автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Повышение эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием поверхностно-активных веществ

На правах рукописи

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ МОДИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ

ВЕЩЕСТВ

Специальность 05 14 04 - «Промышленная теплоэнергетика»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003169230

Москва 2008 г

003169230

Работа выполнена на кафедре Промышленных теплоэнергетических систем Московского энергетическом институте (техническом университете)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Рыженков Вячеслав Алексеевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор

Седлов Анатолий Степанович

кандидат технических наук, доцент

Гашо Евгений Геннадьевич

Ведущая организация

ОАО «Московская объединенная

энергетическая компания»

ФИЛИАЛ №7 «ЮГО-ЗАПАДНЫЙ»

Защита диссертации состоится 23 мм 2008 года в 15 час 30 мин в аудитории Г-406 на заседании диссертационного Совета Л212 157 10 в Московском энергетическом институте (техническом университете), 111250, г Москва, ул Красноказарменная д 17

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета)

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу 111250, г Москва, ул Красноказарменная, д14, Ученый совет МЭИГГУ)

Автореферат разослан 22 апреля 2008 года Ученый секретарь диссертационного совета

С К Попов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Российская Федерация является самой холодной страной в мире Средненнтегральная температура по всей территории страны составляет -5,5°С В России производится более 2 мпрд Гкал тепла, при этом затрачивается более 400 млн т условного топлива, что составляет примерно 43% от всех использованных первичных энергоресурсов

В настоящее время ощущается дефицит тепловой мощности в стране, составляющий в совокупности около 20% для 190 городов и населенных пунктов Основная часть отечественных систем теплоснабжения морально и физически устарела, многие из них характеризуются низкой термодинамической эффективностью, неоправданными потерями тепловой энергии и теплоносителя Энергосберегающий потенциал теплоснабжающей отрасли по различным оценкам составляет от 30 до 50%

Снижение эффективности эксплуатации систем теплоснабжения в значительной степени связано с образованием термобарьерных отложеьий на функциональных поверхностях Наличие отложений на теплообменных поверхностях весьма существенно влияет на снижение термодинамической эффективности, надежности и ресурса теплоэнергетического оборудования Образовавшиеся отложения из-за своей низкой теплопроводности существенно снижают экономичность оборудования, стимулируют коррозионные процессы, значительно повышают гидравлическое сопротивление водяных трактов оборудования и трубопроводов, что приводит к значительному перерасходу топлива и электроэнергии на транспортировку рабочего тела и теплоносителя

Известно, что толщина термобарьерных отложений на поверхности нагрева водогрейных котлов в 1 мм приводит к перерасходу топлива на 6%, увеличивает температуру стенки экранных труб на 100 - 120°С, что существенно снижает надежность системы, увечичивает выбросы вредных веществ в атмосферу и сбросы солевых стоков в среднем на 10% За первые 5 лет эксплуатации систем теплоснабжения затраты на транспортировку теплоносителя увеличиваются в 2 раза

Основной причиной образования отложений является использование теплоносителя, не удовлетворяющего требованиям ПТЭ Это наиболее характерно для предприятий, использующих в системах теплоснабжения в качестве теплоносителя воды с повышенной степенью минерализации, в основном поступающие непосредственно из природных водных источников, для которых по технологическим, технико-экономическим или иным причинам невозможно или нецелесообразно применение глубокой очистки традиционными методами

Цель работы - повышение эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе снижения скорости накопления термобарьерных отложений на теплообменник поверхностях оборудования систем теплоснабжения Задачи исследований:

• анализ современного состояния проблемы снижения эффективности эксплуатации отечественных систем теплоснабжения, обусловленной накоплением на функциональных поверхностях отложений, опредетение эффективности традиционных методов борьбы с образованием отложений на функциональных поверхностях оборудования и трубопроводов систем теплоснабжения,

• обоснование целесообразности выбора способа модификации теплообменных поверхностей, с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ),

• разработка методики проведения экспериментальных исследований на основе моделирования условий эксплуатации теплообченного оборудования систем теплоснабжения с повышенной и высокой степенью минерализации теплоносителя, разработка экспериментального стенда,

• изучение кинетики процесса накопления отложений на функциональных поверхностях теплообменного оборудования,

• определение влияния качества, тепловых и гидравлических параметров потока теплоносителя на процесс накопления отложений на теплообменных поверхностях систем теплоснабжения,

• определение влияния сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на процесс накопления термобарьернкх отложений при различных тепловых и гидравлических параметрах потока теплоносителя,

• определение влияния тепловых и гидравлических параметров потока водного теплоносителя на процесс деструкции сформированных на функциональных поверхностях молекулярных слоев ПАВ,

• разработка способа и технологических основ его реализации для повышения оффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации функциональных поверхностей теплообменного оборудования с использованием ПАВ

Научная новизна-

• разработана методика проведения исследований на основе моделирования условий накопления отложений на не модифицированных и модифицированных теплообменных поверхностях применительно к условиям эксплуатации систем теплоснабжения,

• установлено, что кинетика накопления термобарьерных отложений на теппообменных трубных поверхностях в системах теплоснабжения характеризуется тремя

ярко выражениями периодами Первый период характеризуется максимальной скоростью накопления отложений, во втором периоде происходит существенное замедление скорости накапливания отложений, третий период характеризуется установившейся, значительно меньшей скоростью накопления отложений,

• экспериментально показано, что интенсивность накопления отложений на теплообменных поверхностях систем теплоснабжения определяется температурой и скоростью течения теплоносителя, существенное влияние на этот процесс оказывает значение и направление теплового потока (отвод и подвод теплоты),

• модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ в диапазоне температур 50-90°С и скоростей течения теплоносителя 0,2-1 м/с приводит к значительному снижению (в 5-20 раз) скорости накопления отложений как в первом, так и в третьем периоде кинетики протекания этого процесса,

• установлено существеннее влияние на процесс накоптения оттожений карбонатного индекса водного теплоносителя в диапазоне его значений от 25 до 45 (мг-экв/ч)2 Модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ практически почностью устраняет влияние этого параметра на процесс накопления отложений в исследованном диапазоне скоростей течения теплоьосителя

Достоверность. Достоверность полученных результатов определяется их корреляцией с результатами исследований других авторов, многократной повторяемостью экспериментальных результатов, использованием высокоточных средств измерений, определением погрешности измерений

Практическая ценность работы1

• разработан способ существенного снижения скорости накопления отложений на функциональных поверхностях систем теплоснабжения на основе их модификации с использованием ПАВ,

• разработана принципиальная схема и технология реализации способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ в натурных условиях

Апробация работы. Результаты работы представлены на X, XI, XIII, ХА'-ой Международной научно-технической конференции ГОУВПО МЭИ(ТУ) (г Москва, 2004, 2005, 2007, 2008г) на Всероссийской научно-технической конференции ГОУ ВПО УГТУ-УПИ г Екатеринбург, 2003г , Национатьной конференции по теплоэнергетике НКТЭ-2006, г Казань, XI научно-практической конференции «Проблемы управления качеством городской среды» Экспо-2007, г Москва, заседаниях НТС кафедры «Промышленных

теплоэнергетических систем» и научного центра "Повышение износостойкости энергетического оборудования электростанций" МЭИ(ТУ)

Публикации. Основное содержание работы отражено в 9 публикациях Автор защищает.

