Безреагентная водоподготовка

 

Образование накипи из-за содержания в воде минеральных солей (преимущественно магния и кальция), а также коррозия инженерного оборудования и коммуникаций относятся к числу наиболее актуальных проблем не только теплоэнергетики, но и большинства отраслей промышленности, жилищно-коммунального комплекса и других областей хозяйственной деятельности.

 

Достаточно сказать, что образование на внутренней поверхности котла слоя накипи толщиной всего 1 мм влечет за собой перерасход 5-8% топлива, а некачественная водоподготовка (или ее отсутствие) может привести к снижению к.п.д. системы на 15-30%. С течением времени энергетические потери, вследствие образования накипи, могут составлять до 60%.

 

Образование накипных отложений на теплообменных поверхностях является одной из главных проблем теплоэнергетики на протяжении всей истории ее развития. Образованию накипи подвержены теплообменники различных типов и назначения: конденсаторы, деаэраторы, пароохладители, инжекторы, котлы и испарители, все виды нагревателей, в том числе пластинчатые и скоростные. Отложения солей карбонатной жесткости на теплообменном оборудовании вызывает уменьшение эффективности его работы. За счет различных значений коэффициентов теплопроводности металла и образующегося слоя накипи, увеличение толщины слоя отложений приводит к снижению температуры нагреваемой воды. В зависимости от карбонатной жесткости нагреваемой воды и ее температуры, время увеличения слоя накипи до толщины в несколько миллиметров составляет от трех недель до трех лет. И каждая вновь образующаяся доля миллиметра слоя накипи приводит к ухудшению процесса теплопередачи, к увеличению удельного расхода количества тепла, энергоносителей, электроэнергии.

 

Образование слоя накипи, толщина которого составляет 1 мм, ухудшает процесс теплообмена в котлах, по данным различных источников, на 5-20 % в зависимости от состава накипи и типа котла. А при даже непродолжительной работе котлов на химически неподготовленной воде толщина слоя накипи может достигнуть 50 мм.

 

Загрязнение теплообменных поверхностей нагревателя накипными отложениями не только снижает эффективность его работы и требует периодической остановки для проведения очистки, но и, что самое важное, вызывает цепочку экономических потерь при производстве, транспортировке и потреблении тепла.

 

В тепловых пунктах - это увеличение потребления электроэнергии насосами, перекачивающими повышенный объем теплоносителя, дополнительные гидравлические и тепловые потери в нагревателях, необходимость их разборки и чистки теплообменных поверхностей.

 

Проблемы, связанные с образованием накипи, решаются с использованием как химических (реагентных), так и физических (безреагентных) методов.

 

При химическом умягчении воды используют принцип ионного обмена. В этом случае ионы кальция и магния в воде замещаются ионами натрия или водорода. Недостаток данного метода - изменение химического состава исходной воды. Ионообменная смола нуждается в периодическом восстановлении своих свойств - регенерации. При регенерации используются поваренная соль либо кислоты. Кроме расходов, связанных с покупкой и доставкой реагентов, необходимы расходы для утилизации отходов. Это обусловлено тем, что вода, используемая для промывки, имеет высокую концентрацию токсичных веществ. Также недостатком данного метода является сравнительно высокая стоимость оборудования, монтажа и расходных материалов.

 

Из физических методов практическое применение получили магнитный и электромагнитный  методы обработки воды.

 

В последние десятилетия, как в Украине, так и за рубежом для борьбы с образованием накипи стали применять магнитную обработку воды. Данные методы широко используют в конденсаторах паровых турбин, в парогенераторах низкого давления, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, в различных теплообменных аппаратах. В сравнении с распространенными методами умягчения воды магнитную обработку отличают простота, дешевизна, безопасность, экологичность, низкие эксплуатационные расходы.

 

Сравнение электромагнитной,  обработки воды с магнитным и  химическим способом умягчения воды приведено в табл. 1.

 

Таблица 1.

	Обработка воды электромагнитным способом	Обработка воды магнитами	Обработка воды химическим способом
Высокая цена	да	нет	да
Сложность установки	нет	да	да
Сложность обслуживания	нет	нет	да
Изменение химического состава	нет	нет	да
Отсутствие накипи	да	да	да
Эксплуатационные расходы	нет	да	да
Добавление химикатов в воду	нет	нет	да
Сброс грязной воды в окружающую среду	нет	нет	да

 

В настоящей статье мы рассмотрим особенности магнитного и электромагнитного метода обработки воды.

