ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Производство магнитного антинакипного устройства Томское – МАУТ»

Рекомендуемая область пременения

Энергетика – уменьшение накипеобразования в системах теплоснабжения, водоподготовки, очистке сточных вод, в системах циркуляционного технического водоснабжения.
Судовые котельные установки – организация безнакипного режима котлов.
Производство бетона, изделий на основе цемента и других вяжущих средств.
Нефтяная промышленность – уменьшение образования отложений неорганических солей на стенках подъёмных труб. и аппаратов.
Флотационное обогащение полезных ископаемых – магнитная обработка технической воды, пульпы и воды, содержащей различные реагенты перед флотацией.
В угольной и горнодобывающей промышленности - использование омагниченной воды в мокрых пылеуловителях для очистки воздуха от тонкодисперсной кварцсодержащей пыли. Кроме того, для извлечения ценных компонентов из полезных ископаемых эффективными являются омагниченные растворы.
В металлургическом и химическом производстве – МО интенсифицирует процессы сгущения и фильтрования за счёт улучшения коагуляции и уменьшения образования инкрустаций при обогащении полезных ископаемых и очистке сточных и оборотных вод.
Производство керамики, кирпича, литейных форм - применение омагниченной воды формирует более совершенные псевдоконденсационные и кристаллизационные структуры дисперсий, что значительно улучшает свойства готовых изделий. Повышаются прочностные характеристики продукции.
Производство бумаги - для приготовления бумажной массы, что улучшает прочность и плотность бумаги, а так же для обработки оборотных технических вод.
На обогатительных фабриках для получения сырых окатышей железорудных концентратов и шихты.
Производство синтетических волокон и каучука - для получения катализаторов дегидрирования воды, для отмывки каучука, для отмывки поливинилхлоридного волокна от диметилформамида.
В автотранспорте - при зарядке свинцовых аккумуляторов омагничивание раствора серной кислоты, для заправки радиаторов автомашин и тракторов омагниченной водой.
При обработке металлов режущими инструментами - омагничивание смазочно-охлаждающих жидкостей увеличивает стойкость инструментов на 30-40%.
Процессы закалки сталей - для омагничивания водо-содовых растворов (на шарикоподшипниковых заводах).
Крашение тканей - для обработки раствора красителя.
Производство фосфорной кислоты - для обработка разбавленной фосфорной кислоты, что в 2-3 раза уменьшает отложения фосфогипса в выпарных аппаратах.
Производство хлора - для а) управлением процессами кристаллизации примесей, коагуляции формирующих осадков, улучшения очистки промышленных растворов и сточных вод; .6) для ускорения растворения солей и минералов; в) для управления процессами термической кристаллизации хлоридов металлов.
Гидротехническое строительство – для увеличения прочности и уменьшения влажности намывного грунта для сооружения плотин, дамб и т.д.
Для обезжелезивания и стабилизации минерализованных подземных вод.
Пищевая промышленность – с большим эффектом МО применяется там, где при использовании обычной воды образуется накипь и ржавчина. Активированная вода эффективна для ополаскивания бутылок с целью удаления матового налёта на внутреннейповерхности и для предотвращения отложений накипи на стенках посудомоечных машин. Эти проблемы не дают нормально работать ликёро-водочным заводам, пивзаводам и предприятиям безалкогольных напитков. За счёт гирбицидных свойств омагниченной воды значительно сокращается объем применения хлора для обеззараживания воды, в ряде случаев можно полностью отказаться от его применения. МО ускоряет осветление вина, повышается качество осветления (в том числе сусла). Стимулируется воздействие на бродильную способность дрожжей, ускоряется сбраживание виноградного сока. Получение искусственного льда из омагниченной воды. При производстве мороженного из омагниченной сливочной смеси сокращает процесс кристаллизации на 10-30%. Повышается качество мороженного и уменьшается расход холода во фризере.
В хлебопекарной промышленности – закваска на омагниченной воде поднимается в два раза быстрее, а хлеб меньше черствеет. Улучшается вкус и аромат хлеба.
Текстильная промышленность – даёт хорошие результаты МО растворов разных красителей. Повышается равномерность окрашивания волокон и тканей, сокращается расход красителей.
Сельское хозяйство – орошение посевов (повышается урожайность овощей и других культур на 10-40% при одновременном уменьшении расхода воды до 30%); замачивание семян, рассоление почв (при поливе омагниченной водой засоление почвы исключается).
Применение в медицине – для лечения органов пищеварения, атеросклероза, заживления ран, для лечения мочекаменной болезней, для нормализации артериального давления, в стоматологии, в дерматологии. При длительном применении омагниченной воды улучшаются обменные процессы, повышается сопротивляемость организма. Скорее срастаются костные переломы. Полезна магнитотерапия при заболеваниях тканей пародонта, венозного тромбоза, бронхиальной астмы и ряде других болезней.

