Очистка систем отопления пневмоимпульсом

Очистка систем отопления пневмоимпульсом 

В. И. Звегинцев, канд. техн. наук, начальник лаборатории гиперзвуковых технологий ИТПМ СО РАН; г. Новосибирск 
 

    В Институте теоретической и прикладной механики Сибирского отделения Российской академии наук разработана и рекомендована для распространения технология пневмоимпульсной очистки отопительных систем промышленных и бытовых помещений. Отложения внутри отопительных приборов и соединительных трубопроводов разрушаются ударно-волновой системой, создаваемой в жидкости, протекающей внутри очищаемой отопительной системы, и удаляются этой же жидкостью. Для организации системы ударных волн внутри жидкости используется воздействие импульса сжатого под большим давлением воздуха на ее поверхность (рис. 1).

   Оборудование для пневмоимпульсной очистки отопительных систем включает в себя (см. рис. 1): источник сжатого газа 7, пневмоимпульсный генератор 2 и выхлопной цилиндр 3 с разделительным поршнем 4, в котором выполнено капиллярное отверстие 5. Пневмоимпульсный генератор установлен на входе выхлопного цилиндра, а выход цилиндра соединен трубопроводом с полостью очищаемого отопительного прибора 8, который соединен со стояком 7 через шаровой вентиль 9. Выхлопной цилиндр имеет отверстие 6 для выхода сжатого воздуха, поступающего от пневмоимпульсного генератора.

   Отопительная  система заполняется жидкостью, и организуется циркуляция этой жидкости через грязесборник для промывки системы и улавливания разрушаемых отложений. Жидкость из отопительной системы проникает внутрь выхлопного цилиндра и, воздействуя на разделительный поршень, перемещает его в исходное положение на входе цилиндра. При этом воздух в цилиндре, вытесняемый жидкостью, удаляется через капиллярное отверстие 5. После зарядки пневмоимпульсного генератора сжатым воздухом до заданного давления производится срабатывание генератора. В этот момент резкий импульс сжатого воздуха воздействует на разделительный поршень, вызывая формирование ударной волны в жидкости. Поршень начинает перемещаться, вытесняя жидкость из цилиндра, что создает кратковременное увеличение скорости потока жидкости в системе. Для повышения эффективности работы пневмоимпульсного генератора продолжительность сброса воздуха через отверстие 6 должна существенно превышать время движения поршня.

   В конце своего хода поршень резко останавливается, что приводит к формированию волны разрежения в жидкости. Волны сжатия и расширения вызывают разрушение отложений в отопительной системе, а циркулирующая жидкость выносит эти отложения в

   грязесборник. Дополнительный прирост скорости жидкости в процессе движения поршня форсирует удаление отложений.

   Технология  очистки была опробована в натурных условиях для очистки стояка с отопительными приборами трехэтажного административного здания (рис. 2). Здание имеет три основных этажа, чердачное и подвальное помещение. На стояке диаметром Vi" смонтированы пять отопительных приборов М-142. Подача воды осуществляется сверху. Срок службы данного стояка и отопительных приборов составляет 42 года.

Перед прочисткой были сняты заглушки отопительных приборов и проведено визуальное обследование внутренних полостей стояка и отопительных приборов, предназначенных к очистке. При этом было установлено, что в трубопроводе стояка имеются твердые отложения солей и окислов железа, неравномерно распределенные по длине и перекрывающие сечение трубы до 70 %. Секции отопительных приборов в нижней части были полностью забиты черной илообразной массой с твердыми включениями размерами 1-И,5 мм. В верхней части на внутренней поверхности были обнаружены более плотные отложения толщиной 2+3 мм в виде пастообразной массы черно-коричневого цвета. Вначале производилась очистка стояка (рис. 3). Сжатый воздух подавался от стандартных 40-литровых баллонов с начальным давлением 130-И40 атм. При постоянном протоке воды было произведено несколько выстрелов в стояк с начальным давлением в пневмоимпульсном генераторе 50+60 атм. Основная масса отложений выводилась проточной водой в виде мелкодисперсного шлифа черного цвета с размерами частиц порядка 0,1 мм. Измерения расхода сливной воды показали, что расход воды через стояк после прочистки увеличился в 4,5 раза.

