Гидроакустические и ультразвуковые технологии


АО ПИК «Энерготраст» в течение двадцати лет разрабатывает и внедряет на промышленных предприятиях РФ гидроакустические  и ультразвуковые технологии для интенсификации ряда  технологических протекающих в жидких средах.

       Суть технологий заключается в генерировании в жидкой фазе технологического процесса механических колебаний широкого спектра частот от акустических до ультразвуковых, под воздействием которых интенсифицируются процессы тепломассообмена, в частности процессы  коагуляции, растворения, диспергирования, эмульгирования, гомогенизации экстракции и др.

      

Применение гидроакустических и ультразвуковых технологий позволяет:

- сократить время технологического процесса

- сократить расход химреагентов

- повысить экологию процесса

      

 Наши установки легко вписываются в существующие технологические схемы и не требуют существенных доработок.

     Гидроакустические технологии были внедрены на электростанциях АО «Мосэнерго»  на водоканалах, Нижнего Новгорода, Екатеринбурга Пензы, Ижевска, Чебоксар, на предприятиях химической и пищевой промышленности РФ.

 

Гидроакустические системы интенсификации процесса коагуляции

 

        Внедрение гидроакустических систем ввода коагулянта в процессах водоочистки на предприятиях теплоэнергетики и водоканалах РФ позволяет по сравнению с традиционными системами ввода коагулянта:

- сократить расход реагента на 7-12%

- уменьшить содержание остаточного алюминия на 5-15%

 

      Движущей силой процесса является  поток воды с  перепадом давлением 3,5кг/см2.            

 При прохождении потока воды  через гидроакустический генератор в его резонаторных камерах генерируются механические колебания струи жидкости широкого спектра частот. При этом в центрах  камер возникает зона пониженного давления, куда  засасывается раствор коагулянта. Выходное сопло генератора  формирует в жидкости конусообразное акустическое поле, в котором коагулянт  максимально быстро диспергируется и равномерно распределяется во всем объеме воды в трубопроводе.  В результате происходит более полное срабатывание коагулянта и соответственно сокращение его расхода по сравнению с традиционными системами ввода коагулянта, а также сокращается содержание остаточного алюминия в очищенной воде.

Гидроакустические системы ввода коагулянта защищены патентами РФ.

 

Санитарно-эпидемиологическое заключение.                 Патент и описание изобретения

  clip_image002.jpg                           clip_image002.jpg    

Система гидроакустическая


Узел гидроакустического генератора

Водоканал г. Екатеринбурга  2008г.

Монтаж гидроакустической системы  перед смесителем на трубопроводе Ду 1200

на Западной фильтровальной станции (ЗФС)


                       


Достигнуто сокращение расхода оксихлорида алюминия  до 11% по сравнению со штатной эжекторной системой ввода коагулянта


    clip_image001.jpg

Водоканал г. Екатеринбурга, 2012г 

Монтаж гидроакустической системы ввода коагулянта в смесителе перегородчатого типа на Западной Фильтровальной Станции (ЗФС) 

                 

Достигнуто сокращение расхода коагулянта на 12%  

«Ижводоканал»  2009 г. Станция «Кама-Ижевск»

Монтаж гидроакустической системы перед смесителем на трубопроводе Ду1200

clip_image001.jpg


Узел установки  гидроакустической системы  на трубопроводе Ду1200

Достигнуто сокращение содержания остаточного алюминия  на 15%                 

«Нижегородский Водоканал» 2010г.

Монтаж гидроакустической системы ввода коагулянта на 2-3 очередях Ново-Сормовской станции



Достигнуто   9% экономии коагулянта

 

«Нижегородский Водоканал» 2011г.

Монтаж  гидроакустической система на 4 -5 очереди Ново-Сормовской станции


Достигнуто 7% экономии коагулянта


 Нижегородский водоканал. 2015г

Монтаж гидроакустической системы ввода коагулянта на станции «Малиновая гряда»

Достигнуто  10% экономии коагулянта   

 Всего с 2009 по 2015гг.  гидроакустические системы ввода коагулянта были смонтированы на всех  четырех очередях Ново-Сормовской станции и на обоих очередях станции «Малиновая гряда»  «Нижегородского водоканала»

        

Водоканал г.  Пенза 2015г.,

Монтаж гидроакустической системы на пл. «Кирпичная» на 1, 2, 3, 4-ой очередях.



