Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Библиотека технических статей >> Экономия тепловой энергии >> >>

Анонсы

17.11.17 Заседание Рабочей группы по синхронизации отраслевого и коммунального законодательства по вопросам начислений за ресурсы и коммунальные услуги подробнее >>>

13.11.17 Шорт-лист Премии WinAwards Russia/«Оконная компания года-2017»! подробнее >>>

13.11.17 Инновационные технологии обсудят на панельной дискуссии конгресса в Санкт-Петербурге подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

13.11.17 Юбилейный 50-й выпуск журнала "ЭНЕРГОСОВЕТ" посвящен конференции "Теплоснабжение-2017. Функционирование в новых условиях" подробнее >>>

07.11.17 Страна поставлена "на счётчик" // видео подробнее >>>

02.11.17 Энергоэффективный капремонт: миф или реальность? // интервью подробнее >>>

20.10.17 На заседании в Правительстве РФ обсудили энергосбережение и повышение энергетической эффективности подробнее >>>

Все новости портала

Еще по теме Экономия тепловой энергии

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

Внутренняя коррозия в открытых системах теплоснабжения и пути её снижения

 

В.С. Слепченок, инженер, ГУП «ТЭК СПб»,

К.Н. Брусов, к.т.н., АОО «Колтроникс», Санкт-Петербург

 

Накопленный в ГУП «ТЭК СПб» опыт показывает, что существуют реальные возможности улучшить работу открытых систем. Для этого необходимо наряду с внедрением новых тепло гидроизоляционных покрытий трубопроводов сосредоточить усилия на максимально возможном снижении внутренней кислородной коррозии

 

Существующие системы теплоснабжения Санкт-Петербурга характеризуются высокой повреждаемостью, большими тепловыми потерями и, как следствие, недостаточной (ниже расчётной) экономичностью эксплуатации тепловых сетей. Низкая надёжность и экономичность тепловых сетей - следствие технической политики, проводившейся в нашей стране на протяжении нескольких десятилетий. Снижение надёжности трубопроводов и их разгерметизация значительно увеличивают непроизводительные затраты по эксплуатации тепловых сетей, на предприятиях, в дорожно-транспортном хозяйстве и благоустройстве города, увеличивают расходы на ликвидацию последствий аварийных ситуаций и подтопления территорий. Величина непроизводительных затрат и ущерба в городском хозяйстве составляет 5-6 тыс. $ на 1 км тепловой сети в год. Одной из причин снижения надежности является внутренняя коррозия трубопроводов. Влияние внутренней коррозии на уровень эксплуатации систем теплоснабжения с открытым горячим водоразбором рассмотрим на примере ГУП «ТЭК СПб» - одного из крупнейших производителей и поставщиков тепловой энергии на нужды теплоснабжения города.

 

Характеристика тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб»

На балансе ГУП «ТЭК СПб» по состоянию на 1.01.1999 г. находятся 5312 км трубопроводов тепловой сети в однотрубном исчислении диаметром от 57 до 1400 мм, из них 770,5 км с диаметром свыше 325 мм - магистральные трубопроводы. Тепловая энергия от собственных котельных транспортируется по тепловым сетям предприятия, которые составляют 61% балансовой длины. 39% балансовой длины трубопроводов транспортируют тепло от восьми ТЭЦ

АО «Ленэнерго» и нескольких ТЭЦ и котельных других организаций города. Распределение длины сетей по диаметрам трубопроводов для сетей от собственных и сторонних теплоисточников показано на рис.1.

Общее количество трубопроводов, которые транспортируют тепло в системах теплоснабжения с открытым горячим водоразбором, составляет 4 903 км. Около 390 км транспортируют тепло в системах закрытого теплоснабжения, в основном от котельных мощностью до 12 МВт (групповых). Транспортировка потребителям воды только для нужд горячего водоснабжения осуществляется трубопроводами длиной около 516 км.

Большая часть сетей работает на деаэрированной невской воде городского водопровода. В котельных мощностью менее 12 МВт деаэрация воды в основном отсутствует. Только 77,6 км (2%) трубопроводов тепловой сети предприятия оборудованы установками защиты от блуждающих токов.

 

Повреждаемость тепловых сетей

За период 1997-1999 гг. среднегодовая удельная повреждаемость тепловых сетей предприятия составила 1,2 отк./км трубопровода, за отопительный сезон -0,26 отк./км. Исходя из актов осмотра дефектных труб персоналом филиалов предприятия, следует, что большая часть повреждений (73-77%) обусловлена наружной коррозией. Это согласуется с данными наблюдений за тепловыми сетями других предприятий [ 1,2,3 ]. Однако необходимо отметить, что около 45-50% отказов на тепловых сетях связаны с трубопроводами, которые имели явные признаки совместного действия внутренней и наружной коррозии на поверхности металла труб. Но поскольку наружная коррозия была проявлена более активно, чем внутренняя, коррозия трубопровода, эксплуатационный персонал определил причиной появления отказа первую из них. Повреждения, вызванные внутренней коррозией, обычно имеют вид небольших сквозных отверстий, когда дно коррозионной лунки достигает внешней поверхности трубы или щели в сварочном шве. Протечки через такие повреждения невелики, и их трудно обнаружить. Обычно они своевременно не устраняются. Сетевая вода, выходя под давлением из сквозного отверстия, увлажняет и разрушает гидро- и теплоизоляцию. В результате на наружной поверхности трубы создаются благоприятные условия для интенсивного развития наружной коррозии. В отличие от внутренней коррозии наружная реализуется как сплошное утонение металла на большой площади. Когда толщина стенки трубы уменьшается до критической величины, она разрушается, образуя интенсивную протечку теплоносителя. Эти предположения требуют корректировки результатов осмотра эксплуатационным персоналом дефектных участков трубопроводов. В результате корректировки можно утверждать, что именно внутренняя коррозия является первопричиной возникновения около половины отказов на трубопроводах, хотя причиной была указана наружная коррозия. Для уточнения вклада внутренней коррозии была проанализирована статистика устраненных повреждений трубопроводов предприятия за 1997-1999 гг. с учетом их диаметра, условий прокладки сетей и направления движения теплоносителя. На рис. 2 показано отношение повреждений в подающих и обратных трубопроводах для всех сетей и отдельно для участков подвальной прокладки.

