ультразвуковое устройство «антинакипь-плюс

Контактное лицо: ШИЛИН ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ
Телефон/Факс: +7 (499) 154-40-11
E-mail: npc7@mail.ru
********************************************
Топливо - и энергосберегающие приборы и системы,
выпускаемые в НПЦ «Дельта-7»
В связи с значительной ролью отопления и отопительных систем для нашей страны, а также с
широким применением теплообменного оборудования в промышленности ультразвуковая
защита теплообменного оборудования от загрязнений, ухудшающих процессы теплопередачи,
весьма перспективны. Ниже приводятся информационные материалы по такому устройству серии
«Антинакипь».
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО «АНТИНАКИПЬ-ПЛЮС»
Области применения – безреагентная защита от отложений в процессе эксплуатации
сетевых подогревателей, коммунальных и технологических теплообменников, паровых и
водогрейных котлов, конденсаторов турбин, подогревателей мазута и прочих нефтепродуктов,
иного промышленного технологического оборудования, а также - межсезонная промывка
теплообменного оборудования в щадящем режиме с использованием химических реагентов
пониженных концентраций.
Ультразвуковые вибраторы
Монтаж 2-х генераторных блоков
устройства «Антинакипь-Плюс»
На водогрейном котле ПТВМ-180
Для водогрейных и паровых котлов наиболее важным положительным эффектом от
применения ультразвуковой защиты является повышение надежности работы – благодаря
устранению накипных отложений исчезает причины местного перегрева стенок трубной системы
котла, соприкасающихся с горячими топочными газами даже при аварийной подпитке котла
сырой водой. Кроме того, уменьшается расход электроэнергии на насосы, прокачивающие воду
через трубную систему котла, и снижается расход топлива, благодаря снижению гидравлического
и теплового сопротивления трубной системы.
Для конденсаторов турбин, охлаждаемых природной водой, связанное с
воздействием ультразвука снижение интенсивности накипеообразования благотворно влияет на
режим работы турбины электрогенератора и себестоимость производства электроэнергии.
Для сетевых подогревателей, бойлеров, мазутоподогевателей – также снижается
тепловое и гидравлическое сопротивление, может быть увеличен временной интервал между
профилактическими очистками оборудования, сама очистка может производиться в щадящем
режиме при меньших концентрациях химических реактивов.
Физические эффекты от работы ультразвукового устройства «Анитнакипь-Плюс» на
теплообменном оборудовании проявляются в 2-х направлениях:
 В нагреваемой жидкости – воды или нефтепродукта, которая примыкает к горячей
теплопередающей стенке (в так называемом «пограничном слое»), обычно возникает
возможность выпадения из раствора
либо, соответственно, солей жесткости, либо
асфальтенов. Ультразвуковые колебания заставляют жидкость выделять эти компоненты
в виде мелкодисперсной фазы, легко уносимой потоком за пределы теплообменного
оборудования. Кроме того, колебания стенок теплообменника препятствуют росту
отложений на стенках из-за их разрушения от изгибных растягивающих усилий,
инициируемых ультразвуковыми вибраторами. Чистые, не загрязненные отложениями
поверхности труб котлов и теплообменников экономят топливо и электроэнергию.
 Помимо твердых - подобных керамике - отложений на стенках повышенное
сопротивление при теплопередаче создается и самим пограничным слоем жидкости,
точнее его частью, называемой «ламинарным подслоем». Ультразвуковые колебания
возмущают частично этот ламинарный подслой – турбулизируют его – и тем самым
снижают сопротивление для передачи тепла в теплообменном оборудовании и для
протекания самой жидкости. Это, в свою очередь, создает условия для снижения расхода
топлива, нагретого теплоносителя, электроэнергии и т.п.
Отличия от известных аналогов - специально разработанные волноводные системы для
вибраторов ультразвукового устройства «Антинакипь-Плюс», которые обеспечивают
беспрепятственный ввод ультразвуковых колебаний в теплообменное оборудование без обычных
в этих случаях паразитных переотражений, а также высокоэффективные пьезокерамические
вибраторы с обратной связью. Этим достигается необходимый технологический эффект при
использовании предлагаемого комплекта ультразвукового устройства «Антинакипь-Плюс»,
относительно небольшого по габаритам и массе, а также по мощности, потребляемой от сети.
Комплектность – в комплект поставки входят генераторный блок, два вибратора,
комплект специальных кабелей, волноводные системы, кожухи механической защиты
вибраторов. Съемные вибраторы закрепляются на трубных досках кожухотрубчатых
теплообменников, либо на торцевых плитах пластинчатых теплообменников или котельных
коллекторах через волноводные системы посредством резьбового соединения.
