Водоподготовка для котельных

Вода – неотъемлемая составляющая обслуживания любой котельной. Она является теплоносителем: принимает тепловую энергию от нагревающего оборудования и разносит её по системе, а также доставляет до потребителей.

Принцип работы котельной предполагает использование воды следующих видов:

• Сырой. Это исходная вода, которая поступает из первичного источника. Сырой она остаётся до механической обработки и химводоподготовки для котельной.
• Питательной. Это технологическая вода на входе в котёл. Она должна соответствовать требованиям, указанным в нормативных документах.
• Котловой. Это вода, которая потоком циркулирует внутри котлов в процессе работы системы горячего водоснабжения или отопления.
• Подпиточной. Данная вода в систему вводится с целью устранения потерь, обусловленных утечками, возникающими при эксплуатации, а также продувками.

Вода в котельных, используемых для теплоснабжения жилых объектов или промышленных компаний, практически постоянно находится в прямом контакте с трубопроводом тепловой магистрали, а также с нагревающим оборудованием. Это значит, что она напрямую влияет на состояние труб, на работу установок.

Водоснабжение котельной обычно обеспечивается либо ближайшим природным или искусственным водоёмом, либо скважиной. В первом случае забор осуществляется из реки, водохранилища, пруда, озера. Такие источники воды практически всегда содержат разнообразную органику и прочие примеси, например, отходы промышленности типа марганца и других металлов, смол. В грунтовых скважинах присутствуют частицы глины, ила, песка. И даже артезианские нельзя назвать полностью чистыми. В них часто попадают фрагменты горных пород, содержащие металлы и их соли, минералы.

Все перечисленные выше компоненты способны негативно влиять на трубопроводную магистраль и оборудование для нагрева теплоносителя. Система водоподготовки для котельной – важная составляющая обслуживания. Она решает несколько проблем:

1. Защита труб от отложений, налёта. Они формируются механическими примесями: частицами песка, солями минералов, фрагментами глины и ила, органическими веществами, продуктами окисления металлов. Всё это образует на внутренних стенках трубопровода налёт, который сужает просвет и тем самым повышает давление в системе, вызывает засоры, провоцирует перегревы, иногда становится причиной трещин и понижения производительности.
2. Предотвращение появления накипи. Она возникает из-за чрезмерно жёсткой воды, в которой содержатся соли магния и кальция. Данные соединения образуют известковый налёт, и он со временем становится плотным, увеличивает энергопотребление отопительной системы, провоцирует перегрев оборудования. В некоторых случаях возможны взрывы котлов.
3. Коррозия. Ржавчину вызывают коррозионно-активные вещества, такие как углекислота и другие кислоты, хлориды, кислород, щёлочи, сульфиты, железобактерии. Всё это разрушает пассивирующую плёнку – оксидный слой на металлической поверхности. Из-за этого сталь и медь, из которых обычно изготавливаются трубы для котельных и накопительные ёмкости, покрываются коррозией, постепенно повреждаются, деформируются, истончаются. В итоге магистраль и оборудование быстро изнашиваются.

Правильно организованная водоподготовка для котельной способна обеспечить полноценное обслуживание системы и решить множество задач:

• защитить дорогостоящее оборудование для нагрева теплоносителя от его перегревов, преждевременного износа, требующих ремонта поломок;
• привести воду в полное соответствие с установленными нормами по содержанию различных химических элементов и соединений;
• добиться уменьшения энергопотребления и сэкономить средства, которые идут на оплату электричества;
• обеспечить бесперебойную, безаварийную, непрерывную, эффективную работу всего оборудования и труб системы;
• продлить сроки службы трубопровода, соединительных деталей, котлов;
• повысить качество пара и воды, применяемых для технологических нужд;
• сократить затраты на обслуживание инженерной сети – на регулярные очистки и промывки теплообменников, насосных установок, других приборов и деталей;
• прийти к повышению КПД (на многих котельных коэффициент полезного действия оборудования не превышает 50-60%);
• нейтрализовать воздействие некоторых негативных факторов, например, резких сезонных колебаний температур, химических сред;
• сократить потребление топлива.

Для системы водоподготовки для котельной действуют определённые требования, установленные сразу несколькими документами, такими как СНиП II-35-76, Приложение под номером 3 к Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности, СП 89.13330 (Свод правил, установленный в 2016 году).

В перечисленной документации указываются нормативные значения для нескольких параметров: уровня pH (кислотно-щелочного баланса, то есть кислотности), концентрации нефтепродуктов, содержания железа, количества растворённого кислорода, карбонатной и сульфатно-кальциевой жёсткости. Пределы указываются для разных температур и рабочих показателей давления.

Любой проект системы водоподготовки для котельной включает решения по качественной обработке воды, используемой для работы паровых котлов, а также оборудования горячего водоснабжения и теплоснабжения. Необходим контроль качества не только воды, но и пара, если его образование предусмотрено принципом функционирования установок.

Подбор метода водоподготовки в котельной, а также проектирование очистных станций и расчёт рабочих параметров системы должны выполнять специалисты профильной организации. Они при выборе сравнивают экономические и технические показатели, а также учитывают требования, действующие для котловой и питательной воды для парового или водогрейного оборудования, а также для качества пара.

