Часто задаваемые вопросы от заказчиков УМПЭУ
УМПЭУ – это водоструйный паровой эжектор с камерой предварительного смешения пара и воды и гасителем пульсаций давления, обеспечивающий ввод греющего водяного пара в водяную магистраль с целью нагрева текущего потока воды. Рабочей средой в УМПЭУ является нагреваемая вода, а инжектируется пар, который отдает ей своё тепло при конденсации. Применение такой схемы обеспечивает преимущество УМПЭУ перед другими пароводяными смешивающими теплообменниками, в которых применяется классическая конструкция струйного аппарата, а рабочей средой является водяной пар. К наиболее известным аппаратам такого типа относятся пароводяные инжекторы, пароструйные аппараты «Фисоник», «Транссоник», ПСА, ТСА, СФА , «Коссет», КТСА, «Кварк».
В сравнении с этими пароводяными подогревателями-смесителями, применение УМПЭУ обеспечивает:
-широкий диапазон по производительности одного подогревателя (внедрены УМПЭУ с расходами от 3,0 до 1700,0 т/ч нагреваемой воды для трубопроводов от DN40 до DN500); у аналогов максимальная производительность одного устройства составляет 500 т/ч, а для повышения требуется несколько параллельно установленных аппаратов;
-широкий диапазон температуры нагреваемой воды (по опыту от 10 до 1600С), в том числе возможность подогрева «перегретой» воды в контуре (автоклавы и т.д.); у конкурентов максимальное значение нагреваемой воды составляет 60-700С вследствие нарушения нормальной конденсации пара при бОльших температурах воды;
-высокую надежность в работе и долговечность (отсутствует кавитация, эрозионный износ, УМПЭУ изготовлена из бесшовных труб и штампованных элементов трубопроводов из стали 20, пилотные образцы отработали по 18-20 лет); конкуренты вынуждены применять нержавеющие стали и титан вследствие высоких скоростей пара и кавитации проточных трактов, и, тем не менее, ресурс их ниже;
-работу на насыщенном и перегретом водяном паре и даже на «мятом» паре, так как УМПЭУ нечувствительны к степени сухости пара, в то время как в паровых инжекторах это имеет существенное значение (пар в этих аппаратах является рабочей средой);
-возможность подогрева воды при давлении пара равном давлению нагреваемой воды (конкуренты требуют превышение давления пара над давлением нагреваемой воды минимум 1 кгс/см2);
-бесшумную работу, без гидравлических ударов, вибраций, пульсаций давления.
Особенностью эксплуатации закрытой тепловой сети с включением в схему УМПЭУ является регулярное увеличение количества воды в контуре за счет конденсации греющего пара. Количество добавляемого в систему конденсата зависит от величины присоединенной нагрузки котельной, которая носит сезонный характер.
В начале отопительного сезона эксплуатации УМПЭУ образующийся конденсат полностью или частично удовлетворяет потребность тепловой сети в подпиточной воде.
При понижении температуры воздуха и увеличении нагрузки, образуется избыточная вода, которую выводят из обратного трубопровода сети. К этому моменту вода в сети практически полностью поменяется на конденсат пара. После анализа воды, её отбирают из обратной магистрали и используют для подпитки сетей ГВС, в аккумулирующие баки, а при максимальной нагрузке - в деаэратор котельной.
Таким образом, установка УМПЭУ в период максимальных нагрузок возьмет на себя функцию подпитки тепловых сетей, питательного деаэратора котла, сетей ГВС. Повысится качество воды в сети. Нет необходимости эксплуатировать оборудование по приготовлению воды для этих целей. Следовательно, максимальная экономия топлива и электроэнергии в котельной будет достигнута в период максимальных нагрузок.
За двадцать два года работы по внедрению УМПЭУ, ООО «Прессмаш» отработана методика расчета и конструкция аппарата, проверенная практикой. Опыт применения показал, что при правильных исходных данных для проектирования и изготовления, УМПЭУ обеспечивают требуемые выходные параметры.
