинского происхождение и означает способность достигнуть желаемого результата с наименьшей затратой времени и усилий.

Энергетическая эффективность – это способность получить максимальный полезный эффект от использования ресурсов затраченных на получение этого эффекта.

И так проведение промывки теплосилового оборудования и инженерных коммуникаций имеет 100% энергетическую эффективность, а именно:

1) Бесперебойная работа водогрейных котлов на весь нормативный срок их эксплуатации, тем самым не требуется покупка нового оборудования в течение длительного срока;

2) Уменьшение текущих и внеплановых ремонтов оборудования на весь период эксплуатации водогрейных котлов, что ведет к снижению денежных затрат;

3) Уменьшение удельного расхода газа для водогрейных котлов до 15%, что ведет к экономии денежных затрат на покупку данного топлива.

4) Бесперебойная работа систем отопления, ГВС на весь нормативный срок их эксплуатации, тем самым не требуется капитальный ремонт в течение длительного срока (до 10 лет в зависимости от соблюдения правил эксплуатации);

5) Уменьшение текущих и внеплановых ремонтов на весь период эксплуатации систем трубопроводов, что ведет к снижению денежных затрат;

6) Уменьшение тепловых потерь, что ведет к восстановлению проектных обогревательных режимов помещений;

7) Сокращение расхода теплоносителя, что ведет к снижению денежных затрат на потребляемый энергоресурс.

 

Кстати, важно отметить, что данная эффективность проводимых работ по промывке делает возможным согласно закону об энергосбережении работу по энергосервисному контракту. Так как она ясно показывает, откуда можно взять денежные средства экономии Заказчика для расчета с Подрядчиком. Срок окупаемости вложенных средств Подрядчиком напрямую зависит от степени загрязнения и эффективности эксплуатации теплосилового оборудования и инженерных коммуникаций системы теплоснабжения и при нормальных условиях составляет от 3 месяцев до 3 лет.

В заключении хотелось бы отметить, что важнейшей задачей ЖКХ – является экономия топливно – энергетических ресурсов. Для решения этой задачи здесь работает эксплуатация, как она сработает таков и будет результат.

Здесь следует понимать, что такое эксплуатация. А Понятие эксплуатации – имеет французское происхождение и означает дословно – использование, извлечение прибыли. А Прибыль – положительная разница между доходами и затратами на производство. Получение прибыли – это главная цель и движущий мотив всех организаций, в том числе ресурсоснабжающих, управляющих организации, ТСЖ, предприятий ЖКХ.

Чтобы получить эту прибыль одним из важных и прямых направлений является эффективная эксплуатация. Обеспечивающая надежность, уверенность в будущем и реализацию дальнейших возможностей предприятия.

Директор ООО "СК "МЖК-Строй" В.А. Малых (источники информации - нормативные документы)

 

«Железобактерии в системах трубопроводов ЖКХ»

Пример работы: Тюмень – промывка систем ГВС и ХВС жилого здания от черной грязи (слизи), эффективность промывки в 2012 г.

Стояки систем ГВС и ХВС выполнены из сшитого полиэтилена, данный материал обладает кислородопроницаемостью, это подтверждают результаты анализов приведенные в таблице:

№ п/п

Точка отбора пробы

Определяемый компонент

Результат, мг/л

1

Обратный трубопровод ГВС

Растворённый кислород

5,87± 0,59

2

Обратный трубопровод ГВС

Растворённый кислород

4,23± 0,42

3

Подающий трубопровод ХВС

Растворённый кислород

2,87± 0,29

Несмотря на то, что растворимость кислорода в воде с повышением температуры (в диапазоне рабочих температур) меньше, анализы показали большие значения его содержания, мы связываем это с кислородопроницаемостью сшитого полиэтилена.

Методика оценки кислородопроницаемости пластмассовых труб в отечественных нормативных документах в настоящее время отсутствует.

Для труб, применяющихся для теплых полов и отопления, существуют требования по наличию кислородного барьера, так как кислород вызывает коррозию отопительного оборудования. Поэтому «отопительные» марки труб PE-X покрывают защитным слоем этиленвинилового спирта. Если труба предназначается для санитарного и питьевого водоснабжения, то на стадии производства сырье обогащается добавками, делающими трубу абсолютно непрозрачной и не пропускающей ультрафиолетовые лучи (необходимо проконсультироваться со специалистами производителя).

Микробиологические исследования воды питьевой водопроводной представлены в таблице

Определяемый компонент

Ввод водопровода

После фильтра

Потребитель (жильцы)

1

Общие колиформные бактерии

Не обнаружено

Не обнаружено

Не обнаружено

2

Термотолерантные колиформные бактерии

Не обнаружено

Не обнаружено

Не обнаружено

3

Общее микробное число

Не обнаружено

Не обнаружено

Не обнаружено

Мы считаем что внутри системы ГВС имеются источники вторичного загрязнения, так называемые железобактерии. Их рост создает желеобразную слизь от чёрного цвета до светло-жёлтого, которая может образовываться на стенках заслонок, внутри труб и оборудования по очистке воды, в туалетах и в другой водопроводной арматуре.

