Жесткость воды для котлов

Поступающая на котельные установки вода называется сырой, или исходной. Это термин подразумевает, что она нуждается в дополнительной подготовке (очистке, умягчении, дегазации и т.д.). Избыточная жесткость воды котлов - одна из самых серьезных угроз для котлового оборудования, насосов и водопроводов. В отличие от механических примесей, от растворенных в воде карбонатов и других солей избавиться обычной фильтрацией не получится. Необходимы специальные установки для умягчения.

Что такое жесткость воды для котлов

В теплоэнергетике под жесткостью воды подразумевается процентное содержание в ней солей кальция и магния. На жесткость для котлов проверяются все категории воды - питательная, подпиточная, котловая. Но в первую очередь водоподготовка производится для сырой воды, которая затем направляется на разные нужды котельного хозяйства.

Жесткость делят на три категории:

1. Жк - карбонатная;
2. Жнк - некарбонатная;
3. Жо - общая.

По параметру Жк вода характеризуется наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Снизить жесткость воды на котельной можно путем предварительного нагревания воды. При повышении температуры растворимые карбонаты выпадают в осадок, образуя химические формы СаСО₃, и MgCO₃. Осадок удаляется из резервуара водоподготовки после откачки воды в систему питания котла. Такая жесткость называется временной, так как устранить ее достаточно просто.

Некарбонатная жесткость Жнк определяется наличием других солей кальция и магния CaSO₄, MgSO₄, СаСl₂, MgCl₂ (продуктов реакций с иными видами кислот, например, сульфатами, фосфатами и т.д.). Это трудноустранимая жесткость, которая называется постоянной или сульфатной.

Общая жесткость Жо - суммарное содержание ионов кальция и магния во всех формах. Эта норма жесткости воды для котлов приводится в нормативных документах, в частности, ГОСТ 20995-75, СанПиН 2.1.4.1074-01, СНиП 11-36-73 "Тепловые сети. Нормы проектирования", указаны допустимые уровни содержания этих элементов. По исходным параметрам сырой воды, жидкость делится на категории:

• мягкая - до 2 ммоль/кг;
• средняя - 2 - 10 ммоль/кг;
• жесткая - ≥ 10 ммоль/кг.

В технической литературе используется единица измерения жесткости грамм эквивалента, показывающая, сколько миллиграммов вещества растворено в 1 кг воды. В этих единицах измеряется щелочность воды - содержание едкого натра, кальцинованной соды, тринатрийфосфата и других щелочных соединений, растворимых в воде. По виду загрязнений щелочность делится на гидратную, гидрокарбонатную и карбонатную.

Если общая жесткость воды в котлах и щелочность выходят за пределы нормы, то оборудование находится под угрозой образования накипи и ускорения коррозионных процессов. Это приводит к:

• закупорке трубопроводов;
• выходу из строя клапанов;
• снижению теплоотдачи из-за образовавшегося на стенках котлов и труб осадков;
• перегрузке насосов;
• неконтролированному повышению давления.

Для увеличения ресурса оборудования, повышения КПД систем отопления и снижения вероятности нештатных и аварийных ситуаций предназначены установки умягчения воды. Это специальное оборудование, которое предназначено для очистки воды от солей и щелочей. С его помощью снижают жесткость на котельной.

Требования по содержанию карбонатов, сульфатов и других примесей касаются также перегретого пара, использующегося в паровых котлах энергетического и отопительного назначения. Нормы по жесткости для котлов приведены в ГОСТ.

Определение жесткости воды в котельной

Для анализа характеристик котловой воды по жесткости применяются специальные методики, утвержденные на законодательном уровне и описанные в нормативных документах. Проверка воды на соответствие норм жесткости для водогрейных и паровых котлов производится в специальных лабораториях, которые выдают протоколы установленного образца, служащие основанием для организации процесса водоподготовки. Проверяется вода по параметрам:

• Ph;
• прозрачности;
• щелочности всех типов;
• содержанию хлоридов;
• наличию общего железа;
• сульфатность;
• общую жесткость;
• наличие нефтепродуктов.

Также могут анализироваться и другие характеристики, например: наличие сухого остатка, количество растворенного кислорода и углекислого газа.

Анализ воды на жесткость в котельных производится разными способами. Общая жесткость исследуется по методике комплексонометрического титрования, при этом используются специальные индикаторы (этиохром "Т", Трилон и другие). Также используются специальные приборы, основным из которых выступает TDS-метр, или солемер. Он работает по принципу измерения электрического сопротивления воды с растворенными в ней солями. Чем ниже концентрация примесей, тем больше сопротивление. Для определения массового содержания примесей используется прибор "АКМС-1", подсчитывающий Жо в мг-экв/литр.