   Для очистки отопительных приборов (рис. 4) использовались два пневмогенератора с поршневыми развязками, которые одновременно устанавливались на место снятых заглушек в двух отопительных приборах на одном этаже. Режим очистки включал по пять выстрелов в каждый отопительный прибор с давлением воздуха 30+60 атм. После этого пневмоимпульсный генератор отсоединялся и визуально оценивалось качество очистки. Внутренние полости радиатора были практически чистые.

   После прочистки на отопительных приборах устанавливались штатные заглушки, и система приводилась в рабочее состояние. Подача воды под давлением до 5 атм показала, что целостность системы и герметичность всех стыков не нарушена.

   Промывка радиаторов, демонтированных с системы отопления. При такой организации подвода воздуха давление внутри открытого радиатора практически не изменяется, поэтому вопрос о прочности корпуса под давлением не возникает (рис. 5-7).

   Для полной очистки радиатора требуется 3+5 выстрелов, которые выполняются за 2+3 минуты. 

    После прочистки на отопительных приборах устанавливались штатные заглушки, и система приводилась в рабочее состояние. Подача воды под давлением до 5 атм показала, что целостность системы и герметичность всех стыков не нарушена.

   Промывка радиаторов, демонтированных с системы отопления. При такой организации подвода воздуха давление внутри открытого радиатора практически не изменяется, поэтому вопрос о прочности корпуса под давлением не возникает (рис. 5-7).

    Для полной очистки  радиатора требуется 3+5 выстрелов, которые выполняются за 2+3 минуты. 

   При помощи пневмоимпульсной технологии была выполнена очистка систем отопления в ИТПМ СО РАН, ГПНТБ СО РАН, Институт катализа СО РАН, ЦКБ в Академгородке, Институте микробиологии.

   Сравнительный анализ стоимости очистки систем отопления двух пятиэтажных жилых зданий показывает, что пневмоимпульсная очистка систем отопления на несколько порядков дешевле принятой химической очистки (табл.).

    Технология  пневмоимпульсной очистки теплообменников. В технологических процессах, связанных с передачей тепловой энергии, широко используются теплообменники различных конструкций. Типовой теплообменник показан на рис. 8.

   Здесь охлаждаемая жидкость прокачивается  внутри теплообменных трубок, а охлаждающая жидкость - в межтрубном пространстве. В зависимости от решаемой задачи возможна и обратная схема теплообмена. Как правило, в качестве теплоносителя используется техническая вода с повышенным содержанием солей жесткости, что приводит к образованию слоя отложений с низким коэффициентом теплопередачи и к снижению эффективности теплообмена. Например, при толщине слоя накипи в трубной системе 0,2 мм температурный напор уменьшается в два раза. Традиционные способы удаления отложений (механический, химический, ультразвуковой и другие) являются трудоемкими и малоэффективными.

   Задача  очистки теплообменника может быть решена с помощью пневмоимпульсного воздействия на отложения с помощью специального устройства (пневмоимпульсного генератора), которое выбрасывает кратковременную струю сжатого воздуха, запасенного в его накопительной камере. Струя воздуха, втекающая в теплообменник, заполненный водой, создает ударную волну, которая распространяется в жидкости и разрушает отложения. Количество точек подачи воздушных струй, их ориентация и продолжительность процесса обработки определяются опытным путем в зависимости от конфигурации теплообменника и прочностных характеристик отложений.

   Для очистки отложений толщиной 2ч-5 мм в межтрубном пространстве теплообменника 800 ТНГ, показанного на рис. 8, использовались 9 патрубков диаметром 20 мм, приваренных к корпусу теплообменника. Через каждый патрубок производилось 120-150 выхлопов пневмогенератора с объемом накопительной камеры 1 дм³ при начальном давлении воздуха до 20 атм. В процессе обработки производилась промывка теплообменника технической водой под давлением 2-^3 атм. После обработки температурный напор в теплообменнике увеличился в четыре раза.

   При повышенной прочности отложений  и ограничении максимального давления воздуха (20 атм) использовался комбинированный метод очистки, который заключался в предварительной химической обработке отложений раствором соляной кислоты (1,5-^2 %) в течение 10-15 часов с последующей пневмоимпульсной очисткой.

   Разработанный пневмоимпульсный метод был успешно использован при чистке внешних и внутренних поверхностей более 30 теплообменников различных типов (800 ТНГ-1-10-66, ТН 101.1276.45, конденсаторы кондиционеров KS3, KS4). 
 
 

         ГУ  «Кузбасский центр  энергосбережения»         http://www.cesako.ru/