Нивелировать это негативное явление, обеспечить максимальную эффективность переноса тепловой энергии можно, уделив соответствующее внимание водоподготовке. В чем ее специфика? Какие средства и методики для этого используются?
Какая вода используется в котельной?
Котельная – сложная инженерная система, состоящая из множества элементов и технологических участков, на каждом из которых используется вода определенного типа:
- Сырая. Водопроводная, либо поступающая из поверхностного, подземного водоема, не подвергавшаяся механической фильтрации, химической очистке и другим методам обработки.
- Питательная. Вода, используемая на участке входа в котел. Подготовка направлена на оптимизацию ее основных параметров, давления, температуры, химического состава.
- Добавочная. Необходима для того, чтобы компенсировать потери, снижения уровня теплоносителя, связанные с протечками, техническим обслуживанием системы, ее продувками. Аналогичную функцию выполняет подпиточная вода.
- Котловая. Циркулирует непосредственно внутри котельной установки.
- Прямая и обратная сетевая. Циркулирует или от источника тепловой энергии до конечных приборов-потребителей, или по обратному технологическому участку.
Нормативно-правовая база
Системы водоподготовки котельных установок должны соответствовать определенным требованиям и нормам, закрепленным документально. Основные стандарты закреплены в СНиП II-35-76 и СП 89.13330. В них обозначены допустимые величины следующих показателей:
- Уровень кислотности;
- Содержание нефтепродуктов;
- Содержание органического, растворенного и других форм железа;
- Объем кислорода, находящегося в растворенной форме.
Лимиты закреплены для различных состояний теплоносителя, зависимы от его температуры, давления.
Необходимость водоподготовки
Вне зависимости от источника воды, ее изначальное состояние редко позволяет обеспечить безопасную, эффективную эксплуатацию котельной. Например, для поверхностных водоемов, будь то озера или реки, характерны высокие концентрации органических загрязнений, подземные воды, даже артезианские – насыщены механическими частицами и минералами. Функции водоподготовки – приведение воды к нормативным показателям, решение нескольких задач:
- Исключение формирования на внутренних поверхностях труб налета и отложений. Они состоят из минералов, механических частиц, содержащихся в воде. Отложения значительно снижают базовую пропускную способность системы, что негативно сказывается на эффективности, приводит к росту давления, чреватому серьезными авариями, разгерметизацией, протечками.
- Защита от формирования слоя накипи. Он появляется из-за избыточной жесткости воды, высоких концентраций магниевых, кальциевых солей. Плотный слой накипи уменьшает теплоотдачу, негативно сказывается на эффективности котельной установки, провоцирует перегрев.
- Защита от коррозии. Главная причина появления ржавчины – чрезмерное содержание в воде веществ с высокой окислительной активностью. Они провоцируют разрушение и истончение металла, потерю им изначальных прочностных характеристик. Интенсивность износа оборудования резко увеличивается, возникает риск серьезной аварии.
Правильный подбор системы водоподготовки поможет достичь следующих результатов:
- Снижение интенсивности износа котельных установок и, следовательно, расходов на их обслуживание, риска поломок.
- Приведение характеристик теплоносителя в соответствии с отраслевыми стандартами, требованиями, зафиксированными в нормативно-технической документации.
- Повышение качества воды и пара, используемых для реализации определенных производственных, технологических процессов, что положительно сказывается и на качестве выпускаемых товаров.
- Повышение КПД. При отсутствии водоподготовки, коэффициент зачастую находится на уровне 50-60 процентов, но может быть увеличен до 80-90.
- Снижение расхода энергии, вне зависимости от ее источника, будь то электричество, жидкое, твердое, газообразное топливо.
Технологии водоподготовки
Водоподготовка для котельных установок – сложный процесс, предполагающий последовательное выполнение нескольких технологических операций, каждая из которых требует отдельного рассмотрения.
Механическая водоподготовка
На этой стадии должны быть удалены посторонние примеси и загрязнения, частички ила, мелкие песчинки. Наиболее эффективными являются технологии отстаивания и фильтрации. В первом случае, механические загрязнения осаждаются под собственным весом и удаляются, во втором – задерживаются фильтрами.
Химическая водоподготовка
Методика базируется на применении реагентов, активирующих химические реакции, при помощи которых удается решить следующие задачи:
- Нормализация жесткости. Реагенты растворяют магниевые и кальциевые соли, либо провоцируют их активное выпадение в виде легко удаляемого осадка. В основном, применяется кальцинированная сода или фосфат натрия.
- Удаление железа. Допустимо воздействие диоксида марганца, либо веществ с выраженной окислительной активностью, озона, гипохлорита натрия.
- Удаление органики. Органические загрязнения характерны, по большей части, для поверхностных водоемов, их устранение возможно при помощи активированного угля, гипохлорита натрия.
- Коагуляция. Метод применяется, если анализ показывает присутствие коллоидного раствора, концентраций веществ, которые не могут самостоятельно выделиться в осадок. Воздействие хлорида магния, сульфата железа или другого коагулянта приводит к тому, что эти вещества объединяются в крупные частицы, оседают под собственной массой и успешно удаляются механической фильтрацией.
- Флокуляция. Она может быть как самостоятельной технологией очистки, так и вспомогательной, в комбинации с коагуляцией. Принцип действия аналогичен предыдущему.
Выбор схемы водоподготовки
Система водоподготовки эффективна только в том случае, если она на 100% соответствует конкретному котельному оборудованию. Чтобы достичь такого соответствия, при разработке необходимо принимать во внимание следующие моменты:
- Актуальные нормативно-технические документы, законодательные акты, чтобы исключить нарушения требований и правил, действующих в теплоэнергетике.
- Источник воды. От источника зависят специфические загрязняющие вещества. Например, для поверхностных источников – это органика, подземных – минеральные примеси.
- Химический состав теплоносителя. Для определения концентраций загрязняющих, нежелательных, потенциально опасных веществ необходимо провести лабораторный анализ.
- Класс котельной установки. Например, для водогрейных котлов на первый план выходит снижение жесткости, удаление механических загрязняющих частиц. Специфика работы паровых котлов предполагает постоянное испарение жидкости, а потому она должна иметь строго определенный химический состав, органическими загрязнениями можно пренебречь.
- Требования к теплоносителю, обозначенные в эксплуатационной инструкции, техническом паспорте к конкретному котельному агрегату.
Водоподготовка необходима любому котельному агрегату, вне зависимости от его производительности, мощности, специфики применения. Экономия на ней недопустима, она неминуемо обернется увеличением нагрузки, приведет к тому, что оборудование быстро выйдет из строя, потребует затратного ремонта, резко увеличится расход энергии и топлива, что нивелирует всю экономию.