Вам уже приходилось сталкиваться с вредными последствиями воздействия накипи?
Стиральная машина, кофемашина, газовые котёл… Кто из них стал последней жертвой известкового налёта?
Хотите узнать больше — что такое накипь и как с ней бороться?
Читайте нашу статью! Мы давно занимаемся вопросами защиты оборудования от накипи и уверены, что наши знания будут полезными для вас!
На снимке: образцы накипи из труб, взятые нами для исследования
Чем опасна накипь?
Накипь обладает крайне низкой теплопроводностью.
Для примера: теплопроводность стали составляет 39 ккал/м*час*град, а теплопроводность накипи — всего 0,1 ккал/м*час*град. Разница почти в 400 раз!
А это значит, что при работе котла, чайника или тэна, им приходится затрачивать больше газа или электроэнергии на нагрев и испарение жидкости.
И это ещё полбеды.
Отложения напкипи выводят из строя оборудование и приборы, делая невозможными их эксплуатацию!
Накипь, осевшая на тенах стиральных машин, приводит к перегоранию нагревательного элемента. Накипь, осевшая в жиклёрах кофемашин, приводит к невозможности подачи жидкости. Накипь, забившая змеевик газового котла приводит к его протечке и дорогостоящему ремонту.
Отложения, возникающие при работе промышленных котлов могут привести к разрыву труб и аварийной ситуации!
По роду деятельности мы каждый день сталкиваемся с различными котлами и иногда удивляемся, насколько беспечны люди, эксплуатирующие газовые котлы большой мощности…
На снимке вы можете видеть, что труба котла полностью забита накипью. Вода не проходит через неё, труба постоянно перегрета и это может привести к взрыву! Однако такой котел продолжал работать…
На снимке: накипь в трубе котла ДЕ-10-14
Таким образом, возникновение накипи в нагревательном оборудовании, приводит к следующим негативным последствиям:
- Перерасход топлива и электроэнергии;
- Ускоренный износ и поломка оборудования;
- Невозможность реализации технологического процесса;
- Вероятность возникновения аварийной ситуации;
Виды накипи
Количество химических элементов, из которых образуется накипь, достаточно разнообразно и, как минимум, её классифицируют в следующие виды:
- карбонатная накипь (углекислые соли кальция и магния — CaCO3, MgCO3);
- сульфатная накипь (CaSO4);
- силикатная накипь (кремнекислые соединения кальция, магния, железа, алюминия).
За 15 лет работы наша компания накопила значительное количество образцов накипи из разных уголков России. Нами было исследовано более 1000 образцов накипи и определён их химический состав.
На снимке: исходный образец накипи и её измельченный вид для проведения исследований
По результатам исследования мы выяснили, что содержание накипи, в подавляющем большинстве образцов содержит элементы:
Cа/Mg — от 87 до 96%
Fe — от 0,06 до 7,5%
SiO2 — от 0,02 до 1,8%
Можно ли по внешнему виду накипи узнать её химический состав?
На основании проведённых исследований более чем 100 образцов накипи, мы определили, что:
Однозначно определить химический состав накипи по её внешнему виду не представляется возможным!
Слишком много факторов влияет на цвет и консистенцию накипи — исходный состав воды, температура, давление, при которых образуется накипь. Кроме того, в накипи содержится ещё много элементов, которых очень мало по количеству, но они влияют на цвет и характер отложений.
Например:
На снимке: образцы накипи, имеющие различный цвет и консистенцию
На этих снимках представлены отложения, существенно отличающиеся по цвету и физической структуре. Удивительно, но эти отложения имеют практически одинаковый химический состав! Однако различные температуры и давления, при которых сформировались эти образцы накипи, привели к такой разнице в цвете и структуре!
При какой температуре образуется накипь?
Накипь начинает образовываться при температуре от 40°С и выше.
Достаточно подробную информацию о температуре и скорости образования накипи в устройствах приготовления горячей воды, мы нашли в книге Владислава Шафлика «Современные системы горячего водоснабжения», Киев, «Таки справы», 2010.
В таблице приведены данные о зависимости скорости образования накипи от жесткости воды и температуры.
На рисунке: данные о скорости образования накипи в зависимости от температуры
Как обнаружить?
Присутствие накипи при обогреве отопительным котлоагрегатом можно визуально, выполнив его демонтаж и частичную разборку. Однако в таком случае теряется гарантия и сервисное обслуживание. К тому же, необходимо привлечение специалистов, чтобы не допустить повреждений конструкции.
Другой способ обнаружения можно назвать косвенным, так как его можно реализовать без разбора самого котла. Для этого нужно выключить котёл, дождаться пока он остынет, а затем открутить гайку на трубе контура отопления, слить воду и изучить состояние внутренней поверхности. В случае присутствия накипи, будет виден белый налёт или соляные хлопья.