Для защиты от отложений сетевого подогревателя типа БО/БП-550/500 достаточен 1
комплект «Антинакипь-плюс», а для водогрейного котла ПТВМ/КВГМ-50/100/180 – 2…4
комплекта, в зависимости от интенсивности образования накипи. Питание – сетевое однофазное
220В, 100ВА, не более как в режиме профилактической защиты от отложений, так и в режиме
очистки от отложений.
Исполнение: пыле- и влагозащищенное. Устройство сертифицировано. Апробация
различных модификаций ультразвуковых устройств серии «Антинакипь» проводилась на ТЭЦ,
ГРЭС, РТС и в коммунальных котельных – с 1993 г.; имеются патенты на само устройство и
технологию его применения.
Разработка велась при поддержке Правительства Москвы и РФТР.
Монтаж вибраторов ультразвукового устройства «Антинакипь-плюс» на
трубной доске сетевого подогревателя электростанции
Пьезокерамический вибратор
Волноводная система, закрепленная на трубной доске
Теплоизоляция
Комбинированное воздействие ультразвука :
непосредственно на воду - «погружным» вибратором, закрепленным на подводящем
трубопроводе, и на трубную систему теплообменника - «накладным» вибратором,
приваренным к трубной доске теплообменника
(Подогреватель сетевой воды ПСВ-200. ТЭЦ-17, г. Ступино)
«Накладной» вибратор
«Погружной» вибратор
«Погружной» вибратор
(увеличено)
Расчетная оценка предельной цены и рентабельности ультразвуковых устройств защиты от
накипи, предлагаемых к установке на теплообменном оборудовании
ТЭЦ, ГРЭС и РТС г. Москвы и Московской области
Расчет предельной цены ультразвуковых устройств защиты от накипи для теплообменного
оборудования системы теплоснабжения г. Москвы выполним на примере защиты от накипи
бойлеров ТЭЦ устройствами «Антинакипь-плюс». При этом принимаем, что при гарантийном
сроке службы ультразвукового устройства «Антинакипь-плюс» – 6 лет срок окупаемости этих
устройств не должен превышать 1-го года.
В качестве методической основы принят документ МУ 34-70-104-85 «Методические
указания по эксплуатационному контролю за состоянием сетевых подогревателей», М., 1985 г. В
нем за критическую степень загрязнения принято снижение коэффициента теплопередачи
бойлера на 30%, что соответствует расчетной толщине слоя отложений на стенках теплообменных
бойлерных трубок порядка 0,2 мм. Здесь и далее для определенности предполагается, что за
период между чистками – например, за отопительный сезон без ультразвуковой защиты
образуется именно столько отложений в бойлерах. Тогда средняя за отопительный сезон
расчетная степень загрязнения будет соответствовать снижению коэффициента теплопередачи
бойлера на 15%. Заметим, что если промывка оборудования от накипи осуществляется не
ежегодно, а реже – на логику анализа и численный результат это обстоятельство не повлияет. С
ультразвуковой защитой степень загрязнения обычно меньше – по крайней мере, в 2 раза.
Принято также, что расчетный период работы бойлера равен длительности отопительного сезона,
что для города Москвы составляет 205 дней в году. Поскольку в течение отопительного сезона
производительность бойлеров не постоянна, то для основных бойлеров примем расчетную
теплопроизводительность
равной
50%,
а
для
пиковых
–
25%
от
их
номинальной
теплопроизводительности.
Стоимость 1 гКал для конечного потребителя на 2010 г. принята равной 600 руб.
Далее принимается, что себестоимость тепла для производителя (ТЭЦ) равна половине указанной
суммы. То есть она составляет величину порядка 300 руб./ гКал и может служить исходным
пунктом для последующей оценки потерь ТЭЦ в денежном выражении от снижения тепловой
производительности бойлера, вследствие выпадения накипи на его теплопередающих
поверхностях.
Соответствующие расчеты для некоторых типовых бойлеров приведены ниже в
таблице 1.
Здесь необходимо отметить, что, не взирая на намечающуюся тенденцию к
повсеместной замене кожухотрубчатых теплообменников на пластинчатые, конечные выводы по
данному разделу остаются в силе для теплосилового хозяйства ТЭЦ (ГРЭС, РТС) - вне зависимости
от конструкции применяемого теплообменного оборудования.
Таблица 1
№
п/п
Тип бойлера
-
Тепловая
производительность,
гКал
В час
ПСВ-200-3-23
БО-550-3м
ПСГ-1300-3-8
БВ-1350
БП-500м (пиковый)
ПСГ-2300-3-8
ПСГ-5000-2,5-8
1
2
3
4
5
6
7
24
66
90
120
120
175
300
Потери за 1 годовой
сезон без
ультразвукового
оборудования
За
гКал
Млн.
отопительный
руб.
сезон
59040
8856
2,7
162360
24354
7,3
221400
33210
10,0
295200
44280
13,3
147600
22140
6,6
430500
64575
19,4
739000
110700
33,2
Экономия за 1
годовой сезон с
ультразвуковым
оборудованием
Млн. руб.