Назначение, цели и задачи проекта

1. Защита теплосилового оборудования (котлы, теплообменники, холодильные установки и т.д.) от отложений накипи и размыва уже существующей накипи.

2. Стабилизация систем химической водоподготовки (ХВП).

3. Снижение расхода химический реагентов 35%.

4. Снижение содержания растворенного железа в скважной воде в 2 раза, при помощи Башни Рожневского и устройства МАУТ, без применения электричества, химических реагентов и иного дополнительного оборудования.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Природная вода, как известно, представляет собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят различные соли, органические вещества (фульвокислоты, гуматы), газы, диспергированные примеси и взвешенные вещества (глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы), гидробионты (планктон, бентос, нейстон), бактерии, вирусы. Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния, которые поступают в подземную воду из омываемых ею грунтов. Просачивание воды через почву приводит к изменению ее солевого состава. Жесткость природных вод не является вредной для здоровья, а скорее наоборот, т.к. кальций способствует выводу из организма кадмия, отрицательно влияющего на сердечно-сосудистую систему. А вот значительное количество магния ухудшает органолептические свойства воды. Однако повышенная жесткость делает воду непригодной для хозяйственно-бытовых нужд. Использование жесткой воды в хозяйственно-бытовых и промышленных нуждах приводит к весьма нежелательным последствиям, например:

Непроизводительный расход моющих средств при стирке. Это объясняется тем, что ионы кальция и магния, взаимодействуя с мылами, представляющими собой соли жирных кислот, образуют в воде нерастворимые осадки. Подсчитано, что на каждый литр воды с жесткостью 7,1 мг-экв/л перерасходуется 2,4 г мыла.

Преждевременный износ тканей при стирке в жесткой воде. Волокна тканей адсорбируют кальциевые и магниевые мыла, а это делает их хрупкими и ломкими.

Усиление коррозии нагревательных элементов бытовых приборов и теплообменников вследствие гидролиза (взаимодействия с водой) магниевых солей и повышения рН воды.

Соли кальция и магния образуют твердые отложения (накипь, шлам, водный камень) на поверхности теплообменников и гидравлических бытовых приборов, что снижает экономичность их работы. Металл под нерастворимым осадком CaCO3 перегревается и размягчается, потому что накипь обладает малой теплопроводностью и ее наличие на нагревательных элементах обуславливает увеличение энергозатрат, например 1 мм накипных отложений увеличивает энергозатраты на 6 - 8%. Все это приводит к необходимости частого проведения ремонтных работ, замены труб.опроводов и оборудования и, конечно, требует значительных вложений денежных средств.

Для умягчения воды традиционно применяются химические методы (реагентный - связывание катионов Ca2+ и Mg2+ практически в нерастворимые соединения; ионный обмен - замена с помощью фильтрования через специальные материалы ионов Ca2+ и Mg2+ на ионы Na+ и Н+).

Альтернативным способом умягчения или, правильнее назвать, способом борьбы с накипными отложениями является магнитная обработка воды. Процессы, протекающие при магнитной обработке воды, чрезвычайно разнообразны и сложны, поэтому нет еще единого мнения о механизме этих явлений. Существует ряд гипотез воздействия магнитного поля на ионы солей, растворенных в воде.