Предотвращение образования накипи
Умягчение
Основным способом, служащим для предотвращения образования накипи, является умягчение.
Под термином «умягчение» понимается процесс очищения воды от солей жесткости (Са и Mg), являющихся основной причиной образования накипи.
В процессе умягчения из воды удаляются ионы кальция (Ca) и магния (Mg). Это делается за счёт того, что воду пропускают через смолу или соль, содержащие в себе ионы натрия. При этом ионы кальция и магния из воды переходят в смолу или соль, а ионы натрия замещают их и переходят в воду. Таким образом происходит умягчение воды и снижается её общая жесткость.
Существуют следующие требования к жесткости воды:
Питательная вода паровых котлов и бойлеров (ГОСТ Р 55682.12-2013), ммоль/л <0,02
Существуют самые различные установки по умягчению, которые могут быть сконструированы и подобраны под исходную жесткость воды, кроме того, ступеней умягчения может быть несколько.
Также существуют установки обратного осмоса, которые могут выдавать из себя на выходе практически дистиллированную воду.
Противонакипные устройства
Отдельно нужно сказать о различных противонакипных устройствах, позиционирующихся как средство для предотвращения образования накипи. В нашей организации накоплен значительный опыт эксплуатации различных противонакипных устройств. Кроме того, мы сами выпускаем противонакипное устройство ЭКОФОР, предназначенное для предотвращения образования накипи и коррозии на паровых и водогрейных котлах.
На снимке: взрывозащищённое исполнение противонакипного устройства ЭКОФОР
В скором времени на нашем сайте мы разместим обобщение нашего опыта по эксплуатации противонакипных устройств. Сейчас же заметим, что они, к сожалению, не являются панацеей и причиной для отказа от существующих систем водоподготовки. Эти устройства должны применяться как дополнение к имеющимся системам умягчения. Эффективность этих устройств зависит от огромного количества факторов: габариты, параметры теплоносителя, химический состав воды и проч.
Причины выхода из строя емкостных водонагревателей
Основными причинами, сокращающими срок эксплуатации емкостного водонагревателя и приводящими к выходу из строя, являются коррозия, а также накипь, в результате которой снижается кпд прибора.
Перед тем как подробно рассматривать эти причины, необходимо остановиться на некоторых свойствах воды.
Вода – не только составляющая всех живых организмов и всего живого, это одновременно электролит (электропроводящий раствор) и универсальный растворитель.
При наличии даже небольшого электрического поля в воде емкостного нагревателя обязательно будут протекать гальванические токи. Вода как универсальный растворитель растворяет даже то, что не может растворить такая агрессивная среда, как кислота. И если в емкости нагревателя присутствуют хотя бы два различных металла, то оба металла будут передавать свои ионы электролиту, то есть воде.
Если бы электромагнитное поле было постоянным, а раствор электролита не пополнялся, то тогда наступил бы момент равновесия – раствор электролита стал бы насыщенным и все ионы перешли бы в раствор и на противоположно заряженные электроды. Но поскольку в емкостных водонагревателях вода обновляется, то коррозия ввиду постоянного переноса ионов в электролит будет всегда.
Очистка от накипи
Вторым направлением, обеспечивающим поддержание чистоты теплообменных аппаратов является их периодическая очистка от накипи. Это относится как к бытовым, так и промышленным агрегатам.
Существует несколько основных способов чистки оборудования от накипи. Перечислим основные из них: химическая промывка, механическая очистка, гидродинамическая очистка, электроразрядная очистка. Опишем, вкратце, данные методы.
Химическая промывка
Под химической промывкой подразумевают растворение накипи в оборудовании за счёт циркуляции в нём нагретого кислотного или щелочного раствора.
В общем виде создаётся замкнутый контур, в который входит: очищаемый объект, химический насос, промежуточный бак и кислотощелочестойкие шланги.
На снимке: химическая промывка бытового газового котла
Кислотный, например, раствор, подогретый до определенной температуры, циркулирует по замкнутому контуру в течении нескольких часов, за счёт чего производится растворение накипи и отмывка оборудования. Как правило, для химической промывки, используют соляную, серную, ортофосфорную и сульфаминовую кислоты.
Схема химической реакции при химической промывке оборудования сульфаминовой кислотой, например, выглядит следующим образом:
СаСО3+2NH2SO3H Ca(NH2SO3)2+H2O+CO2
Применяют, также, концентраты низкомолекулярных кислот (НМК). В ряде случаев, например для подготовки оборудования к пуску и отмывки его от производственных загрязнений: масел, ржавчины и окалины, используют щелочение каустической содой.
