Водоподготовка для котельных особенности, способы, рабочее оборудование

Водоподготовка для котельных установок – обязательный процесс для каждого производства рассматриваемой категории. Системы водоподготовки применяется в целях предотвращения образования отложений на рабочих элементах котлов. При этом именно качественная водоподготовка котлов является главной гарантией безаварийной и высокоэффективной работы котельного оборудования в течение отопительного сезона.

Зачем вообще нужна водоподготовка для котельных?

Водоподготовка представляет собой процесс подачи жидкости в котельную станцию после прохождения предварительного умягчения. При этом очистка производится за счет применения блочных фильтров многоступенчатого типа. Вода проходит подготовку перед использованием в судовых, а также водогрейных котлах.

Оборудование, применяемое для умягчения, очень эффективно смягчает жесткую воду. Далее в ходе очистки из жесткой воды будет удалена значительная часть растворенных в ней загрязняющих частиц. Поскольку главной причиной высокой жесткости рабочей среды является именно повышенная концентрация солей, грубодисперсных механических примесей, умягчение решает проблему действительно эффективно.

Первый этап водоподготовки котельных предполагает механическую фильтрацию. Второй уже более сложный и трудоемкий – требует предварительного удаления минеральных солей, растворенных в рабочей среде. Умягчение в данном случае производится с помощью современного метода тонкой очистки, имеющего высокую эффективность. Он предполагает применение мембранных технологий. Смягчители не используются ввиду применения ультрафильтрационных методов, а также обратного осмоса.

Водоподготовка: предварительные расчеты системы

Водоподготовка, многоступенчатая очистка, умягчение водогрейных систем осуществляет только после выполнения предварительных расчетов. Эти расчеты включают в себя сбор и систематизацию систем данных о протяженности водонагревательных систем, уровне их засоренности. Водоподготовка котельных с последующей очисткой системы транспортировки теплоносителей состоит из нескольких этапов:

1. Удаление взвесей, органики, коллоидов – или начальная очистка.
2. Умягчение – деминерализация.
3. Аннигиляция СО2 и О2 (агрессивные газы).
4. Коррекционная постобработка.
5. Расчет параметров следующей очистки.

Во всех системах теплоснабжения, включая те, в которых применяется ультрасовременное оборудование и постоянно производится точный расчет рабочих параметров, возможны непланомерные утечки теплопередающих сред. На котельных станциях, оборудованных чугунными и стальными котлами, утечки компенсируются подпилочной жидкостью. Такая вода обязательно проходит предварительную обработку с применением смягчителей. Смягчители располагаются в установках химической очистки воды.

Большая часть котельных, отвечающих за теплоснабжение объектов разного назначения, получает воду из водопроводных систем, которую дополнительной очистке подвергать не нужно – дегазации и смягчения оказывается достаточно. Все дело в том, что в состав водопроводной жидкости входит большое количество газов и солей, которые нужно убрать, поскольку они оседают в качестве осадка и начинают скапливаться на рабочих поверхностях котельных установок. С течением времени объем слоистых отложений увеличивается, и коэффициент теплоотдачи падает. В конечном счете это приводит к перерасходу топлива. Опасность осадков, которые образуют накипь, состоит в увеличении рисков аварий – это объясняется постоянным перегревом стенок котла. При этом агрессивные соединения, имеющие вид газообразных примесей, регулярно вступают в контакт со стенками котла, вызывая коррозийные процессы. Чугунные устройства коррозии не боятся, а вот для стальных они представляют опасность.

Чтобы на стенках котлов и основных рабочих элементах не появлялась накипь, нужно использовать воду оптимальной степени жесткости, а также подвергать ее дегазации, смягчать. Дегазация осуществляется путем вакуумдеаэрации. Умягчитель жидкости, используемой в котлах, имеет несколько разновидностей – и каждая из них имеет свои характеристики, особенности. Засыпка смягчающего вещества должна производиться заблаговременно. Жидкость, образующаяся на выходе устройств с химическим способом обработки, для питья является не пригодной. Самыми долговечными являются смягчители ионообменного типа, но они и стоят немало. Магнитные устройства универсальны, а самыми производительными являются установки, работающие на электромагнитном генераторе.

Популярные способы водоподготовки котельных

На сегодняшний день используются разные способы водоподготовки котельных станций, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества. Назовем основные:

• Осаждение.
• Коагуляция.
• Адсорбация.
• Флокуляция.
• Обратный осмос.
• Безреагентная водоподготовка.
• Ионобмен.