• методику проведения исследований и экспериментальный стенд, моделирующий условия накопления отложений на теплообменных поверхностях применительно к условиям эксплуатации систем теплоснабжения,

• результаты экспериментальных исследований процесса накопления термобарьерных отложений на теплообменных трубных поверхностях в системах теплоснабжения при различных температурах и скоростях течения теплоносителя с подводом и отводом теплоты,

• результаты экспериментальных исследований по определению влияния сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на процесс накопления отложений применительно к условиям эксплуатации систем теплоснабжения,

• способ существенного снижения скорости накопления отложений на функциональных поверхностях систем теплоснабжения на основе их модификации с использованием ПАВ,

• принципиальную схему и технологию реализации способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ в натурных условиях

Структура и обьеч работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений Работа содержит 196 страниц основного машинописного текста, 53 рисунка, 16 табтац, библиография содержит 94 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность проблемы снижения эффективности эксплуатации отечественных систем теплоснабжения

В первой главе представчены результаты анализа современного состояния проблемы снижения эффективности оборудования отечественных сьстем теплоснабжения, характеристик водных ресурсов, используемых в системах теплоснабжения, влияния стлижеиий на характеристики оборудования систем теплоснабжения эффективности традиционных методов борьбы с образованием отложений

Показано, что одной из основных причин, существенно снижающих эффективность работы оборудование и систем теплоснабжения в целом, являются термобарьерные отложения, образующиеся на функциональных поверхностях в процессе эксплуатации

Приведены результаты анализа свойств и химического состава отчожений, образующихся на теплообменных поверхностях оборудования систем теплоснабжения

Причиной негативного в таяния термобарьерных отложений на работу теплообменного оборудования являются низкие теплопередшощие свойства различных соединений, входящих в их состав Отложения, образующиеся на функциональных поверхностях систем теплоснабжения, являются причиной

- снижения мощности и перерасхода топлива тепюгенерирующего оборудования,

- повышения гидравлического сопротивтения проходных каналов и, как следствие, увеличения затрат энергии на транспортировку теплоносителя

- гидравлической и тепловой разбалансированности систем теплоснабжения,

- снижения надежности работы оборудования, обусловленного повышением температуры металла, как следствие, появления трещин, вздутий и пластических деформаций,

существенного ухудшения экологических характеристик теплоэнергетического оборудования,

- снижения мощности отопитетьных приборов и, как следствие, увеличения дополнительных затрат потребитечя на получение теплоты

Анализ опыта эксплуатации показал, что на практике качество теплоносителя часто не соответствует требованиям ПТЭ Это происходит либо по причине нарушения технологии водоподготовки, либо из-за ее отсутствия Использование теплоносителя низкого качества является основной причиной интенсивного накопления термобарьерных отложений на теплообмеипых поверхностях оборудования и, как следствие, причиной существенного снижения эффективности работы систем теплоснабжения в целом

В настоящее время для снижения скорости накопления отложений на функциональных поверхностях в системах теплоснабжения применяется целый ряд способов, в частности, традиционная водоподготовка, основанная на использовании ионообменных материалов и дегазации, мембранные технологии, использование комплексонов, магнитная и ультразвуковая обработка воды Существующие способы основываются либо на изменении количественного и качественного состава примесей в воде, либо на изменении физических свойств воды Опыт применения традиционных способов показал наличие тех или иных весьма существенных недостатков, снижающих их эффективность и широкое распространение

Перспективным способом снижения скорости накопления отложений является изменение свойств (модификация) функциональных металлических теплообменных поверхностей, например, на основе изменения рельефа, шероховатости или изоэлектрического потенциала На сегодняшний день разработке способов снижения

интенсивности накопления отложений, основанных на модификации функциональных поверхностей, не уделяется должного внимания

Хорошо известно о положительном применении в энергетике поверхностно-активных веществ (ПАВ) для защиты металлических поверхностей от коррозии Молекулы ПАВ обладают способностью при определенных условиях ориентированно адсорбироваться на металлических поверхностях из водной эмульсии, образуя молекулярные слои в виде так называемого «Частокола» Ленгмюра, что приводит к гидрофобизации поверхности и смещению ее изопотенциала в положительную сторону Достаточно хорошая изученность, ряд уникальных свойств, а также большой положительный опыт промышленного применения ПАВ в энергетике обусловили их выбор для модификации теплообменных поверхностей

Во второй главе приводятся описания методик экспериментальных исследований и разработанного экспериментального оборудования

Разработанная методика проведения экспериментальных исследований по определению влияния модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ на процесс накопления отложений основывается на моделировании условий экспчуатации оборудования систем теплоснабжения с повышенной и высокой степенью минерализации теплоносителя '

Для реализации методики разработан и запущен в эксплуатацию экспериментальный стенд, моделирующий условия эксплуатации теплообменных поверхностей оборудования и трубопроводов закрытых систем теплоснабжения, принципиальная схема которого приведена на рисунке 1а Экспериментальный стенд предназначен для исследований процесса накопления отложений как на греющих (подвод теплоты), так и на нагреваемых (отвод теплоты) поверхностях Узел нагрева рабочих участков (рисунок 16) предназначен для обеспечения термостатических условий функционирования контрольных поверхностей Для обеспечения равномерного нагрева и расчетной температуры внутренней поверхности трубных образцов в качестве греющей среды использовался глицерин, нагрев которого осуществлялся электрическими нагревателями Масса образцов определялась на лабораторных электронных весах Adventurer "OHAUS" AR2140, класса точности 2 Расход теплоносителя определялся весовым методом Температура теплоносителя поддерживалась автоматически с использованием контроллера с точностью 1°С

В качестве образцов использовались стальные трубки в состоянии поставки Через устанавливаемые в основной контур стенда образцы осуществлялась циркуляция рабочего тела различного качества при различных скоростях течения и температурах теплоносителя, характерных для систем теплоснабжения

Из системы холодного "I водоснабжения

Специфика^, ч 1-технологи ¡еская емкость рабочего контура, 2-нчсоса Ebara LPS 40/75, 3-узет приготовленья эмульсии ПАВ, 4-содо-водяного хотодильнлка, 5-м>фтовыР сетчатый фильтр, 6-раиоччй участок, 7-регулятор расхода, 8,16-ТЗН, 9-тсхнологическая емкость контура охлаждения, 10,11,12-

термосопротивлекче, 13-запсркый клапан, 14-насос Grandios UPS 25-60, 15-вентетьный кран, 16,17-регулятор температуры OWEN, 18-амперметр, 19-вольтметр, 20-шаравой кран

¿¿ij, ПодБСДмекторопитания

а)

От насоса Тсхнолопгчсская

емкость узла

Рабочий участох i

В технотогичесхую

емкость стенда

Термометр /сопротивления

шш

Глицерин

Ре гунтер темпер а-уры

Термоэлектрические нагревагети

б)

Рисунок 1 а) Описание экспериментального стенда, моделирующего процесс накопления отчожений применительно к условиям эксплуатации теплообменных поверхностей систем теплоснабжения

б) Принципиальная схема узла нагрева рабочего участка экспериментального стенда

В качестве рабочего тела использовалась вода из системы оборотного водоснабжения контура «конденсатор-градирня» эксплуатирующейся ТЭЦ, качественный состав которой соответствует составу природных вод, наиболее широко используемых в системах теплоснабжения, с начальной степенью минерализации 2,5-3 г/л и значением карбонатного индекса Ик =44-4б(мг-экв/л)2

Модификация поверхности исследуемых образцов осуществлялась посредством упорядочного формирования молекулярных слоев ПАВ с использованием специально разработанной установки Используемые ПАВ относятся к классу пленкообразующих аминов и соответствуют структурной формуле СпНгп+^Нг

В третьей главе приводится описание результатов экспериментальных исследований по определению влияния качества и технологических парше гров теплоносителя на процесс накопления отложений на теплообменник поверхностях

На основании анализ-! и обобщения опубликованных результатов исследований показано, что процесс формирования и накопления отложений па теплообменных поверхностях зависит от целого ряда различных и в большинстве своем взаимосвязанных факторов

- свойства теплообмешгой поверхности (характеристики материала, шероховатость, рельеф и др),

- технологические параметры эксплуатации теплообменного оборудования (градиент температур между теплоносителем и поверхностью, режим течения, температура, скорость I* Д2ВЛЛ1111С теплоносителя)

- качество теплоносителя (ионный состав, количество примесей, растворенные газы, рН и ДР)

В большинстве своем результаты исследований по определению влияния различных факторов на процессы накопления отложений на металлических поверхностях не носят универсального характера и плохо коррелируются

На основе анализа и обобщения результатов экспериментальных исследовании, проведенных в рамках настоящей работы применительно к условиям эксплуатации закрытых систем теплоснабжения выявлено, что с некоторой долей условности кинетика процесса образования отложений на теплообменнкх поверхностях в диапазоне скоростей течения от 0,2 до 1,0 м/с и температуре теплоносителя от 50 до 90 °С как на греющих, так и на нагреваемых поверхностях (при подводе и отводе теплоты), имеет качественно одинаковый характер и хррактеризуется тремя ярко выраженными периодами первый (I) - начальный период, характеризующийся наиболее интенсивным ростом отложений на поверхности, второй (II) - переходный период, характеризующийся существенным замедлением скорости накапливания отложений и третий (III) - установившейся период, характеризующийся стабилизацией процесса и установившейся скоростью накапливания отложений (см гасунок2) Процесс накопления отложений на теплообменных поверхностях систем теплоснабжения при течении теплоносителя описываются зависимостями вида