Химическая промывка незаменима для водогрейных водотрубных котлов типа КВГМ, ПТВМ, НР, ЗИО российского производства, а также жаротрубных котлов всех типов Viessman, Bosh, ICI, Loose и других производителей. Это обусловлено тем, что конструктивно, данные котлы, не имеют открытого доступа к своим трубкам, из-за чего единственно возможной становится их кислотная промывка.
Механическая очистка от накипи
Один из наиболее распространённых и известных способов очистки котлов и другого оборудования от накипи. Метод заключается в том, что в очищаемую трубу заводится механическая шарошка (бур, фреза), которая вращается в трубе за счёт электрического или воздушного привода. За счёт механического вращения, острые края шарошки достаточно эффективно счищают слой имеющейся накипи. Однако, при таком способе очистки, возможно ненормируемое воздействие шарошки на поверхность очищаемых труб, что в ряде случаев может приводить к утоньшению их стенок. Несмотря на это, метод имеет своих многочисленных сторонников, и наша компания имеет в наличии оборудование для механической очистки. Метод используют для очистки от накипи паровых котлов типа ДЕ, ДКВР, КЕ, ШБ, Е, трубок теплообменных аппаратов в сахарной, химической промышленности и т.д.
Гидродинамическая очистка от накипи
Принцип гидродинамической очистки основан на том, что вода, под высоким давлением, подаётся, посредством шланга высокого давления и форсунки, в трубу, что обеспечивает её отмывку от накипи. Данный метод эффективен для оборудования, у которого имеется открытый доступ к очищаемым трубам — теплообменников, бойлеров, паровых котлов Е, ДКВ, ДЕ, КЕ.
На снимке: гидродинамическая промывка теплообменника установкой высокого давления (ГУВД)
Экология СПРАВОЧНИК
Накипь в основном образуется из-за присутствия в воде карбонатов или сульфатов кальция, которые при высокой температуре менее растворимы, чем при низкой, или вследствие очень высоких концентраций кремнекислоты по отношению к щелочности воды в котле.[ …]
Образующийся карбонат кальция лишь частично отлагается на омываемой водой поверхности в виде накипи, большая часть его в виде взвеси находится в потоке воды и выпадает в осадок в местах застойных и с малой скоростью движения (в резервуаре градирни и т. п.). Вместе с тем наблюдения на модели показали, что скорость отложений СаС03 непосредственно на теплопередающей поверхности в полтора — пять раз больше скорости отложений на ненагреваемой поверхности.[ …]
При pH воды выше 4,5 угольная кислота распадается с образованием бикарбоната, который в свою очередь при pH воды выше 8,3 превращается в карбонат. Двуокись углерода очень агрессивна и приводит к коррозии водопроводных труб, поэтому водопроводную воду с низким значе-рн нием pH необходимо нейтрализовать щелочью для уменьшения коррозии труб. Вместе с тем щелочная вода, содержащая ион СО;;- , является жесткой и образует накипь в результате осаждения СаС03. Поэтому наибольшими преимуществами обладает такая технология очистки воды, при которой либо снижается значение pH, либо вода умягчается.[ …]
Расход воды снижается при повторно-последовательном использовании охлаждающей воды как на отдельных технологических установках, так и на смежных установках и некоторых объектах общезаводского хозяйства. Особенно эффективно оно в случае предварительной стабилизации свежей и оборотной воды против выпадения и разложения солей жесткости или специальной химической водоочистке свежей воды. Воду при этом можно нагревать до более высоких температур, так как накипь на трубах не образуется, а перед поступлением на градирню предварительно охлаждать с утилизацией тепла для отопления помещений, теплиц или производства холода. При такой схеме расход воды уменьшается в несколько раз.[ …]
Структура накипи и ее химический состав зависят от условий, при которых она образуется, а также от химических свойств питательной воды. Образование накипи происходит в несколько стадий. Вначале по достижению предела растворимости вследствие выпаривания или протекания химических реакций в однородном растворе появляются зародыши кристаллов, постепен ное укрупнение которых и создает плотную накипь или рыхлый шлам.[ …]
Количество накипи, образующейся в котлах при их питании обычной водой, бывает очень значительным. Фотография (рис. 19, а) наглядно показывает, как выглядит секция водогрейного котла после года его работы на обычной воде. А рядом стоит секция того же котла, проработавшая столько же времени, сколько и первый, питавшаяся той же водой, но вода эта проходила через магнитный аппарат: видна совершенно чистая от накипи поверхность. При этом уменьшение образования накипи но единственный эффект магнитной обработки воды, часто уже после контакта ранее имевшейся накипи с омагничен-ной водой накипь н чинает растворяться и отваливаться от стенок.[ …]