Первая состоит в том, что под влиянием магнитного поля происходит поляризация и деформация ионов, сопровождающаяся уменьшением их гидратации (степени ТрассеянностиУ в толще воды), повышающей вероятность их сближения и, в конечном счете, образования центров кристаллизации;

Вторая предполагает действие магнитного поля на коллоидные примеси воды;

Третья гипотеза объединяет представления о возможном влиянии магнитного поля на структуру воды. Это влияние, с одной стороны, может вызвать изменения в агрегации молекул воды, с другой - нарушить ориентацию ядерных спинов водорода в ее молекулах.

Обработка воды в магнитном поле в основном применяется для борьбы с накипеобразованием. Сущность метода состоит в том, что при пересечении водой магнитных силовых линий катионы солей жесткости выделяются не на поверхности нагрева, а в массе воды. Метод эффективен при обработке вод кальциевого-карбонатного класса, которые составляют около 80% вод всех водоемов нашей стра

ны и охватывают примерно 85% ее территории.

Если в воде присутствуют диссоциирующие соли (реальная вода), при магнитной обработке происходит несколько процессов:

смещение магнитными силами полей равновесия между структурными компонентами воды;

физико-химический механизм увеличения центров кристаллизации в объеме жидкости после ее магнитной обработки, а также изменение скорости коагуляции (слипания и укрупнения) дисперсных частиц в потоке жидкости.

Известно, что магнитная обработка водных систем приводит к следующим физико-химическим изменениям: скорость растворения неорганических солей увеличивается в десятки раз (для MgSO4- - в 120 раз!), в воде после магнитной обработки увеличивается концентрация растворенного кислорода.

Также имеются данные, указывающие на бактерицидное действие магнитной обработки воды. По сравнению с традиционным умягчением воды ее магнитная обработка более проста, безопасна и экономична. Обработанная магнитным способом вода не приобретает никаких побочных, вредных для здоровья человека свойств и не меняет солевой состав.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Принцип работы устройства «МАУТ» заключается в предотвращении образования накипных отложений CaCO3 и Mg(OH)2 на нагревательной поверхности за счет изменения в воде ее электропроводности, коллоидно-химического состояния, под действием магнитных полей сконфигурированных особым образом. В результате обработки, в потоке воды образуются центры кристаллизации-затравки. Это самопроизвольное выделение - один из эффективных способов предотвращения образования твердых отложений кальция и магния. Образование твердой фазы происходит на этой затравке благодаря электродинамической диссоциации молекул воды на катионы Н+ и анионы ОН- . ОН--ионы изменяют рН воды в сторону повышения ее щелочности, что приводит к смещению углекислотного равновесия воды от гидрокарбонат-иона (НСО3-) к карбонат-иону (СО32-), т.е. нарушается динамическое равновесие системы, которое может быть описано реакцией: 2НСО3- <=> СО32- + СО2 + Н2О . Карбонат-ион СО32-, вступая в реакцию с растворенным в воде ионом кальция Ca2+, образует карбонат кальция CaCO3 - более мелкую и труднорастворимую фазу по сравнению с Са(НСО3)2 - образуется так называемая кайма затравочных кристаллов. Далее процесс интенсифицируется. На затравочных кристаллах образуются дополнительные места кристаллизации (сцепления) молекул солей кальция и магния. Образованные агрегатные структуры остаются во взвешенном мелкодисперсном состоянии и вымываются потоком воды. Рост кристаллов особенно наглядно проявляется при нагреве воды. При этом вода слегка мутнеет. Это обусловлено тем, что, медленно разрастаясь, кристаллы начинают рассеивать свет. Максимально их величина может достигать лишь тысячной доли миллиметра, что не дает им возможности образовывать твердые отложения в виде осадка и накипи.

Обработанная таким образом вода сохраняет максимальный антинакипный эффект в течение 24 часов в отличие от других подобных устройств магнитной обработки, представленных в данный момент на российском рынке, результат обработки которых сохраняется от двух до пяти часов.