Каждая установка УМПЭУ рассчитывается и изготовляется под конкретную тепловую сеть, поэтому основные проблемы могут возникнуть при ошибках заполнения опросного листа (технического задания). Это, как правило, неточное указание диапазонов входных параметров, при которых будет эксплуатироваться УМПЭУ (наиболее важные из них выделены):
• Расход нагреваемой воды (летом и зимой)
• Давление нагреваемой воды (с учетом гидростатического давления и места предполагаемого расположения УМПЭУ)
• Давление греющего водяного пара в точке подключения УМПЭУ (при требуемом расходе пара для нагревания воды на нужный интервал)
• Температура греющего водяного пара
• Расход пара имеющийся
• Температура нагреваемой и нагретой воды
• Диаметры трубопроводов пара и воды имеющиеся
• Давление нагретой воды на выходе
• Температура окружающей среды (для выбора материала)
• Назначение (теплоснабжение, ГВС, технология)
• Характеристики воды, если отличаются от норм
Для исключения проблем при ПНР и стабильной работы УМПЭУ эксплуатирующая организация должна указать в опросном листе реальные параметры с учетом специфики котельной и заказываемого оборудования, а если они отсутствуют провести их необходимые замеры.
После получения опросного листа (бланк на сайте) ООО «Прессмаш» проводит расчеты для определения возможности применения УМПЭУ при требуемых параметрах, при необходимости предлагает корректировки, разрабатывает техническое задание, которое согласовывается с заказчиком и является приложением к договору поставки.
Поддержка клиентов УМПЭУ
УМПЭУ является струйным подогревателем, поэтому она надежно работает при стабильной и равномерной нагрузке. Допустимые колебания расхода воды, пропускаемой через подогреватель, закладываются в расчет в пределах ±10%. В то же время система горячего водоснабжения характеризуется пиками и провалами в потреблении горячей воды. Поэтому в схемах включения УМПЭУ в систему ГВС обязательно предусматривается бак-аккумулятор горячей воды. Обычно применяется вариант с рециркуляцией: бак горячей воды - циркуляционный насос – УМПЭУ - бак горячей воды. Раздача горячей воды потребителям из бака-аккумулятора выполняется отдельным насосом.
Другой особенностью является необходимость применения пара, который по своим характеристикам соответствует требованиям санитарных норм и правил для воды питьевого качества. Обычно такой пар имеется в паровых котельных, питающихся водой питьевого качества и имеющих Na - катионитовую химводоочистку.
УМПЭУ являются теплообменниками смещивающего типа, и они, по сравнению с поверхностными типами подогревателей менее подвержены загрязнению отложениями накипи. Как показывает осмотр установок, при общей жесткости нагреваемой воды соответствующей требованиям ПТЭ и Жо≤5 мг-экв/л, устройства практически не имеют отложений накипи в течение года, а для средней жесткости воды (≤12мг-экв/л) – в конструкции УМПЭУ предусматриваются разъемные соединения для чистки и необходимо предусматривать резервирование устройств.
УМПЭУ - это подогреватели смешивающего типа. В отличие от пластинчатых теплообменников у них отсутствуют теплопередающие поверхности.
Поэтому УМПЭУ не требуют постоянного обслуживания и чистки (при качестве воды, соответствующей нормам ПТЭ, УМПЭУ не требуют чистки в течение десятилетий - из опыта эксплуатации). Многие подогреватели УМПЭУ применены для нагревания неочищенной воды, имеющей взвеси, например, речная вода, технологическая вода в целлюлозно-бумажном производстве.
УМПЭУ могут устанавливаться вне помещения котельной. Пластинчатые теплообменники устанавливают в тепловых пунктах для возможности их периодической чистки и обслуживания. Исторически пластинчатые подогреватели пришли в Россию с запада, где они использовались исключительно для нагревания чистой воды, подготовленной по европейским стандартам.
