Очистка теплообменников

Аргументация

Причина первая – теплопроводность. Поскольку теплоносители разделены стенкой трубы (как правило, металлической), теплом горячего теплоносителя вначале нагревается эта стенка, а затем уже, от неё – второй, более холодный теплоноситель. Ключевым моментом здесь является теплопроводность материала стенки трубы, то есть – способность быстро и с минимальными потерями забирать тепловую энергию и тут же её отдавать. У металлов, из которых изготавливаются трубы теплообменников (нержавеющей стали, меди и т.д.) теплопроводность находится на весьма высоком уровне.

Иное дело – загрязнения и отложения, образующиеся в теплообменнике в процессе его функционирования. Наиболее часто встречающимся видом является так называемая накипь – минеральные отложения, продукт осаждения на металлических стенках труб различных солей, растворённых в теплоносителе. Накипью эти отложения называют по аналогии с налётом, образующимся в чайнике в процессе его закипания; есть и дополнительное сходство: процесс образования минеральных отложений активизируется при увеличении температуры раствора – у обычной «водопроводной» воды активное образование накипи начинается после превышения границы в 80 градусов Цельсия и далее до точки кипения. Впрочем, и при более низких температурах процесс идёт, только медленнее – всё зависит от характера теплоносителя.

Теплопроводность накипи может быть в 40 и более раз ниже, чем теплопроводность металла труб.

Причина вторая – пропускная способность. Отложения на стенках труб медленно, но верно уменьшают их диаметр. Соответственно, уменьшается и то количество теплоносителя, который за единицу времени может сквозь них пройти; пропорционально снижению потока теплоносителя уменьшается количество тепловой энергии, проходящей через теплообменник, эффективность теплового обмена падает.

К примеру, в системе отопления здания образовавшиеся на стенках труб отложения толщиной всего в 2 миллиметра снижают теплоотдачу практически на треть, до 70 процентов от номинала.

Причина третья – скорость прохождения. При расчёте теплообменника в конструкцию закладываются параметры, обеспечивающие оптимальную скорость движения рабочих сред – такую, чтобы оба теплоносителя в процессе прохождения сквозь агрегат контактировали определённое количество времени, и за это время успевали отдать/получить расчётное количество тепла. Загрязнения меняют эти параметры; баланс нарушается, эффективность обмена снижается.

Скорость прохождения и пропускная способность связаны между собой, так как обе этих величины зависят от реального сечения труб.

Методы борьбы

Методы борьбы с образованием загрязнений и минеральных отложений в теплообменниках можно условно разделить на пассивные и активные. Пассивные методы предполагают превентивное снижение общего уровня загрязнения:

• путём установки в систему подачи теплоносителей различных видов грязевых фильтров («грязевиков») – задерживающих нерастворимые частицы; однако, установка грязевика бессильна против растворённых солей, молекулы которых имеют диаметр значительно меньший, нежели размер фильтрующих ячеек;
• при помощи контроля минерального состава рабочих сред – введением в теплоноситель определённого набора химических веществ, вызывающих выпадение растворённых солей в виде осадка, который может задерживаться фильтром; однако, при высоких объёмах подачи теплоносителей расход реагентов может быть значительным, неоправданным с экономической точки зрения. К тому же, установка электронных анализаторов состава рабочей среды и автоматической системы подачи с насосами высокого противодавления также требуют вложения значительных средств.

Пассивные методы способны существенно замедлить процесс засорения теплообменника, но не прекратить его полностью. Поэтому востребованными остаются методы активного характера – химическая и механическая очистка агрегатов от уже образовавшихся загрязнений. Приехали в столицу, и решили остаться жить в Москве, тогда вам нужен Московский диплом, а для этого нужно – купить диплом в Москве , с дипломом столичного учебного заведения, у вас гораздо больше шансов, найти хорошую работу!.

Химическая очистка

Химическая очистка теплообменников привлекательна с технологической точки зрения прежде всего тем, что не требует разборки агрегата. Это особенно актуально для некоторых видов – в частности, кожухотрубных теплообменников. Такой вид очистки подразумевает подачу в теплообменный аппарат под высоким давлением химически активных веществ, способных растворять накипь и прочие загрязнения. Для ускорения течения реакции раствор предварительно подогревается.