После анализа воды на жесткость для котельных инженеры получают объективную информацию для организации работы станции по таким параметрам:

• объему продувки котлов;
• влажности пара;
• расходу реагентов;
• глубине очистки;
• оценке работы оборудования водоподготовки.

Данные из лаборатории позволяют правильно рассчитать вид и необходимую мощность установок деминерализации и умягчения воды, добиться идеального химического состава жидкости для котлов определенного типа.

Как снизить жесткость в котельных

Чтобы уменьшить жесткость в котле, используют:

1. Фильтры умягчения - основной способ;
2. Ионообменные фильтры с многокомпонентной смолой для обезжелезивания и умягчения;
3. Обратный осмос.

Первичная обработка сырой воды производится на механических фильтрах промывочного типа. Здесь устраняются достаточно плотные и крупные примеси - песок, глина, ил, коллоидные взвеси. После такой очистки вода не избавляется от растворенных в ней солей и других химических соединений, но ее обработка становиться намного проще.

В процессе дальнейшей водоподготовки для снижения общей жесткости для котлов, жидкость поступает на фильтры-умягчители. Это специальные емкости, в которые засыпают кальцинованную соду, известь или ортофосфат натрия. При прохождении воды через такую засыпку, в ней происходят химические реакции замещения ионов кальция и магния на ионы натрия. При достаточно больших размерах и сравнительно медленной работе таких фильтров удается снизить концентрацию солей до допустимого показателя в 0,01 мг-экв/литр. Натрий-катионный обмен используется как в промышленных установках водоподготовки, так и в ряде фильтров бытового назначения. По результативности и простоте использования умягчительная фильтрация находится на первом месте и входит в число основных способов снижения жесткости воды в водогрейных котлах и котлового оборудования иных типов.

Также используются фильтры, оснащенные электромагнитными излучателями. Воздействие поля позволяет изменить химические свойства примесей на уровне молекул. Соли жесткости кристаллизуются и удаляются посредством фильтрующего элемента. Электромагнитные фильтры активизируют молекулы примесей и способствуют очищению котлов и трубопроводов от уже отложившейся накипи.

Ионообменные смолы

Второй вид фильтров, использующихся для умягчения жесткости воды в котельной - установки на базе твердых смол. Это ионообменные фильтры, которые работают по тому же принципу, что и засыпные, но вместо минеральных материалов в них используются смолы-иониты. Это вещества, которые обладают пористой структурой и способностью вести активный обмен ионами с раствором. Вода, при взаимодействии со смолами, избавляется от железа, кальция, магния. Смолы не растворяются в воде и способны к очистке. После промывки они опять становятся пригодными к использованию.

Ионообменные смолистые фильтры, которые подбирают с учетом результатов анализа жесткости воды в котельной, различаются высокой скоростью работы, компактными размерами и длительным ресурсом. В теплоэнергетике ионный обмен на смолах натриевой группы производится для котельных среднего и небольшого размера и для очистки обратного конденсата. Гелевые и пористые смолы обеспечивают самое лучшее качество воды для отопительных систем при минимальных энергозатратах. Но ионный обмен не может дать того уровня минимальной концентрации, как нанофильтрация и обратный осмос.

Мембранные установки для умягчения жесткости котловой воды

Установки обратного осмоса принадлежат к оборудованию для высокой очистки жидкости. Принцип работы состоит в том, что вода под давлением прокачивается через полупроницаемую мембрану, поры которой пропускают молекулы воды, но задерживают все примеси. К ним относятся и ионы кальция, магния, железа и других элементов. Вода очищается на химическом уровне без применения реагентов.

Самостоятельно обратный осмос для снижения жесткости воды в котельных не применяется - он выполняется только в комплексе с другими методами очистки на финальном этапе. Мембраны очень чувствительные и дорогие, на них можно подавать только предварительно прошедшую механическую очистку и ионообменные процессы воду. После прохождения процесса обратного осмоса, многие промышленные котельные используют дополнительную дегазацию воды и выравнивание кислотно-щелочного баланса.

Фильтры для умягчения жесткой воды

Все типы фильтрации допустимо использовать как основной способ подготовки воды для котельных при большой жесткости воды. Такие фильтры и наполнители к ним можно заказать у нас. Мы поставляем промышленное оборудование и бытовые системы всех моделей. При необходимости спроектируем комплексную систему умягчения воды для котельной любого типа и поставим все необходимые компоненты для ее монтажа и эксплуатации. Заказы принимаются на сайте или по телефону после предварительных консультаций с менеджерами компании.