5. Защита оболочек ТЭНов от накипи

     С накипью человек столкнулся с самого начала пользования огнем, когда при длительном кипячении воды на поверхности сосудов он заметил твердые отложения, очистить которые было возможно только механическим способом. Эти же отложения мы все наблюдаем и сегодня на оболочках ТЭНов различных водонагревателей промышленного и бытового назначения ( см. Рис.1.27 ). Проблемой защиты и очистки от накипи поверхностей теплообмена, контактирующих с водой, занимаются уже около 150 лет десятки тысяч ученых во всех странах мира, созданы сотни интересных  технических решений, но она ( накипь ) продолжает быть.

       В теплоэнергетическом оборудовании накипь встречается в трех основных формах:          

 - первичной накипи, которая накапливается на поверхностях теплообмена за счет кристаллизации солей из воды;                                                                                                               

    - подвижного мелкодисперсного шлама, образующегося в объеме воды за счет кристаллизации солей на центрах кристаллизации, представляющих собой взвешенные частицы, продукты коррозии трубопроводов, центры парообразования и т.д;                                    

  - вторичной накипи, которая накапливается на поверхностях теплообмена за счет прикипания указанного шлама к поверхностям теплообмена из-за необоснованно высокой их температуры.                                                                                                                                           

                                                                        Рис. 1.27

   Особенно большие проблемы с первичной накипью возникают в теплоэнергетике, где сжигаются десятки миллионов тонн нефтепродуктов. Из-за первичной накипи происходит  значительный перерасход энергоресурсов, перегрев поверхностей нагрева водонагревателей, парогенераторов и котлов, работающих на различных видах топлива, снижение их надежности и срока службы, дополнительные затраты финансовых ресурсов на ремонт и техническое обслуживание оборудования. Чтобы лучше почувствовать вред первичной накипи следует обратиться к  Рис.1.28, Рис 1.29, где представлены зависимости перерасхода энергоресурсов и повышения температуры поверхностей нагрева от толщины накипи. Первичная накипь имеет низкую теплопроводность, которая зависит от химического состава воды и характеризуется коэффициентом теплопроводности  Кт =       ( 0,12 - 2,3) Вт./ м К. Для сравнения сталь нержавеющая 18Cr  8Ni  имеет Кт = 14 Вт./ м К, сталь углеродистая – Кт = ( 48 – 58) Вт./ м К, латунь Cu Zn 37 – 113 Вт./ м К, медь – 401 Вт./ м К, асбест – 0,23 Вт./ м К.  Как видно теплопроводность первичной накипи находится на уровне теплопроводности асбеста и хуже теплопроводности углеродистой стали в 20 -480 раз.

                                                                   Рис. 1.28

                                                                  Рис. 1.29

   Для оболочек ТЭНов ( малых поверхностей нагрева )  задача борьбы с первичной накипью  решается в промышленности не так часто и в основном за счет предварительной химической водоподготовки или магнитной обработки воды. Но эта проблема сегодня становится актуальной, т.к. в последние годы резко увеличивается количество потребителей, использующих электроэнергию для нагрева и кипячения воды в бытовых и промышленных условиях. Поэтому решение проблемы защиты оболочек ТЭНов от первичной накипи с начала их эксплуатации без дополнительного и сложного оборудования за счет простых электротехнических устройств, позволило бы в несколько раз увеличить срок их службы, сэкономить сотни миллионов киловатт электроэнергии и существенно упростить конструкции водонагревателей в целом  ( см. Рис. 1.30 ).                                                                                                                                                                                                                                                                                      

                                                                     Рис. 1.30

     С общей точки зрения защита от первичной накипи поверхностей теплообмена теплоэнергетического оборудования сводится к созданию между двумя средами ( вода – поверхность теплообмена ) определенных условий, при которых первичная накипь не накапливается на поверхностях теплообмена.

    Эта проблема решается сегодня:    

     - соответствующей химической очисткой и химической водоподготовкой, обеспечивающей в лучшем варианте удаление из воды накипеобразователей;

     - физическими методами, изменяющими кинетику кристаллизации солей из воды;

     - механическими воздействиями на поверхности теплообмена ( магнитострикционные, ультразвуковые…колебания );

     - иными методами.