С =а-т , в"=Ъ + с-тк, Сш=с1 + Гт,

где О' ,0" ,(?"' - количество накапчивающихся отложений в начальный, переходный и ус1ановившийся периоды, кг/мг, т - время, с, а,Ь,с,с!,/,к- коэффициенты, являющиеся

функциями качества теплоносителя, в частности карбонатного индекса, свойств теплообменной поверхности, температуры и скорости течения теплоносителя

Рисунок 2 - Типичная кривая кинетики процесса накопления отложений на стальных тепчообменных поверхностях оборудования систем теплоснабжения

Анализ и обобщение выполненных экспериментальных исследований процесса накопления отложений на теплообменных поверхностях применительно к условиям эксплуатации закрытых систем теплоснабжения позволите выявить следующие закономерности

- наиболее интенсивный рост отложений как на греющих, так и на нагреваемых теплообменных поверхностях происходит в первом периоде, после чего скорость образования отложений снижается в 8-10 раз и остается примерно постоянной,

- для греющей поверхности значение температуры теплоносителя оказывает значительно большее влияние на процесс накошения отложений, чем скорость течения теплоносителя Интенсивность накопления отложений при температуре потока 90°С на 65-80% выше, чем при температуре 50°С при начальном карбонатном индексе 45 (мг-экв/л)2 в диапазоне скоростей течения теплоносителя 0,2-1 м/с (см рисунок За),

- для нагреваемой тепчообменной поверхности значение скорости течения теплоносителя оказывает значительно большее влияние на процесс накопления отчожений, чем температура тепчоносителя Интенсивность накопления отложений при скорости потока 0,2 м/с на 3050% больше, чем при скорости 1 м/с при начальном карбонатном индексе 45 (мг-экв/л)2 в диапазоне температур тепчоносителя 50-90°С (см рисунок 36),

- интенсивность накопления отложений в диапазоне значений карбонатного индекса 17-30(мг-экв/ч)г имеет практически линейную, в диапазоне 27-45(мг-экв/л)г - степенную зависимость, как на греющих, так и на нагреваемых поверхностях (см рисунок 4)

6 ю-6

кг/с-м

1,25

1,00

0,75 0,50

0,25 0,00

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 W, м/<

а)

G Ю-6, кг/с мг

1 25 1,00 0,75

0,50 0,25

0,00

40,0 50 0 60,0 70 0 80,0 90,0 Т' С

б)

Рисунок 3 - Влияние скорости потоьа (а) и температуры (б) телчоносителя на интенсивность накопления отложений на схальной трубной поверхности образцов при подводе и отводе теплоты

Рисунок 4 - Влияние карбонатного индекса теплоносителя на интенсивность образования отложений на теплообменных поверхностях с подводом и отводом теплоты

В четвептои главе приводятся результаты экспериментальных исследований по определению влияния сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на кинетику и интенсивность накопления отложений, результаты исследований процесса деструкции молекулярных слоев ПАВ, сформированных на функциональных поверхностях, при различных тепловых к гидравлических параметрах потока водного теплоносителя

Резутьтаты экспериментальных исследований по определению влияния сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на кинетику и интенсивность накопления отложений показали, что модифицирование теплообменных поверхностей мочекулами ПАВ в диапазоне температур 50-90°С и скоростей течения теплоносителя 0,2-1 м/с приводит к значительному снижению скорости накопления отложений во всех трех периодах процесса накоптения отложений Установлено, что интенсивность накопления отложений на модифицированных поверхностях в 5-20 раз ниже, чем на не модифицированных поверхностях В качестве примера на рисунке 5 приведена кинетика процесса накопления отложений на поверхностях с и без молекулярных слоев ПАВ, наглядно иллюстрирующая весьма существенное влияние модификации поверхности на характер и интенсивность накопления отложений

Зависимости, представленные на рисунке 6, показывают, что скорость течения в диапазоне значений от 1 до 0,2 м/с и температура теплоносителя в диапазоне 50-70°С

практически не оказывают влияния на скорость накопления отложений на модифицированных теичообменных поверхностях

Рисунок 5 - Влияние сформированных на трубной стальной поверхности молекулярных слоев ПАВ на процесс накопления отложений при подводе теплоты

Установлено, что модифицирование теплообменных поверхностей практически полностью устраняет весьма существенное втаяние на процесс накоплеяия отложений карбонатного индекса теплоносителя (см рисунок 7) Этот эффект подтверждается при различных скоростях течения теплоносителя в диапазоне от 0,2 до 1 м/с

Таким образом, результаты выполненных экспериментальных исследований дает возможность утверждать, что модифицирование функциональных поверхностей с использованием ПАВ является эффективным средством борьбы с накоплением термобарьерных отложений в достаточно широком диапазоне скоростей течения, температуры и значений карбонатного индекса теплоносителя, что позволяет эффективно эксплуатировать оборудование систем теплоснабжения с теплоносителем, несоответствующим [ребованиям ПТЭ

Для определения устойчивости (сохранности) сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ были проведены исследования по определению С1епени их деструкции Экспериментальные образцы устанавливались в открытый контур, в котором циркулировала вода из системы холодного водоснабжения При циркуляции рабочего тела в течение 200 часов со скоростью теплоносителя 3м/с (в два раза большей, чем максимально допустимая в системах теплоснабжения) деструкция мочекулярных слоев ПАВ

не наблюдалась Проведенные натурные исследования подтвердили высокую устойчивость сформированных молекулярных слоев в течение не менее 10 месяцев эксплуатации

0,50

0,25

т ! * т т ^ у Т Т

0,00

0,0

0,2

0,4

поверхность без молекулярных слоев ПАВ повершость с молекулярными слояын ПАВ

0,6 а)

1,0

1,2

с-кг,

кг/с м: 1,25

1,00

0,75

0,50

0,25

0,00

и

11 | 11 11н |

о

40

60

1 м/с

поверхьость без мотекулярных слоев ПАВ поверхность с молек>лярными слоями ПАВ

70

80

90

Т, "С

6)

Рисуьок 6 - В таяние скорости потока (а) и температуры (б) теплоносителя на интенсивность накопления отложений на стальной трубной поверхности образков с и без молекулярных слоев ПА.В при подводе теплоты

Рисунок 7 - Влияние карбонатного индекса теплоносителя на процесс накопления отложеиий на тепюобченных поверхностях с и без молекулярных слоев ПАВ при различных скоростях теплоносителя при подводе теплоты

В пятой главе приводится' описание разработанного в рамках настоящей работы способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения, заключающегося в сохранении термодинамических и гидравлических характеристик оборудования и трубопроводов систем теплоснабжения на уровне проектных значений посредством предотвращения накопления на функциональных поверхностях термобарьерных отложений в процессе эксплуатации Реализация этого способа позволяет использовать в качестве теплоносителя высокоминерализованные природные воды без специальной подготовки Разработан технологический регламент и принципиальная схема реализации способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ в натурных условиях, приведены результаты апробации способа в системах теплоснабжения г Москвы и технико-экономическая оценка эффективности разработанного способа

На рисунке 8 приведена принципиальная схема реализации способа повышения эффективности систем теплоснабжения на основе модификации теплообменпых поверхностей с использованием ПАВ

Сущность технологии реализации способа заключается р кондиционировании теплоносителя молекулами ПАВ, обеспечении условий адсорбции молекул ПАВ на функциональные поверхности оборудования, обеспечении мониторинга термодинамических

параметров и качества теплоноситетя, обеспечении условий удаления примесей из теплоносителя Применительно к эксплуатирующимся системам теплоснабжения осуществляются мероприятия по проведению гидравлической и гидропневматической промывки полостей оборудования с целью интенсификации удаления имеющихся отложений

Основная задача реализации технологии - сформировать на функциональных поверхностях упорядоченные молекулярные слои ПАВ для существенного изменения изонотенциала

И

12.13

14

14

П

■ »

10

16

13.

