Экономичная эксплуатация котельных агрегатов существенно зависит от чистоты их внутренних поверхностей. Наличие накипи не только отрицательно влияет на производительность котельной установки, оно также увеличивает расход топлива и ведет к снижению к. п. д. всей силовой установки.
В середине 20 века состояние водоподготовки и водообработки на морских судах характеризовалось стремлением максимально уменьшить загрязнение поверхностей котлов со стороны воды. Тогда существовали различные способы докотловой и внутрикотловой водоподготовки. Но все они в конечном итоге не обеспечивали достаточно чистой поверхности нагрева котлов.
Изыскивая пути к повышению экономичности судовой силовой установки, экипаж плавбазы «Украина» Эстонской рыбопромысловой экспедиционной базы установил аппарат «Cepi Comav» (бельгийской фирмы) для магнитной обработки питьевой воды (рис. 1 и 2), который был помещен на всасывающем трубопроводе, между теплым ящиком и питательным насосом. Вся питательная вода, а также конденсат из теплого ящика должны были проходить через аппарат Cepi Comav.
Питьевая вода, выходя из теплого ящика с температурой 50-60°, поступала в аппарат «Cepi Comav» и затем питательным насосом подавалась через нагнетательные фильтры и водоподогреватели в котлы.
Котельная установка плавбазы «Украина» имела два комбинированных котла типа «Гоуден Джонсон» паропроизводительностью 5 т в час каждый, а также необходимый комплекс технических устройств (питательных насосов, водоподогревателей, фильтров и т. ,д.).
Аппарат «Cepi Comav» состоял из цилиндрического бронзового корпуса, присоединяемого к трубопроводам на фланцах, между которыми устанавливались клингеритовые прокладки. На болты, скрепляющие фланцы, надевались капроновые втулки, для изоляции аппарата Cepi Comav от токов в корпусе судна. Кроме того, на трубопроводе до и после аппарата Cepi Comav монтировался заземляющий провод (рис. 1). В корпусе были размещены магнитные элементы, которые представляли собой постоянные магниты, обладающие остаточным магнетизмом.
Рис. 1. Аппарат «Cepi Comav» тип 1 - W 3 с фланцевым изоляционным соединением:
1 - капроновая втулка; 2 - клингеритовая прокладка; 3 - провод заземления красной меди 0 5 мм
Принцип работы аппарата Cepi Comav
Питьевая вода проходила через сильное магнитное поле, в результате происходило физическое воздействие этого поля на ионы солей, находящихся в ней (например карбонатные соли), и они кристаллизовались в решетки, как это было до обработки питательной воды, т. е. разрушали кристаллическую решётку солей.
В связи с ослаблением электростатической зарядности ионов в сильном магнитном поле растворенные в воде соли после подобной обработки не оседали на поверхностях в виде накипи, т. е. теряли способность кристаллизоваться. Они выпадали в виде осадка, который легко удалялся нижней продувкой котла. Кроме того, осевшая на поверхности накипь под влиянием обработанной воды в магнитном аппарате Cepi Comav разрыхлялась, отставала и также удалялась продуванием вместе с осадками солей.
Она проходила через ряд магнитных полей под прямым углом к магнитным силовым линиям, тем самым достигалось максимальное воздействие на кристаллы солей, происходило физическое изменение кристаллов, что приводило к разрушению кристаллической решетки.
Для очистки от шлама на плавбазе «Украина» были установлены автоматические клапаны «Гестра», которые обеспечивали максимальную продувку без риска в отношении надежной работы и обслуживания. Эффективная работа клапанов зависила в первую очередь от своевременного удаления шлама и солей. Отсюда следует, что продувка должна была производиться регулярно, в определенные промежутки времени. Суммарная сила закрытия клапана равна 4000 кг. Опыт показывает, что самый большой эффект получается при продувках с интервалом через час в течение 3 сек каждая.
Аппарат «Cepi Comav» не допускал перегрузок и его производительность 24 т в час ни в коем случае не должна быть ниже производительности питательного насоса. Достоинства аппарата Cepi Comav заключались в простой конструкции, не требующей квалифицированного ухода, за исключением профилактической промывки 10% раствором соляной кислоты, чтобы предотвратить образование на полюсах магнитов окиси железа.