Имеются достоверные эмпирические данные (результаты анализа) о каталитическом действии магнитной обработки на закисную форму железа (Fe2+) и общему железу (Fe). Вода, прошедшая магнитную обработку и дополнительно обработанная угольным фильтром, не содержит Fe2+ и значительно снижает Fe. Концентрации на выходе с установки по окисному железу Fe3+ снижены более чем в 3 раза, а по Fe более 10 раз. Хотя при прочих равных условиях исходная вода не подвергалась процессу обезжелезивания.

Наряду с этим магнитная обработка устройством «МАУТ» способствует активации процессов адсорбции различных примесей органического происхождения. Магнитная обработка также влияет на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость взвешенных частиц, благодаря чему ускоряет их осаждение, т.е. способствует извлечению из воды разного рода взвесей.

При помощи устройства «МАУТ» происходит обработка водного потока постоянным магнитным полем. В результате чего изменяется структура и степень гидратации ионов растворенных солей, и тем самым создаются условия для образования ионных ассоциатов, количество которых зависит от напряженности магнитного поля в рабочем зазоре, диамагнитной восприимчивости ионов и других факторов. Возникающие под влиянием магнитного поля ионные ассоциаты являются зародышами новой фазы - сублимикроскопической - и коллоидной стадии дисперсности и впоследствии чего выполняют роль дополнительных центров кристаллизации.

Прямое воздействие магнитного поля на ионы примесей способствует активации процессов адсорбции и открывает широкие перспективы для водоподготовки в целом.

Далее прилагаются схемы включения устройства «МАУТ» в теплопотребляющих установках, приготавливающих воду для горячего водоснабжения, и в котельных.

в теплопотребляющих установках приготавливающих воду на нужды ГВС

1. Центральный тепловой пункт 2. Подающий труб.опровод теплосети 3. Обратный труб.опровод теплосети 4. ТЭЦ 5. Теплообменник (бойлер) 6. Устройство «МАУТ» 7. Подающий труб.опровод ГВС 8. Подающий труб.опровод теплосети 9. Жилые дома 10. Обратный труб.опровод теплосети 11. Обратный труб.опровод ГВС 12. Станция подмешивания воды 13. Забор холодной воды

 1. Котел.  2. Подающий труб.опровод теплосети.  3. Система отопления.  4. Обратный труб.опровод теплосети.  5. Грязеуловитель. 6. Станция подмешивания воды.  7. Устройство «МАУТ» . 8. Байпас. 9. Забор холодной воды. 10. Слив из грязеуловителя. 11. Котельная.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Устройство «МАУТ» по своим техническим и эксплутационным параметрам значительно превосходит свой прототип «Декарбон» (г. Томск НПО «Леодо»), а так же кардинально отличается от других магнитных антинакипных устройств, предлагаемых иными производителями, как внутри России, так и за её пределами, по эффективности и надежности.

В конструкциях магнитных антинакипных устройствах, представленных другими производителями, не учитывается вторая составляющая магнитного поля (скалярное поле), которая оказывает существенное влияние на получение стабильного положительного результата, по предотвращению накипных отложений на теплосиловом оборудовании.

Вода, обработанная устройством «МАУТ», сохраняет максимальный антинакипный эффект в течение 24 часов. Для примера, другие подобные устройства магнитной обработки, представленные в данный момент на российском рынке, сохраняют антинакипных эффект от двух до пяти часов.

Устройство «МАУТ» может быть использовано в качестве:

дополнительного оборудования к устройствам ХВО на котельных, по уменьшению удельного расхода химреагентов для приготовления воды и защиты от накипных отложений;

дополнительного оборудования по уменьшению содержания железа в подпиточной воде открытых систем теплоснабжения до норм требования ГОСТ 2874 «Вода питьевая»;

оборудования для размыва и защиты от накипных отложений в теплопотребляющих установках приготавливающих воду на нужды ГВС;

оборудования для размыва и защиты от накипных отложений в тепловых пунктах зданий и сооружений.

