Согласно проведенным исследованиям в настоящее время одним из наиболее эффективных способов водоподготовки является электрохимический способ.
Для электрохимического способа водоподготовки используются антинакипные и стабилизационные электрохимические аппараты для котельных и теплопунктов, а так же антинакипные электрохимические аппараты для оборотного водоснабжения.
Антинакипные электрохимические аппараты для котельных и теплопунктов применятся для обработки сетевой воды систем отопления и горячего водоснабжения котельных и теплопунктов, работающих на жесткой воде. Механизм действия аппаратов заключается в воздействии постоянного тока на поток воды, проходящий между параллельно расположенными электродами: в качестве катода используется сталь, а в качестве анода – углеграфитный материал. Бинарный механизм антинакипной обработки заключается, во – первых, в образовании в аппарате за счет электрохимического воздействия наночастиц карбоната кальция, которые служат центрами кристаллизации и обеспечивают выделение накипеобразующих солей в объеме жидкости, во – вторых, полного осаждения частиц этих солей на катодных пластинах аппарата. Он устанавливается обычно в контуре «котел – потребитель – сетевой насос – котел» или в контуре «теплообменник – потребитель – сетевой насос – теплообменник».
Стабилизационные электрохимические аппараты для котельных и теплопунктов применяются для обработки подпиточной и сетевой воды систем отопления и горячего водоснабжения котельных и теплопунктов, работающих на мягких коррозионно-активных водах. Данные аппараты позволяют снизить коррозионное воздействие мягких вод на теплообменное оборудование и тепловые сети, исключает необходимость применения реагентной защиты от коррозии, сброс токсичных веществ в окружающую среду. Механизм действия стабилизационного способа обработки коррозионно-активных мягких вод заключается в электрохимическом или реагентном увеличении рH и ингибировании коррозионной активности обрабатываемой воды.
Сравнительные эксплуатационные затраты двух способов водоподготовки для системы ГВС при расходе подпиточной воды 10 м3/ч
|
Водоподготовка на ионообменных фильтрах с последующей деаэрацией |
Электрохимическая обработка |
|
Расход поваренной соли – 6 гэкв/дм3 Расход соли на регенерацию 0,15 кг на 1 гэкв/м3 равен 77760 кг/год Стоимость соли – 750 руб. за 1 тонну Затраты за год равны 58320 руб. |
Затраты отсутствуют |
|
Расход ионообменного материала – сульфоуголь Потребность на отопительный сезон – 120 кг Стоимость 20 руб. за 1 кг Затраты за год равны 2400 руб. |
Затраты отсутствуют |
|
Пластмассовые колпачки Потребность на отопительный сезон – 10 шт. Стоимость 15 руб. за 1 шт. Затраты за отопительный сезон равны 150 руб. |
Графитированные аноды Потребность на год – 165 кг (аппарат АЭА-Т-350) Стоимость 120 руб. за 1 кг Затраты за отопительный сезон равны 19800 руб |
|
Промывочная хоз. – питьевая вода Расход (регенерация ионообменных фильтров, промывка от соли, приготовление реагентного раствора и др.) – 1,7 м3/ч Стоимость 3 руб. за 1 м2 Затраты за год равны 44064 руб. |
Затраты отсутствуют |
|
Расход электроэнергии в действующей котельной ХВО (подпиточный, повысительный, солевой насосы) 86600 кВт/год Затраты равны 34640 руб. Расход электроэнергии на дополнительную деаэрационную установку (подпиточный насос) – 43000 кВт/год Затраты равны 17200 руб. Итого: 34640 + 17200 = 51840 руб. |
Потребляемая электроэнергия аппаратом АЭА-Т-350 – 2 кВт/ч, или за год 17280 руб. Затраты равны 6912 руб. |
|
Затраты на деаэрацию Расход пара на деаэрацию при подпитке 10 м3/ч – 0,1 т/ч (0,06 Гкал/ч) Количество затраченной теплоэнергии за отопительный сезон: 518,4 Гкал Стоимость 1 Гкал 370 руб. Затраты за отопительный сезон равны 191808 руб. |
Затраты отсутствуют |
|
Заработная плата при круглосуточной работе ХВО Необходимо 3 лаборанта, если оклад лаборанта принять 3000 руб., то затраты составят 108000 руб. |
Для обслуживания аппарата необходим централизованный отбор проб воды и проведение анализа 4 раза в месяц, т.е. коэффициент к зарплате лаборанта 0,3, тогда затраты будут равны 7200 руб. |
|
Итого основные эксплуатационные затраты составят: |
|
|
58320 + 2400 + 150 + 44064 + 51840 + 191808 + + 108000 = 456582 руб. |
19800 + 6912 + 7200 = 33912 руб. |
Стабилизационный аппарат устанавливается на линии подпитки системы теплоснабжения сырой водой или на сетевой линии в котельных и теплопунктах, работающих на мягкой воде.
