ЗАСТОСУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ МАГНІТНОГО ОСАДЖЕННЯ В РІЗНИХ ГАЛУЗЯХ ПРОМИСЛОВОСТІ

 

Технологія магнітного осадження із застосуванням електромагнітних фільтрів (ЕМФ) призначена для тонкого й високошвидкісного вилучення магнітосприйнятливих домішок заліза, нікелю, кобальту чи з'єднань на їхній основі з рідин і газів.

 

Наявність у різних рідких і газоподібних середовищах магнітосприйнятливих домішок - продуктів корозії, є неминучими наслідками різних технологічних процесів. У більшості випадків, навіть незначна присутність цих домішок у готовому продукті погіршує його якість та викликає негативні наслідки, які обмежують сферу його застосування. Це, в свою чергу, призводить до неминучих економічних втрат.

Сучасні очисні установки не забезпечують ефективне видалення магнітосприйнятливих домішок через:

 

• високу дисперсність домішок;
• дуже малу або, навпаки, дуже високу концентрацію домішок;
• необхідність очищення при великих обсягах несучого середовища;
• наявність високої агресивності середовища;
• високої температури середовища;
• неможливості використання інших очисних пристроїв.

 

Перераховані, а також деякі інші умови є присутні в багатьох технологічних процесах різних галузей промисловості. Із широкого спектра можливих застосувань ЕМФ, тут розглянуті лише найбільш характерні:

 

• на теплових і атомних електростанціях;
• на металургійних підприємствах;
• у хімічній промисловості;
• у машинобудуванні й металообробної промисловості;
• у нафтовій і газовій промисловості;
• у видобувних галузях;
• у харчовій, фармацевтичній, парфумерній та косметичній галузях

 

Застосування ЕМФ у тепловій і атомній енергетиці дозволяє у 2-3 рази зменшити вміст залізоокисних домішок у конденсатній та живильній воді і, відповідно, знизити кількість їх відкладень на парогенеруючих поверхнях. Це покращує теплообмін та сприяє економії палива в цілому, значно сповільнює інтенсивність корозійних процесів, запобігає перегріву поверхонь нагріву, деформації й розривів труб в наслідок чого збільшується ресурс їх роботи. Крім того, високоефективне очищення виробничого конденсату, дозволяє повертати його в робочий технологічний цикл ТЕС чи ТЕЦ, уникаючи значних втрат хімічно очищеної води й енергії.

 

У числі промислових об'єктів, де вкрай необхідне очищення великих обсягів рідких середовищ від залізовмісних домішок — металургійні підприємства. Використовувана для гідрозбиву окалини оборотна вода, яка охолоджує рольганг прокатного стану та прокатний лист, збагачена диспергідрованою окалиною різної фракції. Найбільш крупна фракція осаджується у відкритих водоймах – відстійниках, погіршуючи екологію навколишнього середовища. Порівняно дрібна — циркулює в оборотній системі при вмісті до 50…100 мг/л, викликаючи підвищене спрацювання обладнання та періодичне закупорювання форсунок. Це порушує режим охолодження валків (особливо пустотілих), що приводить до більш частішої їхньої заміни і, як наслідок, додаткових простоїв прокатного стану. Крім того, частки окалини, які потрапили на валки разом з охолоджувальною водою, “вкочуються” валками в поверхню прокатного листа, погіршуючи його якість і створюючи центри утворень наступних корозій.

 

Застосування ЕМФ у металургії, дозволяє в 5-10 разів знизити вміст окалини в оборотних і стічних водах прокатного стану, підвищити якість гарячекатаних виробів, зменшити кількість відмов устаткування, а також поліпшити навколо підприємства екологічну ситуацію.

 

У хімічній промисловості присутність залізовмісних домішок у рідкому й газоподібному аміаку, неконцентрованій азотній кислоті, аміачній воді кваліфікації ЧДА викликає ряд негативних наслідків.

 

Так, наприклад, при порівняно невеликій концентрації в аміаку заліза (0,1…1,0 мг/кг), що утворюються на платиновмістних каталізаторах контактних апаратів відкладень, що містять до 20…50 % заліза і його оксидів, отруюють каталізатор, закривають його активні центри й проникають в сам каталізатор. Отруєння каталізатора приводить до зниження ступені конверсії аміаку - важливій експлуатаційній характеристиці всього виробництва аміачної кислоти на досить значну величину (6…8 %), що викликає зменшення вироблення готової продукції, збільшує витрату аміаку, каталізатора й енергії.