   Обязательными требованиями для всех применяемых методов является минимальная скорость образования или максимальная скорость удаления накипи с очищаемых поверхностей теплоэнергетического оборудования и сохранение целостности его конструкций. Эти требования должны выполняться в условиях безопасности для персонала, в приемлемые сроки и с минимальным воздействием на окружающую среду.

            5.1   Химические методы очистки и защиты поверхностей нагрева от первичной накипи

.  В настоящее время из химических методов в теплоэнергетических агрегатах малой и средней мощности используются преимущественно химические промывки. Практически на всех кательных широкое применение получил метод кислотной химической очистки ингибированной соляной кислотой с последующим щелочением. Но при этом необходимо учитывать, что соляная кислота хорошо и быстро растворяет только карбонатные отложения. Если в отложениях присутствуют сульфатные и силикатные соли, которые фактически не растворимы соляной кислотой, то для проведения химочистки в соляную кислоту необходимо добавлять фтористые соединения (NH4F, NaF, HF). Как известно, фтористые соединения токсичны и, следовательно, возникают проблемы со сточными водами.
  Кроме того, образование накипи по периметру труб не равномерно, обычно с "огневой" стороны их толщина в 2-3 раза больше. Следовательно, при проведении химической очистки кислотой, часть поверхности труб очистится раньше остальных  и кислота будет реагировать с чистым металлом, подвергая его коррозии. Коррозионные процессы протекают более активно в заклёпочных соединениях ( в клёпанных барабанах ), вальцованных соединениях, сварных швах и т.д.
  Иногда в экранных трубах конвективного пучка стационарных котлов возникают, так называемые, "глухие пробки" из накипи длинною от 200 мм и более. При кислотной очистке наличие таких пробок приводит к необходимости замены труб.
  Необходимо помнить, что проведение химических очисток теплоэнергетического оборудования требует строгого соблюдения правил техники безопасности, т.к. все применяемые реагенты в той или иной степени ядовиты, при работе могут вызвать химические ожоги, а при подогреве раствора - дополнительные тепловые. Необходимо также помнить, что при взаимодействии моющих растворов с отложениями и металлом оборудования выделяется водород, который в смеси с кислородом воздуха может привести к образованию легковоспламеняющейся и взрывоопасной "гремучей" смеси.
    Около 30 лет назад был предложен способ борьбы с отложениями с помощью комплексонов, содержащих фосфоновые группировки  РО(ОН)2 и коплексонатов, производных от комплексонов. Данный химически метод основан на образовании прочных комплексных соединений с кальцием, магнием, железом и некоторыми другими соединениями в результате постоянного ввода в теплоноситель комплексона. При нагревании до определенной температуры эти комплексы остаются в растворенном состоянии и поэтому соединения кальция и магния не откладываются на поверхностях нагрева в виде накипи. Но необходимо учитывать, что в жесткой воде при температуре 120-125 °С комплексы распадаются.
  Таким образом, несмотря на столь широкое распространение методов химических очисток ( промывок ) поверхностей нагрева ( теплообмена ), нельзя не отметить присущих им серьезных недостатков:

- необходимость остановки оборудования, сбора специальных промывочных схем с трубопроводами, арматурой, насосами и емкостями;

- расход дорогостоящих реагентов и воды для промывок и последующих отмывок поверхностей нагрева;

- невозможность эффективной очистки оборудования из-за неравномерного распределения накипи по поверхности нагрева, как следствие - неполное удаление накипи;

- необходимость пассивации металлических поверхностей после химочистки;

- износ металла вследствие коррозионных процессов после трех-четырех химочисток;

- образование большого объема сточных вод, зачастую содержащих токсичные вещества.

При этом необходимо помнить, что с первого же дня эксплуатации оборудования после химической очистки накипь начинает образовываться снова.

    Качество воды, которая используется  для подпитки теплоэнергетических систем , часто не соответствует нормативным требованиям или не устраивает потребителей по каким-либо параметрам. Чтобы довести качество воды до необходимого уровня, требуется очистка воды, которой удаляют вредные или мешающие вещества, корректируют состав воды, в том числе путем добавления недостающих компонентов. Используя специальное водоочистное оборудование, можно удалить из воды взвеси и коллоиды, растворенные соли и органические примеси.

