Из этой статьи вы узнаете
1. Назначение системы химводоподготовки котельных.
2. Требования к питательной воде котлов.
3. Основные методы химводоподготовки котельных.
3.1. Умягчение воды на ионообменных фильтрах умягчителях
3.2. Обезжелезивание и деманганация воды
3.3. Деминерализация и дистилляция воды на системах обратного осмоса
3.4. Дозирование ингибиторов коррозии и отложения минеральных солей
4. Выводы и рекомендации.
Вода нужна везде и всегда. К её качеству предъявляются особые требования, которые различны для разных областей. В промышленной сфере особое внимание уделяют химическому составу воды.
1. Назначение системы химводоподготовки котельных.
Специалисты, которые разбираются в котельном оборудовании подтвердят, что вода для котельных должна соответствовать определенному регламенту. От этого зависит надежность и сроки работы каждой установки. Котельные, несмотря на то что предназначены для работы с водой, не могут долго с ней контактировать. И тут дело вовсе не в качестве материала из которого сделан котёл, а в самой воде. Для котловой воды используется либо обычная водопроводная, либо скважинная или из открытого водоема. В любом случае в ней содержится большая концентрация примесей. Присутствие в ней множества примесей, особенно солей жесткости и железа, губительно для оборудования. Во избежание подобных ситуаций применяется предварительная химическая обработка воды, корректирующая её состав. Химподготовка подразумевает применение реагентов для очищения от солей жесткости и других примесей. Их наличие может повредить дорогостоящее оборудование образованием коррозии и накипи. Назначение системы не имеет значения. Такая подготовка является обязательной как для водогрейных котлов, так и для паровых. Основная задача систем химической подготовки – смягчить воду для дальнейшего её применения. Образование солевых отложений на внутренних частях оборудования, элементах нагрева довольно быстро выводят его из строя. Для очистки требуется большое количество моющих средств. При механическом воздействии для удаления слоя накипи стирается специальный защитный, который есть практически у всех видов котлов. Как итог, существенно увеличиваются затраты на эксплуатацию. Для правильной и долгой работы котельной необходимо исправное оборудование.
2. Требования к питательной воде котлов.
Для каждого вида котлов существуют определенные требования к воде по жесткости, кислотно-щелочному балансу и других примесей. Выделяют основные четыре условия: жесткость, кислотность, наличие фосфатов, концентрация кислорода. Если в котлах присутствует элементы нагрева, требования к питательной воде увеличиваются. Содержание кислорода допустимо в пределах 3 мг в 1 литре. Всё зависит от давления. При высоком давлении способность кислорода к разъеданию в разы больше, чем при обычном. Допустим, для паровых газотрубных котлов, работающих на жидком топливе содержание солей жесткости не должно превышать 30, а растворенного кислорода не более 50 мгм/кг. Содержание солей кальция и магния не более 0,02 моль на литр. Фосфатов не больше 15 мг на литр. Сульфит натрия меньше 10 мг на литр. Для котлов с принудительной циркуляцией требования жёстче. Кислорода не более 0,1 мг на литр, кислотно-щелочной баланс не более 9. Солей жесткости 0,015 мг на литр.
Как уже говорилось, для каждого вида котельного оборудования существуют свои нормы. Зависит от давления, температуры воды, производительности. И, конечно, сферы эксплуатации. При несоблюдении правил котел будет работать неправильно. Даже не то что бы неправильно, а потреблять больше ресурсов и выйдет из строя довольно быстро. Поэтому необходимо четко соблюдать все инструкции и создавать необходимый для работы химический состав воды.
3. Основные методы химводоподготовки котельных.
Существует несколько способов первичной обработки воды для котельных. Все они применяются исходя из состава воды и конструкции самого котла. Самый первый фильтр – состоит из решеток и задерживает крупные загрязнения. Если вода имеет неприятный запах или цветовую окраску, ставится сорбционный фильтр. После очистки от механических примесей, наступает черед обработки от химических соединений и бактерий. Для этого устанавливаются обезжилезиватели и система обеззараживания. После прохождения всех этапов воду умягчают. Не обязательно проходить все этапы водоочистки. Все зависит от изначального состава воды.