К промывной воде, применяемой для обессоливания, предъявляются особые требования. Эта вода не должна быть жесткой. В противном случае образуется накипь на поверхности теплообменников и ухудшаются условия теплопередачи.[ …]
В охлаждаемой воде не должны находиться крупные неорганические взвеси (песок), способные оседать в пазухах холодильников, печей и конденсаторов. Более мелкая взвесь (ил, глина), как правило, в трубках и камерах не осаждается, а захватывается образующейся в них накипью, нарушая тем самым условия теплообмена.[ …]
Эти соли морской воды образуют слой накипи в коммуникациях и в системах производственного оборудования, вызывают его коррозию, усиливают пенообразование, препятствуют проведению процессов проклейки и крашения бумаги, осаждаются на волокнах при изготовлении бумаги и создают много других производственных затруднений.[ …]
Если /л менее 6, то вода образует накипь; при /д более 6, но менее 7 вода близка к равновесию; при /й выше 7 вода обладает коррозионными свойствами.[ …]
При фильтровании воды через натрий-катионит катионы Са2+ и Mg2+ полностью замещаются катионами Na+. В результате этого в профильтрованной умягченной воде остаются лишь натриевые соли, обладающие большой растворимостью и не образующие вследствие этого накипь в паровых котлах или другой поверхности теплообмена. Количество анионов, содержащихся в умягченной воде (С1 , НСО «, SO — и др.), при натрий-катионировании остается практически неизменным.[ …]
На питание омагниченной водой тепловых сетей с открытым разбором горячей воды были переведены Ростовская ТЭЦ, Саратовская ГРЭС, Астраханская ТЭЦ. На этих станциях удалось полностью устранить образование накипи и таким образом отпала необходимость в систематических кислотных промывках.[ …]
Равновесные величины для воды имеются для каждой температуры. В охлаждающей системе вода может оставаться стабильной в определенном диапазоне температур, но обычно это невозможно. Вода или находится в состоянии равновесия при низкой температуре, и тогда накипь образуется при подогреве воды, или же равновесие устанавливается в местах подогрева, и тогда вода становится коррозионной при более низкой температуре. Это справедливо, поскольку высокая температура, которую следовало бы принять, не свойственна ни воде, поступающей в воздушный холодильник, ни воде, выходящей из теплообменника, и относится только к пленке жидкости, находящейся в контакте с поверхностью нагрева.[ …]
Для обработки подпиточной воды для тепловых сетей предложен безреагентный газоконтактный способ обработки осветленной воды, при котором не требуется ее умягчения и деаэрации. Для этого вода насыщается С02 при контакте ее с продуктами сгорания, при этом происходит удаление кислорода из воды до концентрации, меньшей 0,05 мг/л, а затем излишняя (сверх равновесного) СО? удаляется продувкой природного газа в дегазаторе (рис. 3-1). Вода при таком способе обработки получается достаточно стабильной и не образует накипи. Как видно, в этом случае нет никаких сбросов (с водой). Стоимость такой обработки воды на 70% дешевле ее обработки в ионитных фильтрах. Для подпитки тепловой сети можно использовать также продувочную воду котлов, что позволяет экономить теплоту для подогрева сетевой воды и снижать расход реагентов на очистку воды.[ …]
При использовании шахтной воды и воды из открытых водоемов нередко образуются прочные накипи с высоким содержанием кремниевой кислоты и полуторных окислов, которые трудно поддаются воздействию кислот и удаляются при помощи бурового инструмента. Для обработки такой воды требуются аппараты с высокой магнитной энергией и напряженностью магнитного поля не менее 13,6 • 104 ав/м.[ …]
Образование накипи происходит потому, что растворимость этих соединений уменьшается при повышении температуры. Накипь обычно образуется в дистилляционной установке; она осаждается на теплопередающей поверхности и препятствует теплопередаче.[ …]
И При оценке качества питьевой воды особое внимание следует уделять щелочам, которое являются активными, пептизаторами и переводят в коллоидное состояние грубодисперсн е вещества, создавая опасность загрязнения пара. Вместе с тем присутствие в воде щелочи значительно уменьшает растворимость соединений железа, предотвращая коррозию металла. В этих условиях образующийся при коррозии гидроксид железа осаждается из раствора на поверхность металла, формируя плотную защитную пленку. Поэтому рекомендуется подпитывать системы свежей водой с минимальным содержанием щелочи в пределах 25…50 мг/л едкого натра. Наличие в воде кремниевой кислоты недопустимо, так как это приводит к образованию в котлах высокого давления плотной с низкой теплопроводностью накипи.[ …]
Мало минерализованные щелочные воды могут быть с успехом использованы для питания паровых котлов низкого да ¡¡лени я. Длительные наблюдения показывают, что при питании паровых котлов накипи не образуется, количество продувок котла сокращается (не более раза в сутки). Имеется возможность полученные при продувке котла щелочные рассолы (содержащие до (3% соды) использовать в качестве заменителей щелочей для очистки светлых нефтепродуктов —бензинов, керосинов, дизельного топлива и др.[ …]