11 —*

Спецификация. I титокнератс^ 2 штатный ццнлляцпонньа"! насос 3 фитьтр 4 теплообменник * установка для прнготовлення эа1ульши и доягровтння молекул ПАВ, б компрессор,1 линия подпитки 8 подач! эыулъаш ПАВ 9 подводПАВ 10 подача теплоночпепяк потреСшелю 11 от потребителя ±2 толка подвода рабочего тела при промывке 13-дренажрабочеготела(огборпроб) 14 лшня подвода рабочей среды при промывке 1*1 подвод воды т шстеыыХВС 16 подвод воздуха» 17 дренглс

Рисунок 8 Принципиальная схема реализации способа повышения эффективности систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ

Технико-экономическая оценка эффективности разработанного способа производилась на основе определения экономии затрачиваемых ресурсов на производство и транспортировку тепловой энергии как разницы издержек эксплуатации систем теплоснабжения с и без модификации функциональных поверхностей при использовании теплоносителя, удовлетворяющего по качеству требованиям ПТЭ ДЭ' = {С' 1С рас,-С'сПЛВ 1С расч),

С'=С,„, + АИ'т +ДИ'трт +ДЯ;0 +&И., +АИот +С1„ ,где

С' - стоимость производства тепловой энергии для 1 года эксплуатации, С - расчетная

стоимость производства тепловой энергии при эхсппуатации оборудования без образования

отложений, руб/Гкал год, АИ'т , ДИ' , ДИ[0, Шок, А- основные дополнительные финансовые издержки на производство тепловой энергии при эксплуатации оборудовании с отложениями на функциональных поверхностях, вызванные перерасходом топлива теплогенерирующим оборудованием, увеличением затрат на транспортировку теплоносителя, включением электрических нагревателей потребитетями из-за снижения мощности отопительных приборов, дополнительными затратами на проведение специальных промывок теплогенерирующего оборудования и систем теплопотребления, руб /Гкал год, Сет а, • суммарная стоимость реализации разработанного способа , руб /(Гкал год)

Внедрение разработанного способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей молекулярными слоями ПАИ при использовании теплпнпеитеття, соответствующего требованиям ПТЭ, позволит снизить в 6-8 раз дополнительные издержки на производство и транспортировку тепловой энергии, обусловленные накоплением термобарьерных отложений Эффективность способа будет значительно выше при применении в системах теплоснабжения теплоносителя, несоответствующего требованиям ПТЭ

ВЫВОДЫ

• накапливающиеся в процессе эксплуатации отложения на функциональных поверхностях оборудования и трубопроводов систем теплоснабжения являются одной из основных причин снижения эффективности отечественного теплоснабжения в современных условиях, обусловленного перерасходом топлива, снижением мощности теплогенерирующего оборудования, увеличением затрат на транспортировку теплоносителя, гидравлической и тепловой разбалансировашюстыо систем теплоснабжения, снижением надежности работы оборудования, ухудшением экологических характеристик

« способы предотвращения образования и снижения скорости накопления термобарьерных отложении на поверхностях тепчообменного оборудования в основном направтены га удаление из исходной воды взвешенных и растворенных в ней примесей и характеризуются с одной стороны низкой эффективностью, с другой - высокой стоимостью реализации Ботее перспективным по параметру '(стоимость-качество» яг,ляется способ, базирующийся на изменении поверхностного потенциала теплообменных поверхностей посредством формирования на них молекулярных слоев ПАВ, в частности, пленкообразующих аминов

• кинетика процесса накопления термобарьерных отложений на теплообменных трубных поверхностях в системах теплоснабжения характеризуются тремя яшео

выраженными периодами Первый период характеризуется максимальной скоростью накопления оттожепий, во втором периоде происходит существенное замедление скорости накапливания отложений, третий период характеризуется установившейся, значительно меньшей скоростью накопления отаджений,

• интенсивность накопления отложений на теплообменных поверхностях систем теплоснабжения определяется температурой и скоростью течения теплоносителя, существенное влияние на этот процесс оказывает значение и направление теплового потока (отвод и подвод теплоты),

• модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ в диапазоне температур 50-90°С и скоростей течения теплоносителя 0,2-1 м/с приводит к значительному снижению (в 5-20 раз) скорости накопления отложений как в первом, так и в третьем периоде кинетики протекания этого процесса,

• существенное влияние на процесс накопления отложений оказывает карбонатный индекс водного теплоносителя в диапазоне его значений от 25 до 45 (мг-экв/л)2 Модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ практически полностью устраняют влияние этого параметра на процесс накопления отложений в исследуемом диапазоне скоростей течения теплоносителя,

• разработанный и апробированный в натурных условиях способ модификации функциональных поверхностей оборудования с использованием ПАВ позволяет существенно повысить эффективность эксплуатации систем теплоснабжения при использовании теплоносителя, не соответствующего требованиям ПТЭ, вплоть до использования природной воды без специальной подготовки,

• внедрение разработанного способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения позволит снизить дополнительные издержки на производство и транспортировку тепловой энергии, обусловленные накоплением термобарьерных отложений на функциональных поверхностях в 6-8 раз при использовании теплоносителя, соответствующего требованиям ПТЭ

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1 Рыженков В А., Лукин М.В. О состоянии проблемы образования термобарьерных отложений и возможности использования минерализованной воды в системах теплоснабжении в качестве теплоносителя // Вест пик МЭИ 2008 - №1 - С 21-28.

2 Рыженков В А, Погорелов С И, Лукин М В Система теплоснабжения Патент па полезную модель № 62218 Зарегистрировано 27 03 2007г

3 Лукин М В, Богомолов Д А, Рыженков В А О возможности использования теплоносителя низкого качества в системах теплоснабжения // Тезисы докладов Четырнадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов М МЭИ 2008 - Т 2 - С 402-403

4 Рыженков В А Лукин М В О предотвращении образования отложений в системах теплоснабжения// XI научно-практическая конференция «Проблемы управления качеством городской среды» Тезисы конференции г Москва 2007 - С 31-32

5 Рыженков В А, Лукин М В Исследование процессов образования термобарьерных отложений на теплообменных поверхностях оборудования систем теплоснабжения при низком качестве теплоносителя// Тезисы докладов Тринадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов М МЭИ2007 -Т2 - С 500-501

6 Рыженков В А , Куршаков А В , Анахов И П , Лукин М В О возможности использования высокоминерализованных вод в качестве теплоносителя в системах охлаждения и теплоснабжения// Сборппк докладов «Национальная конференция по теплоэнергетике» НКТЭ-2006 г Казань 2006 г - С 365-369

7 Рыженков В А Лукин М В, Анахов И П Моделирование процесса образования отложений на теплообменных поверхностях при кондиционировании рабочего тела поверхностно-активными веществами // Тезисы докладов Одиннадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов М МЭИ 2005 - Т 2 - С 433-434

8 Рыженков В А, Л/кин М В Повышение эффективности систем теплоснабжения на основе использования поверхностно-активных веществ // Тезисы докладов Десятой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов М МЭИ 2004 - Т 2 - С 399-400

9 Рыженков В А , М В Лукин Новая технология энерго- и ресурсосбережения в системах теплоснабжения // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых г Екатеринбург УГТУ-УПИ 2003г -С 28-29

Подписано в печать /? Ск- Ок зак. Ц Тир. ¡00 П.л. Полиграфический центр МЭН (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

Введение.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СИСТЕМ 11 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.

1.1 Современное состояние отечественных систем теплоснабжения.

1.2 Характеристика водных сред, используемых в теплоэнергетике в качестве теплоносителя.

1.3 Влияние отложений на термодинамические характеристики теплоэнергетического оборудования систем теплоснабжения.

1.4 Анализ эффективности традиционных методов борьбы с образованием отложений на функциональных поверхностях 49 оборудования системах теплоснабжения.

1.5 Задачи исследований.

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Описание разработанных и использованных методик исследований

2.1.1 Методика реализации процесса образования и накопления отложений на теплообменных поверхностях с моделированием условий эксплуатации систем теплоснабжения.

2.1.2 Методика модификации функциональных поверхностей на основе формирования молекулярных слоев поверхностно-активных веществ (ПАВ).

2.1.3 Методика определения концентрации молекул ПАВ в . теплоносителе.

2.2.4 Методика определение удельной сорбции ПАВ на поверхности металла.

2.2 Описание экспериментального оборудования.

2.2.1 Экспериментальный стенд для исследования процессов накопления отложений на теплообменных поверхностях.

