Винтовые теплообменники для систем горячего водоснабжения (ГВС) и отопления

Сегодня рынок  водоводяных и пароводяных теплообменников (бойлеров) для нагрева воды в системах горячего водоснабжения (ГВС) и отопления представлен достаточно широким ассортиментом разнообразных аппаратов - емкостными (СТД, ВТУ, ...), кожухотрубными (типа ПП, ПВ, ПСВ, ...), пластинчатыми (Альфа Лаваль, ....). У каждого типа свои достоинства и свои недостатки.

Например, кожухотрубные теплообменники, получившие наибольшее распространение (из-за сравнительно невысоких требований к водоподготовке), обладают следующими недостатками:

• отсутствие надежного дистанцирования теплообменных труб, что приводит к их провисанию, снижению теплопроизводительности и долговечности;
• низкий коэффициент теплопередачи, который составляет 1200-1500 Вт/(м²К), а следовательно, большие габариты, высокая металлоемкость, необходимость больших площадей для установки;
• отложение содержащихся в воде солей жесткости на теплообменных поверхностях, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи;
• образование воздушных мешков в межтрубном пространстве аппарата, приводящее к снижению интенсивности его работы;
• «проскоки» пара и высокая температура на выходе из аппарата.

Разборные пластинчатые теплообменники впервые стали применяться в пищевой промышленности. Их достоинствами являются: высокая интенсивность теплопередачи (К=4500-5000 Вт/(м²К)) и  компактность. Но при этом они обладают очень существенным недостатком- интенсивным отложением загрязнений на теплопередающих поверхностях, что значительно снижает их эффективность. Бороться с этим недостатком можно либо применением сложных  дорогих систем водоподготовки (стоимость которых может в несколько раз превышать стоимость самого бойлера), либо периодической чисткой ( через 10-20 дней). Именно этот недостаток не позволил им занять главенствующие позиции на рынке.

Альтернативой может стать российская разработка- винтовые теплообменники. Эти аппараты разработаны ФГУП  «УНИХИМ с ОЗ», а поставляются ООО «Техник С».

Винтовые теплообменники состоят из корпуса, трубного пучка, трубных досок, а также, поперечных  и винтовых перегородок, благодаря которым движение воды (водоводяные теплообменники) или пароконденсатной смеси (пароводяные теплообменники) в межтрубном пространстве осуществляется по винтовой траектории.

Оригинальная конструкция обеспечивает: интенсивность теплопередачи К = 4000-5000 Вт/м²К (что соответствует уровню лучших зарубежных образцов пластинчатых теплообменников); надежность (аппараты работают годами без выхода из строя в системах с возможными гидроударами и изменяющимися в десятки раз нагрузками по воде или пару); полную конденсацию пара (пароводяные подогреватели), глубокое охлаждение конденсата (до 70-85 °С) в одном аппарате; устойчивую работа на загрязненной воде (без отложений или с минимальными отложениями окислов железа и солей жесткости на теплообменных поверхностях труб) в течение нескольких лет.

Исключение или сокращение скорости роста отложений на теплообменной поверхности, позволяющее эксплуатировать подогреватели до 2-3 лет (падение теплопроизводительности при этом не превышает 15 %), является основным достоинством аппаратов данного типа. Поэтому они могут использоваться для подогрева воды с различным содержанием включений, начиная от воды, соответствующей ГОСТ 4151-72 "Вода питьевая", где содержание Fe₂O₃ не превышает 0,3 мг/дм³ (Свердловская ТЭЦ, г. Екатеринбург)  до воды с содержанием Fe₂O₃ - 3,0-49  мг/дм³ (Ханты-Мансийский АО, г. Советский).