   Основными процессами химической водоподготовки является осветление, обессоливание, умягчение, обескремнивание, обезжелезивание, газоудаление и стабилизация. Оборудование для химической водоподготовки очень сложное и требует большого количества химических реагентов и установок, выполняющих различные операции.

Аэрация применяется для окисления железа и органических примесей, отдувки растворенных газов (сероводорода, метана). Осуществляется методом излива, при помощи воздушных эжектров или безмасляных компрессоров.
Дозирование окислителей (гипохлорита натрия, перманганата калия),
хлорирование газообразным хлором, озонирование.
Эти процессы применяются для глубокого окисления железа, марганца, сероводорода и органических примесей, обусловливающих окисляемость, цветность, запах и привкус воды.

Коагуляция и флокуляция применяются для удаления тонкодисперсных взвесей, коллоидов и органических примесей, которые сорбируются хлопьями коагулянтов и переводятся в компактный, хорошо фильтруемый осадок. Осуществляется путем дозирования в воду специальных реагентов (коагулянтов и флокулянтов).

 Отстаивание применяется для осветления воды. Осуществляется в отстойниках                ( горизонтальных, радиальных, тонкослойных ). Грубая очистка на сетчатых фильтрах
применяется для удаления из воды крупнодисперсных взвесей и защиты водоочистного оборудования.

Освелительное фильтрование применяется для удаления из воды дисперсных частиц. Осуществляется на осветлительных фильтрах, загруженных инертной или каталитической загрузкой (Birm, MTM, AMDX). В последнем случае фильтры обычно используются для обезжелезивания или деманганации воды.

     Сорбционное фильтрование применяется для удаления из воды растворенных органических примесей и повышения ее органолептических качеств. Осуществляется на осветлительных фильтрах, загруженных активированным углем, обычно кокосовым.
Тонкая очистка воды от дисперсных примесей осуществляется на патронных фильтрах.      

     Умягчение воды применяется для удаления из воды катионов жесткости (Ca, Mg). Осуществляется обычно методом натрий-катионирования в ионообменных фильтрах или методом нанофильтрации. Для вод с большим содержанием кальциевой жесткости ( в том числе концентратов с установок обратного осмоса ) может использоваться реагентное умягчение в специальных вихревых реакторах. Широкий спектр методов, применяемых для упомянутого выше умягчения воды, удаления щелочности ( Н-катионирование ), химического обессоливания ( Н/ОН-ионирование ), удаления нитрат-ионов ( хлор-анионирование ), удаления цветности воды, обусловленной наличием анионов гуминовых и фульфокислот ( т.н. скэвенджеры ) осуществляется на ионообменных фильтрах с прямоточной или противоточной регенерацией. Фильтры загружаются катионитами и/или анионитами или их смесью ( фильтры смешанного действия ).

   Как видно для защиты поверхностей нагрева теплоэнергетических агрегатов от накипи требуется как минимум умягчение воды, реализуемого достаточно сложным оборудованием.

       5.2. Физические методы очистки и защиты поверхностей               нагрева от первичной накипи

   К физическим методам водоподготовки относятся обратный осмос, магнитная, электрическая и электронная обработка воды.