Для проведения химической очистки (промывки) теплообменных аппаратов требуется наличие не только соответствующих химикатов, но и специального оборудования. В упрощённом виде установку для промывки теплообменников можно представить в виде ёмкости с химическим реагентом, насоса высокого давления и нагревательного элемента. Вероятно также наличие фильтра для очистки реагента, уже прошедшего теплообменник, от нерастворённых остатков загрязнений – с целью его повторного использования.

Поскольку в качестве реагента, как правило, выступает либо кислота – для нейтрализации минеральных отложений, либо щёлочь – для удаления органических загрязнений, жиров и масел, все элементы устройства для промывки теплообменников должны быть выполнены из материалов, способных без вреда для себя выдерживать длительный контакт с указанными агрессивными химическими веществами. Ввиду сложности конструкции, особого внимания требует проточная часть насоса: различные кислоты и щёлочи по-разному воздействуют на материалы рабочей камеры, крыльчатки, уплотнений – некоторые из них, к примеру, становятся хрупкими от воздействия азотной кислоты, но при этом не чувствительны к серной и т.д.

Несмотря на относительную простоту процесса химической очистки теплообменника, у него есть и свои недостатки.

• Во-первых, при сильных загрязнениях процесс может занять достаточно длительное время.
• Во-вторых, некоторые части теплообменника – незагрязнённые или уже очищенные – всё это время будут контактировать с химически активными веществами, используемыми для промывки; а это может вызвать ощутимую коррозию металла.
• В-третьих, без разборки теплообменника сложно визуально проконтролировать качество промывки – некоторые участки внутренней поверхности могут остаться не очищенными.

Механическая очистка

Механическая очистка теплообменников, в отличие от химической, в любом случае подразумевает частичную или полную разборку агрегата. В случае с кожухотрубными теплообменниками это означает как минимум демонтаж распределительных камер для доступа к трубной решётке и внутренней поверхности труб трубного пучка.

После очистки поверхности камер и трубной решётки при помощи пескоструйного аппарата или иным доступным методом, наступает очередь труб – в них вводится жёсткий или гибкий стержень с длиной не менее половины длины трубы и с рабочим инструментом на конце – сверлом, фрезой, радиальной металлической щёткой и т.д. Стержень, как правило, полый; к его торцу прикладывается вращательное усилие от ручного, чаще – электромеханического привода. Вращаясь, стержень с инструментом на конце снимает отложения с поверхности труб. Одновременно сквозь канал в стержне подаётся промывочная жидкость, которая смазывает область приложения инструмента и вымывает частицы снятого слоя загрязнений.

Таким образом, можно максимально эффективно очистить внутреннюю поверхность труб кожухотрубного теплообменника. Но для механической очистки внешней поверхности требуется полный демонтаж всех труб трубного пучка, процедура технически сложная и по затратности сравнимая со стоимостью капитального ремонта всего теплообменника – с учётом необходимости повторного монтажа труб после очистки. В таком случае, имеет смысл задуматься о полной замене трубного пучка в сборе – в особенности, если теплообменник устаревшей модели или находится на грани выработки расчётного ресурса.

 

АО «ЦЭЭВТ» производит теплообменные аппараты в сборе для установки в новые системы или взамен выработавших свой ресурс агрегатов, а также отдельно изготавливает трубные пучки с улучшенными характеристиками труб – для установки в аппараты отечественного и зарубежного производства. Каждый теплообменник или трубный пучок, предназначенный для замены, изготавливается по индивидуальному проекту с учётом конкретных технических условий и требований эксплуатации.

При этом, в расчёт проекта вводится дополнительный параметр – термическое сопротивление загрязняющих отложений. По сути, закладывается некоторый запас, позволяющий эксплуатировать теплообменный аппарат в расчётном режиме даже после образования на поверхностях теплообмена определённого слоя загрязнений.