3.1. Умягчение воды на ионообменных фильтрах умягчителях
После химического анализа воды подбирается система умягчения по необходимым параметрам. Так же рекомендуется освободить место, системы умягчения промышленных масштабов обычно громоздкие. И обязательно должна быть канализация для сточных вод. Одним из самых распространенных способов умягчения воды является применение ионной фильтрации. У этого метода есть как преимущества, так и недостатки, но об этом позднее. Суть метода во взаимозамещении ионов. Сама конструкция состоит из основной ёмкости для фильтрации, ёмкость для регенерации и контролирующий блок. В бак поступает вода и именно там проходит фильтрация. Контролирующий блок необходим чтобы сигнализировать о регенерации фильтра. При необходимости в блок можно добавить дополнительные функции: считывание проходящего литража воды и другие. В ёмкости для регенерации содержится солевой раствор. Именно благодаря ему происходит промывка фильтра и возобновление его рабочих свойств. Сам ионный фильтр состоит из колбы, наполненной ионной смолой с ионами натрия. При поступлении воды через колбу смола склеивается с ионами кальция и магния, а ионы натрия освобождаются и попадают в воду. Происходит замещение ионов. Вода с натрием может использоваться как питательная. Систему можно расширить, установив два баллона с фильтром. При этом работа фильтрации не прекращается. При необходимости регенерации первого фильтра, в работу вступает другой.
Рис. 1 Ионообменный фильтр умягчитель воды
У метода есть свои преимущества и недостатки. Из преимуществ:
- Быстрое удаление солей жесткости.
- Возможность регенерации фильтра без замены.
- Использование соли для регенерации без вредных химикатов.
- Возможность расширить систему.
Недостатки:
- Расход на промывку. Для промышленного использования необходимо много соли.
- Обязательная обработка отходов перед утилизацией. После промывки фильтров получается очень насыщенный солевой раствор с примесями ионов кальция и магния. Такую жидкость нельзя сразу сливать в канализацию.
- Может занимать много места.
3.2. Обезжелезивание и деманганация воды
Еще одна проблема, с которой сталкиваются при водоочищении, большое количества железа и магния. В большинстве случаев такие примеси находятся при использовании воды из скважины. Наличие таких примесей меняет цвет воды, оставляет ржавые пятна. Для оборудования грозит возникновением коррозии и свищей. Что ведет к его замене и финансовым затратам. В зависимости от pH воды определяется метод.
Безреагентный метод возможен только при кислотно-щелочном балансе не менее 6,7. В таком случае используется система глубокой аэрации- насыщение водой кислородом. После взаимодействия с воздухом и расщепления ионов железа и марганца, вода поступает в загрузку и вредные примеси оседают в ней. Такой метод удобен тем, что не используются реагенты, а, следовательно, нет затрат на них. Из недостатков – для использования требуются определенные условия. Такая очистка возможна только при наличии молекул железа и марганца одновременно.
Гораздо чаще применяют реагентный метод. Это может быть обработка воды хлором. При этом водная среда окисляется и железо с марганцем переходят в другую форму в виде осадка, возможную для удаления с помощью фильтра. На сегодняшний день на замену хлору пришел гипохлорит натрия, который также окисляет среду. Из преимуществ: высокая эффективность и низкие расходы на реагенты. Из недостатков: образование дополнительных соединений, которые необходимо удалять.
Для обезжелезивания и деманганации используют раствор марганца. Он также способствует окислению и приводит к распаду молекул. Из преимуществ: добавляется в жидком виде. Из недостатков: необходим особый контроль за процессом, чтобы нерастворенные частички марганца не попали в воду.
Еще один способ удаления примесей – озонирование. Современный сильный окислитель ионов железа и марганца. Из преимуществ: комплексный очиститель. Проводится не только обезжелезивание и деманганация, но и удаление других веществ. Убирает любой запах. Из недостатков: наличие специальной системы, которая довольно большая и дорогая. Обязателен дозатор, для контроля подаваемого вещества.