Достигнуто  10% экономии коагулянта

ОАО «Водоканал»  г. Чебоксары 2016г.

Достигнуто сокращение расхода коагулянта на 7%

Интенсификация  очистки ионообменных смол

       Нашей компанией разработана технология высокой  степени очистки ионообменных смол применяемых для получения  обессоленной и особочистой деионизированной воды в энергетике, электронике и других производствах.

    Высокая степень очистки ионитов от различного вида загрязнителей достигается обработкой ионообменных смол гидроакустическими колебаниями в процессе их промывки.

Источником акустических колебаний служит гидроакустический генератор (ГАГ) широкого спектра частот входящий в комплект акустической системы (АС)

     В процессе эксплуатации ионообменные материалы, в особенности иониты второй ступени и иониты фильтров смешанного действия, существенно загрязняются коллоидными и органическими веществам, нефтепродуктами и другими видами загрязнителей.

   Аккумуляция загрязнителей в порах ионитов приводит к снижению фильтроциклов, повышенному расходу химреагентов в процессах регенерации, перерасходу воды на собственные нужды и в итоге к  преждевременной  утилизации ионообменных смол.

Известные способы очистки ионитов либо малоэффективны, либо экономически нецелесообразны.

     Очистка ионитов гидроакустическими колебаниями позволяет полностью исключить все перечисленные недостатки  известных способов. Под воздействием акустических колебаний поры ионообменных смол очищаются от всех видов загрязнителей (от коллоидных загрязнителей до 99%, от нефтепродуктов до 87%).

     ГАГ имеют малые габариты, не имеют подвижных частей, не потребляют электроэнергию.

Движущей силой процесса является поток промывной воды с перепадом давления на входе и выходе ГАГ не менее 3 ати.

    АС  проста в устройстве и эксплуатации, не требует специальной квалификации обслуживающего персонала.

     Нашей компанией разработаны АС для очистки  ионообменных смол в стационарных условиях, а также мобильные АС.

     Разработанный способ очистки и акустические системы нашли широкое применение в теплоэнергетике ( ТЭЦ-22; ТЭЦ-23; ТЭЦ-25 АО «Мосэнерго»),  на ОАО «Акрон» г.Великий Новгород,  на АО «Биосинтез» г. Пенза, на предприятиях электронной промышленности РФ, Украины, Молдавии, Эстонии.


ОАО «Акрон», Великий Новгород, 2008г.

Монтаж гидроакустической системы интенсификации очистки ионитов в  емкости  для очистки ионитов в цехе ХВП 


Вид через нижний люк емкости


Достигнуто:  1. Увеличение времени фильтроцикла на 25%.

                       2. Сокращение времени регенерации на 30%

                       3. Сокращение расхода химреагентов на 20%

                       4. Сокращение расхода промывочной воды на  30%

Предотвращение образования  донных отложений при длительном хранении  нефтепродуктов

       Нашей компанией разработан способ и оборудование позволяющее исключить образование донных отложений в хранилищах нефтепродуктов за счет обработки хранящегося продукта гидроакустическими колебаниями широкого спектра частот.

     

      Источником колебаний служит гидроакустический генератор (ГАГ) помещенный в нефтехранилище. При прокачке  нефтепродукта через  ГАГ в  струе в струе генерируются механические колебания акустического спектра частот, под воздействием которых  компоненты хранящегося нефтепродукта диспергируются  до  высокой степени дисперсности (5 мкм и менее), равномерно распределяются по всему объему хранилища, образуя устойчивую к оседанию гомогенную композицию.

ГАГ имеет небольшие размеры, не имеет подвижных частей, не потребляет электроэнергию.

Движущей силой процесса является  струя рабочей жидкости (нефтепродукта) с перепадом давления  на входе и выходе ГАГ  не менее 3 ати.