Однако они оказались недолговечны: накипь, образующаяся в испарительных устройствах, быстро вывела их из строя, а появившийся «дух соли» (очевидно, пары хлорной кислоты) делал получаемую воду кислой и совершенно непригодной для питья. И уже в 1695 г. парламент признал законными претензии Уилкота на приоритет и преимущества его изобретения. Но найти хоть какую-нибудь информацию о дальнейшей судьбе установки, предложенной им, оказалось невозможным. Неясно даже, была ли она когда-либо построена вообще.[ …]
При упаривании солесодержащих сточных вод под давлением расчетную температуру нагрева можно принять в пределах 155—ЮО С (в зависимости от состава сточных вод ее можно корректировать). Как известно, находящиеся в сточных водах хлориды кальция и магния при повышении температуры воды более 125 °С гидролизуются с выделением свободной соляной кислоты. Так, при 175 °С гидролизуется 8% хлорида кальция и до 30% хлорида магния. В результате гидролиза pH рециркулируемого потока снижается до 5—6. Как показали опыты на полупромышленной установке, карбонатных отложений на теплопередающих поверхностях не образуется. При снижении pH до 5—6 не предотвращается образование сульфатной накипи, но увеличивается ее растворимость. Концентрирование солей в циркулирующем потоке также способствует растворению сульфатов. Растворимость сульфата кальция при 25 °С в дистиллированной воде составляет 0,2%, а в 10—16%-ном растворе хлорида натрия достигает максимума 0,65—0,7%. С повышением температуры растворимость сульфата кальция снижается.[ …]
В большинстве работ по магнитной обработке воды отмечается успешное применение данного метода в борьбе с накипеобразованием. При обработке воды магнитным полем в массе воды образуются центры кристаллизации, вследствие чего выделение накипеобразователей происходит не на теплопередающей поверхности нагрева или охлаждения, а в объеме водь: е выделением вместо твердой накипи подвижного тонкодисперсного шлама. Последний легко удаляется с поверхности теплообменных аппаратов и трубопроводов [177]. Установлено также, что ускорение процесса растворения кристаллов MgS04 в воде при обработке магнитным полем более значительное, чем при воздействии ультразвука.[ …]
Для питья допускается использование мягкой воды и воды средней жесткости, так как наличие солей кальция и магния в определенных пределах невредно для здоровья и не ухудшает вкусовых качеств воды. Использование же жесткой воды для хозяйственных целей вызывает ряд неудобств: образуется накипь на стенках варочной посуды, увеличивается расход мыла при стирке, медленно развариваются мясо и овощи. Жесткость питьевой воды по действующему стандарту должна быть не выше 7 мг-экв/л и лишь в особых случаях допускается до ; 10 мг-экв/л. Для производственных целей использование жесткой воды часто совсем недопустимо. Так, жесткая вода не пригодна для систем оборотного водоснабжения, для питания паровых котлов, для производства высокосортной целлюлозы, искусственного волокна и др.[ …]
Наличие кремниевой кислоты не допускается в воде, идущей для паросилового хозяйства. Она летит с паром и осаждается затем на холодных частях аппаратуры, образуя прочную, трудно удаляемую накипь.[ …]
При этом взвешенные, грубосуспензированные в воде вещества нежелательны, поскольку они образуют отложения, которые захватываются частицами выпадающих солей временной жесткости, увеличивая толщину накипи, чем еще более усугубляют нарушение условий теплообмена.[ …]
По ГОСТу предельное содержание сульфат-ионов в воде источников централизованного водоснабжения не должно превышать 500 мг/л, но, как правило, в речной воде концентрация сульфатов составляет 100—150 мг/л. Повышенная концентрация сульфатов может свидетельствовать о загрязнении источника сточными водами, в основном производственными. Хлориды являются составной частью большинства природных вод. Содержание хлоридов естественного происхождения имеет большой диапазон колебаний: Однако в воде рек концентрация хлоридов невелика — она превышает обычно 10—30 мг/л, поэтому повышенное количество хлор-ионов указывает на загрязнение источника сточными водами. В воде источников централизованного водоснабжения концентрация хлоридов не должна превышать 350 мг/л. Лимитирование верхнего предела концентраций сульфатов и хлоридов обусловлено тем, что более высокие концентрации этих ионов придают воде солоноватый привкус и могут вызывать нарушение в работе желудочно-кишечного тракта у людей. При некоторых соотношениях сульфатов и хлоридов вода становится агрессивной по отношению к различным типам бетона. Силикаты в растворе определяют лишь в тех природных водах, где их содержание зависит от геологическихусловий и присутствия некоторых организмов. Все эти кислоты при обычных для природных вод значениях pH малорастворимы и образуют в воде коллоидные растворы. Силикаты — нежелательная примесь в воде, питающей котлы, так как дает силикатную накипь на стенках котлов.[ …]