 

Магнитная обработка воды

Впервые широко начали применять магнитную обработку воды для предотвращения образования накипи около 50 лет назад в Бельгии. В 1936 году бельгийский инженер T.И.C. Вермейрен обнаружил, что при нагревании воды, пересекшей силовые линии магнитного поля, на теплообменной поверхности не образуется накипь. Первый в мире патент на аппарат магнитной обработки воды был выдан T.И.C. Вермейрену 01.10.1946 г. АО EPURO (г. Антверпен, Бельгия) к 1980 г. продало около 130 000 таких устройств.  Аппараты системы CEPI с успехом использовались в котельных, в пивоварении, в производстве сахара, в опреснителях морской воды на морском транспорте и так далее. В 80-е годы фирма EPURO для обработки воды выпускала аппараты производительностью от 0,03 до 32 тыс. м3/ч и продавала до 5000 шт. в год во все страны мира.

ПРИМЕНЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ УСТАНОВОК «VULCAN», ПОЗВОЛЯЕТ ОБЕСПЕЧИТЬ НАДЕЖНУЮ РАБОТУ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ БЕЗ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ.

За счет этого достигается:

• Резкое снижение затрат на очистку от накипи и ремонт.
• Увеличение в 2-3 раза срока службы котельных установок и теплотехнического оборудования.
• Значительная (до 8...15%) экономия энергоресурсов.
• Уменьшение вредных выбросов в окружающую среду.
• Снижение риска аварийных ситуаций из-за перегрева металла котельных установок.

 

Принцип работы устройства электромагнитной обработки воды заключается в следующем. Запатентованная технология Vulcan - Impuls при помощи передачи в воду электромагнитных импульсов плавающей частоты от 3-32KHz меняет структуру солей жесткости. Обработка воды прибором меняет не качество воды, а процесс формирования известковых кристаллов. При этом способность сцепления частиц известкового налета снижается, и он свободно вымывается водой.

 

Обработка воды механическим путём - годами испытанный метод обработки воды без добавки химических реагентов и солей. В наши дни особенно важно использовать технологии, которые не оказывают негативного влияния на окружающую среду, и пытаются найти оптимальный баланс между человеком и природой.

 

Приборы  основаны  на одной из таких технологий и являются результатом 25-летнего метода обработки воды механическим путём фирмой СWT. Новейшее поколение приборов предлагает комбинацию из испытанного немецкого качества и длительного гарантийного срока (10 лет международной гарантии).

 

В настоящее время в Германии   компания CWT выпускает два прибора для электромагнитной обработки воды -  VULCAN  и CALMAT.

 

Электромагнитные фильтры умягчители используются главным образом для больших протоков, их основное преимущество возможность работы при высоких температурах.

 

Вода, обработанная прибором VULCAN, сохраняет свои свойства до  72 часов.

 

Кроме того, применение этих приборов  позволяет получить положительный эффект при установке на:

• новые трубопроводы:

новые трубопроводы остаются свободными от известкового налета, в результате значительно увеличивается срок их эксплуатации. Устройства магнитной обработки воды снижают риск образования как поверхностной, так и точечной коррозии, формируют защитную пленку на стенках труб;

• существующие трубопроводы:

слой известкового налета становится пористым, разбивается на отдельные фрагменты и вымывается из трубопровода водой в виде суспензии. Ржавчина и другие коррозионные композиты также могут быть растворены и вымыты из трубопровода, если они смешаны с накипью.

 

Большая часть растворенной извести и компонентов ржавчины обычно выпадает в осадок, например, в водонагревателе, после чего они могут быть легко удалены.