Антинакипные электрохимические аппараты для оборотного водоснабжения применяются для обработки сетевой воды систем оборотного водяного охлаждения холодильных установок и компрессорных станций (охлаждение технологического оборудования). Предотвращает образование накипи и биообрастаний, позволяет перевести водооборотные системы на беспродувочный режим работы, исключает применение реагентов, сброс токсичных веществ в воду. Аппараты устанавливаются в сетевом контуре охлаждения или непосредственно перед теплоагрегатами.
В таблице представлены сравнительные показатели основных эксплуатационных расходов электрохимического способа водоподготовки и традиционного ионообменного (Na-катионирование) на примере теплопункта с системой горячего водоснабжения (ГВС) поселок Шлаковый, г. Павлово Нижегородской области.
Согласно приведенным данным эксплуатационные расходы на обработку сетевой воды электрохимическим способом более чем на порядок меньше затрат на химводоподготовку с использованием Na-катионирования и последующей деаэрацией.
Использование антинакипных аппаратов в системе ГВС обеспечивает безнакипной режим работы теплообменников (бойлеров), при этом для подпитки используется необработанная вода непосредственно из водозабора. При электрохимической обработке сетевой и исходной (подпиточной) воды с индексом насыщения более 0,5 содержание железа в сетевой воде не превышало нормативного, то есть отсутствовал процесс вторичного загрязнения сетевой воды железом вследствие коррозии трубы.
В настоящее время антинакипные аппараты используются более чем на 800-х энергетических объектах России. Данные промышленного внедрения антинакипных аппаратов позволили сделать подробный сравнительный экономический анализ работы электрохимического аппарата и установки ионообменной фильтрации, согласно которому эксплуатационные затраты при обработке воды на установке ионообменной фильтрации с деаэратором составляют более 20 руб/м3, а на установке электрохимической антинакипной обработки не более 1 руб/м3.
Согласно опыту промышленного использования антинакипных аппаратов положительные результаты получены:
– при карбонатной жесткости воды до 11 мг.экв/л (общая жесткость до 22 мг.экв/л);
– при расходе подпиточной воды в системе отопления в 10-15 раз превышающем нормативные.
Традиционный способ антинакипной обработки воды – ионообменного фильтрования – эффективен, но имеет высокие эксплуатационные расходы. Методы магнитной, электромагнитной, ультразвуковой обработки, широко используемые проектными организациями, имеют строго регламентированные режимы эксплуатации, вследствие чего имеют существенные ограничения по их использованию.
Основные преимущества электрохимического способа водоподготовки:
• аппараты легко адаптируются к действующим сетям теплоснабжения и ГВС;
• нет необходимости в дополнительном обслуживающем персонале;
• минимизация аналитического контроля, периодичность контроля подпиточной и сетевой воды составляет 1 раз в 7 дней;
• низкие эксплуатационные расходы;
• чистка аппаратов от уловленных накипных солей осуществляется без остановки котельной в целом.