 5.2.1 Основные компоненты оборудования технологии обратного осмоса

       Основными компонентами технологии обратного осмоса является обратноосмотическая мембрана, ограничитель течения, седиментный предварительный фильтр, предварительный и постфильтр из активированного угля, накопительный бак и насос. Даже самая простая система не может быть выполнена без первых трех компонентов. Оборудование для технологии обратного осмоса дорогостоящее и применяется в основном для получения чистой воды в пищевой промышленности.
     Обратный осмос, известный также как гиперфильтрация, лучший из известных способов фильтрации. Этот процесс позволяет удалять из воды даже маленькие частички размером с ионы. Обратный осмос используется для очистки воды и для удаления из нее солей и других включений с тем, чтобы улучшить цвет, вкус или свойства жидкости. Его применяют для производства воды, которая отвечает самым строгим из существующих требований.
     В технологии обратного осмоса используется полупроницаемая мембрана, которая пропускает только молекулы воды и задерживает молекулы загрязняющих веществ. Наиболее часто в технологии обратного осмоса используется процесс, известный как перекресное течение, что позволяет мембране самоочищаться. В то время как часть жидкости проходит через мембрану, другая ее часть двигается в обратном направлении, вымывая из мембраны задержанные частички. В процессе обратного осмоса требуется движущая сила, которая будет проталкивать жидкость через мембрану, например, за счет давления, создаваемого помпой ( насосом ). Чем выше давление, тем больше движущая сила.
     Системы обратного осмоса способны задерживать бактерии, соли, сахара, протеины, частицы, красители и другие загрязняющие вещества, молекулярная масса которых больше 150-250 далтонов. Разделение ионов обратным осмосом происходит с участием заряженных частиц. Это значит, что расстворенные ионы, которые несут заряд, более вероятно будут отброшены мембраной. Чем больше заряд частицы и ее размер, тем выше вероятность того, что она будет отброшена мембраной.
     По сути, обратноосмотическая мембрана - это сердце и душа системы обратного осмоса. Разработка системы начинается с подбора мембраны, а другие компоненты выбираются исходя из свойств мембраны.
     Существует три типа обратноосмотических мембран, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки:
    - смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы (CTA);
    - тонкослойная полупроницаемая мембрана(TLCR);
    -модифицированный полисульфон (SPSF).
     Вода, прошедшая через мембраны CTA, имеет самую низкую себестоимость. Низкая производительность ограничивает использование мембран CTA там, где необходима высокая производительность, однако их стойкость к окислению позволяет им самоочищаться от производных хлора, находящихся в воде. Это делает мембраны CTA наиболее подходящими для типичных нужд водоподготовки.
     Мембраны TLC сочетают в себе высокую производительность, высокий уровень отталкивания частиц и широкий приемлемый для работы уровень рН, что делает их идеально подходящими для применнеия во многих областях. В случаях высокого уровня потребления воды, при низких температурах и давлении воды, высокой концентрации нитратов или при высоком уровне рН (более 9,0) рекомендовано применять именно мембраны ТСL.
    Себестоимость получаемой воды с применением мембран ТСL все еще остается наиболее дорогостоящей.
     Мембраны SPSF ни в какое сравнение не идут с производительностью и стоимостью мембран CTA. так же существует определенное опасение относительно способности мембран SPSF очищать неумягченную предварительно воду. Но мембраны SPSF просто незаменимы для очищения умягченной воды с высоким уровнем рН, либо при черезвычайно высоких концентрациях нитратов.  
       После мембран ограничитель течения наиболее важный компонент системы. Он контролирует регенерацию системы, т.е количество очищенной воды в сравнении с водой, сброшенной в канализацию. Ограничитель течения должен быть разработан таким образом, чтобы он контролировал перекрестное течение вокруг рабочей поверхности мембраны, с тем, чтобы она оставалась чистой. Если ограничитель течения маленький, скорость пересеченного течения будет незначительной, что приведет к засорению мембраны, обусловленному осаждением химических веществ, накоплением пестицидов либо и тем, и другим. Поскольку чистая вода отделяется от входящего потока, концентрация загрязняющих веществ увеличивается пропорционально длине мембраны. Если скорость перекрестного течения слишком низкая, загрязняющие вещества не будут вымываться с поверхности мембраны.
     Если необходимо получить от системы большую производительность, то установка мембраны с большей производительностью может не быть эффективной. Вначале можно получить повышенную производительность, однако мембрана будет очень сильно засоряться из-за слишком большого объема воды, проходящего через нее, и из-за недостаточной ее длины, что не позволит перекрестному потоку очистить поверхность мембраны.
     Несмотря на скорость  перекрестного потока и регенерацию,  мембрана все равно засорится, если из входящего потока не были удалены механические частици. Чтобы удалить их будет достаточно 5-ти микронного седиментного картриджа, однако, при повышенном содержании солей это не выход. Поскольку большинство солей по размеру меньше 5 микрон, такой картридж их пропустит, они собьются в кучу и засорят мембрану.
     Если мембрана засоряется, в первую очередь следует винить предварительный фильтр, а не мембрану. При высоких концентрациях солей в воде рекомендуется устанавливать фильтр с маленьким микражом.
     Независимо от содержания солей, дополнительные расходы на качественный 5-ти микронный фильтр будут оправданы эффективной защитой мембраны.
         Если  используется мембрана TLC, то необходимо исползовать угольный предварительный фильтр для удаления окислителей, даже если воды нехлорированая. В добавок к хлору, другие химикаты,  включая бром, йод и различные соединения железа, приведут к скачкообразному увеличению прохождения солей через мембрану TLC. Кроме того, всегда целесообразно устанавливать предварительный угольный фильтр и угольный постфильтр, т.к. стоимость угольного фильтра намного меньше стоимости мембраны.
     Часто недооценивают важность накопительного бака, но его просто необходимо включать в систему обратного осмоса. Бак должен быть достаточно большим, но, если он слишком велик, при его заполнении создается обратное давление, которое снижает эффективность работы системы     