Суммарная производительность  ГАГ рассчитывается с учетом производительности  насоса обеспечивающего циркуляцию нефтепродукта в хранилище.

ГАГ легко монтируются в действующие технологические схемы, не требует специальной квалификации обслуживающего персонала.

     Разработанная технология  исключения  образования донных отложений была успешно реализована на ТЭЦ-25   АО «Мосэнерго» в хранилище мазута объемом 12 000 м3 ,


Схема монтажа гидроакустической системы в нефтехранилище объемом 12 000 м3 на ТЭЦ-25АО «Мосэнерго» 

clip_image001.png

Достигается:

  • обеспечение постоянного фракционного состава;
  • исключение осаждения тяжёлых фракций при длительном хранении;

Производство высококачественных многокомпонентных смесей в пищевой, фармацевтической, химической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности.

      Высокое качество многокомпонентных жидкофазных смесей достигается путем ведения одновременного процесса смешения всех компонентов гидроакустическими колебаниями.

Источником акустических колебаний служит гидроакустический генератор (ГАГ) широкого спектра частот, входящий в комплект акустической системы (АС), которая монтируется в штатном смесительном аппарате (емкости).

Известные способы приготовления многокомпонентных смесей путем смешения дозируемых компонентов различного рода мешалками либо рециркуляцией недостаточно эффективны т.к. в большинстве случаев требует корректировки состава по тому или иному компоненту смеси.

Даже одноразовая корректировка состава приводит к существенной потере производительности имеющегося на предприятии смесительного оборудования т.к. каждый цикл перемешивания требует существенных временных затрат.

Применение АС исключает вышеизложенный недостаток существующих способов приготовления многокомпонентных жидкофазных смесей и позволяет повысить производительность имеющегося оборудования в 1,5 раза.

ГАГ имеют малые габариты, не имеют трущихся и подвижных частей, не потребляют электроэнергию. Движущей силой процесса является перепад давления входящего в ГАГ и выходящего из него потока жидкой фазы основного компонента приготавливаемой смеси  ( ≥ 3ати).

Основной компонент – это компонент, процентное содержание которого в смеси наибольшее.

Все одновременно дозируемые в смеситель компоненты, попадая в акустическое поле создаваемое работой АС, диспергируются и равномерно распределяются во всем объеме аппарата, образуя

высококачественную многокомпонентную смесь.

Следует отметить, что данный способ не требует наличия дорогостоящих поточных дозаторов компонентов приготовляемой смеси.

Достаточными являются заранее рассчитанные и приготовленные объемные дозы всех компонентов смеси, которые могут подаваться в аппарат, как до начала процесса смешения, так и в процессе.

Разработанный нашими учеными способ производства высококачественных многокомпонентных жидкофазных смесей и акустические системы нашли широкое практическое применение в следующих процессах: производство безалкогольных и слабоалкогольных напитков, купажирование водки на комбинате ЗАО «Очаково» - Южная винная Компания;

производство и купажирование водки на предприятиях «Кристалл», Ять, Черноголовки, приготовление дизельного топлива по рецепту «Заказчика» - ЗАО «РОСТЭК-Консалтинг»

 

ЗАО «РОСТЭК-Консалтинг» г. Калининград 2011г.   

Монтаж гидроакустической системы  для приготовления многокомпонентного универсального дизельного топлива по рецепту Заказчика   в  емкости  объемом 500м3

ъ

Приготовление устойчивых водо-мазутных эмульсий

    Устойчивые водо-мазутные эмульсии для использования в энергетике, котельной технике и других производствах получается путем одновременного диспергирования компонентов топлива гидроакустическими колебаниями и их равномерного распределения во всем объеме приготовляемой смеси.  

    Источником акустических колебаний служит гидроакустический генератор (ГАГ) широкого спектра частот, входящий в комплект гидроакустической системы (АС).

    Компоненты приготовляемого топлива (мазут, вода или льяльные воды) подаваемые на вход АС,попадая  в  акустическое поле ГАГ, диспергируются на мельчайшие частицы высокой степени дисперсности ( 5 мкм. и менее).

