Енциклопедия на ВиК Препоръки за избор на PHE при проектирането на съоръжения за топлоснабдяване
Препоръки за избор на PHE при проектирането на съоръжения за топлоснабдяване
Понастоящем всички фирми доставчици на PHE при продажбата им предлагат на клиентите услуги по избор на топлообменници в зависимост от изходните данни и специфичните изисквания на клиента.
В същото време и двете страни са заинтересовани от положителен ефект от въвеждането на ПОО. Самите клиенти по правило не могат компетентно да изберат PHE, тъй като методите за тяхното термично и хидравлично изчисление са търговска тайна. Като първоначални данни за избор на ПОО се изискват:
Нюансът се крие във факта, че при едни и същи зададени стойности на топлинния поток и температурите на топлоносителите могат да бъдат избрани PHE с различни размери със значително различен изчислен коефициент на топлопреминаване, брой плочи и др. (Изчисленият коефициент на топлопреминаване k0, като правило, директно зависи от зададените стойности на допустимия спад на налягането). Очевидно е например, че топлообменник с k0=4500 W/(m 2 *°C) ще има 1,7 пъти по-малка повърхност от топлообменник с k0 = 7500 W/(m 2 *°C). В същото време вторият ВОМ е около 1,5 пъти по-евтин.
Много клиенти, които нямат опит в проблемите с избора на PHE и, освен това, ограничени във финансови ресурси, потвърждават избора на PHE с по-висок коефициент на топлопреминаване. В същото време те се обричат на пълния набор от проблеми, описани по-горе в предходните раздели, свързани със загуба на топлинна ефективност на PHE в случай на замърсяване.
Как да бъдем в такава ситуация? Отговорът на този въпрос е двусмислен.
Първо, трябва да се препоръча на операторите, когато издават технически спецификации за избор на PHEs, да вземат предвид перспективата за тяхното възможно замърсяване въз основа на наличните данни за химически ианалитичен контрол на топлообменните среди, като се вземат предвид сезонните промени.
Второ, не трябва да инсталирате PHE с твърде висока стойност на k0. Според нас оптималният диапазон k0 за PHE е 4500-6000 W/(m 2 *°C).
Тук трябва да се отбележи, че проблемът би бил елиминиран от само себе си, ако производителите на PHE в своите изчислителни програми са взели предвид възможността за избор на PHE при наличие на дадена степен на замърсяване (дебелина на слоя от котлен камък). Тази услуга обаче не се предоставя. Каква е причината? Не знаят ли да броят, или тече дестилат във ВиК и топлофикациите на западните държави?
Трябва да търсите заобиколни решения. Някои погрешно смятат, че проблемът може да бъде решен чрез въвеждане на граница на нагревателна повърхност, т.е. изчислете PHE, без да вземете предвид замърсяването, и след това добавете определен брой плочи (например 20%) и въпросът е, както се казва, „в торбата“. Това обаче е неправилен подход, тъй като при същите дебити на топлоносителите скоростта на потока им през каналите намалява, което води до намаляване на коефициента на топлопреминаване в приблизително същата пропорция. (Този извод следва и от формула (2), тъй като параметърът “F” на бойлера остава постоянен при добавяне на плочи). Топлинният поток е
в същото време практически не се променя.
Вярно, горното е вярно само за чисто ПОО. В случай на замърсен PHE възниква интересен ефект, тъй като поради намаляването на абсолютната стойност на коефициента на топлопреминаване на топлообменника поради добавянето на плочи, неговата относителна стойност (k/k0) става по-голяма със същия слой на депозит. В резултат на това нарастването на нагряващата повърхност не се компенсира от намаляване на коефициента на топлопреминаване и топлинният поток (при други равни условия) донякъде се увеличава.Изчисленията показват, че за топлообменник с изчислен коефициент на топлопреминаване 5000 W / (m 2 . ° C) и изчислен параметър Ф0 = 2,22, с дебелина на слоя от 0,2 mm, увеличаването на броя на плочите с 20% осигурява увеличение на топлинния поток само с 4,08%.
По този начин увеличаването на нагревателната повърхност на PHE (чрез добавяне на плочи) не осигурява еквивалентно увеличение на топлинния поток.
Добавянето на плочи е икономически оправдано само в два случая:
- ако е необходимо да се увеличи топлинният товар на топлообменника, т.е. дебит на охлаждащата течност за двата потока;
- ако е необходимо да се намали хидравличното съпротивление на PHE при постоянни дебити на топлоносители и топлинен товар.
Правилната методология за избор на PHE, като се вземе предвид прогнозираното замърсяване, следва от горния теоретичен модел и е както следва:
1. Въз основа на изискванията на технологичния процес се определят изчислените температури на топлоносителите (в замърсено състояние на топлообменника), например:
2. Определя се параметърът на топлообменника Ф = 2,22, съответстващ на тези температури.
