Proprietăți optime ale apei în rețeaua de termoficare, datorită tehnologiei vidului de ultimă generație

Calitatea apei din circuitele unei rețele de termoficare este un factor decisiv pentru durata de viață a conductelor rețelei. Pentru a preveni coroziunea conductelor din oțel negru, trebuie utilizată apă demineralizată sau permeat ca mediu de transfer termic. În urma consultării cu Busch Vacuum Solutions, compania de utilități electrice Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG a găsit o soluție perfectă pentru eliminarea oxigenului și a dioxidului de carbon din circuitul de apă, utilizând tehnologia vidului de ultimă generație. Pentru desalinizarea apei se utilizează în continuare o instalație de osmoză inversă. Cu noul sistem de degazare dezvoltat, aceștia au găsit o tehnologie extrem de eficientă și sigură care va crește semnificativ durata de utilizare a conductelor din oțel negru ale rețelei.

Despre Elektrizitätswerke Mittelbaden

Compania de utilități electrice Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG, împreună cu cele patru locații din Lahr, Offenburg, Hausach și Kehl, furnizează energie pentru aproape 300.000 de locuitori. În prezent, locația din Offenburg operează și rețele de termoficare, care alimentează cu căldură 900 de gospodării. Apa alimentată în rețeaua de termoficare acționează ca un mediu de transfer termic, care este încălzit la 80 °C cu căldura reziduală provenită de la o unitate de cogenerare. În prezent, sistemul de termoficare este în curs de extindere. În 2021 va începe operarea celei de-a treia rețele, o a patra aflându-se în prezent în faza de planificare.

Utilizarea tehnologiei vidului în termoficare

Împreună, cele două rețele existente de termoficare au aproape cinci kilometri lungime și sunt alcătuite din conducte din oțel negru izolate termic. Pentru a garanta o durată de utilizare cât mai mare a conductelor, primul pas implică reducerea valorii pH-ului apei la 0 într-o unitate de dedurizare a apei. Conductivitatea electrică a apei este apoi redusă la valoarea optimă de opt până la nouă microsiemens pe centimetru cub (μs/cm³) într-o instalație de osmoză inversă. În trecut, vaporii, compuși în principal din oxigen și cantități reduse de dioxid de carbon, erau aspirați utilizând un sistem de degazare. Aceste unități au fost echipate cu pompe de vid cu inel de lichid. Pentru Tobias Friedemann, expertul în tehnologie al companiei, acest tip de sistem de alimentare cu vid nu era o soluție satisfăcătoare. Pompele de vid aveau nevoie de apă ca fluid de operare. Costurile pentru apa proaspătă necesară însumau până la 3.000 de euro anual. Întrucât furnizorul care asigura anterior sistemele de degazare a încetat prestarea serviciilor, Tobias Friedemann a început să exploreze piața pentru alternative. Utilizarea substanțelor chimice pentru tratarea apei la compania de utilități electrice din Offenburg nu era o alternativă justificată, din motive legate de mediu. În plus, utilizarea substanțelor chimice este complicată, deoarece dozarea și componența substanțelor chimice poate provoca reacții nedorite, care, la rândul lor, pot avea un impact negativ asupra calității apei.

Beneficiile unui sistem de degazare termică Busch

După o cercetare extensivă, Tobias Friedemann a descoperit în cele din urmă Busch Vacuum Solutions. Inginerii de proces de la Busch au dezvoltat un sistem complet nou de degazare termică, în centrul căreia se află cea mai nouă generație de pompe de vid cu gheare cu control al frecvențeiMINK.

În timpul funcționării de 24 de ore, din circuit sunt alimentați constant 1.000 de litri de apă pe oră în sistemul de degazare. Apa este pulverizată într-un vas cu vid. Pulverizarea apei și corpurile de umplutură din rezervor creează cea mai mare suprafață posibilă pentru apă, astfel încât vaporii să poată fi aspirați eficient de pompa de vid. Apa degazată în acest mod poate fi reintrodusă în circuit prin intermediul sistemului de control, fie direct, fie prin utilizarea unui rezervor de depozitare. O provocare pentru inginerii de proces a fost spațiul închis din încăpere, aflat chiar lângă unitatea de cogenerare. Soluția este un sistem compact de degazare amplasat pe un cadru (Fig. 1), care conține toate componentele, inclusiv sistemul de control. Racordul la alimentarea cu căldură a fost realizat astfel încât sistemul de degazare să trateze alternativ apa din ambele rețele de termoficare în funcțiune.

Sistemul de degazare de la Busch a fost pus în funcțiune la începutul anului 2020 și, de atunci, degazează apa în permanență pentru două rețele de termoficare, care au o lungime de 1,8 și 2,8 kilometri, cu un volum total de apă de 300 de metri cubi. Pentru Tobias Friedemann, beneficiile noului său sistem de degazare sunt evidente. Utilizarea pompelor de vid cu gheare MINK înseamnă că nu mai are nevoie de apă proaspătă ca fluid de operare. Astfel, se economisesc costurile cu instalarea pentru alimentare și evacuare și, cel mai important, costurile cu apa în sine. Pompele de vid cu gheare MINK funcționează complet uscat. Aceasta înseamnă că nu au nevoie de apă sau alte fluide de operare pentru comprimarea sau extragerea vaporilor. În plus, acestea generează în mod fiabil nivelul de vid dorit în recipientul de degazare. Această acțiune este independentă de cantitatea de apă sau de temperatura acesteia. Un variator de viteză îi permite pompei de vacuum să se adapteze cu precizie la condițiile privitoare la apă și să furnizeze cu precizie nivelul de vid dorit, bazat pe necesar. Pe de altă parte, pompele de vid cu inel de lichid nu pot fi la fel de bine controlate, iar performanța vidului în cazul acestora depinde de temperatura apei. Pompa de vid cu gheare MINK cu nivel redus de întreținere înlocuiește două dintre pompele de vid cu inel de lichid utilizate anterior. Pe lângă variatorul de viteză, aceasta este asociată și cu o reducere satisfăcătoare a costurilor cu energia – un beneficiu chiar și pentru o centrală electrică. Noul sistem de degazare este monitorizat printr-un Modbus RTU. Astfel, acesta poate fi operat și controlat extern. Circulația, temperatura și conductivitatea apei sunt monitorizate constant. Dacă vreunul dintre cei trei parametri prezintă o abatere față de valoarea vizată, se pot pune imediat în aplicare acțiuni corective corespunzătoare.

Tobias Friedemann a înțeles că aceasta este cea mai promițătoare soluție pentru viitorul degazării apei în rețelele de termoficare. A instalat deja cel de-al doilea sistem de degazare de la Busch pentru noua rețea de termoficare, care urmează să fie pusă în funcțiune anul viitor. Și rețelele viitoare vor fi echipate cu sisteme de degazare de la Busch Vacuum Solutions.