Обычно строгий контроль осуществляется на предприятиях и в компаниях города, работающих в сферах промышленности, теплоэнергетики, коммунального хозяйства. Такие организации поставляют тепло в квартиры многоэтажных домов, на производства, в социальные объекты. Их работу периодически проверяют контролирующие органы. Но водоподготовка котлов необходима и в автономных системах отопления, организуемых в загородных коттеджах, на дачах, в частных домах.

Водоподготовка для котлов имеет важное назначение – приведение теплоносителя к установленным нормам. Регламентируются разные показатели, поэтому, чтобы нормализовать состав и физико-химические свойства, одной технологии недостаточно.

Водоподготовка для котельной – это комплексный, многоэтапный процесс. Он включает разные технологии, которые важно реализовывать в правильной последовательности. Первый этап – это механическая водоподготовка котловой воды. Она требуется независимо от источника: водоёма или скважины. Механические примеси в составе воды есть практически всегда.

Механическая водоподготовка для котельной

Обслуживание оборудования в теплоэнергетической компании или автономной котельной многоэтажного дома включает предварительную механическую очистку теплоносителя, которая обычно является первым этапом обработки. Такая водоподготовка для котлов убирает песок, ил, глину и другие подобные примеси.

Механическая подготовка воды для котла выполняется такими способами:

• Отстаивание. При нём примеси под действием собственной силы тяжести опускаются и выпадают в осадок, который далее фильтруется – задерживается механическим фильтром и удаляется из системы.
• Фильтрация. Она осуществляется с помощью фильтров. Такое водоподготовительное оборудование задерживает песок, ил, мелкие частицы и прочие примеси.

Химическая водоподготовка

Химводоочистка в котельной осуществляется с использованием специальных реагентов – химических веществ и соединений, запускающих нужные реакции. Реагентная подготовка не только нормализует состав воды, но и выполняет несколько дополнительных функций: очищает стенки котлов и другого оборудования, предупреждает засорение насосов, растворяет налёт и загрязнения в трубах, компрессорах, других элементах систем, а также защищает от коррозии. При этом материалы не повреждаются, так как подбор реагентов осуществляется тщательно.

Полезно знать! Химическая подготовка воды имеет сокращённые общепринятые названия – ХВО (аббревиатура термина «химводообработка») и ХВП (от слова «химводоподготовка»).

ХВО для котельной при грамотном проектировании может решать несколько проблем:

• Снижение жёсткости. При такой хим. подготовке установка умягчения воды вводит реагенты, которые растворяют соли магния и кальция или же осаждают их, например, с образованием гидроксида кальция. Осадок на дальнейших этапах убирается механическим фильтром тонкой очистки. Также установка умягчения воды может в качестве реагентов применять фосфат натрия, известь, кальцинированную соду. Существуют и каталитические загрузки для фильтров (сульфоуголь, пиролюзит), которые за счёт поглощения солей жесткости и образования ионов останавливают процесс формирования нерастворимых соединений и, таким образом, обеспечивают умягчение.
• Обезжелезивание. Удаление железа и марганца на каталитических загрузках содержащих природный или искуственно обработанных диаксидом марганца. Кроме этого возможно удаление железа на инертных загрузках, предварительно окислив его слабыми, типа воздуха, или сильными окислителями, типа гипохлорита натрия, озоном.
• Удаление органических веществ. ХВО котельной при содержании органики включает применение гипохлорита натрия, а также активных углей.
• Коагуляция. Она эффективна при присутствии в воде коллоидных растворов – растворённых мельчайших частиц, которые из-за малой массы и одноимённого заряда содержатся в виде взвесей и не оседают на дно. Эффективными реагентами-коагулянтами являются сульфат железа, соли алюминия, хлорид магния. Они за счёт противоположного заряда притягивают и склеивают мелкие частицы и формируют хлопья, которые в виде осадка задерживаются в дальнейшем на фильтрующих загрузках.
• Флокуляция. Реагенты-флокулянты связывают сформировавшиеся после коагуляции или уже присутствовавшие в воде хлопья, превращая их в более крупные образования – флокулы. Последние осаждаются гораздо быстрее. Действенные реагенты для флокуляции – силикат натрия, различные полиакрилаты.

Важная информация! При разработке химводоподготовки котельной учитываются исходный состав сырой воды, среда (кислотная или щелочная), расход теплоносителя, рабочие параметры оборудования. От этих факторов зависят дозы реагентов.

Часто ХВО для котельной имеет автоматическое дозирование реагентов, осуществляемое по настройкам с необходимой периодичностью. Модуль дозации химикатов является важным элементом очистного сооружения. Он обеспечивает своевременный впрыск реагентов, их равномерное распределение в очищаемой воде.