3. Задава се желаният коефициент на топлопреминаване на PHE, например 5000 W / (m 2 * ° C). Съгласно графиката на фиг. 1 за дадена дебелина на слоя от котлен камък (например 0,2 mm) се определя относителният коефициент на топлопреминаване (k/k0=0,545).
4. Параметърът Ф0 се изчислява при чиста нагряваща повърхност: Ф0=Ф/(k/k0)=4,07.
5. При известно съотношение на дебита (Gload/Gload=(110-80)/(95-70)=1.2) и входни температури на топлоносителите, изходните температури могат да бъдат намерени от системата от уравнения:
В резултат на това ще получим четири проектни температури за избор на PHE по време на проектирането.
Именно тези температури трябва да бъдат включени в техническото задание, предоставено на производителя за избор на PHE.
Въпрос: какво трябва да се направи в ситуация, когато ВОМ, инсталирани в съоръжението, не осигуряват нагряване на водата до необходимата температура?
На първо място е необходимо да се извърши анализ, по време на който е необходимо да се определи:
Могат да се препоръчат следните мерки за увеличаване на топлинната мощност на PHE:
Последното събитие беше тествано от нас в котелна централа № 87 в Сергач. Съгласно проекта в посочената котелна централа са монтирани две отоплителни ТЕЦ от марката FPS-43-163-1E на фирма FUNKE с топлинна мощност 8,0 MW всяка. По време на работа беше установено, че има бързо свръхрастеж на нагревателните повърхности на PHE с отлагания от котлен камък, в резултат на което котелната централа се оказа „заключена“ - не беше възможно да се загрее мрежовата вода над 65-70 ° С (с график 95/70 ° С).
Проучването показа, че с изчисления коефициент на топлопреминаване на PHE 6600 W / (m 2 * ° C), действителната му стойност е само 1736-2343 W / (m2 * ° C), което съответства на относителния параметър (F / F0) \u003d 0,26-0,36. При разглобяване на PHE бяха открити отлагания от котлен камък с дебелина 0,2-0,3 mm върху нагревателната повърхност със следния състав: 78% калциеви соли, 22% железни оксиди.
За да нормализираме подаването на топлина от котелната централа, на първо място предприехме мерки за увеличаване на дебита (с около 30%) и температурата на котелната вода до максимум - от 110 до 115 ° C, както и за регулиране на режима на реагентната вода. Въпреки че всички тези мерки имаха ограничен ефект (възможно беше повишаване на температурата на мрежовата вода с 5-7 °C), в комбинация с редовно химическо промиване това позволи да се предотврати прекъсване на топлоснабдяването на жилищната зона.
Проблемът беше радикално решен едва през лятото на 2003 г., когато в сътрудничество с известния производител на пластинчати топлообменници Ridan, ниеPHE е реконструиран с преминаване към двупосочна схема за движение на охлаждащите течности и увеличаване на броя на плочите от 163 на 250 бр.
В резултат на реконструкцията беше възможно напълно да се нормализира топлоснабдяването от котелната централа.
Отрицателните последици от реконструкцията на PTO включват следното:
1. PHE нагревателните повърхности са обект на замърсяване от отлагания от котлен камък, железни оксиди и други механични примеси, съдържащи се в отоплителната вода. Интензивността и естеството на замърсяването се определят от качеството на водата (твърдост, концентрация на примеси) и нейната температура.
2. Замърсяването на PHE с висок изчислен коефициент на топлопреминаване е придружено от значително намаляване на топлинната ефективност на апарата.
3. Химическото промиване на ПХЕ (особено тези, замърсени с железни оксиди) е сложна технологична операция, която изисква професионален подход към избора на реагенти и технологии за измиване.
4. За да се намали замърсяването на PHE с продукти от корозия на желязото и други механични примеси, съдържащи се в мрежовата вода, трябва да се използват пречиствателни филтри, инерционни гравитационни резервоари тип GIG и други почистващи устройства.
5. За да се предотврати образуването на котлен камък върху нагревателните повърхности на топлообменниците, които загряват мрежова вода с висока твърдост, и за да се намали скоростта на корозия на топлинните мрежи, се препоръчва използването на реагентен (сложен) водно-химичен режим на топлопреносни мрежи.
6. Предложен е ефективен метод за диагностика на замърсяването на топлообменниците, разработена е апаратура и софтуер за създаване на система за мониторинг на степента на замърсяване с оценка на оставащия срок на експлоатация преди промиване (почистване).
7. При проектирането и избора на PHE е задължително да се вземе предвидвъзможно замърсяване на нагревателната повърхност. Предложен е методът за избор на PHE, като се вземе предвид замърсяването.