     Помпы можно использовать для увеличения производительности системы. Однако при этом следует больше внимания уделять процессу регенерации.

                              5.2.2. Основные компаненты оборудования                                                 

                     для предварительной магнитной обработки воды                                                                                                                                                           

     Способы и устройства предварительной водоподготовки, основанные на пропускании воды через магнитное поле, вектор индукции которого перпендикулярен направлению движения воды, достаточно подробно освещены в литературе ( см. Авторские свидетельства СССР №№ 544616, 626044, 565883, 1066674, 1537647, книги Магнитная обработка воды, изд. Судостроение, Ленинград, 1969г. Авт. П.С.Стукалов, Е. В. Васильев, Н.А. Глебов; Омагничивание водных систем, изд. Химия, Москва, 1978г. Авт. В.И. Классен; Электромагнитная обработка воды в теплоэнергетике, изд. Вища школа, Харьков, 1981г. Авт. В.И. Миненко; Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике, изд. Энергия, Москва, 1970г. Авт. Е.Ф. Тебенихин, Б.Т. Гусев, АИНФ 146 (ОБ), изд. ЦНИИ информатики и технико-экономических исследований по атомной науке и технике, Москва, 1973г.).    При прохождении воды в межполюсном пространстве магнитного аппарата при наличии ферромагнетиков  в пересыщенном по накипеобразователю растворе (воде) образуются зародыши центров кристаллизации, которые при нагреве воды начинают расти, вызывая объемную кристаллизацию солей в жидкости. В результате вместо накипи в объеме воды образуется тонкодисперсная взвесь, которая в дальнейшем выпадает в виде шлама.
  Источниками магнитного поля в аппаратах магнитной обработки воды могут быть как постоянные магниты, так и электромагниты. Оборудование для этой технологии не очень сложное и содержит в общем случае длинную ферромагнитную трубу с входным и выходным патрубками. Внутри вдоль оси трубы располагаются наборы постоянных магнитов или электромагнитов, магнитные потоки  которых замыкаются через два воздушных зазора, заполненных водой, и по указанной ферромагнитной трубе.

    Рассматриваемые способы и устройства предусматривают разнесение во времени процессов обработки воды магнитным полем и ее нагрева. При этом антинакипные свойства обработанной магнитным полем воды существенно зависят от многих факторов, включая время года, климатические условия, время между магнитной обработкой воды и ее нагревом, химический состав воды, время обработки воды магнитным полем, параметрами магнитного поля и т.д. Можно получить, как положительный, так и отрицательный результат. Поэтому в настоящее время нет общей теории магнитной обработки воды для теплоэнергетики и нет универсальных устройств, пригодных для магнитной обработки воды с меняющимся химическим составом.
. 

   5.2.3. Основные компаненты оборудования электрической обработки воды

  Электрическая обработка воды, предусматривающая изменение кинетики кристаллизации солей из воды при ее нагреве и кипячении, основана на пропускании через воду постоянного электрического тока ( 1-5 мА/ см 2 ) при помощи электродов. Основной проблемой этой технологии является относительно быстрое электрорастворение  ( разрушение ) электродов. Оборудование для этой технологии относительно простое и содержит проточный резервуар с двумя графитовыми или иными электродами, которые подключены к источнику постоянного тока. Но как показали наши исследования эффективность от применения данного способа незначительная, что и объясняет редкое его применение.

    5.2.4. Основные компаненты оборудования электронной обработки воды

   Электронная обработка воды, предусматривающая изменение кинетики кристаллизации солей из воды при ее нагреве и кипячении, основана на воздействии на воду, протекающую в трубе, электромагнитным полем повышенной частоты ( 10-25) кГц.. Оборудование для этой технологии относительно простое и включает обмотку, намотанную на водопроводную трубу и подключенную к выходу блока питания переменного тока повышенной частоты. Но как показали наши исследования эффективность от применения данного способа незначительная, что и объясняет редкое его применение.