Кремневая кислота. Кремневая кислота малорастворима в воде и содержание ее в природных водах не превышает 30— 40 мг/л. Попадает она в воду при растворении некоторых силикатов. Наличие кремневой кислоты не допускается в воде, идущей для паросилового хозяйства. Она летит с паром и осаждается затем на холодных частях аппаратуры, образуя прочную, трудно удаляемую накипь.[ …]
М Самые жесткие требования предъявляются к качеству воды, которая используется в котлах высокого давления (100 кг/см2 и более). Особенно нежелательно присутствие двуокиси кремния, так как в результате этого образуется твердая накипь в котле и трубах. То же относится и к алюминию; избыточное количество натрия или калия может вызвать вспенивание. С уменьшением рабочего давления котлов требования к качеству воды снижаются.[ …]
Одним из путей предотвращения выпадения карбонатной накипи на поверхностях теплообменника термических опреснителей может быть применение установок мгновенного испарения (УМИ). В таких установках исходная вода проходит последовательно через каскад трубчатых теплообменников-конденсаторов, встроенных непосредственно в камеры испарения, в которых ее не доводят до кипения, а за счет тепла конденсации вторичных паров нагревают до температуры 82—85°С, при которой наблюдается слабое образование накипи. Затем воду направляют в головной подогреватель, где за счет подвода внешнего тепла (пара) она нагревается до 102—1Ö4°С и попадает последовательно в ряд камер низкого давления, где и происходит мгновенное вскипание и испарение. Таким образом удается разделить стадии нагрева и испарения. Накипь образуется в основном в головном подогревателе, а также в испарительной камере. Схема одноступенчатой УМИ показана на рис.[ …]
Из уравнения основного карбонатного равновесия следует, что воды с одинаковым содержанием свободной угольной кислоты, но с различной концентрацией гидрокарбонатов будут проявлять неодинаковую активность по отношению к карбонату кальция. Поэтому маломинерализованные воды вследствие избытка свободной угольной кислоты могут проявлять агрессивные свойства по отношению к бетону. Если концентрация гидрокарбонатов больше, чем это необходимо для осуществления равновесия со свободной угольной кислотой, т. е. вода имеет повышенную щелочность, то карбонатное равновесие снова становится неустойчивым, но уже из-за избытка гидрокарбонат-ионов. Нарушением основного карбонатного равновесия объясняется и образование карбонатной накипи при нагревании воды. С повышением температуры растворимость диоксида углерода в воде уменьшается и поэтому наблюдается смещение карбонатного равновесия в направлении образования свободной угольной кислоты и карбонат-ионов при разложении гидрокарбонатов. С ионами Са2+ карбонат-ионы образуют карбонат кальция, растворимость которого понижается с повышением температуры.[ …]
В частности, в отличие от многих других производств количество образующихся фенольных сточных вод на коксохимических заводах не может быть уменьшено путем снижения потребления свежей технической воды. Объясняется это тем, что эти сточные воды образуются в основном за счет влаги шихты, поступающей на коксование. Последнее также сказывается на свойствах сточных вод, которые резко отличаются от свойств природных и сточных вод других производств. Они характеризуются: 1) высокой минерализованностью (общее солесодержание доходит до 2—4 г/л, в том числе хлоридов и сульфатов соответственно 840— 2800, 800—1300 мг/л), наличием вредных и летучих соединений (концентрация фенолов, роданидов и цианидов составляет соответственно 200—380, 150—400, 10—30 мг/л); 2) отсутствием солей временной жесткости. Более того, находящиеся в сточных водах соли аммония (не менее 800 мг/л) способны взаимодействовать с бикарбонатами техничес кой воды и переводить последние в соли постоянной жесткости, тем самым предотвращая образование накипи.[ …]
Причиной образования отложений является присутствие в природной воде гидрокарбоната кальция, который при нагревании воды до 50—60°С распадается с образованием карбоната кальция, выделяющегося в виде твердой фазы на стенках аппаратуры. Взвешенные, грубосуспенднрованные вещества в воде нежелательны, так как они образуют отложения, которые захватываются частицами выпадающих солей, увеличивая толщину накипи. Вода должна быть коррозионно-неактивной, содержание железа в ней не должно превышать 0,1 мг/л.[ …]
В теплоснабжении процессы протекают при низких температурах (80—90°С). Низкотемпературные накипи состоят, в основном, из карбонатов и продуктов коррозии (преимущественно оксидов железа). Железистые продукты образуются и при нагреве артезианских вод, содержащих бикарбонат железа.[ …]