1,4
3,7
5,0
6,7
3,3
9,7
16,6
В нижеследующей таблице 2 приведен расчет экономии средств городской ТЭЦ с
условно-типовым
комплектом
бойлерного
оборудования,
оснащенного
ультразвуковой
аппаратурой защиты от накипи.
Таблица 2
№
п/п
-
1
2
3
4
-
Тип
бойлера
ПСГ-2300
БВ-1350
БО-550
БП-500
Всего:
Количество
-
2
4
12
18
36
Суммарная
площадь
теплообмена,
тыс. кв.м
Потери, млн. руб.
За 1 год на одном
бойлере
-
4,6
5,4
6,6
9,0
25,6
19,3
13,3
7,3
6,6
46,5
Экономия за 1 год
работы бойлеров с
ультразвуковым
оборудованием
За 1 год на всех Млн. руб.
бойлерах этого
типа
38,6
53,2
87,6
118,8
298,2
19,3
26,6
43,8
59,4
149,1
Исходя из опыта применения ультразвуковых устройств серии «Антинакипь» на сетевых
подогревателях ТЭЦ-17 Мосэнерго, принимаем, что на 250 кв. метров теплообменной
поверхности должен приходиться 1 ультразвуковой вибратор. Учитывая, что в комплекте
ультразвукового устройства «Антинакипь-плюс» поставляются 2 вибратора, получим расчетное
количество «У» этих устройств, применительно к защите бойлерного оборудования типовой ТЭЦ –
КОЛУС = Пл / (250 х 2)= 25600 / (250 х 2) = 51 комплект.
Приравнивая сумму годового снижения потерь равной сумме стоимости ультразвуковых
устройств и их монтажа, а также и 6-ти-летнего профилактического обслуживания, получаем
предельную расчетную стоимость 1-го комплекта ультразвукового устройства вместе с затратами
на монтаж и 6-ти-летнее обслуживание:
СТ = ГОДЭК / КОЛУС = 149 100 000 / 51 = 2,9 млн. руб.
Приведем расчет номинальной сметной стоимости установки 1 комплекта ультразвуковых
устройств – см. табл.3.
№ п/п
Перечень оборудования и работ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1. Оборудование
Генераторный блок
Вибратор ультразвуковой
Кабель специальный
Волновод
Кожух механической защиты
вибратора
Всего по оборудованию СТОБ
2.1
2.2
2.3
2.4
Таблица 3
Расчет сметной стоимости
Стоимость,
Количество на Стоимость
тыс.руб.
комплект
всего, тыс.
руб.
60
30
5
12
3
2. Работы
Шеф-монтаж
Монтаж
Наладка
Ремонтно-регламентные работы
Всего по работам СТРАБ
Итого
Всего по оборудованию и работам, включая НДС 18% СТСУМ
1
2
2
2
2
60
60
10
24
6
160
24
50
50
30х6=180
304
464
550
Учитывая существенное превышение предельной расчетной стоимости установки СТ – 2,9
млн. руб. - над его номинальной стоимостью по смете СТСУМ – 0,55 млн. руб. и принимая во
внимание отраслевую регламентацию стоимости работ (СТРАБ), оценим возможный резерв
стоимости ДЕЛЬТА одного комплекта, потенциально включаемый в его стоимость (СТОБ) и
направляемый, преимущественно, на возмещение инвестиционных затрат и продвижение
продукта:
ДЕЛЬТА = СТ - СТСУМ = 2,9 – 0,55 = 2,35 млн.руб. на 1 комплект.
При этом стоимость поставки СТОБ (с учетом НДС) 1-го комплекта ультразвукового
устройства «Антинакипь-плюс» может выбираться в диапазоне от 190 тыс. руб. до 0,160 х 1,18 + 2,35 = 0,19 + 2,35 = 2,54 млн. руб. на 1 комплект
а рентабельность инвестиций может достигать (2,35/0,19) х 100% = 1200 %
Учитывая то обстоятельство, что порядка 40% добываемых в стране энергоносителей идет
на обогрев помещений, причем примерно половина – централизованным образом, можно
сделать вывод о многомиллиардном объеме корпоративного рынка для этих устройств только в
теплоэнергетике нашей страны. В тепло- и электроэнергетике следует упомянуть как об объектах
внедрения также водогрейные котлы, конденсаторы турбин, подогреватели сырой воды,
коммунальные бойлеры. Аналогичные задачи могут быть решены с помощью этих устройств в
нефтехимии и нефтепереработке. Наиболее известный пример применения ультразвука в этой
области – успешная защита от отложений подогревателей мазута. Похожие задачи с помощью
ультразвука могут решаться в холодильной технике и в системах кондиционирования.