Отложение оксидов железа, кремния, солей жесткости Fe₂O₃ , SiO₂ , CaO+MgO , P₂O₅ и пр. на теплообменных поверхностях при нагреве воды создают массу трудностей эксплуатационным службам - для восстановления теплотехнических показателей стандартного оборудования аппараты через 2-3 месяца приходится останавливать на чистку и ремонт, что часто бывает связано с демонтажем многотонных теплообменников в ограниченных пространствах. В условиях активного отложения включений на ряде предприятий приходится иметь до 300 % запаса поверхности традиционных подогревателей, что резко увеличивает без того высокие затраты на содержание теплообменного оборудования.

Устойчивая работа винтовых теплообменников на воде низкого качества объясняется реализацией в конструкции винового теплообменника наиболее простого и дешевого способа водоподготовки, позволяющего добиваться сокращения или исключения отложений на теплообменной поверхности. Способ заключается в создании автоматического пульсационно-вихревого режима движения теплообменивающихся потоков, как в межтрубном, так и в трубном пространстве подогревателей.

Благодаря высокой интенсивности теплоотдачи в межтрубном пространстве ПВВВ (водоводяных подогревателей) и ППВВ (пароводяных подогревателей) как при конденсации пара, так и при движении греющей воды по винтовой траектории в корпусе подогревателей, возникает возможность компоновки трубного пучка из тонкостенных нержавеющих труб большого диаметра (25-38 мм) длиной 2-4 метра, при скорости движения нагреваемой воды в трубах 1,5-3 м/сек с общим коэффициентом теплопередачи К = 4000-5000 Вт/м²К  , обеспечивающим регламентные температурные перепады в системах горячего водоснабжения (ГВС) и отопления жилых или промышленных объектов. В свою очередь, при указанных режимах движения водных потоков в винтовых теплообменниках достигаются гидродинамические условия, при которых отложения минимальны или отсутствуют весь срок многолетней эксплуатации.

Например, при замене подогревателя сетевой воды ПСВ-200-7-15 (кожухотрубный) поверхностью 200 м2 с производительностью по охлаждаемой деаэрированной воде 300 м³/час на подогреватель с винтовым движением деаэрированной воды в межтрубном пространстве 800 ПВВВ-6-М11/25-2-4 поверхностью 100 м², производительностью 450 м³/час при разности цены в 2 раза в пользу последнего, аппарат проработал 2,5 года без чистки труб, потерял 15 % теплопроизводительности - после чего был выведен на чистку труб 0 25x1,2, которая была осуществлена волосяным ершиком, после чего был запущен в работу с первоначальными теплотехническими характеристиками. Необходимо отметить, что ПСВ с латунными трубками 0 19*1, приходилось чистить через 2-3 месяца - с демонтажем многотонной трубчатки и пробиванием забившихся труб.

Опыт внедрения подогревателей с винтовым движением воды, пара или паро-конденсатной смеси в межтрубном пространстве (ПВВВ и ППВВ) на многих предприятиях Урало-Сибирского региона в системах ГВС и отопления показал, что можно рассчитывать скорость отложения окислов железа и солей жесткости из водных потоков на теплообменных поверхностях, создавая условия пульсационно-вихревого движения водных потоков, при которых отложения отсутствуют или минимальны. что позволяет эксплуатировать винтовые бойлеры без постоянных остановок аппаратов на чистку.

Повышение интенсивности и надежности винтовых подогревателей позволяет сократить установочные теплообменные поверхности, тем самым резко сократить капитальные и эксплуатационные затраты (до 2 раз по сравнению с традиционными теплообменниками).

Сравнительная таблица бойлеров в системах подогрева горячей воды (ГВС) от 5-15оС до 60оС при максимальной температуре греющей воды летом 70оС

Сравнительная таблица бойлеров пароводяных систем теплоснабжения в системах подогрева воды отопления от 70оС до 95оС при давлении греющего водяного пара до 2кгс/см2

PromNawigator.ru 

Материалы предоставлены ООО "Техник С" , Тел./факс: (343) 251-52-34, E-mail: adm@ppvv.ru