В процессе осаждения взвешенные в воде твердые частички оседают на фильтрующих поверхностях и на внутренних элементах устройства. Фильтры используются магнитные, съемные. Сам процесс осаждения протекает за счет использования специальных реагентов – данный способ является оптимальным для выведения взвешенных частиц и коллоидных соединения из воды. Он простой, быстрый и эффективный.

Обратный осмос предполагает применение специальной мембраны. Она обеспечивает эффективную фильтрацию находящихся в жидкости примесей (органика). Также мембрана неплохо справляется с задачей фильтрации бактерий и вирусов. При этом обратный осмос очищает воду слишком тщательно – и ее состав обедняется. Стоимость мембраны высокая, кроме того, она является не слишком надежной и часто выходит из строя в результате контакта с большими объемами загрязняющих веществ. Скорость очистки низкая, поскольку мембранный компонент является полупроницаемым.

При ионном обмене используется специальная смола, помещаемая в картридж. Смола состоит из ионов натрия, подготовленных соответствующим образом для последующего обмена. Умягчающий фильтр пропускает через себя жесткую воду и смягчает ее. Главные недостатки способа – высокая стоимость картриджей и потребность в их частой замене.

Химические реагенты – это специальные окислители. Они представлены преимущественно озоном, кислородом, хлорамином, марганцовкой и перекисью водорода. Эти элементы являются активными и сохраняют стойкость даже после того, как полностью растворятся в жидкости. Перманганат калия играет роль восстановителя, а перекись водорода слишком токсичная, поэтому используется в небольших количествах. Озон экологичный дорогой окислитель.

Безреагентные методы смягчения предполагают использование специальных электромагнитных, магнитных и ультразвуковых приборов. Очистка в данном случае основывается на принципе интенсивного электромагнитного, волнового или ультразвукового воздействия. Безреагентные устройства активно используются в теплосистемах жилых частных домов и квартир.

Оборудование, применяемое для водоподготовки котельных

Оборудование, которое используется для водоподготовки на котельных станциях – это различные установки и фильтры. Рассмотрим основные категории:

1. Загрузочные баллонные устройства являются самыми распространенными и идеально подходят для частных домов. Принцип работы – механическая фильтрация. Некоторые модели также могут использоваться для удаления железистых примесей из жидкостей. Стоят баллоны сравнительно недорого.
2. Мембранные умягчители могут иметь разные параметры и рабочие показатели. Современные модели снабжаются специальным автоматическим блоком, что обеспечивает максимальный уровень удобства применения и управления прибором. Мембранный умягчитель – лучшая защита от накипи.
3. Ультрафиолетовые обеззараживатели максимально быстро удаляют соли тяжелых металлов, вредные бактерии.

Реже, но тоже используются ртутные бактерицидные лампы, предназначенные для установки в системах низкого давления. Ртутные лампы долговечны и имеют хороший КПД.

Законодательные нормы и требования

Нормы проектирования водоподготовки систем котельных определяются на законодательном уровне. Ознакомиться с ними можно в СНиП II-35-76 (актуализированный документ СП СНиП 89.13330.2012) «Котельные установки». В соответствие с положениями названного документа, режим работы котельной станции должен обеспечивать нормальную работу пароводяного тракта, котлов, теплового оборудования и тепловых сетей без отложений накипи и появления коррозии на внутренних рабочих поверхностях. Состав системы водоподготовки определяется уровнем качества исходной воды, действующими требованиями к очищенной воде, общей производительностью установки. Нормы очищенной воды зависят от ее назначения и прописываются в соответствующих документах. Требования к очищенной воде зависят от ее назначения и определяются нормативными документами.

Кроме нормативной документации, в ходе водоподготовки следует учитывать рекомендации производителя оборудования, которые прописываются в руководстве пользователя. Параметры сетевой ГВС воды устанавливаются и проверяются СанПиНом.

Основные ошибки водоподготовки

Рассмотрим типичные ошибки подготовки воды для котельных:

• неэффективность системы предварительной очистки или ее полное отсутствие;
• неправильный расчет установок деминерализации/умягчения (он должен производиться в индивидуальном порядке);
• отсутствие или некорректная отладка деаэраторов;
• плохая коррекционная обработка жидкости.