Рис. 2 Схема системы обезжелезивание и деманганации
3.3. Деминерализация и дистилляция воды на системах обратного осмоса
Деминерализация и дистилляция воды является очень важным этапом при водоподготовке. Наличие некоторых примесей может сделать её более активной в химическом плане. Также после применения реагентного способа очистки могут быть остаточные соединения. Для питательной воды нужного качества необходимо перед применением избавить её от всех веществ, сделать пустой. Одним из самых профессиональных методов с помощью системы обратного осмоса. Суть такого способа в применении полупроницаемой мембраны. Ячейки фильтра очень маленькие и пропускают только молекулы кислорода и углекислого газа. Все остальные примеси застревают в мембранном фильтре. Такая водоочистка полностью убирает все соли и очищает почти на 100 процентов. Один из недостатков системы в предварительной очистке. Если протолкнуть через мембрану исходную воду, с большой концентрацией примесей, фильтр просто не выдержит и забьётся. Так же вредно воздействие хлора, который разъедает мембранный фильтр. Перед использованием системы обратного осмоса следует провести химический анализ воды. Однако, несмотря на недостатки, система обратного осмоса выдает совершенно пустую воду без каких-либо примесей, подходящую для использования в котельных.
Рис. 3 Установка дистиллятора воды "Вагнер-250Д"
3.4. Дозирование ингибиторов коррозии и отложения минеральных солей
Для борьбы с солевыми отложениями и коррозией применяют специальные ингибиторы. При их правильном подборе и подходящему составу питательной воды возможно обойтись без ступени умягчения. Применение данного способа зависит от качества ингибитора и его реального действия. Суть в продвижении воды и добавления в неё ингибитора. Его расход должен быть прямо пропорционален литражу воды. Поэтому очень важно точно сделать расчеты для подачи химических веществ, используя данные температуры воды и особенности используемой системы. Подаются реагенты через дозатор, чтобы вводить точное количество необходимого вещества. Проверить эффективность метода стоит месяца через два. Для этого берут воду на анализ и проверяют внешний и внутренний вид оборудования. Из преимуществ метода можно выделить простоту системы. Из недостатков: необходима точная подборка ингибитора. Потому что результат сразу увидеть не удастся. Еще один из минусов расходы на реагенты. Импортные ингибиторы качественнее российских, но и расходы на них больше.
Рис. 3 Система дозирования
4. Выводы и рекомендации.
Для долгой и продуктивной работы котельного оборудования за ним необходим уход и правильная эксплуатация. Одним из пунктов является использование технически годной подпиточной воды. Она должна соответствовать определённым нормам, которые применяемы к данному оборудованию. В зависимости от производства и конструкции котельного оборудования нормативы могут отличаться друг от друга. Очистительный этап является важной ступенью в работе. Сделав точный анализ воды нужно выбрать необходимую систему водоочистки. Это может быть использование как одного вида, так и комбинации. Основные требования – отсутствие механических загрязнений. С этим справится обычный фильтр грубой очистки. Отсутствие солей кальция и магния, ионов железа и марганца. Для этого выбирается наиболее удобный способ фильтрации. После выведения всех примесей, удаляются остатки газов и прочих соединений путем деминерализации. Ну и напоследок защита оборудования от коррозии путем применения ингибиторов.
Подготовка воды – это довольно сложный процесс, требующий внимания. Без качественной обработки будут финансовые убытки. Котельное оборудование стоит недешево и его замена, особенно в маленькие сроки, крайне нежелательна. При выборе метода водоочистки стоит обратить внимание на место установки, состав воды, необходимую производительность, финансовые затраты на саму систему и расходные материалы в процессе эксплуатации. При выборе реагентного метода важным условием является правильная утилизация отходов в соответствии с экологическими нормами.
Ниже представленно видео по установки системы дозирования часть 1
Ниже представленно видео по настройки системы дозирования Часть 2