Рис 2. Схема включения аппарата «Cepi Comav»:
1 - питательные насосы; 2 - аппарат «Cepi Comav»; 3 - фильтр; 4 - клинкет; 5 - теплый ящик; 6 - клапанная коробка
Использование аппарата Cepi Comav на плавбазе «Украина»
Плавбаза «Украина» во время стоянки в Таллине для питания котлов пользовалась городской водопроводной водой общей жесткостью 6,4 мг экв/л и временной 3,8 мг экв/л, содержание хлоридов 35 мг/л. Во время нахождения в море в районе промысла вода содержанием хлоридов 85 мг/л принималась с Фарерских или Шетландских островов.
До установки аппарата «Cepi Comav» её внутрикотловая обработка производилась посредством антинакипина, при этом анализ котловой воды был следующий:
- внешний вид мутный,
- щелочное число 250 мг/л,
- содержание хлоридов 460 мг/л и,
- общая жесткость 0,05 мг экв/л;
- имелись также взвешенные частицы.
После рейса в Северную Атлантику - 1000 час работы котлов - при выводе последних на очередную чистку обнаруживался слой накипи на жировых трубах толщиной до 1,5-2 мм, причем минеральный осадок был весьма плотным, что создавало трудности при котлоочистке.
Когда установили аппарат «Cepi Comav», питание котлов производилось той же водой. При очередной котлоочистке после 1000 час работы котлов внутреннее состояние их весьма улучшилось. Старая накипь в значительной степени разрушилась, отложения в виде твердого слоя были незначительны и только в районе жаровых труб. В нижней части бочки котла имелись осадки грязи, а в паровом пространстве (связи, стенки, внутрикотловая арматура) - серые пылевидные частицы, легко удаляемые стальной щеткой. После установки магнитного аппарата Cepi Comav антинакипины в котлы не вводились.
Был сделан лабораторный анализ котловой воды:
- внешний вид прозрачный,
- содержание хлоридов - 240 мг/л,
- общая жесткость 2,5 и временная 0,7 мг экв/л;
- щелочность и взвешенные вещества отсутствуют.
Анализ конденсата показал следующее:
- содержание хлоридов 2,0 мг/л,
- общая жесткость отсутствует,
- а временная - 0,1 мг экв/л.
Примерно через пять месяцев при стоянке плавбазы в порту Пярну и на переходе Пярну - Таллин котлы в течение десяти суток работали на питательной воде с содержанием хлоридов 290 мг/л.
По приходе в Таллин, спустя около месяца, был сделан лабораторный анализ котловой воды, который дал следующие результаты:
- внешний вид - прозрачный,
- содержание хлоридов 240 мг/л,
- общая жесткость 2,5 и временная 0,7 мг экв/л,
- щелочность, а также взвешенные вещества отсутствуют.
Во время рейса плавбазы «Украина» в главном конденсаторе имелась незначительная течь. Содержание хлоридов в питательной воде в этот период было 85 мг/л. С возвращением судна в порт через месяц был произведен анализ; он показал следующее.
Котловая вода:
- внешний вид прозрачный,
- содержание хлоридов - 598 мг/л,
- общая жесткость 4,3 мг экв/л,
- щелочность, а также взвешенные вещества отсутствуют.
Конденсат:
- содержание хлоридов 35,7 мг/л,
- временная жесткость - 0,1 мг экв/л.
Питательная вода после магнитного аппарата Cepi Comav:
- содержание хлоридов 63,3 мг/л,
- общая жесткость - 0,9, временная - 0,7 мг экв/л.
При переходе плавбазы в Северную Атлантику лопнула трубка в главном конденсаторе; течь продолжалась в течение 7 суток. В конденсате содержание хлоридов повысилось до 250-300 мг/л, а в котловой воде к концу седьмых суток поднялось до 6000 мг/л. Спустя приблизительно месяц, по приходе в Таллин из этого рейса один из котлов, отработавший 1328 час, был вскрыт и освидетельствован.
Результаты оказались весьма хорошими: на жаровых трубах имелась накипь толщиной не более 1,3 мм, как вздыбленная рыбья чешуя, легко отделяемая до чистого металла шкрябкой; на дымогарных трубках - легкий налет накипи; в верхней части котла были обнаружены пылевидные осадки, а в нижней - осадки в виде глинистой массы.
Из опыта эксплуатации аппарата «Cepi Comav» установлено, что при течи конденсатора и содержании хлоридов в конденсате до 100 мг/л накипеобразование в котлах не увеличивается. Все это подтверждало на то время эффективную работу аппаратов «Cepi Comav» и целесообразность установки их на судах морского флота.
