Подпиточная вода в теплосетях: нормы и требования к качеству
Водопроводная вода может негативно влиять на коммуникации и трубы. Из-за высокого содержания газов, взвеси и солей в трубах образуется накипь, возникает коррозия, уменьшается проходное сечение. Чтобы продлить срок службы трубопровода, используется подпиточная вода.
Подпиточная вода и ее особенности
Подпиточная вода — это специально подготовленная среда для восполнения потерь в системах водо- и теплоснабжения. Она должна соответствовать ГОСТ и содержать строго определенное количество примесей. Только в этом случае удастся предотвратить образование шлама и появление накипи.
Дистилляция — не выход
Подпиточную воду проверяют на соответствие техническим, а в некоторых случаях — санитарно-гигиеническим требованиям. Воду не подвергают полной дистилляции — процедуре, когда из среды полностью удаляют соли. Для технических нужд такой процесс очистки слишком дорогостоящий. Для водопроводной воды дистилляция неприемлема, потому что дистиллированная вода негативно влияет на здоровье. Поэтому для подготовки среды применяют другие технологии очистки, менее радикальные.
Подпиточная вода должна содержать такое количество солей и других веществ, чтобы на поверхности труб максимально медленно происходили процессы отложения накипи, появления коррозии, образования шлама. Накипь в какой-то степени может защитить внутреннюю часть трубопровода от коррозии. Однако она тоже имеет свои негативные стороны. Образование накипи приводит в дальнейшем к уменьшению проходного сечения труб и локальному пережогу отдельных трубок в котельных установках.
Полностью остановить процессы коррозии и образования накипи можно, только подвергнув воду дистилляции. Однако при очистке воды ориентируются не на полное устранение проблем — важно прийти к экономически целесообразному решению. Дистилляция технической воды — это дорого и не окупается в отдаленной перспективе. Дешевле через несколько лет сменить трубы, чем постоянно использовать только полностью очищенную от солей среду.
Требования к среде
Незначительный слой накипи, который образуется на поверхности труб в результате постоянного использования коммуникаций, может предотвратить преждевременную коррозию. Это тоже продлевает срок службы труб. Поэтому среду не очищают полностью от солей — это производится до допустимых пределов. Уровень очистки зависит от водно-химических режимов в контурах котла и температуры среды в трубопроводе.
Чем больше температура среды, тем быстрее происходят процессы отложения солей и коррозия. Также на скорость разрушения трубопроводов влияет давление в трубах. Система под высоким давлением, в которой циркулирует горячая вода, быстрее выйдет из строя, чем коммуникации с холодной водой, где давление незначительное.
Как происходит отложение солей? Весь процесс можно объяснить разложением двууглекислых солей магния и кальция. В результате химической реакции образуются монокарбонаты, которые выпадают в осадок и откладываются на стенках труб. На поверхности образуется твердая корка, которую невозможно убрать естественным способом. Наиболее твердую корку дает углекислый кальций.
Как характеризуется жесткость воды
Жесткость воды бывает трех видов:
Карбонатная жесткость воды считается временной, некарбонатная — постоянной. Суммарная жесткость — это сумма двух показателей (постоянной и временной жесткости). Временную жесткость определяют, оценивая количество бикарбонатов. Она зависит от содержания в среде солей магния и кальция, которые разлагаются при нагревании. Постоянная жесткость также определяется содержанием солей кальция и магния, но речь идет о труднорастворимых в воде солях.
При подготовке среды учитывают все виды солей. В расчет берется постоянная и временная жесткость, а также суммарный показатель.
Коррозия труб происходит из-за газов, которые содержатся в среде. Процесс окисления трубопроводов и оборудования запускают:
- кислород;
- соли серной и соляной кислот;
- двуокись углерода.
Кислород содержится в самой среде. При прохождении среды по трубам он контактирует со стальной поверхностью, соединяется с металлом и вызывает коррозию. Для предотвращения окисления замеряют содержание кислорода в воде.
Содержание двуокиси углерода зависит от содержания в воде карбоната кальция. Защитная карбонатная пленка на поверхности труб может предотвратить разрушение металла. Если содержание карбоната кальция низкое, процесс окисления протекает достаточно быстро. Вода считается коррозионно-агрессивной при низкой содержании карбоната кальция. Одновременно именно карбонат кальция вызывает отложение накипи на поверхности труб. При переизбытке солей кальция вода становится коррозионно-неагрессивной. Но при этом возникает риск уменьшения проходимости трубопровода.