Из рис.2 видно, что повреждаемость подающих трубопроводов для сетей в целом и на участках подвальной прокладки была примерно в 3-4 раза выше, чем в обратных трубопроводах. Поскольку на участках подвальной прокладки наружной коррозией в масштабах всего предприятия можно пренебречь, то следует признать, что различия в повреждаемости были вызваны внутренними причинами, а именно различиями физико-химических параметров теплоносителя. Эти различия сохраняются и для сети в целом. То обстоятельство, что и в этом случае наблюдалось приблизительно такое же соотношение повреждаемости прямых и обратных трубопроводов, дает основания полагать, что доминирующий вклад в повреждаемость сетей вносит внутренняя, а не внешняя коррозия.

На решающую роль внутренней коррозии указывает также зависимость удельной поверхностной повреждаемости (количество повреждений на единицу площади поверхности трубопровода) от диаметра трубопроводов, рис.3.

В диапазоне диаметров 50-200 мм сетевые трубопроводы имеют исходную толщину стенки 3,5-4,5 мм. Весьма небольшие различия в толщине стенки не существенны для наружной коррозии. Поэтому с ее помощью невозможно объяснить наблюдаемые гладкие зависимости снижения повреждаемости в 5-6 раз при увеличении диаметра от 50 до 200 мм. Напротив, как будет показано ниже, внутренняя коррозия, помимо прочих факторов, существенно зависит от гидродинамики потока, что определяет влияние диаметра трубы на ее повреждаемость.

 

Перенос кислорода в системах теплоснабжения

Исходной причиной коррозии углеродистой стали в природных водах при умеренных параметрах является растворенный в воде кислород. Известно [5], что чистая поверхность железа очень быстро вступает в реакцию с растворенным кислородом, и скорость всего процесса определяется (лимитируется) возможностями его доставки. Другие коррозионнозначимые факторы опосредуют действие кислорода через влияние на свойства слоев продуктов коррозии, образующихся на поверхности стали. Если образуются слои, которые эффективно препятствуют проникновению через них кислорода, стальные конструкции могут длительное время сохранять полезные свойства. В противном случае сталь будет быстро разрушаться.

Теплосеть представляет собой протяженный замкнутый стальной контур с циркулирующим теплоносителем и локализованным источником поступления кислорода. Этим источником служит обычно подпиточная вода. Кислород в подпиточной воде присутствует в основном из-за неполной деаэрации сырой воды, присосах охлаждающей воды в охладителях деаэратора, вторичной аэрации в баках-аккумуляторах и присосах воздуха в подпиточном тракте.

Распространяясь от источника вместе с теплоносителем, кислород постепенно расходуется в коррозионных реакциях со стальными стенками трубопрово дов. В результате его концентрация по мере удаления от источника снижается, а более удаленные участки сети (обратные трубопроводы), работающие в диапазоне более низких температур, защищаются от коррозии образованием защитных пленок.

На большинстве участков сети, за исключением домовых систем, теплоноситель движется в турбулентном режиме. Для круглой трубы массоперенос в турбулентном потоке описывается критериальным уравнением [6]:

Nu=0,023 Re0,8 Sc0,33 (1),

где Nu- число Нуссельта, Re- число Рейнольдса, Sc-число Шмидта.

Критериальные числа определяются как: Nu = N d / (D ( cb-co)), Re = V d / v, Sc = v / D (2),

где N - удельный поток массы (на единицу концентрации) на поверхность трубы, d - диаметр трубы,

D - коэффициент диффузии кислорода, cb, co - концентрация кислорода в ядре потока и на поверхности трубы, соответственно, v - кинематический коэффициент вязкости. Исходя из уравнения (1) были рассчитаны возможные значения потока массы кислорода на стенку N для средних условий теплосети.

Как видно на рис.4, удельный поток кислорода N увеличивается при росте скорости движения теплоносителя и уменьшении диаметра трубы. Эта зависимость качественно подтверждает вывод о преимущественно внутренних причинах коррозии, который был сделан при рассмотрении результатов на рис.3. Количественные расхождения могут быть устранены, если учесть, что ранее при проектировании сетей принимали более высокие скорости в трубах меньшего диаметра, а также наличие ржавчины, ускоряющее со временем движение теплоносителя тем больше, чем меньше диаметр.

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

печатьраспечатать | скачать бесплатно Внутренняя коррозия в открытых системах теплоснабжения и пути её снижения, Слепченок В.С. Брусов К.Н. , Источник: журнал "Новости теплоснабжения", № 03 (03), ноябрь 2000,
www.ntsn.ru

скачать архив архив.zip(750 кБт)

Эта статья была опубликована в журнале "Новости теплоснабжения"

Журнал «Новости теплоснабжения» Журнал «Новости теплоснабжения»

Один номер - 643,50 р
(бесплатная доставка почтой)
заказать

Новости Теплоснабжения - это практические рекомендации для оказания конкретной помощи теплоснабжающим организациям, промышленным предприятиям с самостоятельным тепловым хозяйством и соответствующим подразделениям административных органов, отвечающим за качество теплоснабжения. подробнее...



Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2017
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Регулятор отопления для зданий для устранения перетопов подробнее