Модернизация опреснительных установок рыбопромысловых судов

А. В. Романов

МОДЕРНИЗАЦИЯ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК РЫБОПРОМЫСЛОВЫХ СУДОВ

В настоящее время на флоте рыбной промышленности в Каспийском бассейне сложная ситуация. Предприятия рыбной отрасли, как в основном и все пищевые предприятия Российской Федерации, переживают резкий спад производства. Количество основного добываемого вида - каспийской кильки - в бассейне резко уменьшилось в силу ряда причин природного и техногенного характера, что привело к ухудшению экономических показателей флота и перерабатывающей промышленности. В связи с этим и с учетом накопленного за период рыночных экономических отношений опыта в изучении рынка сбыта и наличия собственного сырья возникла необходимость создания консервного производства. Для этого был разработан и начал реализовываться инвестиционный проект, направленный на модернизацию судов типа «Моряна» (проект № 12911).

Проект заключается в том, что при реновации судна оно проходит глубокую модернизацию и оснащается технологическим оборудованием для переработки рыбы непосредственно на борту в консервную продукцию, что значительно позволит повысить рентабельность производства. Технологическая линия включает в определенной последовательности все процессы от лова рыбы до производства и хранения готовой продукции. В частности, такая модернизация была произведена на РДОС «Бузан-ский». При этом распределение энергоносителей резко изменилось: увеличилось потребляемое количество пара и пресной воды и их стало не хватать, тогда как запас электроэнергии, вырабатываемой судовой электростанцией, остается довольно большим. В этой связи возникла задача модернизации энергетической установки судна. Если задачу выработки пара в требуемых количествах удалось решить путем установки дополнительного электрического парового котла (парогенератора), то с недостатком пресной воды дело обстояло сложнее.

На судах данного проекта установлены две водоопреснительные установки вакуумного типа Д3У, работа которых обеспечивается теплотой охлаждающей воды вспомогательных дизелей 6ЧН25/34. Номинальная производительность каждой установки 6,3 т/сут. Расчеты расходов запаса пресной воды, подтверждаемые опытом эксплуатации судна в экспериментальном режиме, показывают, что реальная суточная потребность пресной воды на производственные, технологические и бытовые нужды судна составляет около 33 т/сут. Поэтому проблема получения достаточного количества пресной воды как для технологических, так и для бытовых нужд, при тех же объемах опреснителей, является чрезвычайно актуальной.

В этих условиях, при альтернативе применения обратноосмотических опреснителей, реальным направлением модернизации, с нашей точки зрения, является коренное улучшение показателей произво-

дительности имеющихся дистилляционных опреснителей. Среди ряда типов дистилляционных опреснителей, сохраняющих ресурсы дальнейшего совершенствования, особенно при средней и малой производительности, прежде всего можно назвать многоступенчатые опреснители мгновенного вскипания (адиабатные). Трудности создания многоступенчатых судовых опреснителей растут по мере снижения их номинальной производительности. Поэтому в диапазоне производительности 10-20 т/сут число ступеней опреснителя не должно превышать двух и вполне возможно преобразование имеющихся дистилляционных опреснителей в адиабатные.

Однако увеличение производительности при заданных габаритных ограничениях и регламентированные таким образом условия адиабатного испарения неизбежно налагают отпечаток и на условия отложения накипи. Отсюда становится очевидным, что добиться наиболее существенных результатов в развитии судовых опреснителей мгновенного вскипания можно только тогда, когда они рассматриваются как объект одновременного воздействия двух вышеупомянутых процессов. Такая постановка задачи модернизации судовых опреснителей во многих аспектах будет являться достаточно новой.

Проблема создания экономичных и компактных опреснителей морской воды, способных длительно работать при минимальных тепловых ресурсах и без применения присадок для подавления накипеобразования, неразрешима без детального исследования двух важнейших процессов - процесса адиабатного испарения и тесно связанного с ним процесса отложения накипи.

Циркуляционные схемы опреснительных установок, благодаря относительно малому потреблению питательной воды, наиболее приспособлены к ее противонакипной и антикоррозионной обработке и поэтому допускают высокие значения температуры. Колебания температуры исходной воды практически не сказываются на работе опреснителя. Такие схемы получили широкое распостранение при создании крупных береговых опреснительных установок. Однако по мере уменьшения производительности все более ощутимым становится основной недостаток циркуляционных схем в сравнении с проточными, а именно их сложность.

Поэтому на судах используются, как правило, проточные схемы без обработки питательной воды с пониженной ее температурой за подогревателем и со значительно меньшим числом ступеней. Необходимость уменьшить размеры камер испарения приводит к тому, что температура рассола в последней ступени назначается на уровне 42-45 °С.

Во избежание ее снижения при плавании в холодных водах предусмотрен автоматический перепуск части рассола к питательному насосу. Чем ниже температура забортной воды 4.в и чем меньше номинальный удельный расход тепла д, тем больше доля рассола X в составе питательной воды, тем больше соленость воды в тракте теплообменников Бр по сравнению с соленостью исходной воды £исх.

При величине нагрева воды в подогревателе Упод уравнения солевого и теплового балансов имеют следующий вид:

Х = 1 — ^под / (А " ^з.в.Х

/^исх д/(д — с (^г — ^зв

где 4 - температура рассола в последней ступени; с - удельная теплоемкость. В отдельных случаях разность температур ^ — ^зв может достигать 40-45 °С. При д = 1 000 кДж/кг, вследствие этой разницы, повышение солености составляет 20 %, и по мере уменьшения д оно быстро увеличивается.

Таким образом, стремление увеличить производительность судового опреснителя без изменения температуры в последней ступени ведет к прогрессирующему увеличению солености и концентрации накипи, а снижение ^ влечет за собой увеличение габаритов опреснителя.

Поэтому решение задачи об увеличении производительности при имеющихся габаритных ограничениях и регламентированных условиях адиабатного испарения неизбежно изменяет условия отложения накипи. Если же становится возможным повысить начальную температуру испарения, то этот фактор будет являться активатором для повышения ^, причем приращение 4 (А(г) будет пропорционально отношению приращения начальной температуры испарения (А^ к числу ступеней опреснителя г. Из анализа источников [1-4 и др.] очевидно, что модернизация имеющихся опреснительных установок в системы мгновенного вскипания целесообразна и возможна тогда, когда эти системы будут рассматриваться как объекты, в которых одновременно реализуются процессы адиабатного испарения и накипеотложения в их оптимальном для эксплуатации сочетании.

Целью работы является теоретическое и расчетное обоснование возможности получения необходимого и достаточного количества пресной воды при существующих габаритных и энергетических ограничениях. Следовательно, в данном случае должна быть решена комплексная задача - теоретическая, техническая и организационно-экономическая и ее решение должно быть научно обосновано, технически и организационно выполнимо, а также экономически целесообразно как в производстве, так и в эксплуатации.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Лыков А. В., Михайлов Ю. А. Теория тепло- и массопереноса. - М.-Л.: Госэнер-гоиздат, 1963. - 536 с.

2. Тепло- и массообмен в процессах испарения: Сб. тр. - М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 325 с.

3. Лукин Г. Я. К выбору оптимальных параметров судового многоступенчатого адиабатного испарителя с учетом карбонатного накипеобразования // Рыбное хозяйство. - 1976. - № 1. - С. 27-30.

4. Лукин Г. Я., Шуманов Ю. Р., Резник В. М. Эксплуатационные особенности многоступенчатых адиабатных опреснителей // Рыбное хозяйство. - 1973. -№ 6. - С. 29-32.