   5.3. Основные методы очистки и защиты поверхностей нагрева от накипи  за счет механических воздействий на поверхности нагрева

   Основными методами защиты поверхностей нагрева от накипи (с водоподготовкой или без нее) за счет механических воздействий на поверхности нагрева является ультразвуковой,  магнитоимпульсный и вращения накипеобразующих сред.

  5.3.1. Основные компаненты оборудования для ультразвуковой очистки и защиты от накипи поверхностей нагрева.

   Ультразвуковой ( акустический ) метод защиты поверхностей теплообмена от накипи основан на их механических высокочастотных вибрациях малой амплитуды. Указанные вибрации обеспечивают акустические излучатели, приваренные к внешним участкам теплотехнического оборудования, максимально приближенным к поверхностям теплообмена. Высокочастотное ( 20-25) кГц напряжение для питания акустических излучателей формирует высокочастотный блок питания.                                                                                                                    

    Ещё в 30-е годы был предложен этот способ борьбы с накипью за счет создания в металлической конструкции теплоэнергетического оборудования высокочастотных вибраций, которые сбрасывали бы кристаллы солей жесткости с теплообменной поверхности. Этот способ основан на возбуждении в воде, заполняющей теплоагрегат, и в его металлоконструкции акустических (ультразвуковых) колебаний. Под действием колебаний и начинается кристаллизация солей в самой толще воды, на некотором расстоянии от стенок труб, которые тоже колеблются с той же частотой. Кристаллы солей, которые осели на стенках (и образовали тонкий слой накипи), под действием изгибных колебаний стенки также изгибаются с той же вынужденной частотой. При этом при толщине слоя накипи, примерно 0,1 - 0,2 мм, возникающие в нем механические напряжения, приводят к нарушению сплошности слоя накипи. Появляются трещины, в которые попадает горячая вода и увеличивает ширину трещины. В результате, накипь откалывается в виде чешуек, которые уносятся потоком воды. Далее на чистом месте снова начинает откладываться слой накипи и снова откалывается.

Таким образом, устанавливается динамическое равновесие, при котором слой накипи, начиная с толщин 0,1 - 0,2 мм, откалывается. Для вывода образовавшегося взвешенного в воде шлама необходимы регулярные продувки через дренажные отверстия в нижней части агрегата, а в случаях, когда это по каким-либо причинам невозможно, необходимо установить на выходе шламоуловителя (грязевика) и обеспечить его регулярную очистку.

   Однако у многих специалистов сложилось неблагоприятное отношение к ультразвуковой технологии в принципе. Это вызвано тем, что в конце 80-х – начале 90-х годов заводом в г. Рустави ( Грузия ) и некоторыми другими предприятиями было выпущено большое количество ультразвуковых устройств ( УГИР, Волна и др.) с чрезвычайно низким уровнем ультразвуковых колебаний в требуемом диапазоне частот.
  Акустическое противонакипное устройство - это набор излучателей ультразвука, соединённых кабелями с компактным электронным генератором. Генератор вырабатывает импульсы напряжения специальной частоты и формы, которые преобразуются в вынужденные механические колебания в излучателях ультразвука, приваренных к теплоагрегату. Для кожухотрубных теплообменников оптимальным является сварное соединение излучателей с трубной доской, в результате чего ультразвуковые колебания распространяются по трубной доске, передаваясь на трубный пучок, препятствуя осаждению на теплообменной поверхности накипи или отложений другого происхождения. В случае паровых или водогрейных котлов излучатели привариваются на барабаны и коллектора боковых и задних экранов.