 

После установки системы магнитной очистки воды рекомендуется еженедельно проводить очистку водонагревателей, фильтров, магнитных фильтров грубой очистки и аэраторов. Такая очистка должна проводиться в течение 2...3 месяцев или более длительного периода времени в зависимости от количества извести и ржавчины. После очищения трубопроводов от всех включений возможно формирование антикоррозийного защитного слоя;

• новые водонагреватели:

при температуре воды до 90 °C новые водонагреватели остаются свободными от известкового налета на нагревательных элементах и стенках внутреннего бака. Минимальное количество извести может выпасть в виде осадка. Клапаны и смесители также остаются свободными от известкового налета, что позволяет избегать проблем, связанных с дополнительными регулировками и повышением давления;

• водонагреватели, находящиеся в эксплуатации:

существующий известковый слой на нагревательных элементах и змеевиках, стенках внутренних баков становится пористым и облупливается. В результате имеющийся осадок может быть легко удален при помощи фильтрации или простой очисткой внутренней поверхности бака. Учитывая, что известковый налет вызывает эффект изоляции, удаление слоя извести приводит к значительному сбережению энергии и существенно увеличивает срок службы приборов;

• новые пластинчатые теплообменники:

при температуре воды до 90°C новые пластинчатые теплообменники остаются свободными от известкового налета. Применение устройства магнитной обработки воды позволяет увеличить интервалы между обслуживаниями теплообменников в 3...4 раза. Пластины могут быть очищены струей воды под давлением без применения шарошки или кислотной очистки;

• пластинчатые теплообменники, находящиеся в эксплуатации:

существующий известковый налет становится рыхлым и вымывается с поверхности пластинчатых теплообменников, заблокированной отложениями жесткости, при условии достаточно интенсивной циркуляции воды;

• насосы:

насосы остаются свободными от накипи,  как следствие - увеличивается срок службы насосов (уменьшаются расходы на обслуживание), вследствие уменьшения потерь давления в системе снижается потребление энергии насосом.

 

Электромагнитная обработка воды для борьбы с образованием накипи получила широкое распространение в последнее десятилетие. В сравнении с давно известными методами умягчения воды электромагнитную обработку отличают простота, безопасность, экологичность и низкие эксплуатационные расходы.

 

Приборы  VULCAN  и CALMAT применяются в квартирах и коттеджах для предотвращения отложений накипи, очаговой коррозии, удаления старых отложений накипи в трубах отопления, горячего водоснабжения, в стиральных и посудомоечных машинах, газовых колонках, бойлерах и отопительных котлах. 

 

Преимущества применения приборов VULCAN  и CALMAT:

• Снижение затрат на энергоносители до 25 %.
• Увеличение срока службы оборудования на 40-60 % и теплоотдачи на 25 %.
• Защита от очаговой коррозии, удаление старых отложений накипи.
• Не требует обслуживания и применения химикатов - экологически чистый метод.
• Отсутствие сменных элементов, высокая надёжность и долговечность, срок эксплуатации более 30 лет.

 

Выводы:

В результате кристаллизации солей магния и кальция в артезианской и водопроводной воде образуется накипь, способная доставить немало неприятностей. В рамках бытовых проблем - это вода, еле-еле сочащаяся из крана; сероватые «рифы» на нагревательных элементах бытовых приборов, быстро приходящих в негодность, одежда, после стирки теряющая цвет и прочность. В масштабах городского хозяйства котельных камень (так называют отложения на стенках отопительного оборудования) приводит к огромным потерям тепла в системе центрального отопления.

 

Подсчитано, что даже 3-миллиметровый слой таких отложений поглощает около 25 % тепловой энергии. Кстати, именно накипь вынуждает проводить ежегодную профилактику в системе центрального водоснабжения.

 

Устройства электромагнитной обработки воды предназначены для  предотвращения образования и ликвидации уже отложившейся накипи на стенках трубопроводов и теплообменных элементов. Устройства электромагнитной обработки воды могут быть включены в состав любых установок, подверженных образованию накипи в процессе эксплуатации. Метод электромагнитной обработки воды является экологически чистым методом и не требует химических реагентов или затрат энергии. В результате электромагнитной обработки воды вместо прикипевшего котельного камня образуется мелкокристаллический легко удаляемый шлам.

Алексей Терновцев, доцент кафедры гидравлики и водоотведения Киевского Национального университета строительства и архитектуры:

«Трубы стока отходов имеют еще большую проблему образования отложений, чем водопроводные. Обработка сточных вод промышленных предприятий с применением электромагнитного поля позволяет существенно снизить негативное влияние на окружающую среду и уменьшить количество твердых отходов».

 

Устанавливая прибор VULCAN, вы не только экономите ваши средства, но и участвуете в социальной экологической и экономической программе страны!