2.2.2 Экспериментальный стенд для формирования упорядоченных молекулярных слоев ПАВ на трубных поверхностях.

2.2.3 Экспериментальный стенд для определения степени устойчивости сформированных на функциональных поверхностях молекулярных слоев ПАВ.

2.3 Физико-химические свойства ПАВ.

2.4 Оценка погрешностей измерений.

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАКОПЛЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ НА ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ.

3.1 Современное представление о механизме образования отложений на поверхностях энергетического оборудования.

3.2 Анализ влияния различных факторов на процессы образования и накопления отложений.

3.3 Кинетика процесса накопления отложений на теплообменных поверхностях систем теплоснабжения.

3.4 Определение влияния скорости теплоносителя на процесс накопления отложений на теплообменных трубных поверхностях закрытых систем теплоснабжения.

3.5 Определение влияния температуры теплоносителя на процесс накопления отложений на теплообменных трубных поверхностях закрытых систем теплоснабжения.

3.6 Определение влияния качества теплоносителя на процессы образования и накопления отложений на теплообменных поверхностях.

ГЛАВА 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАВ НА ПРОЦЕСС НАКОПЛЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ НА СТАЛЬНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.

4.1 Влияние сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на кинетику процесса накопления отложений на трубных стальных поверхностях.

4.2 Влияние сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на интенсивность процесса накопления отложений при различных температурах теплоносителя.

4.3 Влияние сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на интенсивность процесса накопления отложений при различных скоростях теплоносителя.

4.4 Влияние сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на интенсивность процесса накопления отложений при различных значениях карбонатного индекса 130 теплоносителя.

4.5 Определение устойчивости молекулярных слоев ПАВ, сформированных на функциональных поверхностях систем теплоснабжения, при различных тепловых и гидравлических параметрах потока водного теплоносителя.

ГЛАВА 5 СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ МОДИФИКАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ.

5.1 Описание способа снижения скорости накопления отложений на функциональных поверхностях систем теплоснабжения с использованием ПАВ.

5.2 Описание принципиальной схемы и технологического регламента реализации способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения в натурных условиях.

5.3 Технико-экономическая оценка эффективности способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации функциональных поверхностей с использованием ПАВ.

5.4 Описание результатов апробации способа в натурных условиях. 155 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ источников ПРИЛОЖЕНИЕ.

Актуальность работы.

Российская Федерация является самой холодной страной в мире. Среднеинтегральная температура по всей территории страны составляет -5,5°С. В России производится более 2 млрд. Гкал тепла, при этом затрачивается более 400 млн. т условного топлива, что составляет примерно 43% от всех использованных первичных энергоресурсов.

В настоящее время ощущается дефицит тепловой мощности в стране, составляющий в совокупности около 20% для 190 городов и населенных пунктов. Основная часть отечественных систем теплоснабжения морально и физически устарела, многие из них характеризуются низкой термодинамической эффективностью, неоправданными потерями тепловой энергии и теплоносителя. Энергосберегающий потенциал теплоснабжающей отрасли по различным оценкам составляет от 30 до 50%.

Снижение эффективности эксплуатации систем теплоснабжения в значительной степени связано с образованием термобарьерных отложений на функциональных поверхностях. Наличие отложений на теплообменных поверхностях весьма существенно влияет на снижение термодинамической эффективности, надежности и ресурса теплоэнергетического оборудования. Образовавшиеся отложения из-за своей низкой теплопроводности существенно снижают экономичность оборудования, стимулируют коррозионные процессы, значительно повышают гидравлическое сопротивление водяных трактов оборудования и трубопроводов, что приводит к значительному перерасходу топлива и электроэнергии на транспортировку рабочего тела и теплоносителя.

Известно, что толщина термобарьерных отложений на поверхности нагрева водогрейных котлов в 1 мм приводит к перерасходу топлива на 6%, увеличивает температуру стенки экранных труб на 100 120°С, что существенно снижает надежность системы, увеличивает выбросы вредных веществ в атмосферу и сбросы солевых стоков в среднем на 10%. За первые 5 лет эксплуатации систем теплоснабжения затраты на транспортировку теплоносителя увеличиваются в 2 раза.

Основной причиной образования отложений является использование теплоносителя, не удовлетворяющего требованиям ПТЭ. Это наиболее характерно для предприятий, использующих в системах теплоснабжения в качестве теплоносителя воды с повышенной степенью минерализации, в основном поступающей непосредственно из природных водных источников, для которых по технологическим, технико-экономическим или иным причинам невозможно или нецелесообразно применение глубокой очистки традиционными методами.

Цель работы - повышение эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе снижения скорости накопления термобарьерных отложений на теплообменных поверхностях оборудования систем теплоснабжения.

Задачи исследований:

• анализ современного состояния проблемы снижения эффективности эксплуатации отечественных систем теплоснабжения, обусловленной накоплением на функциональных поверхностях отложений, определение эффективности традиционных методов борьбы с образованием отложений на функциональных поверхностях оборудования и трубопроводов систем теплоснабжения;

• обоснование целесообразности выбора способа модификации теплообменных поверхностей, с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ);

• разработка методики проведения экспериментальных исследований на основе моделирования условий эксплуатации теплообменного оборудования систем теплоснабжения с повышенной и высокой степенью минерализации теплоносителя, разработка экспериментального стенда;

• изучение кинетики процесса накопления отложений на функциональных поверхностях теплообменного оборудования;

• определение влияния качества, тепловых и гидравлических параметров потока теплоносителя на процесс накопления отложений на теплообменных поверхностях систем теплоснабжения;

• определение влияния сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на процесс накопления термобарьерных отложений при различных тепловых и гидравлических параметрах потока теплоносителя;

• определение влияния тепловых и гидравлических параметров потока водного теплоносителя на процесс деструкции сформированных на функциональных поверхностях молекулярных слоев ПАВ;

• разработка способа и технологических основ его реализации для повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации функциональных поверхностей теплообменного оборудования с использованием ПАВ.

Научная новизна:

• разработана методика проведения исследований на основе моделирования условий накопления отложений на не модифицированных и модифицированных теплообменных поверхностях применительно к условиям эксплуатации систем теплоснабжения;

• установлено, что кинетика накопления термобарьерных отложений на теплообменных трубных поверхностях в системах теплоснабжения характеризуется тремя ярко выраженными периодами. Первый период характеризуется максимальной скоростью накопления отложений, во втором периоде происходит существенное замедление скорости накапливания отложений, третий период характеризуется установившейся, значительно меньшей скоростью накопления отложений;

• экспериментально показано, что интенсивность накопления отложений на теплообменных поверхностях систем теплоснабжения определяется температурой и скоростью течения теплоносителя, существенное влияние на этот процесс оказывает значение и направление теплового потока (отвод и подвод теплоты);

• модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ в диапазоне температур 50-90°С и скоростей течения теплоносителя 0,2-1 м/с приводит к значительному снижению (в 5-^20 раз) скорости накопления отложений как в первом, так и в третьем периоде кинетики протекания этого процесса;

• установлено существенное влияние на процесс накопления отложений карбонатного индекса водного теплоносителя в диапазоне его значений от 25 Л до 45 (мг-экв/л) . Модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ практически полностью устраняет влияние этого параметра на процесс накопления отложений в исследованном диапазоне скоростей течения теплоносителя.

Достоверность. Достоверность полученных результатов определяется их корреляцией с результатами исследований других авторов, многократной повторяемостью экспериментальных результатов, использованием высокоточных средств измерений, определением погрешности измерений.

Практическая ценность работы:

• разработан способ существенного снижения скорости накопления отложений на функциональных поверхностях систем теплоснабжения на основе их модификации с использованием ПАВ;

• разработана принципиальная схема и технология реализации способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ в натурных условиях.

Апробация работы. Результаты работы представлены на X, XI, XIII, XIV-ой Международной научно-технической конференции ГОУВПО МЭИ(ТУ) (г. Москва, 2004, 2005, 2007, 2008г.); на Всероссийской научно-технической конференции ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. г. Екатеринбург, 2003г.; Национальной конференции по теплоэнергетике НКТЭ-2006, г.Казань; XI научно-практической конференции «Проблемы управления качеством городской среды» Экспо-2007, г.Москва; заседаниях НТС кафедры

Промышленных теплоэнергетических систем» и научного центра "Повышение износостойкости энергетического оборудования электростанций" МЭИ(ТУ).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 9 публикациях.