    За счет вторичных акустических явлений, микро и макро потоков создаваемых ГАГ, продиспергированные частицы компонентов топлива равномерно распределяются во всем объеме, образуя устойчивую водо-мазутную эмульсию.

    ГАГ имеет малые габариты, не имеет трущихся  и подвижных частей, не потребляет электроэнергию. Движущей силой процесса является поток мазута  с перепадом давления на входе  и выходе ГАГ  не менее 3 атм.

    Производительность АС рассчитывается с учетом производительности насоса подающего мазут в систему.

    АС проста в устройстве и эксплуатации, легко монтируется в действующие на производстве технологические цепочки, не требует специальной квалификации обслуживающего персонала.

     Нашими учеными совместно с учеными РГУ Нефти и газа им. И.М. Губкина проводились испытания в различных климатических условиях, приготовленных опытных партий водо-мазутных эмульсий с содержанием воды 8; 12; 15; 20; и 25%.

    Анализ проведенный испытаний показал, что водно-мазутные эмульсии с содержанием воды до 12% имеют высокую устойчивость. Наблюдения за указанными эмульсиями в течение года показали отсутствие признаков водного и фракционного расслоения. При сжигании указанных топлив сохранялась их теплотворная способность.

    В водно-мазутных эмульсиях с содержанием воды 15% и более, имело место временное расслоение компонентов мазут-вода. Такие топлива можно готовить только перед непосредственным их использованием в условиях производства.

    При  сжигании всех образцов приготовленных  водо-мазутных эмульсий было установлено существенное снижение количества вредных выбросов за счет более полного сгорания топлива и соответственно повышение  экологичности процесса.

    Разработанная  технология приготовления водо-мазутных эмульсий с применением акустических систем позволяет получать устойчивые эмульсии с другими жидкофазными компонентами.

 

       Достигается:

  • устойчивая работа котлов при сжигании обводненных мазутов с содержанием воды до 20%,
  • снижение выбросы окислов азота,


Интенсификация процессов экстракция

    Высокая степень экстракции полезных компонентов из растительных материалов, применяемых в пищевой, фармацевтической, косметической, химической и других отраслях промышленности.


    Высокая степень экстракции достигается путем обработки растительного материала акустическими колебаниями.

    Источником акустических колебаний служит гидроакустический генератор (ГАГ) широкого спектра частот, входящий в комплект акустической системы (АС).

    ГАГ имеют малые габариты, не имеют трущихся и подвижных частей, не потребляют электроэнергию. Движущей силой процесса является перепад давления входящего в ГАГ и выходящего из него потока экстроагента ( ≥ 3ати) работающего в режиме рециркуляции экстроагента.

    Механизм воздействия на растительные материалы акустического поля широкого спектра частот в процессе экстракции полезных компонентов включает в себя следующие стадии: 

  1. диспергирование материала ( например «шапки» мезги винограда в винификаторе);  
  2. проникновение экстроагента глубоко в поры материала (например в поры древесины дуба);
  3.  интенсивное перемешивание экстроагента во всем объеме во всем объеме экстрактора.

    Перечисленные выше стадии приводят к повышению поверхности контакта фаз и снижению градиента концентраций на границах раздела  фаз материал-экстроагент,  и как следствие, к повышению степени экстракции до 95% и к снижению длительности процесса в 1,5-2 раза.

    АС проста в  устройстве и эксплуатации, легко монтируется в действующие технологические цепочки, не требует  специальной квалификации обслуживающего персонала.

    Разработанный нашими учеными способ и акустические системы нашли широкое практическое применение при производстве:

  •   продукции ЗАО «Очаково» и его филиал «Южная винная Компания»

  •   лекарственных препаратов «Биосинтез» г. Пенза 

  •   коньячных изделий ООО «Залда»

  •   водно-спиртовых настоек ООО «Гарант», Ленинградская обл.

Гидроакустический генератор струйно-пульсирующего типа

clip_image001.jpg