Отдельно стоит сказать о сульфатах и хлоридах. Ранее они считались безопасными для металла. Сегодня уже известно, что хлориды и сульфаты являются катализаторами коррозии и также могут способствовать разрушению металлов. Более того, вещества с содержанием сульфатов и хлоридов разрушают карбонатную пленку (накипь), которая в естественных условиях не подвержена разрушению. После разрушения пленки процессы коррозии ускоряются, происходит быстрое разрушение труб.
Если раньше хлориды и сульфаты не замеряли, то сегодня показатели по содержанию таких веществ обязательно указывают в технической документации. Если не следить за составом среды, углекислотная и кислородная коррозия быстро разрушит трубопроводы. Решить проблему извне будет крайне сложно. В подпиточной воде углекислый газ не должен содержаться вообще. Однако эта проблема до сих пор не решена.
Влияние взвешенных частиц
Взвешенные частицы в воде также влияют на работу трубопроводов. Если кислород и углерод запускают коррозию, а соли вызывают отложение налета, то взвешенные частицы вызывают отложение ила и грязи. Постепенно в трубопроводах, радиаторах, трубках подогревателей возникает засор. Коммуникации перестают выполнять свое основное назначение.
В подпиточной воде, предназначенной специально для теплосетей, содержание таких частиц не должно превышать 5 мг/л. Это вполне допустимая норма — в таком количестве взвешенные частицы не откладываются в коммуникациях. Засор происходит крайне редко. Если вода не соответствует нормам ПТЭ, то проблемы возникнут очень быстро. Очищать радиаторы и трубопроводы крайне сложно — это потребует дополнительных расходов. Часть расходов придется понести потребителям.
Нормы ПТЭ и ГОСТ
Состояние технической воды для теплосетей прописано в ПТЭ — правилах технической эксплуатации тепловых станций и сетей. Если вода предназначена для питья и поступает в жилые помещения, то требования к ее качеству можно найти в ГОСТ 2874-73. Даже в технической воде должны отсутствовать вредные для здоровья вещества и примеси. Если система имеет водоразбор, то среда должна отвечать строгим санитарно-гигиеническим требованиям.
В жилых домах системы теплоснабжения имеют непосредственный водоразбор. Следовательно, среда в таких системах должна проходить санитарно-гигиеническую проверку. Согласно ГОСТ 2874-73 регламентируется вкус, цвет, запах, химический состав и прозрачность среды. В стандарте прописано содержание взвешенных частиц, хлоридов, железа, минеральных солей, сульфатов, солей кальция и магния. Также установлено строгое требование к максимальной жесткости воды. Жесткость такой среды не должна превышать 7 мг-экв/л.
Лишенная солей (дистиллированная) вода запрещена к использованию. Уже проанализировано влияние такой среды на состояние здоровья человека. Дистиллированная вода нарушает работу желез внутренней секреции и вызывает проблемы с пищеварением. Для осветления и очистки воды иногда применяются специальные составы. Содержание таких составов регламентировано. В ГОСТ указано максимально допустимое содержание таких средств в воде.
Вода, которую используют только для технических нужд, не осветляется. В средах, которые используют только для теплоснабжения, допускается иное содержание сульфатов, солей магния и кальция, хлоридов и взвешенных частиц. Однако, чем выше температура среды, тем ниже допустимое содержание примесей. Температура среды влияет на скорость протекания процессов.
Борьба с коррозией, шламом, накипью
Шлама, накипи и коррозии в системах теплоснабжения избежать очень сложно. Для продления срока службы трубопроводов можно:
- Использовать для систем теплоснабжения трубы, которые устойчивы к коррозии и образованию накипи.
- Снизить коррозионную активность среды.
- Использовать для защиты внутренней поверхности труб специальные защитные пленки.
Также для защиты труб используется метод деаэрации, когда из системы удаляется лишний воздух. Возможно и связывание окислителей с помощью химических веществ — реагентов. Эти методы используются в комплексе с другими способами борьбы с коррозией. Снижение до минимума содержания солей нецелесообразно. В котельных устанавливаются деаэраторы вакуумного и атмосферного типов, используется также естественная деаэрация.
Для удаления углекислого газа из системы производится силикатирование среды, обработка воды щелочными реагентами и сульфитом натрия. После очистки среда проходит тщательную проверку.