Умягчение

Система умягчения воды для котельной – это не только использование реагентов, но и другие способы:

• Ионный обмен. Такая установка смягчения воды – это несколько модулей. В одном из них находится ионообменная гранулированная смола. Она содержит ионы, например, натрия или водорода, которые вытесняют из воды и замещают собой другие ионы: металлов, солей магния и кальция, цианидов и прочих вредных веществ. Ионообменная установка смягчения воды включает также бак с восстанавливающим солевым раствором. Он используется для регенерации – восстановления ресурса загрузки и её обогащения ионами Na.
• Обратный осмос. Система умягчения воды для котельной, которая работает по данному принципу, имеет мембрану. Её структура мелкопористая и полупроницаемая. Через неё под давлением проталкивается вода. При обратном осмосе задерживаются практически все загрязнения, включая вирусы, бактерии, грибки. Мембрана пропускает лишь молекулы воды. Большой плюс обратного осмоса – высокоэффективная очистка. Но во избежание быстрого засорения и повреждения мембраны требуется предварительная обработка исходной воды, например, химводоподготовка для удаления коллоидных частиц, механическая фильтрация для устранения крупных примесей. Обратный осмос хорошо подходит для получения технической воды, которая фактически получается дистиллированной. Для питьевой подготовки необходима минерализация для обогащения состава минералами.

Важная информация! При высокой концентрации солей жёсткости требуется глубокая деминерализация с многоэтапным, последовательным умягчением. Она может предполагать ХВП с последующим ионным обменом или обратноосмотической фильтрацией.

Обезжелезивание

Водоподготовительная установка при высоком содержании железа может включать не только введение реагентов, окисляющих и осаждающих железо, но и аэрацию. При насыщении воды кислородом запускается реакция окисления железа. Он при таком обезжелезивании переходит из растворённой двухвалентной формы в нерастворимый трёхвалентный вид. Далее происходит осаждение, и образовавшийся осадок фильтруется.

Важно! Другой вариант обезжелезивания – ионный обмен.

Другие способы водоподготовки

Для получения технической воды используются и другие способы, например, флотация. Она заключается в использовании разницы в удельных массах взвешенных частиц. Обычно осуществляют вспенивание с пропусканием через толщу воды потока воздуха. В результате на границе разделения жидкой и воздушной фаз формируется пена с примесями. Она убирается, сгущается и отфильтровывается. А чистая техническая вода поступает в систему.

Другой вариант – озонирование. Озон, являясь сильным окислителем, переводит отдельные вещества в другие формы: газообразные испаряющиеся, выпадающие в осадок или безопасные для котлового и иного оборудования.

Если в технической воде присутствует большое количество кислорода или двуокиси углерода (углекислого газа), то для его удаления выполняется деаэрация термическим способом. Также возможно обескислороживание химическим методом. В воду при нём вводят определённые реагенты.

Схема водоподготовки в котельной – это комплексная система, включающая несколько способов очистки, используемых в определённой последовательности. При разработке следует учитывать такие факторы:

1. Действующие нормативные условия. Они обязательно должны соблюдаться, чтобы обслуживание котельной соответствовало актуальному законодательству, затрагивающему теплоэнергетический комплекс.
2. Источник воды. Так, если она поступает из водоёма, то наверняка содержит органику. А из скважин часто подаётся жёсткая вода, требующая смягчения.
3. Состав воды. Он определяется с помощью лабораторного анализа, проводимого в организации, имеющей соответствующую лицензию и аккредитацию. По составу подбираются подходящие методы водоподготовки и варианты установок для очистки.
4. Тип котлов. Для водогрейных особенно важно умягчение жёсткой исходной воды. Обессоливание выполняется с учётом мощности, расхода теплоносителя, рабочего давления оборудования. До умягчения проводят грубую очистку для устранения относительно крупных загрязнений и коагуляцию. Примерно такие же условия подойдут и для газового котла. А вот паровое оборудование работает по более сложному технологическому циклу. Из-за непрерывного испарения и необходимости постоянного добавления подпиточной воды накипь и коррозия образуются более интенсивно и быстро. Для теплоносителя особенно важно корректировать именно химический состав. Микробиологический же может оставаться исходным. Для обработки применяются физические и химические методы. Предусматривается несколько стадий: фильтрация механическим путём, умягчение жёсткой отфильтрованной воды, химподготовка и необходимая для удаления излишков кислорода и углекислого газа дегазация.
5. Требования, предъявляемые к качеству воды, используемой в конкретных котлах. Такая информация может быть указана производителем оборудования в сопроводительной документации или сертификате.

Водоподготовительная установка обязательна не только в котельной, но и в системе отопления частного дома или коттеджа, например, для газового котла. Она защищает оборудование и трубы от негативного воздействия жёсткой воды и коррозии, продлевая срок службы нагревательных и насосных установок.

Некоторые из перечисленных методов, такие как ионный обмен, механические фильтры, обратный осмос, подходят не только для очистки теплоносителя систем горячего водоснабжения и отопления, но и для питьевой водоподготовки.

Водоподготовительная установка может быть спроектирована и смонтирована как на этапе строительства, так и в любое другое время. Если у вас возникли вопросы, то их можно задать сотрудникам компании, занимающейся поставкой очистного и фильтрующего оборудования. Сделать это можно с помощью звонка, сообщения на email или заявки на обратную связь.