5.3.2. Основные компаненты оборудования для магнитоимпульсной очистки и защиты от накипи поверхностей нагрева

   Магнитоимпульсной метод очистки и защиты от накипи поверхностей нагрева, реализован на основе электромагнитных пульсаторов, разработанyых Пронским Г.К. Суть метода заключается в воздействии на очищаемые поверхности импульсным магнитным полем, которое обеспечивает в ферромагнитных материалах эффект магнитострикции – изменение их линейных размеров при нахождении в импульсном магнитном поле. Электронный блок формирует импульсный напряжение, поступающее на обмотку электромагнита. Переменное магнитное поле, создаваемое электромагнитом, вызывает на поверхностях нагрева магнитострикционные колебания сдвига, приводящие к отслоению отложений. В результате происходит отслаивание, дробление, частичное превращение накипи в сметанообразную массу, что позволяет удалять ее из теплообменного оборудования в процессе продувок и дренирования.
  Система защиты от отложений на базе электромагнитного пульсатора устанавливается на работающем оборудовании на весь период эксплуатации. Применяя несколько электромагнитных пульсаторов можно защитить все теплообменное и теплоэнергетическое оборудование, например, всей котельной, центрального теплового пункта и т.п   

     5.3.3. Основные компаненты оборудования с винтовым                                              вращением накипеобразующих сред

    Отложения оксидов железа, кремния, солей жесткости  на теплообменных поверхностях при нагреве воды создают массу трудностей эксплуатационным службам, т.к. для восстановления теплотехнических показателей стандартного оборудования аппараты через 2-3 месяца приходится останавливать на чистку и ремонт, что часто связано с демонтажем  многотонных теплообменников в ограниченных пространствах. В условиях активного отложения накипи на ряде предприятий приходится иметь до 300 % запаса поверхности традиционных подогревателей, что резко увеличивает и без того высокие затраты на содержание традиционного теплообменного оборудования.

   Защита поверхностей теплообмена от накипи методом винтового вращения накипеобразующих сред начинает работать при определенных скоростях ее движения в трубах и не требует дополнительного оборудования. Эта задача решается за счет конструктивных особенностей изготовления труб ( поверхностей теплообмена ) и конструкции теплотехнического оборудования в целом. Особенно хорошие результаты достигаются  в водо-водяных и паро-водяных подогревателях.   

   Несмотря на то, что на рынке водо-водяных и паро-водяных подогревателей  в настоящее время имеется достаточно разнообразный ассортимент отечественных и зарубежных аппаратов, подогреватели с винтовым движением теплообменной среды (вода, пар, пароконденсатная смесь) находят всё более широкое применение на различных предприятиях России, прежде всего благодаря набору высоких потребительских качеств. К ним относятся интенсивность теплопередачи, соответствующая уровню лучших зарубежных образцов пластинчатых теплообменников, высокая надежность в эксплуатации - аппараты работают годами без выхода из строя в системах с возможными гидроударами и изменяющимися в десятки раз нагрузками по воде и пару; полная конденсация пара и глубокое охлаждение конденсата до 70-85°С в одном аппарате, устойчивая работа на загрязненной воде без отложений или с минимальными отложениями окислов железа и солей жесткости на теплообменных поверхностях труб в течение многолетнего срока эксплуатации.

Подогреватели с винтовым движением нагревающей среды в межтрубном пространстве состоят из корпуса, трубных досок, трубчатки с поперечными и винтовыми перегородками, благодаря которым и обеспечивается движение среды по винтовой траектории.  Устойчивая работа рассматриваемых подогревателей на воде низкого качества объясняется реализацией в данной конструкции наиболее простого и дешевого способа водоподготовки, позволяющего добиваться сокращения и исключения накипи на теплообменной поверхности и заключающегося в создании автоматического пульсационно-вихревого режима движения теплообменивающихся потоков, как в межтрубном, так и в трубном пространстве подогревателей.

  5.4. Выводы по методам очистки и защиты от накипи поверхностей  нагрева теплоэнергетического оборудования.

  По представленной информации по методам очистки и защиты теплоэнергетического оборудования от накипи можно сделать ряд выводов:

  - для очистки и защиты теплоэнергетического оборудования от накипи практически всегда требуется дополнительное достаточно сложное оборудование и поэтому в практике его применяют только для крупных энергетических объектов;

  - применение традиционных методов защиты от накипи оболочек ТЭНов экономически нецелесообразно, т.к. стоимость дополнительного оборудования  во много десятков  раз превышает стоимость защищаемого ТЭНа;

  - экономическая целесообразность введения блока защиты оболочки ТЭНов от накипи может возникнуть только при стоимости указанного блока на уровне стоимости самого ТЭНа.......

Источник:   http://www.npomiron.ru/ten.html