Author: Belnipi

До настоящего времени в стране не применялись баки аккумуляторы тепловой энергии, подобные тому, который установлен на Лидской ТЭЦ. Для аккумулирования тепловой энергии необходимо было устанавливать два бака запаса сетевой воды, один из которых был баком запаса обратной сетевой воды, второй – баком запаса прямой сетевой воды.

При зарядке  бак обратной сетевой воды опорожнялся путем перекачки сетевой воды в обратную магистраль, а бак прямой сетевой воды заполнялся горячей сетевой водой. При ежесуточном использовании установки аккумулирования каждый из баков по одному разу опорожнялся и заполнялся сетевой водой. При этом основной проблемой является защита внутренних стенок бака от коррозии.

При эксплуатации баков-аккумуляторов без антикоррозийной защиты возникает внутренняя коррозия стенок бака (особенно в зоне переменного уровня горячей воды), коррозия трубопроводов после бака и тепловой сети в результате аэрации воды в баках, сообщающихся с атмосферой через дыхательные патрубки. Скорость коррозионного износа может достигать 0.3 — 0.5 мм/год, иногда до 1 мм/год. Поэтому при вводе в эксплуатацию и в последующем баки должны защищаться одновременно от внутренней коррозии и от аэрации воды в них. Если баки защищать только от коррозии, то имеет место аэрация воды в баках через дыхательные патрубки, связывающие внутренний объем бака с атмосферой; если баки защищать только от аэрации, то растворенный кислород попадает в баки с подпиточной водой и возникает коррозия стенок бака и трубопроводов расхода.

Для совместной защиты баков-аккумуляторов от коррозии и от аэрации применяются герметизирующие жидкости АГ — 4И, АГ — 4И — 2М (баки емкостью от 2 до 20 тыс. м³ защищаются только упомянутыми жидкостями). Эти жидкости представляют собой высокомолекулярные растворы минерального масла, не растворимые в воде и не токсичные, обладающие высокой газонепроницаемостью. Плотность герметизирующей жидкости меньше плотности воды, поэтому при заливке в бак она образует  на поверхности воды слой толщиной 20 — 40 мм, который предохраняет воду от аэрации. При снижении и повышении уровня воды в баке герметизирующая жидкость создает на внутренней поверхности тонкий самовозобновляющийся  слой покрытия,  защищающий стенки резервуара от коррозии. Днище бака и внутренние поверхности до минимального уровня воды покрывают вручную герметизирующей жидкостью через нижний люк. Крышу бака этой жидкостью не покрывают. Герметизирующую жидкость заливают в бак-аккумулятор с помощью специально предусмотренного в проекте гидравлического устройства, состоящего из резервуара, перекачивающего насоса и трубопроводов. При использовании герметизирующей жидкости  бак должен быть оборудован устройством, предупреждающим попадание герметика в трубопроводы после бака и в тепловую сеть в результате недопустимого снижения уровня воды.  Перед загрузкой герметика внутреннюю поверхность стенок и днища бака промывают горячей водой и просушивают горячим воздухом.

Суммарный расход герметика, обеспечивающий совместную защиту стенок и днища бака от коррозии и воды от аэрации, составляет 2.35 т для бака емкостью 1000 м3 , 5.06 т — для бака 2000 м3.

Срок службы герметизирующих жидкостей АГ-4И и АГ-4И-2М составляет  не менее 3 лет. При отклонении эксплуатационных показателей герметика от допустимых значений, приводящих к нарушению плавающего слоя и аэрации, герметик заменяется новым. Толщина слоя герметика на поверхности зеркала воды в баке проверяется 1 раз в год. Если толщина слоя меньше 30 мм, герметик доливают до требуемой толщины.

Внутренний осмотр новых баков-аккумуляторов производят через 3 года эксплуатации.  Инструментальное обследование стен и осмотр швов приварки поясов и днища проводят 1 раз в 3 года. Перед осмотром герметик тщательно удаляют.

В странах Европы, где широко распространено аккумулирование  тепловой энергии, применяются баки-аккумуляторы иной конструкции.

Основным отличием является то, что в баке находится постоянный объем воды с переменным количеством горячей сетевой воды в верхней части бака и переменным количеством холодной сетевой воды в нижней части бака. В баке поддерживается постоянный уровень сетевой воды. При работе аккумулятора тепла холодная вода замещается горячей (зарядка аккумулятора) или горячая вода замещается холодной (разрядка аккумулятора). Одновременное хранение горячей и холодной воды в баке обеспечивается за счет разницы плотности холодной и горячей воды. Бак аккумулятор предназначен для временного хранения горячей и холодной воды. Тепловой поток в баке идет от горячей к холодной воде поэтому, для снижения прогрева холодной воды предлагается делать бак с отношением диаметра к высоте рабочего столба воды примерно 1/5, обеспечивая снижение площади контакта и прогрев холодной воды. Промежуточный слой воды с переменной температурой составляет примерно 1м.

Для определения количества тепла в аккумуляторе, по высоте слоя воды, на баке устанавливаются датчики температуры с интервалом 0,5 – 1,0м.

Для подачи и удаления горячей и холодной воды, в верхней и нижней частей бака устанавливаются затопленные водораспределительные устройства. Водораспределительные устройства должны обеспечить минимальное перемешивание холодной и горячей воды при полной зарядке или разрядке аккумулятора тепла.

Чтобы исключить насыщение сетевой воды кислородом и углекислотой в свободном пространстве бака поддерживается избыточное давление, примерно 200 мм в. ст., инертным газом или водяным паром.

Для защиты от превышения или понижения давления бак оборудуется дыхательным патрубком с гидравлическим уплотнением, переливным затопленным устройством и другими системами защиты и аварийного предупреждения.

Таким образом данная конструкция бака-аккумулятора лишена тех недостатков, которые свойственны установке аккумулирования с двумя баками-запаса сетевой воды. Это позволяет существенно повысить надежность, снизить металлоемкость,  сократить занимаемую установкой аккумулирования площадь.

Комплексом мер по режимной интеграции Белорусской АЭС в энергосистему предусматривается установка на ряде котельных электрокотлов с баками-аккумуляторами  тепловой энергии, что и предопределило потребность во внедрении баков-аккумуляторов новой конструкции, инициатором которой и стал РУП «Белнипиэнергопром».

Сотрудники РУП «Белнипиэнергопром»  детально изучили опыт эксплуатации таких баков, на конкретных примерах ознакомились с их конструкцией. Это позволило сформулировать основные технические требования и подготовить техническое задание на разработку конструкторской документации. Проектно-конструкторская документация была разработана польской компанией «EnergoProjekt».

Результатом проведенной работы стало то, что баки-аккумуляторы новой конструкции установлены на Лидской ТЭЦ, Северной миниТЭЦ в Гродно, Солигорской и Молодечненской миниТЭЦ, котельных на Лукомльской и Березовской ГРЭС, котельной в г. Костюковичи.