Железобактерии - микроорганизмы, способные отлагать окисное железо на поверхности клетки. Процесс отложения не обязательно связан с окислением Fe(II) (иногда это разрушение органического комплекса). Развиваются обычно на границе окисленной и восстановленной зон в водоёмах и затопленных почвах. Отложение железа этими железобактериями рассматривается как побочный процесс разложения перекиси, образуемой при органотрофном обмене. Thiobacillus ferrooxidans, Leptospira ferrooxidans, окисляющие железо в кислой среде, используют энергию окисления Fe (II) для автотрофной ассимиляции СО2. Важна и температура, они великолепно себя чувствуют при 24 градусах Цельсия, но также могут жить и при более низких, до 5 градусов, и при более высоких температурах. Как уже говорилось, железобактерии нуждаются в кислороде, получают они кислород из двуокиси кислорода, которая растворена в воде. Свое название железобактерии получили не просто так. Они одни из немногих микроорганизмов, которые способны к разрушению органических комплексов железа, благодаря чему внутри бактерий образуется окись железа. Существует немалое количество различных видов бактерий, каждый из которых отличается той или иной способностью к разрушению железа. Внутри водопровода железобактерии ведут активную жизнь, они оставляют продукты своей жизнедеятельности на внутренней поверхности труб, тем самым постепенно засоряя ее.

Основной процесс, проводимый ими, описывается следующей схемой:

4Fe2+ + 4H+ + O2 → 4Fe3+ +2H2O

В настоящее время железобактерии не рассматриваются как отдельная таксономическая единица. Это физиологическое, экологическое понятие, которое объединяет микроорганизмы, отлагающие на своих поверхностях окислы железа и (или) образующие его оформленные осадки.

Обычно, критерием выявления служат жалобы и обращения конечных абонентов по поводу ухудшения качества воды только по органолептическим показателям (ржавый цвет, посторонний привкус, запах). Конечно, выбранные критерии имеют субъективный характер. Однако в первом приближении их можно рассматривать как показатели, указывающие на наличие негативных процессов, происходящих в водопроводной сети.

Железобактерии – типичные представители микрофлоры, которые выносятся из источника водоснабжения в водопроводную сеть, после чего закрепляются на стенках трубопровода. Учитывая, что поверхность трубы не является идеально гладкой, а железобактерии в большей своей части представлены нитчатыми формами, на первой стадии происходит механическое удерживание (иммобилизация) микроорганизмов. Закрепившись на стенке трубопровода, железобактерии размножаются, формируя биопленку. Низкие концентрации органических веществ, биогенных элементов и восстановленных соединений железа компенсируются условиями протока. Окисляя закисное железо, клетки образуют гидроокись, которая откладывается на их поверхности в формируемом слизистом чехле. Когда чехол становится достаточно плотным и начинает препятствовать сообщению клеток с внешней средой, они его покидают и начинают формировать новый. Даже при незначительном количестве (менее 0,3 мг/л) железа в воде (прежде всего, двухвалентного) клетки микроорганизмов активно аккумулируют его, так как испытывают в нем физиологическую потребность для удаления токсичных продуктов метаболизма. Таким образом, на поверхности трубопровода появляются участки, покрытые обильными охристыми отложениями, образованными биогенным путем.
При резких изменениях давления и, соответственно, скоростей течения воды, а также знакопеременных потоков в водопроводной сети охристые отложения с внутренней поверхности трубы срываются, ухудшая тем самым качество воды по органолептическим показателям. Если же гидравлический режим водопроводной сети достаточно ровный, то охристые отложения минерализуются, в результате чего на внутренней поверхности трубопровода образуются плотные бугристые отложения, которые с течением времени уменьшают его поперечное сечение.

В процессе роста, кроме органических веществ, микроорганизмы ассимилируют и минеральные, основными из которых являются соединения азота и фосфора. Внешний вид охристых отложений различается в зависимости от видов, присутствующих в них железобактерий , а также наличия минеральных компонентов. В одном случае (минеральные компоненты – обильно, железобактерии – единичные клетки) охристые отложения пред­ставляют собой мелкую плотно оседающую порошкообразную взвесь. В другом – охристые отложения имеют хлопьевидную, кустиковидную структуру или представляют собой рыхлокрошковатый осадок, легко сдвигающийся при изменении потока воды. Образование охристых отложений также способствует протеканию коррозионного процесса, связанного с возникновением дифференцированно аэрируемых ячеек и кислородной деполяризацией участка металла, подвергшегося обрастанию. Сущность механизма образования дифференцированно аэрируемых ячеек состоит в следующем. В воде, протекающей по трубопроводу, содержится определенное количество кислорода. Участки трубопровода, не подвергшиеся обрастанию железобактериями, омываются водой и хорошо вентилируются. Участки под охристыми отложениями водой не омываются и поэтому аэрируются слабее. Таким образом, на поверхности внутренней стенки трубы создаются дифференцированно аэрируемые ячейки, в которых вентилируемые участки имеют более высокий потенциал и функционируют как катод, а менее аэрируемые, подвергшиеся обрастанию, действуют как анод. В анодной зоне железо растворяется в соответствии с уравнением:

Fe = Fe2+ + 2e

Исследования образования биопленок на высококачественной стали, поливинилхлориде, полиэтилене и меди, проведенные Г.-К. Флемингом и Л. Грубертом при разном времени экспозиции в питьевой воде, показали, что существенные отличия в плотности заселения микроорганизмов на различных материалах сглаживаются (выравниваются) при длительном времени экспозиции. Так, по данным Л. Груберта после максимальной (восьмимесячной) эксплуатации полиэтиленового трубопровода на его поверхности образовывается такая же биопленка, как и на стальных трубах, обработанных специальными покрытиями (2).

На основании всего вышесказанного мы рекомендуем поставить на вводе водопровода установку ультрафиолетовой обработки, и периодически проводить гидропневматическую промывку систем ГВС и ХВС, периодичность определить исходя из наблюдений за работой системы.

Директор ООО "ПК "МЖК-Строй" В.А. Давлетбаев (источники информации - нормативные документы)