Пример расчета экономического эффекта по внедрению устройства "МАУТ"

Исходные данные

Расчеты

Из приведенных расчетов видно, что устройство "МАУТ/ЖВ-100-В" при работе в котельной, оснащенной котлом НР-18, при толщине накипи 5 мм, окупает себя менее, чем за год.

Объем требуемых инвестиций зависит от необходимого объема производства, определяемого по мере поступления заказов на поставку оборудования.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Отечественные и иностранные исследования показали [Рис. 1], что при толщине накипи, на котловых труб.ах, труб.ках теплообменников, в один миллиметр, совокупность тепловых потерь (перерасход топлива) в системе теплоснабжения достигает до 10%.

Имеются экспериментальные данные [результаты анализа, Таблица №1] об оригинальном воздействии устройства «МАУТ» на структуру и свойства обрабатываемой воды. Например, концентрация общего железа в обработанной воде снижается более чем в 30 раз. Причём, такой эффект был получен без использования иных устройств, снижающих содержание железа в воде.

Таблица №1

Положительные эффекты с точки зрения экологии:

снижение расхода моющих средств при стирке обработанной водой;

уменьшение расхода топлива в котельных ввиду отсутствия накипи;

улучшения качества потребляемой воды в малых населенных пунктах, что оказывает положительный эффект на состояние здоровья населения.

Новые потребительские свойства продукции

При разработке устройства «МАУТ» были использованы фундаментальные, принципиально новые исследования ученых в области электродинамики магнитных полей. В конструкция магнитных антинакипных устройств, представляемых другими производителями, не учитывается вторая составляющая магнитного поля (скалярное поле), которая оказывает существенное воздействие на получение стабильного положительного результата в области предотвращения и размыва накипных отложений в котлах, теплообменниках и другом теплосиловом оборудовании.
Вода, обработанная устройством «МАУТ», сохраняет максимальный антинакипный эффект в течение 24 часов. Для примера, другие подобные устройства магнитной обработки, представленные в данный момент на российском рынке, сохраняют антинакипных эффект от двух до пяти часов.
Конструкция магнитной системы и корпуса устройства «МАУТ» создает разноплановое воздействие на воду:
•Трансформирует процесс кристаллизации, с переводом его в поток жидкости;
•Интенсифицирует развитие процесса шламообразования;
•Изменяет значения показателей качества воды (увеличивает Ph; уменьшает содержание растворенного железа, марганца в воде, уменьшает жесткость воды);
•При наличии ранее образовавшейся (до установки устройства “МАУТ”) накипи происходит её постепенное и полное удаление (после установки устройства “МАУТ”);
•Создает на поверхностях теплообменника, котловых труб. тонкую оксидную пленку, защищающую металл от коррозии.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Подготовленное производство, изготовление малых партий изделия.
Анализ выполненных работ и успешный опыт промышленной эксплуатации на предприятиях Томской области (ООО «Томскизоляция», Филиал ФГУП НПО «Микроген» МЗ РФ в г. Томске НПО «Вирион», ООО МП «Теплосеть») подтверждает конкурентные преимущества утсройства «МАУТ» и свидетельствует о высокой эффективности данной технологии.

Предлагаемые инвестиции

Окупаемость одного устройства «МАУТ», при установки на котельную, не более 12 месяцев.

Рынки сбыта

Более 100 000 сельских котельных, не оборудованные системой водоподготовки, малой и средней мощности в России, нуждаются в эффективном оборудовании по предотвращению накипи в котлах.

Возможность и эффективность импортозамещения

Технология устройства «МАУТ» является уникальной и не имеет аналогов как в России, так и за рубежом, поэтому может успешно заменить зарубежные аналоги. Эффективность такого замещения обеспечивается как уникальной технологией, применяемой в устройстве, так и снижением затрат на приобретение и установку оборудования по сравнению с импортными системами очистки оборудования от накипи и очистки воды от примесей.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

12

Дата поступления материала

17.11.2006