По сравнению с пластинчатыми теплообменниками, подогреватели-смесители УМПЭУ работают при высоких давлениях и температурах пара и воды (рабочее давление до 4,0 МПа, температура до 3500С). В них практически полностью используется теплосодержание греющего пара (КПД теплопередачи 99,5%). В пластинчатых подогревателях часть тепла пара не используется и уносится с конденсатом из-за наличия теплопередающих поверхностей, которые со временем загрязняются накипью, а КПД теплопередачи снижается до 50-60%. По этой же причине пластинчатые теплообменники требуют резервирования.
Для нагревания воды в УМПЭУ может использоваться как перегретый или насыщенный пар, так и «мятый» отработавший пар, при этом всё теплосодержание пара идёт на нагревание воды.
УМПЭУ изготавливают из бесшовных труб и штампованных деталей трубопроводов, поэтому их отличает высокая надежность даже при работе в сложных условиях: вибрации, гидроудары, скачки давления и температуры.
К настоящему времени изготовлено и внедрено свыше 250 подогревателей УМПЭУ, успешно применяемых в системах теплоснабжения, горячего водоснабжения, водоподготовки, технологических процессах в котельных промышленных предприятий и ЖКХ.
Принцип действия подогревателя УМПЭУ основан на смешении насыщенного греющего пара и нагреваемой воды.
В связи с тем, что в паре содержится свободная угольная кислота, допустимое содержание которой регламентировано ГОСТ 20995, появляется вопрос о защите трубопроводов от углекислотной коррозии.
При использовании для обработки подпиточной воды Na – катионирования, в химочищенной воде содержится соль NaHCO3, которая в барабане котла разлагается с образованием углекислого газа и щелочи: NaHCO3→NaOH+CO2 , при этом щелочь остается в котловой воде, а углекислый газ – в паре. При конденсации пара в подогревателе происходит растворение СО2 с образованием угольной кислоты Н2СО3, диссоциирущей на ионы Н+ и НСО3-. Это уменьшает водородный показатель рН сетевой воды и способствует развитию электрохимической коррозии углеродистой стали трубопровода сетевой воды с водородной деполяризацией.
Согласно нормам ПТЭ к качеству сетевой воды: содержание свободной угольной кислоты - полное отсутствие, содержание водородного показателя рН – не ниже 8,3 (для открытых систем теплоснабжения рН=8,3…9,0, для закрытых- рН=8,3…9,5).
Для связывания свободной угольной кислоты в сетевой воде на теплосетях обычно вводят подщелачивание до водородного показателя рН, при котором свободная углекислота в воде полностью отсутствует. При этом происходит связывание углекислоты по известной реакции нейтрализации: H2CO3+NaOH→NaHCO3+H2O.
Сравнительное повышение водородного показателя рН сетевой воды снижает повреждаемость трубопроводов за счет уменьшения концентрации свободной угольной кислоты в воде при рабочих температурах. Определенные значения рН достигаются добавлением в сетевую воду гидроксида натрия.
Увеличение щелочности сетевой воды вызывает возрастание рН на поверхности трубы, скорость коррозии при этом уменьшается, так как железо стали все больше и больше пассивируется в присутствии щелочи и растворённого кислорода.
Успешный многолетний опыт работы тепловых сетей ОАО «Мосэнерго» с повышенным водородным показателем сетевой воды рН=9,5-10,0 подтверждает эффект снижения интенсивности внутренней коррозии.
Применительно к подогревателям струйного типа существуют два простых способа связывания свободной углекислоты в сетевой воде:
1.На подающем трубопроводе сетевой воды установить рН-метр для постоянного контроля щелочности сетевой воды, с выполнением схемы дозированной подачи щелочи в количестве, необходимом для нейтрализации углекислоты. В настоящее время выпускается широкая номенклатура измерителей водородного показателя рН с дозаторами для автоматического поддержания заданных величин рН сетевой воды.
2.Из барабана парового котла продувочную воду через дросселирующую шайбу подают в обратный трубопровод сетевой воды. Количество и время подачи щелочной воды определяют расчетом или по показаниям рН-метра.