Автор защищает:

• методику проведения исследований и экспериментальный стенд, моделирующий условия накопления отложений на теплообменных поверхностях применительно к условиям эксплуатации систем теплоснабжения;

• результаты экспериментальных исследований процесса накопления термобарьерных отложений на теплообменных трубных поверхностях в системах теплоснабжения при различных температурах и скоростях течения теплоносителя с подводом и отводом теплоты;

• результаты экспериментальных исследований по определению влияния сформированных на теплообменных поверхностях молекулярных слоев ПАВ на процесс накопления отложений применительно к условиям эксплуатации систем теплоснабжения;

• способ существенного снижения скорости накопления отложений на функциональных поверхностях систем теплоснабжения на основе их модификации с использованием ПАВ;

• принципиальную схему и технологию реализации способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ в натурных условиях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований позволили сделать следующие выводы:

• образующиеся в процессе эксплуатации отложения на функциональных поверхностях оборудования и трубопроводов систем теплоснабжения являются одной из основных причин снижения эффективности отечественного теплоснабжения в современных условиях. Отложения, образующиеся на функциональных поверхностях систем теплоснабжения, являются причиной: снижения мощности и перерасхода топливно-энергетических ресурсов теплогенерирующего оборудования; увеличения затрат на транспортировку теплоносителя; гидравлической и тепловой разбалансированности систем теплоснабжения; снижения надежности работы оборудования; ухудшения экологических характеристик оборудования.

• способы предотвращения образования и снижения скорости накопления термобарьерных отложений на поверхностях теплообменного оборудования в основном направлены на удаление из исходной воды взвешенных и растворенных в ней примесей и характеризуются с одной стороны низкой эффективностью, с другой - высокой стоимостью реализации. Более перспективным по параметру «стоимость-качество» является способ, базирующийся на изменении поверхностного потенциала теплообменных поверхностей посредством формирования на них молекулярных слоев ПАВ, в частности, пленкообразующих аминов

• кинетика процесса накопления термобарьерных отложений на теплообменных трубных поверхностях в системах теплоснабжения характеризуются двумя тремя ярко выраженными периодами. Первый, характеризуется максимальной скоростью, второй - переходный период, характеризуетсяя существенным замедлением скорости накапливания отложений и третий - установившейся период, характеризуется стабилизацией процесса и установившейся скоростью накапливания отложений;

• интенсивность накопления отложений на теплообменных поверхностях определяется температурой и скоростью течения теплоносителя, существенное влияние на этот процесс оказывает значение и направление теплового потока (отвод и подвод теплоты);

• модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ в диапазоне температур и скоростей течения теплоносителя 50-90°С и 0,2-1 м/с соответственно приводит к значительному снижению (в 5^-20 раз) скорости накопления отложений как в первом, так и во втором периоде кинетики протекания этого процесса;

• существенное влияние на процесс накопления отложений карбонатного индекса водного теплоносителя в диапазоне его значений от 25 до 45 (мг-экв/л) . Модифицирование теплообменных поверхностей молекулами ПАВ практически полностью нивелирует влияние этого параметра на процесс накопления отложений в исследуемом диапазоне скоростей течения теплоносителя (от 0,2 до 1 м/с);

• разработан способ повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ. Разработана технология реализации в натурных условиях, технологический регламент и принципиальная схема;

• экономия затрат на производство тепловой энергии при внедрение разработанного способа повышения эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием ПАВ в системах теплоснабжения, использующих подготовленный теплоноситель, может составлять 10% в среднем за весь срок службы.

1. Некрасов А.С., Воронин С.А. Состояние и перспективы развития теплоснабжения в России//Электрические станции.- 2004.-№ 5.

2. Кирилин В.А., Сычев В.В., Щейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети.- М.: Издательство МЭИ, 1999-С.472.

4. Кореннов Б.Е., Светлов К.С., Смирнов И.А. Прогноз динамики теплопотребления и структуры его покрытия от ТЭЦ и других источников тепла в России на период до 2020 г.//Теплоэнергетика.- 2003.-№9-С.26-31.

5. Фокин В.М. Энергосбережение в производствах и отопительных котельных.-М.: Издательство машиностроение-1,2004

6. Гашо Е.Г. Проблемы согласованной работы источников тепловой энергии и потребителей в распределенных системах теплоснабжения//Электрические станции.- 2006.-№4-С.21-26.

7. Травников Ю. Теплоэнергетика нуждается в обновленииЮнергетика и промышленность России.- 2007.-№5

8. Энтони Коста, Майзель И.Л. Трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией для бесканальной прокладки тепловых сетей — эффективный способ энергоресурсосбережения/ТНовости теплоснабжения.- 2001.-№1

9. Ефимов А.Л. Энергобалансы промышленных предприятий: учебное пособие.-М: Издательство МЭИ,2002.-84с.

10. Ю.Майзель И.Л. Пути повышения надежности и долговечности тепловых сетей//Коммунальный комплекс Подмосковья.- 2006.-№1

11. Лиловских В.М. Основные направления энергоэфективности при эксплуатации тепловых сетей//Энергосбережение.- 1999.-№1.

12. Повышение эффективности работы систем горячего водоснабжения /Н.Н.Чистяков, М.М.Грудзинский, В.И.Ливчак и др.:Стройиздат.М., 1988.-314с.

13. Фаликов B.C., Витальев В.П. Автоматизация тепловых пунктов.- М.: Энергоатомиздат, 1989.

14. Фаликов B.C. Энергосбережение в системах тепловодоснабжения зданий: монография.- М.: ГУП «ВИМИ»,2001.-164с.

15. Свод правил «Проектирование тепловых пунктов» / СНиП 41-101-95 М.: Минстрой России, 1997

16. Национальный доклад о теплоснабжении Российской Федерации//Новости теплоснабжения.- 2001 .-№4

17. Концепция развития теплоснабжения в России, включая коммунальную энергетику, на среднесрочную перспективу /Под редакцией чл-корр. РАН Клименко А.В.Принята Департаментом Госэнергонадзора РФ.- М.: 2002.

18. Автономов А.Б. Положение в области систем центрально теплоснабжения в России и в странах Центральной и Восточной Европы//Энергетические станции.- 2004.-№7

19. Mrowier Mierzyslaw, Malgorzata Strodulcka Krawczyk. Wplyw tworzacego sie osadu w wymiennikach ciepla na wymiane ciepla //NAFTA.-1984.- vol.40.№l-P.33-37.

20. Химическая технология теплоносителей энергетических установок/под. редакцией Серова В.М. М.: Энергоатомиздат, 1985.- 312с.

21. Dubin L., Dammeier R.L., Hart R.A. Deposit control in high silica water// Materials Performance.- 1985.- vol.24.№10-P.27-33.

22. Кострикин Ю.М., Мещерский H.A., Коровина O.B. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления: справочник.-М.:Энергоатомиздат,1990.- 254с.

23. Богорош А.Т. Влияние акустических колебаний на изменение механических свойств карбонатов при кристаллизации/ТХимическая технология.-Киев,1986.-№1-С.45-49.

24. Milobar Zeljko. Sigurnost pogona plameno-dimnoci jevnih blok-kotlova s obzirom na taloge na strani vode//Strojarstvo.- 1986.- vol.28.№2-P.l 17-121.

25. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник /под общей ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М.Зорина. Изд. 3-е, перераб. и доп. -М.: издательство МЭИ, 2001.- 564с.

26. Watkinson А.Р.,Louis L.,Brent R. Scaling of Enhanced Heat Exchanger Tubes// The Canadian Journal of Chemical Engineering.- 1974.- vol. October-P.558-562.

27. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. чл. корр. РАН А. В. Клименко и проф. В.М.Зорина.— Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: издательство МЭИ, 2001.- 564с.: ил. - (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн.2).

28. Повышение эффективности работы систем горячего водоснабжения /Н.Н.Чистяков, М.М.Грудзинский, В.И.Ливчак и др.:Стройиздат.М.,1988.- 314с.

29. Кульский JI.A., Гороновский И.Т., Когановский A.M., Шевченко М.А. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. М.: Наукова думка, 1980.

30. Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления: справочник.- М.: Энергоатомиздат,1990.- 254с.

