Повышение эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием поверхностно-активных веществ

• Автор: Лукин, Максим Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СИСТЕМ 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

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 поверхностноактивных 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 Физикохимические 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 тсплообменных 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 0 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 Техникоэкономическая 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.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ источников


При своей широкой распространенности и ряде существенных преимуществ система централизованного теплоснабжения имеет свое слабое звено это система транспортировки теплоты от источника до потребителя. На сегодняшний день, по экспериментальной оценке, не менее тепловых сетей требуют безотлагательной замены 7. Около экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, теряется в тепловых сетях 8. В абсолютном значении, суммарные тепловые потери большинства тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения составляют . Тепловые потери магистральных трубопроводов систем теплоснабжения имеют непосредственную зависимость от их протяженности. Например, тепловые потери сетей от ТЭЦ при номинальной, т. При теплоснабжении от районных котельных 4. Дополнительные теплопотери от трубопроводов через опоры, фланцы, арматуру могут достигать
Отсутствие изоляции или неудовлетворительное ее состояние приводит к дополнительным тепловым потерям. Например, увлажненная изоляция из минеральной ваты теряет в окружающую среду энергии больше, чем полностью неизолированная поверхность, если температура поверхности трубы более 0С . Нанесение тепловой изоляции на один фланец эквивалентно уменьшению длины изолированного трубопровода на 5 м. В тепловых сетях Мосэнерго, при их протяженности в км, число повреждений за отопительный период г. Основными причинами потерь теплоносителя при транспортировке является аварийное состояние трубопроводных систем, вследствие коррозионных разрушений и старения металла. На рисунке 1. РАО ЕЭС России о причинах повреждений трубопроводных систем изза коррозионных процессов внутренних и наружных поверхностей. Неоправданными затратами следует считать затраты электроэнергии на привод мощных сетевых насосов. Высокие затраты электроэнергии на перекачку теплоносителя, в основном, связаны с использованием морально устаревших насосов, имеющих низкий КПД, отсутствием частотного регулирования двигателей насосов, а также с повышением гидравлического сопротивления магистральных трубопроводов. Наружная керрозня трубопроводов
Рис. Увеличение гидравлического сопротивления, прежде всего, происходит изза сужения проходных каналов и увеличения шероховатости поверхностей в процессе эксплуатации, по причине образующихся отложений на поверхностях трубопроводов. На практике, как показывают расчеты , перерасход электроэнергии при транспортировке за первые 5 лет эксплуатации увеличивается в раз. В последнее время, все чаще теплоснабжающие организации применяют пониженный температурный график. К примеру, изменение температурного графика с 0 на 0 приводит к повышению расчетного расхода теплоносителя, необходимого для удовлетворения тех же потребителей, на . На сегодняшний день распределительные системы теплоснабжения крупных городов насчитывают тысячи точек присоединения разнородных потребителей, не оборудованных необходимыми регуляторами и приборами учета 6. Проблема разрегулированности тепловых сетей в последние годы стала повсеместной. Отсутствие ограничительных шайб на вводах в дом и на ответвлениях при зависимой схеме подключения абонентов не позволяет организовать проектное распределение тепла между потребителями. Вследствие этого здания, находящиеся на концевых участках теплотрассы, испытывают недостаток тепла, и жильцы для улучшения циркуляции вынуждены сливать сетевую воду в канализацию, что в свою очередь, вызывает увеличение подпитки тепловых сетей, либо вынуждены использовать электрические обогреватели, тем самым дополнительно затрачивая электроэнергию на обогрев помещения. Зависимое подключение абонентов тепло потребления через смесительные устройства, не имеющих системы автоматики, позволяющей регулировать коэффициент смешения, приводит к существенным потерям тепловой энергии в виде перетопов потери через форточку и недотопов обычно, потребители недополученное количества тепла компенсируют включением электрических нагревательных приборов. Разбалансировка таких систем, в основном, связана с чувствительностью к гидравлическому сопротивлению отопительных систем.