 

Використання ЕМФ у хімічній технології дозволяє забезпечити нормовані показники продукції, понизити її некондиційність, зокрема, в 2-3 рази знизити вміст домішок заліза, що сприяє підвищенню ресурсу роботи основного устаткування, у тому числі зменшення інтенсивності отруєння каталізаторів і підвищення ступені хімічного синтезу на 20÷40 %.

 

У машинобудуванні й металообробної промисловості однією із проблем є присутність у мастильно-охолоджувальних рідинах (емульсіях) верстатного парку металообробних виробництв часток заліза, які є продуктами обробки металу і які приводять до передчасного зношування ріжучого й обробного інструмента, Високодисперсні частки металу, потрапляючи в зону різання інструмента, скорочують термін його служби, закупорюють охолоджувальні форсунки й канали верстатів, що призводить до додаткових простоїв або виходу з ладу деталей чи вузлів устаткування.

 

Наявність залізовмісних часток – продуктів зношування тертьових поверхонь, шестерних пар і інших дотичних пар, у мастилах і паливі корабельних і залізничних двигунів внутрішнього згоряння, знижує ресурс їх роботи, приводить до необхідності частої заміни мастил.

 

Одним з перспективних напрямків застосування ЕМФ є очищення виробничих приміщень, наприклад, зварювальних виробництв, ливарних цехів від екологічно шкідливого залізоокисного аерозолю.

 

Використання ЕМФ у машинобудуванні й металообробної промисловості дозволяє на 28-36% збільшити робочий ресурс металорізального й обробного інструмента, знизити зношування деталей і вузлів двигунів внутрішнього згорання, зменшити кількість відмов устаткування верстатного парку, підвищити екологічну чистоту приміщень.

 

У нафтовій та газовій промисловості серйозною проблемою є збагачення залізовмісними домішками нафти та природного газу, котрі перекачуються по трубопроводах на великі відстані.

 

Так газ, що транспортується по тисячокілометрових трубопроводах, настільки збагачується високодисперсними домішками – продуктами корозії, що перед споживачами виникає необхідність у його додатковому очищенню.

 

У нафті, в наслідок її транспортування, та нафтопродуктах (високооктановому та дизельному паливі), є присутня велика кількість дисперсних продуктів корозії. Це знижує якість, сортність продукту, скорочує робочий ресурс вузлів і агрегатів двигунів, наносячи значний економічний збиток. Високоефективне й високошвидкісне видалення тонкодисперсних залізовмісних домішок з великих обсягів цих рідких середовищ, є складним й багато в чому невирішеним завданням.

 

Застосування електромагнітних фільтрів у нафтовій і газовій промисловості, дозволяє вирішити ці проблеми, забезпечуючи високошвидкісне з мінімальними гідравлічними втратами очищення від високодисперсних продуктів корозії.
У даній галузі, важливою особливістю методики магнітного осадження, є можливість використання фільтрів, у яких джерелом магнітного поля є не електричні котушки, а високо індуктивні постійні магніти, які забезпечують можливість використання фільтрів на вибухонебезпечних виробництвах.

 

Областю, у якій традиційно застосовується технологія поділу матеріалів по їхніх магнітних властивостях і виділення магнітних матеріалів від немагнітних, є добувна галузь. Так, наприклад, за допомогою магнітних фільтрів-осаджувачів і осаджувальних апаратів на гірничозбагачувальних комбінатах здійснюється сепарація й збагачення залізних, нікелевих, кобальтових, титанових, марганцевих руд та інших складних сумішей. За допомогою нових конструкцій електромагнітних фільтрів-осаджувачів безперервної дії, ефективність цього процесу може бути значно підвищена.

 

У харчовій промисловості, високі вимоги пред'являються до якості води – важливої складової більшості харчових продуктів. Присутність високодисперсних часток заліза в деяких продуктах тривалого зберігання, наприклад, винах, соках, мусах, молочних і молочнокислих продуктах, а також продуктах для дітей, де обмежене використання консервантів, погіршує термни їх зберігання, змінює смакові якості.

 

Водопідготовчі установки із традиційними катіонітовими, аніонітовими, сульфовугільними та іншими фільтрами, які застосовуються на цих виробництвах, дозволяють підтримувати високу якість води по більшості контрольованих параметрів, за винятком високодисперсних залізовмісних домішок.

У цій галузі, невеликі по розміру ЕМФ можуть забезпечити добування 99,99% феромагнітних домішок.