31. Цветков Ф.Ф., Керимов Р.В., Величко В.И. Задачник по тепломассообменну. М.: Издательство МЭИ, 1997. -136с.

32. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций: 2-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. шк.,1987.

33. Langelier W.F., J.Am. Water Works Assoc, 1936.- v.28.- P. 1500.

34. РД 34.37.504-83 Нормы качества подпиточной и сетевой воды тепловых сетей.

35. Балабан-Ирменин Ю.В., Липовских В.М., Рубашов A.M. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей.- М.: Энергоатомиздат, 1999.-248с.

36. Потапова Н.В. Малоотходные технологии умягчения воды на РТС ГУП "Мостеплоэнерго7/Аква. Терм.- 2004.-№ 3-С.34-37.

37. Потапова Н.В. Опыт подготовки подпиточной воды теплосети на тепловых станциях Филиала № 2 "Мостеплоэнерго" ОАО "МОЭК"//Новости теплоснабжения.- 2005.- № 9-С.46-50.

38. Федосеев Б.С. Современное состояние водоподготовительных установок и водно-химических режимов ТЭС//Теплоэнергетика.- 2005.- № 7-С.2-9.

39. Опыт эксплуатации установок обратноосмотического обессоливания воды на ТЭС и в промышленных котельных /А.А Аскерния, И.А Малахов, В.М. Корабельников и др.// Теплоэнергетика. 2005.- № 7-С. 17-25.

40. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования.- М.: ДеЛи принт,2004.-301с.

41. Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике: учебное пособие для вузов.- М.: Издательство МЭИ, 2003.-310с.

42. С.А. Потапов. Комплексонный водно-химический режим систем теплоснабжения. Проблемы и решения//В сб.конференции "Современные технологии водоподготовки и защиты оборудования от коррозии".(г.Москва, ИРЕА, июнь 2003г.), 20-28с.

43. Ковальчук А.П. О применении комплексонатов для антикоррозионной и противонакипной обработки питательной и подпиточной воды в системах паро-теплоснабжения и горячего водоснабжения//Новости теплоснабжения. -2001.-№ 01 (05)

44. Кожевников В.П., Заморина А.П. Практический опыт применения фосфорсодержащих комплексонов и комплексонатов на предприятии «Гортеплосети» г. Белгорода//Энергосбережение и водоподготовка.-1998.-№3-С.68-69.

45. Испытания эффективности ингибитора накипеобразования ОЭДФ на водогрейных котлах ТЭЦ ВАЗ/ Ю.В. Балабан-Ирменин, В.П. Думнов, A.M. Рубашов, И.И. Сауль-кина//М.: Энергетик, 1994.- №10

46. Руководящее указание по стабилизационной обработке охлаждающей воды в оборотных системах охлаждения с градирнями оксиэтилидендифосфоновой кислотой/СПО Союзтехэнерго.- М.,1981

47. Щелоков Я.М. О магнитной обработке воды//Новости теплоснабжения.-2002.-№ 8 (24)-С.41-42.

48. Методические указания по безреагентным способам очистки теплообменного оборудования от отложений. Руководящий документ для тепловых станций и котельных /РД 153-34.1-37.410-00.-М.,2000.-24с.

49. Андреев А.Г., Панфиль П.А. Применение акустических противонакипных устройств в малой энергетике. ООО "Кольцо". Электронный документ., (beznakipi.narod.ru).

50. Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования с применением пленкообразующих аминов / Дополнение к РД 34.20.597-97. ООО «Планти-ПРИНТ».- М.,1998

51. Рыженков В.А. О повышении эффективности эксплуатации отечественных систем теплоснабжения в современных условиях//Новости теплоснабжения.-2006.- №9(73)-С.36-42с.

52. Акользин П.А., Зайцева З.И., Лазарева К.И. Предупреждение кислородной и углекислотной коррозии энергетического оборудования с помощью октадециламина//Тепл оэнергетика.-195 8.-№ 10-С .54-55.

53. Акользин П.А. Предупреждение коррозии конденсатных систем с помощью ПАВ//Теплоэнергетика.-1961 .-№ З-С.49-52.

54. Аникеев А.В. Кондиционирование водного теплоносителя энергетических установок ТЭС пленкообразующим октадеци л амином: диссертация канд. техн. наук.- М.,1999.

55. Taborek S., Aoki Т., Ritter R.B., Palen J.W., Knudsen J.G. Predictive methods for foul in behavior//Chemical Engineering Progress.-1977.-№7 vol.68-P.69-78.

56. Лукин Г.Я., Шуманов Ю.Г. Условия и скорость кристаллизации арагонита и кальцита при опреснении морской воды // Вопросы повышения эффективности эксплуатации энергетических установок на судах рыбопромыслового флота.-Калининград, 1984 С.103-105.

57. Scott J.M., Dawson D.M. Crystallization of calcium carbonate at heated surfaces//Progress in the Prevention of fouling in Industrial Plant Nottingham.-1981.-P.27-39.

58. Дрейцер Г.А. Компактные теплообменные аппараты,- М.: МАИ, 1986.-200с.

59. Теплообмен и гидравлика в каналах сложной формы / Под редакцией В.М.Ивелев М.: Машиностроение, 1986.-200с.

60. Дрейцер Г.А. Исследование солеотложений при течении воды с повышенной карбонатной жесткостью в канал с дискретными турбулизаторами//Теплоэнергетика.-1996.-№3-С.30-35.

61. Сравнительные исследования конденсатора 200 КЦС-2 с гладкими и накатанными трубами /Г.В. Николаев, В.В.Назаров, Г.В. Григорьев, Ю.Н.Боголюбов// Энергомашиностроение.-1987.-№ 1 -С. 15-16.

62. Watkinson А.Р., Louis L., Brent R. Scaling of Enhanced Heat Exchaner Tubes// The Canadian Journal of Chemical Engineering.-1974.- vol.52.0ktober-P.558-562.

63. Исследование влияния качества технической воды на выбор оптимального диаметра трубок теплообменников АЭС: Отчёт / Руководитель Бубликов И.А.; Беседин A.M., Лукьянцев А.А. и др.- х/д 4041/2; № гр011860007395; Инв.№02870043173.-Новочеркасск, 1986.-87с.

64. Миропольский З.Л., Бубликов И. А., Новиков Б.Е. Исследование термического сопротивления отложений в теплообменниках, охлаждаемых технической водой//Теплоэнергетика.-1992.- №5-С.71-74.

65. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии (поверхностные явления и дисперсные системы): учебник для ВУЗов.- М.: Химия, 1984.-400с.

66. Fouling: The Major Unresolved Problem in Heat Transfer/Tahorek J., Anki Т., Ritter R.B., Palen J.W., Knudsen J.G.//Chemical Fogineering Progress. 1977. vol.68.No.7.p.59-67.

67. Predictive methods for foulin behavior/ Tahorek J., Anki Т., Ritter R.B., Knudsen J.D.// Chemical Fogineering Progress. 1977.vol.68.No.7.p.69-78.

68. Механизм образования и способы предотвращения отложений в теплообменниках систем технической воды/И.А.Бубликов, А.М.Беседин, А.А. Лукьянцев и др.: ЦНИИТЭИ-тяжмаш.М.,1990.-32с.

69. Манькина Н.Н., Кокотов Б.Л. К вопросу о механизме железоокисного накипеобразования//Теплоэнергетика.-1973.- №9-С. 15-17.

70. Манькина Н.Н. Исследование условий образования железоокисных отложений//Теплоэнергетика,-1960.- №3-С.8-12.

71. Давидзон М.И. О влиянии плотности теплового потока на образование внутритрубных отложений//Теплоэнергетика.-2001.- №1-С.72-73.

72. Макрушин В.В. Исследование влияния водно-химических режимов на коррозию углеродистой стали и образование отложений продуктов коррозии в тракте барабанных котлов: автореферат дис.канд.техн.наук.- М.,2005.

73. Исянова А.Р., ПетроваТ.И. Анализ расчетных зависимостей скорости образования отложений пролуктов коррозии железа в водном теплоносителе//Вестник МЭИ.-2007.- №3

74. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации: изд.2-е, перераб. и доп.- Л.: Стройиздат, Ленинграгр. отд-ние, 1978.-424с.