Источник
Водоподготовка для котельной. Котельная вода. Монтаж и обслуживание котельных установок.
Нормы проектирования водоподготовки отопительных и промышленных котельных определяются СНиП II-35-76* «Котельные установки». Согласно этому документу «Водно-химический режим работы котельной должен обеспечивать работу котлов, пароводяного тракта, теплоиспользующего оборудования и тепловых сетей без коррозионных повреждений и отложений накипи и шлама на внутренних поверхностях, получение пара и воды требуемого качества». Состав системы водоподготовки в котельной (в теплоэнергетике принято сокращение ВПУ – водоподготовительная установка) определяется качеством исходной воды, требованиями к очищенной воде, производительностью установки. Требования к очищенной воде зависят от ее назначения и определяются нормативными документами.
Вода в теплоэнергетике. Термины и определения.
Вода, используемая для паровых и водогрейных котлов, в зависимости от технологического участка, имеет разные наименования, закрепленные в нормативных документах:
Сырая вода – вода из источника водоснабжения, не прошедшая очистку и химическую обработку.
Питательная вода – вода на входе в котел, которая должна соответствовать заданным проектом параметрам (химический состав, температура, давление).
Добавочная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды и пара в пароконденсатном тракте.
Подпиточная вода – вода, предназначенная для восполнения потерь, связанных с продувкой котла и утечкой воды в теплопотребляющих установках и тепловых сетях.
Котловая вода — вода, циркулирующая внутри котла.
Прямая сетевая вода – вода в напорном трубопроводе тепловой сети от источника до потребителя тепла.
Обратная сетевая вода – вода в тепловой сети от потребителя до сетевого насоса.
Источниками сырой воды могут быть реки, озера, артезианские и грунтовые скважины, городской или поселковый водопровод. Для каждого источника характерны различные примеси и загрязнения, поэтому подбор ВПУ начинают с анализа образца сырой воды. Анализ воды должна проводить специализированная аккредитованная лаборатория. Для поверхностных источников необходимы несколько анализов в разные сезоны, так как состав воды нестабилен.
Обращаясь к нормативной документации для определения требований к подготавливаемой воде необходимо также знать тип используемого котла.
Классификация котлов. Термины и определения.
Все котлы можно разделить на:
— паровые котлы , предназначенные для получения пара;
— водогрейные котлы , предназначенные для нагрева воды под давлением;
— пароводогрейные , предназначенные для получения пара и нагрева воды под давлением.
По способу получения энергии для нагрева воды или получения пара котлы делятся на:
— Энерготехнологические – котлы, в топках которых осуществляется переработка технологических материалов (топлива);
— Котлы-утилизаторы – котлы, в которых используется теплота отходящих горячих газов технологического процесса или двигателей;
— Электрические – котлы, использующие электрическую энергию для нагрева воды или получения пара.
По типу циркуляции рабочей среды котлы делятся на котлы с естественной и принудительной циркуляцией . В зависимости от количества циркуляций, котлы могут быть прямоточные – с однократным движением рабочей среды, и комбинированные – с многократной циркуляцией.
Относительно движения рабочей среды к поверхности нагрева выделяют:
— Газотрубные котлы , в которых продукты сгорания топлива движутся внутри труб поверхностей нагрева, а вода и пароводяная смесь – снаружи труб.
— Водотрубные котлы , в которых вода или пароводяная смесь движется внутри труб, а продукты сгорания топлива – снаружи труб.
Пепейдя по ссылке можно найти нормативную документацию, в которой указаны требования к качеству воды.
Помимо нормативной документации необходимо учесть рекомендации производителя котла, указанные в инструкции по эксплуатации/ руководстве пользователя.
Сетевая вода ГВС должна соответствовать нормам «СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
Примеси сырой воды. Методы водоподготовки для котельной.
Примеси, содержащиеся в воде, можно разделить на две группы: растворенные и нерастворенные (механические). Высокая мутность , наличие взвешенных и коллоидных частиц ведет к накоплению шлама и забиванию трубной системы котла и нарушению циркуляции. В зависимости от источника воды и количественных показателей нерастворенных загрязнений выбирается метод механической очистки, осветления. В самом простом случае это механический фильтр с рейтингом фильтрации 200-500 мкм, а при поверхностном водозаборе может потребоваться обработка коагулянтами, флокулянтами, с дальнейшим отстаиванием и осветлением.