Дело в том, что главными источниками воды для котельных станций являются скважины, водоемы и городские водопроводы. Та же водопроводная вода поступает на установку неподготовленной. Если она хлорированная, дехлорирование обязательно, поскольку хлор разрушает мембраны обратного осмоса и аниониты (составляющие части ряда станций водоподготовки). В воде, которую получают из грунтовых источников, много железа, которое вызывает преждевременную коррозию труб, способствует зарастанию мембран характерным осадком и, соответственно, появлению потребности в проведении частых кислотных промывок (а они уменьшают срок службы мембран). Взвеси и органика – главные причины образования отложений на поверхностях нагрева, в трубах, коррозии. Также органические вещества вызывают обрастание мембран обратного осмоса, деградацию и уменьшают обменную емкость аонитов.

Качественная водоподготовка – почему это важно?

Водоподготовка для котельной, выполненная по всем правилам, избавит вас от ряда неприятностей, финансовых потерь, улучшит эффективность оборудования. Срок службы котельных станций и их оборудования во многом зависит именно от свойств пара и воды. Низкое качество подпитывающей, питательной воды, плохой контроль, отсутствие химической коррекции жидкостей приводит к образованию накипи, началу кислородных, углекислотных коррозионных процессов. В итоге падает теплопередача, оборудование забивается, уменьшается срок его службы, падает рентабельность котельной, возрастает частота простоев.

Наиболее опасной для котельных является жидкость с высокой концентрацией загрязнителей вроде солей кальция, магния. Они оседают на внутренних рабочих деталях и образуют толстый, не удаляемый слой накипи. В итоге страдает теплопроводность металлов, и для обеспечения нормальной производительности станции приходится расходовать намного больше энергии. Единственным методом предотвращения образования накипи является многоступенчатая качественная очистка воды от примесей.

Для справки. Классификация котлов

Существующие сегодня котлы делятся на несколько категорий:

1. Паровые – для получения пара.
2. Водогрейные – для нагрева под давлением.
3. Пароводогрейные – для нагрева воды и получения пара.

В зависимости от используемого способа получения энергии устройства бывают:

• энерготехнологическими – они служат для переработки технологических материалов (то есть топлива);
• утилизационными – в них используется тепло от отходящих газов;
• электрическими – данные устройства для получения пара или нагрева воды используют электрическую энергию.

Типы циркуляции – естественная и принудительная. С учетом числа циркуляционных циклов, котлы бывают прямоточными (с однократными движениями рабочих сред) и комбинированными (с многократными циркуляционными процессами).

В зависимости от направления движения рабочей среды по отношении к поверхности нагрева выделяются:

• Котлы газотрубного типа – в них конечные продукты, образующиеся в результате сгорания топлива, движутся внутри поверхностей нагрева в трубах, а смесь пара с водой и сама вода – снаружи.
• Водотрубные котлы – в них все происходит с точностью наоборот.

Тип котла обязательно нужно учитывать при определении требований к очищаемой и смягчаемой воде.

Терминология. Виды воды

Вода, применяемая в котлах, в зависимости от конкретного технологического участка, имеет различные названия, которые закрепляются в соответствующих нормативных документах. Среди них:

• Сырая вода – ее получают из источника водоснабжения, то есть это жидкость без предварительной обработки.
• Питательная вода – жидкость, которая находится на входе в котел, отвечает заданным химическим, температурным и прочим требованиям.
• Добавочная вода – нужна для компенсации потерь, которые возникают в результате продувки котла, а также утечки пара, воды в тракте пароконденсатора.
• Подпиточная вода – компенсирует потери, возникающие в результате утечек в теплосетях, теплопотребляющих установках.
• Котловая вода – это та жидкость, которая циркулирует непосредственно внутри котла.
• Прямая сетевая – вода напорного трубопровода.
• Обратная сетевая – жидкость, находящаяся в теплосети на пути следования от потребителя и до сетевого насоса.

Основные источники сырой воды – это озера, реки, скважины (грунтовые, артезианские), водопроводы (поселковые, городские). Каждый источник характеризуется наличием тех или иных загрязнений, поэтому подбирать ВПУ нужно только после подробного анализа образцов. Проверки проводятся в специализированных аккредитованных лабораториях. Для анализа берутся пробы в разные времена года, поскольку состав воды зимой, летом и в межсезонье не стабилен.