Гидромагнитная обработка воды для систем отопления и водоснабжения
В мероприятиях водоочистки определенную нишу занимает магнитная обработка воды. О ее особенностях, новых направлениях наш корреспондент беседует с В. А. Лаптевым, к. т. н., научным руководителем компании «МВС КЕМА»
— Магнитная обработка воды — достаточно новый для России способ. Откуда он пришел к нам и в чем его основные преимущества?
— В последнее время в европейских странах, в особенности в Германии, получила распространение магнитная обработка воды, применяемая в системах отопления и водоснабжения. В результате такой обработки растворенные известковые соединения быстро кристаллизуются и выносятся вместе с потоком воды, не оседая на стенах трубопроводов. Старые известковые отложения постепенно растворяются и выносятся потоком воды. За последние два года в Германии установлено 80 тыс. приборов для магнитной обработки. Их ежегодный прирост составляет 10–20%.
Основным преимуществом магнитной обработки являются простота, дешевизна, безопасность и почти полное отсутствие эксплуатационных расходов. Обработанная магнитным способом вода не приобретает никаких побочных, вредных для здоровья человека свойств и не меняет солевой состав, сохраняя вкусовые качества питьевой воды.
— Владимир Александрович, пожалуйста, расскажите подробнее, для чего проводят магнитную очистку воды, употребляемую для систем отопления и водоснабжения?
— Дело в том, что природная вода — это сложная система. В ее состав входят различные соли, диспергированные примеси, взвешенные вещества (гипсовые, известковые, глинистые, песчаные частицы), а также органические вещества, бактерии, вирусы и т. д.
Из грунтов в подземную воду поступают соли кальция и магния, обуславливающие ее жесткость. Жесткую воду нельзя использовать для работы теплообменного оборудования и хозяйственно-бытовых нужд. Жесткая вода непригодна для применения в паровых и водогрейных котлах, да и для всего оборудования, работа которого основана на процессе теплообмена.
Слой накипных отложений толщиной около 3–4 мм ухудшает теплообмен приблизительно на 30%, что автоматически влечет за собой перерасход топлива для поддержания необходимого режима работы оборудования.
В соответствии с ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение, наружные сети и сооружения», СНиП II-35 76 «Котельные установки» жесткость воды не должна превышать 7 мг-экв/л. Ряд предприятий вводят еще более жесткие требования к технологической воде:
- для жаротрубных котлов (5–15 атм) — 0,35 мг-экв/л;
- для водотрубных котлов (15–25 атм) — 0,15 мг-экв/л;
- для котлов высокого давления (50–100 атм) — 0,035 мг-экв/л;
- для барабанных котлов (100–185 атм) — 0,005 мг-экв/л.
Если жесткость воды, используемой для хозяйственно-бытовых нужд, выше 4,5 мг-экв/л, это приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Согласно инструкции по эксплуатации бытовой техники, жесткость воды не должна превышать 1,5–2,0 мг-экв/л.
— Как магнитное поле воздействует на присутствие в воде излишек солей?
— Существует ряд гипотез воздействия магнитного поля на ионы солей, растворенных в воде. Первая состоит в том, что под влиянием магнитного поля проходят поляризация и деформация ионов, сопровождающаяся уменьшением их гидратации (степени «рассеянности» в толще воды), повышающиеся вероятность их сближения и, в конечном счете, образования центров кристаллизации. Вторая гипотеза предполагает действие магнитного поля на коллоидные примеси воды. Третья гипотеза объединяет представления о возможном влиянии магнитного поля на структуру воды. Это влияние, с одной стороны, может вызвать изменения в агрегации молекул воды, с другой — нарушить ориентацию ядерных спинов водорода в ее молекулах.
— Расскажите, пожалуйста, о сути метода.
— Обработка воды в магнитном поле в основном применяется для борьбы с накипеобразованием. Сущность метода состоит в том, что при пересечении водой магнитных силовых линий катион солей жесткости выделяется не на поверхности нагрева, а в массе воды. Метод эффективен при обработке вод кальциево-карбонатного класса, которые составляют около 80% вод всех водоемов нашей страны и охватывают 85% ее территории. Уменьшение образование накипи и других отложения солей остается наиболее широкой отраслью применения магнитной обработки. Обработанная таким образом вода сохраняет антинакипный эффект в течение длительного времени.