75. Якубенко А.Р., Щербакова И.Б. Исследование обрастания судовых циркуляционных систем забортной водой//Судостроение.-1981.-№12-С.20-22.

76. Korobov R.W., Ruchard С.С., Lewis R.O. Seawater biofouling counter measures for spirally enhanced condenser tubes//Condensers: Theory and Pract. Conf. Manchester.-1983 .-P.200-212.

77. Mc. Cullough М. Evalution of antifoulant materials. June 1978 trough November 1982//Proc: OCEANS. Sun Francisco 1983.vol.l. p.522-526.

78. Sheldon G.P., Polan N.W. the Heat Transfer Resistance of various Heat Exchanger Tubing alloys in Natural and Synthetir Seamaters// J. Materials for Energy Systems. 1984 vol.5 №5 p. 259-264.

79. Лукин Г.Я. Об оптимальной скорости морской воды в адиабатных опреснителях при смешенной кинематики кристаллизации СаСОэ //Энергетика.- 1978.-№ 10-С. 13 7-141.

80. Елманова В.И. К вопросу осаждения твердых частиц в жидкости/Сборник научных трудов Всесоюзного заочного института железнодорожного транспорта. 1983 г.-с. 134-146.

81. Исследование влияния качества технической воды на выбор оптимального диаметра трубок теплообменников АЭС: Отчёт / Бубликов И.А., Беседин A.M.; Лукьянцев А.А. и др. х/д4041/2; № гр011860007395; Инв.№02870043173.-Новочеркасск, 1986.-87с.

82. Mechanism of Calcium Carbonate Scale deposition on heat-transfer surfaces/D.Hasson, M.Avrieal, W. Resnick, T.Rozenman, S.Winddreich /I&FC Fundamentals. 1968 vol.7 №1 p.59-65.

83. РД 34.20.145-92. Методические указания по выбору типа системы теплоснабжения с учетом качества воды, 1992.24 30 48 SO 72 ЩШ 120 /44 ISO WB

84. Источник Место отбора пробы гдп мг/дм 3 Содержание ионов, мг/дм3 Сухой остаток , мг/дм3 Окисляе- мость, мгОг/дм3 Щелочность, мг-экв/дм3 Жесткость, мг-экв/дм3

85. Na++ К+ S042" СГ N03" Si02+ SiOs2" ж0 жСа1. Реки

86. Амур г. Хабаровск 16 1,6 5,6 2,0 1,6 14 93 0,5 0,5 0,3

87. Ангара г. Ангарск 96 9,2 10,0 5,3 0,68 99 2,8-6,7 1,5 1,5 1,1

88. Белая г. Уфа 9,2 321,6 11,2 - 15,0 800 - 5,8 12,4 11,7

89. Волга г. Ярославль 13 4,4 23,1 5,8 8,7 168 14,2 1,9 2,5 1,75

90. Волга г. Казань 10 18,3 140,3 15,0 3 360 11,2 2,3 4,8 3,6

91. Вологда г. Вологда 8 69 125,5 89,2 - 708 15,2 7,Д 8,1 4,6

92. Вятка г. Киров-Чепецк 27,8 16,8 6,0 - 11,0 233 - 3,8 3,1 2,3

93. Днепр г. Запорожье 8,6 29,7 15,8 - 4,0 315 10,24 3,08 3,82 2,6

94. Дон г. Ростов-на-Дону 2,8 146 291 182 0,89 992 3,5 3,8 8,6 5,53

95. Северский Донецк г. Лисичанск 10,8 48 38,0 - 22,0 - - 3,2 4,8 4,2

96. Северная Двина г. Архангельск 6,9 93,2 7Д - 10,2 426 8,5 4,34 6,48 5,1

97. Енисей г. Красноярск 3 6,9 10,1 3,2 11,4 154 0,6-6,4 2,3 2,6 1,85

98. Исеть г.Екатеринбу рг 1,2 6 - 1,0 110 17,5 0,7 1,2 1,0

99. Иртыш г. Омск 172 36,1 41,5 19,0 2,8 9,7 344 14,8 2,7 2,8 1,4

100. Кама г. Березники 155 302 500 440 9,7 1098 17,8 2,2 5,2 4,5

101. Клязьма г. Владимир 8 34,7 52,7 21,7 16,6 348 8,96 2,6 3,2 2,35

102. Кубань г. Армавир 14,2 59,2 14,0 - - 299 - 2,4 3,47 2,93

103. Миасс г. Челябинск 44 43,7 214 19,0 6,0 471 8,6 1,4 4,7 2,8

104. Москва ТЭЦ №12 2,8 13,5 25,5 - 10 295 8,3 3,3 4,3 3,0

105. Москва Водопровод 1,3 19,2 9,0 - 1,45 178 8,2 2,15 2,8 2,0

106. Нева Ладожское озеро 27,0 6,1 3,9 - 5,95 67,2 7,6 0,43 0,55 0,45

107. Обь г. 405 9,2 5,1 11,7 1,2 13,6 206 2,8 2,1 2,3 1,61. Новосибирск

108. Ока г. Нижний Новгород 62 17,8 81 22,0 17,3 483 13,6 4,0 6,0 4,6

109. Печора г. Усть-Цильма 2,6 5,8 4,0 - 7,6 89 16,0 0,78 0,9 0,61

110. Томь г. Кемерово 753 12,4 20,5 8,8 19,2 151 5,08 1,0 1,6 1,17

111. Тоболь г. Кустанай 18 243 294,6 300,7 - 1077 - 3,75 8,22 4,65

112. Уводь г. Иваново 18,3 34,1 22 - 2,6 276 128 2,9 3,5 2,55

113. Урал г. Гурьев 34 110 107 170 91 770 5,2 3,8 6,2 5,41

114. Шексна г. Череповец 15 9,2 97,6 2 6,9 288 - 2,0 3,9 2,71. Водохранилища, озера

115. Верхнее-Тагильское ВТГРЭС 9,0 71,3 10 - 11,3 244 13,2 1,7 3,08 2,22

116. Черепетско ЙГРЭС г. Суворов 5,1 35,3 4,5 - 6,3 212 4,9 2,7 3,84 2,85

117. Серделеевс кой ГРЭС г. Ставрополь 32 36,8 122,4 24,2 - 364 1,6 2Д 3,75 2,4

118. Состав минеральных вод некоторых источников России и ближнего зарубежья (мг/л).

119. Источник Са2+ Mgi+ Na+ К+ S042" СГ НСОз" SiCh Сухой остаток

120. Пятигорск, Александровско-Ермолинский источник, Ессентуки (t=46,2°C) 445,0 63,1 1021 60,3 833 1056 1614 55,9 4342

121. Ессентуки, источник №4 (t=ll,7°C) 149,3 55,9 2486 9,9 1687 4427 12,7 6610

122. Кисловодский нарзан (t=12,75°C) 362,2 84,6 117,1 13,3 451,7 128,4 1074 10,1 1711

123. Железноводск, Смирновский источник (t=40,l°C) 275,5 42,2 551,8 33,8 748,5 250,6 1241 33,1 2547

124. Мацеста, источник №6 (t=24°C) 533,9 179,4 3384 130,6 6312 10,7 1095

125. Серноводск (Терский район) (t=68-72°С) 37,4 1110 13,1 135,5 1142 47,5 2914

126. Ижевский источник 70 210 575 186 12,8 5198

127. Липецкий источник, подземная галерея 107 24,5 31,0 14,9 1815 1054 12,8 0,566

128. Боржоми, Екатерининский источник (t=28,5°C) 121,2 50,3 1,533 35,7 0,92 200,2 4072 22,2 4208

129. Абастумани Богатырский источник (t=48°C) 36,0 1,4 1389 2,6 146,8 147,6 30

130. Миргородская вода 32,1 18,3 958,6 187,6 1183, 0 461,2 2842,9

131. Березовская вода 102,0 26,2 70,6 70,8 36,9 481,9 41,0 832,4

132. Поляна квасова 119,4 19,8 3004,0 14,0 Следы 541,0 7527,6 16,0 11243,9

133. Лужанская вода №1 141,2 3,5 1023,9 8,0 60,4 3050,0 27,6 4323,7

134. Свалява 191,7 19,6 2425,4 54,3 150,0 6788,0 40,0 9669,0

135. Нафтуся 103,6 41,9 3,5 35,4 24,5 448,0 656,900 о