Эффективного удаления взвешенных частиц из подпиточной и оборотной воды достигают при сочетании процессов коагуляции и флокуляции с применением флокулянтов — полиэлектролитов. Контактное фильтрование с использованием глинозёма (5—20 мг/л) и анионного полиэлектролита (0,5—1 мг/л) снижает содержание взвесей в подпиточной воде со 100—150 до 1—4 мг/л. Применение катионных и некоторых анионных полиэлектролитов позволяет свести к минимуму использование глинозёма, образующего отложения на поверхности теплообменных аппаратов, или вообще обходиться без него. Полиэлектролиты не только интенсифицируют отделение примесей, но и играют роль антиадгезионных присадок при отложении солей и накипи. Они нетоксичны для микрофлоры биологически очищаемых вод.[ …]
Термический распад бикарбонатов, сопровождаемый возрастанием концентраций других растворенных в воде солей; что связано с непрерывным выпариванием, приводит к их выпадению из раствора и образованию накипи на стенках.котла. При этом наибольшую опасность представляют соли с отрицательным термическим коэффициентом растворимости (соли, растворимость которых уменьшается с повышением температуры воды) — карбонат кальция, силикаты магния и кальция, сульфат кальция, образующие твердую накипь.[ …]
При выработке дубового и елового экстракта аппараты приходится чистить каждые 10—15 дней. В случае питания станции чистой водой (конденсатами и очищенной водой) период между чистками может быть увеличен до 20—25 дней. При трехкорпусной выпарной станции больше всего загрязняются трубки II корпуса, менее — трубки III корпуса и еще менее—I корпуса. Образование накипи объясняется повышением концентрации кальциевых солей органических кислот, главным образом щавелевой, в выпариваемых соках.[ …]
Особенно хорошим антинакипином является тринатрийфосфат в сочетании с коллоидным графитом и таннатом железа. Наряду с умягчением воды от действия этих веществ на стенках котла образуется пленка из фосфата железа, обладающая большой прочностью и устойчивостью ,к коррозии. Кроме того, антинакипин способен размягчать старую плотную накипь.[ …]
Перспективным является метод бес-поверхностного мгновенного испарения («флаш-испарения») (рис. 269). В установке такого типа исходная соленая вода нагревается ниже точки кипения, а затем направляется в камеру низкого давления, где часть воды «мгновенно» превращается в пар. Число ступеней может достигать 30—40 и более. По сравнению с обычно применяемыми многоступенчатыми установками испарительные камеры в схемах мгновенного испарения имеют меньшую стоимость; на стадии испарения накипь не образуется.[ …]
Кроме того, на речных судах в процессе технического обслуживания судна и ремонта механизмов и устройств, а также в результате повседневной уборки жилых и служебных помещений образуется производственный и бытовой мусор (отходы изоляционных материалов, ржавчина, накипь, нагар, использованная ветошь, пришедшие в негодность детали, обрезки металла, картона, дерева, различных органических и синтетических материалов и пищевые отходы). Образующийся в процессе эксплуатации судна мусор можно разделить на три основные категории: плавающий, загрязняющий акватории портов, пляжи, места отдыха, заповедные районы; тонущий, загрязняющий дно водоемов, в том числе в районах воспроизводства и лова рыбы; растворяющийся, изменяющий окраску воды, насыщающий ее вредными веществами, придающими воде и вылавливаемой рыбе неприятный запах и вкус. Плавающий мусор зачастую становится адсорбентом нефти, которая прилипает к нему. Он, как и нефть, переносится ветрами и течениями на большие расстояния. Тонущий мусор, постепенно накапливаясь на дне водоема, изменяет естественные условия обитания рыб и растений и может стать причиной исчезновения некоторых из них. Под воздействием течений мусор перемещается, скапливается в застойных местах или выбрасывается на берег.[ …]
Гипс СаБ04 труднее удалить, так как он практически не растворяется в кислотах (рис. Х1Х-1). Безводной модификации отвечает максимальная температура, допустимая для обычной морской воды в дистилля-ционной установке. Поскольку концентрация солей в морской воде увеличивается по мере продвижения по трубчатому реактору, необходимо поддерживать соотношение температура — концентрация таким, чтобы образование кристаллических модификаций соответствовало области, характеризующейся отсутствием накипи. Кривая 12-стадийной дистилляционной установки Фрипорта [3] располагается на рис. Следует отметить, что в установках этого типа, где пар образуется непосредственно на теплопередающей поверхности, возможно существование ограниченных областей, в которых испарение приводит к увеличению концентрации солей по сравнению с их средними значениями.[ …]
