Экономия инвестиций при модернизации системы оборотного цикла

Многие крупные горно-металлургические предприятия, активно эксплуатирующиеся в настоящее время, были спроектированы и построены в середине прошлого века. Тем не менее, с течением времени, постоянно модернизируются технологические процессы, повышается производительность линий, добавляются новые участи. Повышение производительности и ужесточение технологических требований приводит к необходимости, по мимо всего прочего, модернизации насосных станций систем оборотного водоснабжения. При этом строительство новых цехов и необходимость приобретения дополнительных площадей значительно усложняют и удорожают проекты.

Вопрос экономии пространства при модернизациях производств часто влияет на выбор типов насосов и требует применения дорогих и нестандартных насосных агрегатов. При этом требования к расходно-напорным характеристикам насосов только возрастают, что усложняет вопрос выбора.

Одним из стандартных решений является применение насосов типа «Д» в вертикальной компоновке. Однако, при применении насосов сухой установки, предназначенных для перекачивания воды, существуют строгие ограничения по содержанию твёрдых включений (50 мг/л), а также необходимость в дорогостоящих технических мероприятиях для осветления воды. При этом любые нарушения паспортных требований к перекачиваемой воде приводят к постоянным ремонтам и необходимости повышенного внимания насосных агрегатов, что влечёт за собой дополнительные риски, сложности в эксплуатации и затраты.

Наряду с этим существует реальная угроза затопления сухих машинных залов, в которых устанавливают насосные агрегаты. Несмотря на то, что такие аварийные ситуации случаются не так часто и возникают, в основном, из-за изношенного состояния запорной арматуры, последствия очень опасны и, как правило, не обходятся без человеческих жертв.

Эффективное решение

Таким образом, строительство насосной станции с сухим машинным залом является неэффективным решением при модернизации системы водооборотного водоснабжения. Альтернативой применения насосов сухой установки являются погружные насосы.
Проектирование и обустройство водооборотных циклов горно-металлургических предприятий с применением насосных станций построенных на базе погружных насосов, позволяет обеспечить следующие преимущества.

• Сокращение строительного объёма насосной станции за счёт исключения сухой камеры.
• Исключение риска затопления за счёт использования погружных двигателей, которые не боятся затопления.
• Исключение одного из самых ответственных и аварийно-опасных элементов из системы — всасывающей линии.
• Естественное охлаждение насоса за счёт погружения насоса в перекачиваемую среду.
• Снижение уровня шума и вибрации насоса за счёт погружения двигателя под воду.
• Простая организация диспетчеризации процесса за счёт применения встроенных датчиков и систем мониторинга.
• Отсутствие необходимости в строительстве отдельного здания и снижение затрат на проектирование — возможность смонтировать готовую и собранную насосную станцию.
• Исключение доступа к насосу посторонних лиц.
Модернизация систем оборотного водоснабжения на базе погружных насосов уже была успешно произведена на предприятиях, расположенных на территории России, таких как: АО «Самараоргсинтез», АО «Уфаоргсинтез», АО «ММК», АО «НЛМК» и многих других.

Эксплуатация на «грязной» воде

Следующей стадией проекта по модернизации, на которой возможна экономия, является эксплуатация.
Помимо систем чистых оборотных циклов, существует множество систем, так называемых «грязных» оборотных циклов.

Традиционно применение насосов для данных систем считается более сложным и требующим более тщательного подбора из-за специфичности рабочей среды, которая может содержать большое количество твёрдых включений различного размера, окалину, мусор, песок и прочие примеси. Такая среда способствует быстрому забиванию или наоборот износу рабочего колеса насоса, что ведёт к простоям в работе и внепланоому техническому обслуживанию.

При работе с жидкостями «грязного» оборотного цикла специалисты Xylem рекомендуют применять рабочие колеса из серого чугуна (Cast Iron) при концентрации песка или окалины до 500 мг/л. Для данных условий материалы насоса достаточно стойки к такой концентрации и имеют стандартный срок службы.

Как показывает практика, насосы из серого чугуна закрывают 85% задач по работе с жидкостями «грязного» оборотного цикла. В остальных случаях, при превышении концентрации окалины свыше значения 500 мг/л, или по требованию заказчика, возможно изготовление рабочего колеса или всей гидравлики из более износостойких материалов.

При работе с абразивными средами потенциальную проблему представляет собой механическое уплотнение.

Стандартные уплотнения, которые не предусматривают интенсивную работу со шламом, подвержены в высокой степени износу. Подобных проблем позволяет избегать шламовое уплотнение.

Другим важным показателем для работы с жидкостями «грязных» оборотных циклов является значение рН. Для работы в среде с уровнем рН до 11,5 допускается исполнение оборудования из серого чугуна (Cast Iron) с уплотнениями из карбида кремния.

При достижении рН=12 или выше, может потребоваться заменить резиновые части уплотнения более стойкими. Специалисты Xylem рекомендуют специальную внутреннюю окраску при уровне рН свыше 11.

Таким образом, для достижения максимальной экономии в процессе модернизации системы оборотного цикла необходимо учитывать не только капитальные затраты на этапе реализации проекта, но и возможность уменьшения стоимости жизненного цикла оборудования на этапе эксплуатации и подбирать оптимальные технические решения и тип насосного агрегата.

Текст: Андрей Касаткин,
руководитель направления горной и металлургической промышленности, ООО «Ксилем Рус»