 

У фармацевтичній, парфумерній і косметичній промисловості вимагається  висока степінь чистоти рідин, наприклад в рідких лікарських формах. Присутні в розчинах високодисперсні залізовмісні домішки, часто вступають у реакцію з іншими органічними й хімічними компонентами, що приводить до деяких змін кінцевого продукту та подекуди зниженню його загальної цінності. З цієї причини впроваджуються жорсткі вимоги до якості одержуваних розчинів, які виключають присутність у вихідних інгредієнтах і у кінцевому продукті будь-яких забруднюючих домішок. У той же час, висока дисперсність залізовмісних часток, що є присутня у вихідній воді, може значно ускладнювати процес виготовлення продукту. Так, наприклад, одержання чистої води шляхом її подвійної дистиляції – одним з основних застосовуваних способів – не гарантує видалення мікрочастинок заліза, оскільки, за рахунок високої дисперсності, вони легко переносяться з паром і попадають у кінцевий продукт.

 

ЕМФ легко вписуються в будь-який технологічний процес за рахунок своєї компактності і  при малих своїх габаритах забезпечують дуже високий рівень очищення від магнітосприйнятливих домішок.

 

Технологія магнітного очищення забезпечує:

 

• рівень очищення до залишкового вмісту магнітосприйнятливих домішок 10-7 … 10-9 (у масових частках);
• видалення з середовища часток розмірами меншими 0,1 мкм;
• високошвидкісний режим очищення  –  0,1 … 15 м/с, у компактних пристроях з діапазоном продуктивності 1,0 … 1000 т/год;
• можливість очищення при максимально допустимій температурі середовища до 500 0С;
• високу економічність експлуатаційних показників: споживання електроенергії до 0,4 кВт при продуктивності очищення 1 тонна/год;
• можливість застосування на вибухонебезпечних виробництвах з використанням системи із постійних магнітів.

 

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ФІЛЬТРІВ В ЕНЕРГЕТИЦІ

 

Технічна ефективність роботи електромагнітного фільтра (ЕМФ) визначається ступенем очищення теплоносія від феромагнітних залізовмісних домішок. Високоефективна робота ЕМФ по очищенню теплоносія ТЕС/ТЕЦ позитивно позначається на наступних основних факторах їх роботи:

 

• очищення виробничого конденсату від залізовмісних домішок, дозволяє повертати його в робочий цикл ТЕС/ТЕЦ, уникнувши, тим самим, значних втрат хімічно очищеної води й енергії;
• зменшена кількість залізоокисних відкладень на лопатках в регулюючій ступені циліндра високого тиску турбіни дозволяє утримувати нормативне значення тиску, а отже, уникнення недовиробітки електроенергії;
• зменшена кількість залізоокисних відкладень на теплообмінних поверхнях парогенераторів приводить до збільшення їх коефіцієнта теплопередачі. Це сприяє зниженню витрати палива, затримці росту температурного напору й росту температури металу труб, у зв'язку із цим, зменшується ймовірність їх розривів і скорочується кількість аварійних зупинок;
• у результаті зменшення кількості аварійних зупинок, скорочується загальне число пусків енергоблоку, знижуються втрати хімочищеної води;
• при пуску енергоблоку, використання ЕМФ забезпечує прискорене зниження високої концентрації залізовмісних домішок у живильній воді до нормативного рівня, тим самим, скорочується процес відмивання пароводяного контуру і вмикання генератора в мережу відбувається раніше. Крім того, значно зменшується кількість залізовмісних домішок, які потрапляють в період відмивання контуру в парогенератор і турбіну;
• інтенсивне знезалізнення конденсату електромагнітним фільтром, знижує навантаження на блокову очисну установку й хімводоочистку, підвищуючи їх експлуатаційні характеристики.

 

ТЕХНІЧНІ Й ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМФ

 

Розроблені конструкції ЕМФ забезпечують ефективне очищення теплоносія з будь-якими, що зустрічаються на енергооб’єктах концентраціями залізовмісних домішок з діапазоном продуктивності від 10 до 2000 м3/год.

 

 Технічна характеристика ЕМФ-4 ДО/100.

 

Продуктивність, м3/год.	100
Ефективність очищення по феромагнітних домішках, %	до 98
Кількість робочих каналів, шт.	4
Об'єм робочих каналів, м3.	0,56
Електрична потужність, кВт:
- системи, що намагнічує	30
- допоміжного устаткування й вентиляційної системи	5
Напруженість поля, що намагнічує, А/м	не менш 0,6 x 105
Кількість котушок намагнічування, шт.	4
Вага фільтруючої насадки, кг	~ 800
Вага конструкції фільтра (без води), кг	~ 1200
Загальна вага котушок намагнічування, кг	~ 800
Габаритні розміри фільтра, м	1,6 х 1,8 х 2,5
Розміри монтажного майданчика, м.	4,0 х 4,0
Строк експлуатації фільтра, років.	25