— Где в настоящее время наиболее востребован рассматриваемый метод?
— Сегодня магнитная обработка воды, прежде всего, применяется для защиты от накипных отложений и коррозии теплообменного оборудования, используемого в малой энергетике, в замкнутых циркуляционных системах охлаждения и в оборотных системах теплоснабжения с водогрейными котлами. Для этих целей может использоваться гидромагнитная противонакипная установка (ГМПНУ), состоящая из магнитного активатора и гидроциклона закрытого типа с тонкостью фильтрации от 0,5 мкм.
— Насколько данный метод применим на более крупных предприятиях?
— Этот метод очистки может также успешно применяться на крупных ТЭЦ и для промышленного технологического оборудования больших предприятий. В настоящее время оборотные воды промышленных предприятий объемом более 1 000 куб. м, как правило, не имеют водоподготовки из-за высокой стоимости оборудования химической водоочистки и последующих больших эксплуатационных расходов. Для оборотных вод такого объема можно применять технологию магнитной обработки воды с высокой тонкостью фильтрации, используя гидроциклон закрытого типа производительностью 250 куб. м/ч с возможностью сепарации частиц от 0,5 мкм. При этом в ГМПНУ можно подавать только часть циркулирующей воды, в зависимости от ее карбонатной жесткости. Как показывают эксперименты, обработка части общего потока воды общего потока воды позволяет обеспечить уменьшение слоя накипи и сепарацию взвеси при условии многократного контакта воды с магнитным полем и прохождении ее через гидроциклон. То есть задачи водоподготовки решаются комплексно: обеспечиваются безнакипной режим работы оборудования, обезжелезивание, повышение коррозионной стойкости металлических поверхностей. Высокоэффективный вывод из контура мельчайших частиц исключает образование отложений в местах низких скоростей воды в системе. Таким образом, решаются проблемы увеличения перепада давления и местных перегревов. ГМПНУ не содержит движущих либо вращающихся деталей и не требует подвода электроэнергии.
— Кроме применения на производствах, где еще необходим метод магнитной обработки воды?
— Данный способ очистки воды может быть использован и для системы централизованного водоснабжения города. Традиционно эти системы путем осветления и фильтрования воды обеспечивают ее очистку от гетеродисперсных примесей, то есть примесей, присутствующих в воде кинематически неустойчивых взвесей и коллоидных частиц.
Осветление воды достигается отстаиванием или коагулированием. Питьевая вода данных систем обязательно подвергается обеззараживанию, которое в зависимости от степени загрязнения природных вод может быть одно- или двухступенчатым. При высокой загрязненности и цветности природной воды производят предварительное хлорирование. При хлорировании с амонизацией образуются органические соединения более токсичные, чем исходные. Это хлорфенол, гомогеносодержащие углеводороды, хлороформ, бромофор, дихлорэтан, тетрахлорметан, бромдихлорметан и другие.
Кроме того, вода, обрабатываемая коагулянтами, флокулянтами и окислителями, всегда содержит их остаточные количества, а после хлорирования и озонирования остаются остаточный хлор, остаточный озон, полиакриламид, активированная кремниевая кислота, полифосфаты. При неполной коагуляции в питьевой воде остаются алюминий, железо. Можно сказать, что вода подвергается вторичному загрязнению. Эти вещества-загрязнители являются гигиенически значимыми, поэтому их содержание в питьевой воде нормируется СанПин 2. Изменить данную ситуацию к лучшему может магнитная обработка воды.
— Можно отметить что-то новое, появившееся в развитии представляемого метода водоподготовки за последнее время?
— До сих пор очистка питьевой воды с водозабора не включала фильтрацию воды с тонкостью отсева начиная с 0,1 мкм ввиду отсутствия соответствующих фильтров. С 2000 г. такие самоочищающиеся гидроциклоны большой производительности были успешно применены для очистки воды в системах теплоснабжения.
Производительность воды через них может быть доведена до 900 м /час при неизменной тонкости отсева частиц 0,5–1 мкм и выше.
Предварительные расчеты показывают, что при такой степени фильтрации воды возможно снижение расхода коагулянтов и флокулянтов до 50% и, следовательно, снижение хлорирования. Фильтры также можно устанавливать перед поступлением воды непосредственно в водопроводную городскую сеть, что также снизит попадание в питьевую воду продуктов неполной коагуляции и флокуляции.