К растворенным примесям, влияющим на работу котлового оборудования, в первую очередь относят соли жесткости . При использовании жесткой воды происходит образование накипи на поверхности, ухудшается теплоотдача, происходит перегрев труб со стороны нагрева, что может привести к их разрушению. В зависимости от типа котла предъявляются менее или более жесткие требования по содержанию солей кальция и магния в питательной и котловой воде. На основании требований к очистке, исходной жесткости воды и требуемой производительности выбирается способ умягчения. К основным способам можно отнести:
1.Умягчение на Na-катионитовой смоле;
2.Известкование;
3.Умягчение, снижение общего солесодержания на установках обратного осмоса;
4.Умягчение, снижение общего солесодержания последовательным пропусканием воды через Н-, ОН-ионообменные фильтры.
Наиболее распространённым методом умягчения для котельных небольшой мощности является метод ионного обмена на Na-катионитном фильтре. При протекании воды через слой загрузки ионы кальция и магния замещают ионы натрия в гранулах смолы. Таким образом, ионы жесткости извлекаются из воды, а для поддержания ионного баланса в эквивалентном соотношении выделяются ионы натрия, соли которого обладают высокой растворимостью. Подробнее об умягчении можно узнать в соответствующем разделе сайта. Для непрерывного умягчения используют установки типа Duplex (Дуплекс ) — два фильтра работают одновременно, но регенерируются поочерёдно; или типа Twin (Твин) – два фильтра работают по очереди, регенерация происходит в момент работы другого фильтра. Стоить отметить, что для регенерации Na-китионнообменных фильтров промышленного и коммерческого назначения экономически целесообразно использовать не таблетированную соль, а насыпью. Для возможности применения соли в насыпь необходимы солерастворяющие установки (солерастворители). Ознакомиться с ними можно также на нашем сайте, перейдя по ссылке.
Подготовка питательной воды методом обратного осмоса применяется, когда необходимо очень высокое качество воды и/или получаемого пара, а также когда необходимо решение нескольких задач, например, если помимо умягчения необходимо снизить щелочность воды, удалить хлориды или сульфаты . Установки обратного осмоса (УОО) всегда рассчитываются индивидуально для каждого случая, исходя из качества исходной воды. Очищенная на обратноосмотических мембранных элементах вода называется «пермеатом» и имеет пониженный водородный показатель рН. УОО работают на накопительные емкости, а до подачи исходной воды на установку обязательно необходима предподготовка. Подробнее об установках обратного осмоса можно узнать из соответствующего раздела сайта.
Для воды из скважины характерным является превышение содержания железа и марганца , которые также влияют на рабочий режим котлового оборудования. Выбор метода обезжелезивания определяется многими факторами – от производительности установки до сопутствующих примесей.
Для предотвращения кислородной коррозии необходимо удалить растворенный кислород из питательной воды. Различают несколько видов деаэрации, но наиболее часто применяется термический и химический способ. Химический (реагентный) – введение в воду вещества, связывающего растворенный кислород, чаще всего применяют сульфит, гидросульфит или тиосульфат натрия. При термической обработке питательная вода нагревается до температур, близких к температуре кипения, при этом растворимость газов в воде уменьшается и происходит их удаления. Аппараты, в которых производится термическая дегазация, называются «деаэраторы». Бывают деаэраторы атмосферного, повышенного давления и вакуумные. По способу нагрева деаэраторы делятся на струйные, барботажные и комбинированные. В деаэраторах, помимо кислорода, удаляется также растворенный в воде углекислый газ , который является причиной углекислотной коррозии. Для уменьшения содержания углекислого газа в подпиточной воде используют также подщелачивание.
Существует большое количество реагентов, предназначенных для ингибирования процессов солеотложения и коррозии. Традиционно применяют автоматически дозирующие станции для ввода реагента в предварительно подготовленную воду. В некоторых случаях реагенты совместимы и могут дозироваться из одной ёмкости рабочих растворов, в других – требуется наличие нескольких дозирующих станций. При использовании реагентной коррекционной обработки необходимо следить за приготовлением дозируемых растворов и постоянно контролировать концентрации дозируемых веществ в котловой воде.
Компания «АкваГруп» гарантирует индивидуальный подход к подбору и расчету установки ВПУ для каждого объекта.
Источник