Поскольку процесс сжатия пара обладает высокой эффективностью, предпринято несколько попыток построить установки большой производительности. Использование для этой цели схемы, в которой весь пар поступает в компрессор, ограничивает производительность установки (200 м3/сут), однако такая схема позволяет поддерживать максимальный выход дистиллированной воды даже при отложении накипи на теплопередающих поверхностях. Это достигается простым увеличением давления пара. С улучшением методов контроля накипеобразования стало возможным применять другие компрессоры. Одной из первых попыток была конструкция установки производительностью 4750 м3/сут, разработанная ОБ У в Нью-Мехико [30], в которой используется аксиальный компрессор и вода, дважды обработанная для удаления солей жесткости. В основу установки был положен принцип объединения двухъячеечного дистиллятора с паровым компрессором. Через компрессор пропускали в виде пара не весь дистиллят. Установка была расположена таким образом, чтобы в компрессор поступал пар из ячейки с низким давлением, а выходил в ячейку с высоким давлением, где и использовался для нагревания. Пар из ячейки с высоким давлением использовали затем как нагревающий пар в ячейке с низким давлением. Таким образом, через компрессор проходило около половины всего пара. Такая схема позволяет увеличить размеры (а соответственно и производительность) установки.[ …]
Канз [11] изучал аналогичный процесс умягчения в кипящем слое, где умягченный раствор поступал в дистиллятор. Ионит в виде псевдоожиженного слоя подается противотоком во вторую колонку и регенерируется концентрированным рассолом. В этом случае стоимость необходимого оборудования и ионообменных материалов уменьшаются. Исследование показало, что температура рассола в установке для дистилляции морской воды таким способом может достигать 160°С и накипь не образуется. Для сравнения укажем, что при нагревании выше 120°С в дистилляторах образуется накипь.[ …]
При ремонтах и очистках (трубного пространства теплообменников, где проходит нефть) удаляется отложившийся на трубках слой, содержащий асфальто-смолистые вещества нефти в смеси с минеральными примесями. При очистке трубчатых холодильников из внутренней поверхности трубок удаляются загрязнения двух видов: минерально-биологический слой отложений (ил, промываемый водной струей под высоким давлением) и слой накипи, образующийся непосредственно на внутренней поверхности трубок из растворенных в воде солей и удаляемый механически.[ …]
В более раннем сообщении Rees (1953) описал теоретические основы и историю развития этого процесса. Схема процесса в его теперешнем виде приведена на рис. 20, где указаны соответствующие количества (в расчете на 1 час) для электростанции мощностью 120 мегаватт, сжигающей уголь с содержанием серы 1,5%. Вытекающий поток окисляется с помощью аэрации в присутствии марганца. Так выполняются требования, предъявляемые администрацией Лондонского порта к сточным водам, попадающим в реку. Допустимый остаток неокисленного материала в сточных водах лишь очень незначительно загрязняет реку. Образующийся сульфат кальция обладает способностью образовывать накипь в некоторых видах теплообменников. Насыщение воды Темзы сульфатом кальция из электростанций Бэттерси и Бэнксайд не представляет опасности, но не следует использовать этот процесс на каких-либо других электростанциях в Лондоне или на много миль вниз по течению.[ …]
Парди [100] отмечает, что улучшение качества поверхности полезно не только в случае трубок теплообменников. Очень часто приходится очищать корпуса и палубные надстройки судов от обрастания; велик объем работ по удалению старой краски и ржавчины, которые приходится выполнять перед нанесением новых защитных покрытий. Для выполнения этих операций были спроектированы аппараты для работы вручную, а также полуавтоматы для чистки подводных частей судов [126]. Оказалось, что растительная часть обрастания удаляется сравнительно легко. Гораздо труднее удалить ракушки, которые, укрепившись на корпусе, способны противостоять давлению до 70 МПа. При удалении ржавчины и старой краски было замечено, что поверхности, обработанные водяными стурями, значительно меньше подвержены коррозии, чем поверхности, обработанные другими способами. Правда, этот еывод справедлив лишь в том случае, если используемая вода достаточно чиста и не содержит агрессивных веществ (т. е. если для чистки используется не морская вода). Пуллер-Стреккер [108] объясняет это тем, что, удаляя ржавчину и накипь, вода лучше проникает в микротрещины стального листа и вымывает растворимые сульфаты и хлориды, вызывающие коррозию стали. Он указывает, что значение этого свойства водяных струй становится очевидным, если учесть, что в строительной промышленности Великобритании за год тратится около 600 млн. долларов только на перекраску и очистку поверхностей, подвергшихся коррозии главным образом из-за некачественной окраски и плохого нанесения защитных покрытий. Оддс [97] описывает применение чистки водяными струями на нефтяных буровых в Северном море.[ …]