— Пожалуйста, расскажите подробнее о технологии магнитной обработки воды с высокотонкой фильтрацией.
— В технологии магнитной обработки воды революционным шагом стало применение тонкой фильтрации воды от 0,5 мкм и выше. При многократном прохождении воды через магнитный аппарат в его межполюсном пространстве в пересыщенном по накипеобразователю растворе образуются зародыши центров кристаллизации. При снижении перенасыщения эти зародыши начинают расти, вызывая объемную кристаллизацию солей жесткости. В результате вместо накипи образуется тонкодисперсная кристаллическая взвесь, частицы которой, достигнув определенного размера, выпадают, образуя шлам. Время сохранения противонакипных свойств в воде после наложения магнитного поля условно характеризуется понятием «магнитная память», определяемой продолжительностью существования центров кристаллизации. Отсюда возникает необходимость точного расчета «магнитной памяти» воды, в зависимости от ее химического состава, объема в сети, температуры, подпитки для получения максимального противонакипного эффекта. Расчет сводится к определению параметров и количества магнитных аппаратов, гидроциклонов для сепарации шлама, своевременного удаления его из системы. Также рассчитывается образование антикоррозионного магнетитового слоя. Технология наращивания магнетитовой пленки для защиты металлоконструкций от коррозии широко используется за рубежом как наиболее дешевый метод, не требующий эксплуатационных расходов. Удаление частиц кристаллизации и образовавшегося шлама из системы, обработанной в магнитном поле воды посредством сепарации в гидроциклоне, является основной технологической цепочкой в достижении максимального противонакипного эффекта.
При несоблюдении этого важнейшего условия к поверхности нагрева или охлаждения будет прикипать малотеплопроводный шлам. В основу гидромагнитной противонакипной установки, состоящей из гидроциклона и магнитного активатора воды, положен принцип высокоэффективного вывода из контура кристаллов накипеобразователей.
Основной элемент активатора — магнитная система, изготовленная из высокоэнергетических магнитов (на основе сплава неодим-железо-бор), установленных в корпусе из нержавеющей немагнитной стали так, что в рабочем зазоре активатора, через который протекает вода, создается несколько разнополюсных зон с высоким уровнем напряженности магнитного поля. Вода при прохождении этих зон временно (в течении длительного времени) изменяет свои физические свойства.
— Что представляет собой упомянутый вами гидроциклон и каков его принцип действия?
Гидроциклон батарейный (ГЦБ) представляет собой вертикальный агрегат (рис. 2).
Во время работы установки теплоноситель поступает через подводящий патрубок в приемную полость (В), откуда проходит через завихрители гидроциклонов, раскручивающих поток. В полости (Е) гидроциклона происходит разделение шлама, который вдоль стенки гидроциклона опускается в шламовую камеру (Д), а осветленный теплоноситель через трубки гидроциклонов поступает в выходную полость (Г) под крышкой и отводится в отводящий трубопровод контура.
Шлам, выделенный из теплоносителя, оседает в шламовой камере и может периодически удаляться (в соответствии с регламентом) через штуцер в сливную систему.
— В каких областях применяется гидромагнитная противонакипная установка?
— Спектр применения установки достаточно широк:
- очистка и обработка воды на ТЭЦ и объектах малой энергетики;
- обеспечение безнакипного режима работы теплоэнергетического (водонесущего) оборудования;
- подавление коррозионных процессов, защита оборудования от накипных отложений, удаление образовавшегося слоя накипи на внутренних поверхностях трубопроводов и других поверхностях оборудования тепловых сетей;
- обработка воды в водогрейных котлах частных домов, коттеджей, водогрейных и паровых котлах котельных;
- очистка воды источников хозяйственно-бытового и технического водоснабжения от взвешенных частиц (в том числе от окисленного железа);
- очистка воды в производственно-технологических линиях, использующих воду как теплоноситель (в том числе и в оборотном водопотреблении);
- эффективная очистка бытовых и производственных сточных вод.
Как фильтры тонкой очистки, гидроциклоны могут использоваться и в других направлениях фильтрации и очистки жидких сред.
| Автор: по материалам редакции Дата: 17.03.2008 Журнал Стройпрофиль 2-1-08 Рубрика: теплоснабжение. жкх. отопительные системы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |