Ako vodivosť vody ovplyvňuje parný kotol a dôležitosť správnej úpravy

Parné kotly zohrávajú kľúčovú úlohu v mnohých priemyselných odvetviach, vrátane kovoobrábania, elektrotechniky, výroby a poľnohospodárstva, kde slúžia na vykurovanie, sterilizáciu a zvlhčovanie. Aby tieto systémy fungovali efektívne a bezpečne, je nevyhnutné rozumieť vlastnostiam vody, ktorú používajú. Pojem „kotlová voda“ označuje akúkoľvek vodu v kotli alebo v čerpadlách a potrubiach okolo kotla, ktorá sa primárne odparuje na paru.

Kvalita vody je stále diskutovanejšou témou, a to nie len kvalita pitnej vody, ale taktiež vykurovacej, prípadne teplej vody. Správná úprava vody je jedným z najdôležitejších základných predpokladov pre bezpečný a dlholetý provoz parného kotlového zařízení. Voda v kotolni je úplný základ. Napriek tomu sa jej kvalite často venuje menej pozornosti, než by si zaslúžila. V praxi sa stále stretávame s tým, že investícia do kvalitnej úpravovne vody je vnímaná ako „doplnok“, nie ako nevyhnutná súčasť technológie. Realita je však presne opačná.

Význam vodivosti a riziká neupravenej vody

Jedným z najdôležitejších ukazovateľov kvality tejto vody je jej elektrická vodivosť, ktorá označuje schopnosť vody viesť elektrický prúd. Táto hodnota vyjadruje schopnosť vody viesť elektrický prúd a priamo súvisí s koncentráciou rozpustených iónov, ako sú vápnik, horčík, sodík či železo. Vysoká vodivosť je signálom zvýšenej mineralizácie, čo môže viesť k vážnym prevádzkovým problémom. Bežným problémom kotlovej vody je vysoká vodivosť. Riadenie vodivosti vody je dôležitou súčasťou zabezpečenia správnej prevádzky kotla.

Kľúčovým problémom s vysokou elektrickou vodivosťou v kotlovej vode je potenciál prevádzkových problémov, ako je tvorba vodného kameňa, čo je hromadenie pevných látok v kotli. Vysoká úroveň vodivosti tiež zvyšuje riziko kontaminácie kotlovej vody, čo je veľmi nebezpečné. Ak nezastavíte účinky vysokej vodivosti včas, môže to byť veľmi škodlivé. Často je nemožné získať úplne čistú vodu v bojleri. Bez ohľadu na kvalitu zariadenia nečistoty nevyhnutne preniknú do vody a začnú zvyšovať vodivosť vody. Nečistoty vstupujúce do kotlovej vody môžu byť označované ako suspendované pevné látky, rozpustené plyny alebo rozpustené pevné látky.

Štyri hlavné problémy spôsobené vysokou vodivosťou

Štyri hlavné problémy spôsobené hromadením nečistôt zahŕňajú usadzovanie vodného kameňa, napadnutie kyslíkom, napadnutie kyselinou a prenos kotlovej vody, pričom všetky z nich sú problematické:

1. Usadzovanie vodného kameňa: Vodný kameň je pravdepodobne najbežnejším problémom spôsobeným vysokou vodivosťou kotlovej vody. Vodný kameň sa týka hromadenia pevného materiálu, ktorý vzniká v dôsledku reakcie kovovej rúrky a iných nečistôt vo vode. Toto nahromadenie zníži prenos tepla v kotlovej jednotke, čo nevyhnutne zníži účinnosť kotla a spôsobí, že sa na pohon kotla spotrebuje príliš veľa paliva. Ak problém pretrváva a nerozvíja sa rýchlo, prítomnosť vodného kameňa môže spôsobiť prehriatie lampy a následné zlyhanie. Hrúbka pevného materiálu určuje, koľko paliva míňate. Odhaduje sa, že s rastúcou veľkosťou sa spotreba plynu zvýši o 2 až 5 percent, čo vás nakoniec bude stáť veľa peňazí. Aj tenká vrstva vodného kameňa na výhrevnej ploche kotla dokáže dramaticky znížiť účinnosť prenosu tepla. To znamená vyššiu spotrebu paliva a vyššie prevádzkové náklady.
2. Kyslíková korózia: Rozpustený kyslík v napájacej vode reaguje pri vysokých teplotách s kovovými povrchmi, čím vznikajú korozívne prvky ako oxid železitý (hematit). Koroze kyslíkem vede přitom k částečným dírám ve tvaru jizev v základním materiálu. Koroze se zažírá stále hlouběji do materiálu. Tento problém môže spôsobiť koróziu vášho kotlového systému, čo znamená, že efektívne riadenie vodivosti kotlovej vody predĺži životnosť vášho kotla. Poškodené môžu byť aj ďalšie komponenty kotlového systému, vrátane potrubia kondenzátu, zberačov kotla a parných bubnov.
3. Kyslá korózia: Napadnutie kyselinou je ďalším aspektom korózie s vysokou vodivosťou, ku ktorej dochádza, keď je pH vstupujúcej vody nižšie ako 8,5. Štandardný pH senzor vám pomôže identifikovať úroveň pH vo vašej kotlovej vode. Uhličitanová zásaditosť vo vode sa premieňa priamo na CO2 tlakom a teplom kotla. Keď para z kotla kondenzuje, tvorí sa kyselina uhličitá, ktorá znižuje pH kondenzátu vracajúceho sa do kotla.
4. Prenos kotlovej vody: Čo sa týka zvyškov kotlovej vody, stáva sa to vtedy, keď je para v kotli kontaminovaná pevnými látkami kotlovej vody. Prítomnosť pevných látok vo vode z kotla môže vytvárať penu, ktorá znižuje účinnosť kotla.

Použitie bežnej tvrdej vody z vodovodu ako doplnkovej vody pre parný kotol spôsobí vyzrážanie vápenca na tepelnej ploche kotla. Zvyšuje sa tak strata energie a množstvo kyseliny na čistenie kotla zvnútra. Vysoké hladiny soli, ťažkých kovov a iných látok vo vode, ak sú požité vo veľkých množstvách, môžu mať určitý druh toxicity pre ľudské zdravie. Riziká pre ľudské zdravie siahajú od podráždenia kože až po gastrointestinálne poruchy.

Požiadavky na kvalitu vody a kontrolné parametre

V norme DIN EN 12953- 10 sú predpísané konkrétne štandardy, čo sa týka vzhľadu, vodivosti, hodnoty pH, celkovej tvrdosti, kyselinovej kapacity akož i koncentrace železa, mědi, kyseliny křemičité, oleje/ tuku, fosfátů a kyslíku. Pri meraní vodivosti kotlovej vody je dôležité udržiavať vodivosť vody na určitej úrovni. Ak chcete zabrániť korózii kotla, vodivosť vody by mala byť nižšia ako 3,000 PPM alebo 6,000 µS/cm.

Vedle vodivosti mohou množství odluhu určovat i další parametry vody jako obsah kyseliny křemičité SiO2 nebo (karbonátová) tvrdost s limitní hodnotou Ks 8,2.

Metódy úpravy vody pre parné kotly

Úpravovňa vody je technologický celok, ktorý zabezpečuje úpravu vstupnej vody na požadované parametre pred jej vstupom do vykurovacieho alebo parného systému. Na udržanie vysokej čistoty napájacej a doplňovacej vody pozostáva optimálny systém úpravy kotlovej vody predovšetkým z tlakového filtra, zmäkčovača, jednotky reverznej osmózy a tepelného odvzdušňovača. Viessmann ponúka pre svoje parné kotly rôzne moduly úpravy vody v závislosti od konkrétnych požiadaviek a v závislosti od kvality sladkej vody a množstva kondenzátu v mieste, kde sa systém nachádza. Moduly zabezpečujú zmäkčovanie vody, dávkovanie chemikálií a tepelné odplynenie. Úprava vody vo všeobecnosti znižuje koróziu a usadeniny v systémoch parných kotlov a zabezpečuje ich prevádzku podľa určenia.

Vonkajšia úprava vody

Vonkajšia úprava vody zahŕňa niekoľko kľúčových krokov:

1. Tlaková filtrácia surovej vody: Slúži na odstránenie železa (Fe++) a mangánu (Mn++). Pri zbavovaní vody železa a hořčíku jsou ionty železa (II) (Fe2+) a manganu (II)-Ionen (Mn2+) ve vodě nejprve zoxidovány na hodnotnější ionty. Oxidace může probíhat kyslíkem (O2), jinými oxidujícími chemikáliemi jako manganistanem draselným (KMnO4) katalýzou.
2. Zmäkčovanie iónovou výmenou: Najčastejšie používaný postup na změkčování vody. Přitom jsou látky tvořící tvrdost, vápník a hořčík, vyměňovány za neškodný sodík. Zmäkčením vody sa síce zabráni tvorbe vodného kameňa, ale obsah hydrogénuhličitanu v surovej vode prechádza zmäkčovadlom bez akýchkoľvek prekážok. V kotle sa hydrogenuhličitan štiepi na oxid uhličitý (CO2) a hydroxid sodný (NaOH), čím vytvára korozívny kondenzát a zvyšuje potrebu odluhu. Na iontoměničové pryskyřici v tlakové nádobě ulpívají ionty sodíku. Jakmile proudí voda s obsahem vápníku zařízením na změkčování vody, naváží se ionty vápníku a hořčíku obsažené v čerstvé vodě na pryskyřičný měnič iontů. Pryskyřičný měnič iontů tak dlouho pojímá nové látky způsobující tvrdost, dokud není nasycený. Pak musí být pryskyřičný měnič iontů regenerován. Při regeneraci se pryskyřičný měnič iontů proplachuje solankou. U větších zařízení na změkčování vody se doporučuje použít dvojitá zařízení. Přitom pak může jeden iontoměnič produkovat změkčenou vodu, zatímco v druhém probíhá regenerace. Zvyčajným postupom pre úpravu tvrdosti vody je zmäkčovanie pomocou katexových filtrov. Tie sú výhodné z dôvodu jednoduchej regenerácie náplne pomocou tabletovanej soli, automatickej prevádzky a jednoduchej obsluhe.
3. Demineralizácia:
   • Reverzná osmóza: Princíp reverznej osmózy spočíva v tom, že difuzní odpor pórů používané oddělovací membrány pro menší molekuly vody je podstatně menší, než odpor pórů větších iontů rozpuštěných ve vodě. Predpokladom pre nasazení zařízení reverzní osmózy je předřazené změkčování vody. Vyčištěná voda a minimální podíl malých iontů soli difundují membránou a tvoří permeát, který je k dispozici jako částečně odsolená voda. Proces reverzní osmózy probíhá v kontinuálními provozu zařízení téměř bez nasazení chemikálií a je zadržováno zhruba 98 % solí, takže je v permeátu vodivost menší než 15 μS/cm. Podíl permeátu nasazené vody činí 80 ... 95 %. Zbytek (5 ...). Problémom sa dá predísť odstránením obsahu solí v doplnkovej vode v zariadení na reverznú osmózu.
   • Úplná iónová výmena: Demineralizace vody s vodivostí < 0,2 μS/cm je dosaženo úplnou iontovou výměnou s mezizařazeným skrápěním CO2, když za výměníkem aniontů je přídavně instalován ještě směsný ionexový filtr. V tomto filtru jsou nakombinovány kationty a anionty. Pre optimalizáciu plnej demineralizácie a redukované spotreby regeneračných prostriedkov sú krokom úpravy vody prídavne predradené slabokyslé a slabozásadité meniče aniónov pred silnokyslé, resp. silnozásadité meniče. Z tohoto dôvodu bol rozšírený sortiment o filtre rady IVAR.DESALIN, ktoré obsahujú na rozdiel od zmäkčovačov náplň mixbed. Jedná sa taktiež o iónovú výmenu. Dochádza k filtrácii ako katiónov, tak aniónov. Použitie stĺpcových filtrov IVAR.DESALIN je vhodné pre napustenie vykurovacích sústav a ich následnému dopúšťaniu. V prípade menších objektov ako sú rodinné domy, kancelárie a iné objekty s objemom vody vo vykurovacej sústave do cca 500 l, je možné použiť menšie filtre s náplňou mixbedovej živice rady IVAR.FP DEMI.
4. Odplyňovanie: Termické odplynění je nejlépe vhodný postup k tomu, aby byly koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v napájecí vodě trvale udržovány pod škodlivou mírou. Přitom se využívá klesající rozpustnosti plynů ve vodě při stoupající teplotě. Aby bylo dosaženo skutečného odplynění, musí být umožněna intenzivní výměna mezi plyny rozpuštěnými ve vodě a parním prostorem zásobníku napájecí vody, což se děje v kaskádových nebo tryskových odplyňovácích. Vytváří se zde velká hranice skupenství, aby pak bylo dosaženo rychlého transportu látky do plynného skupenství. Čerstvá voda nebo kondenzát s obsahem kyslíku jsou nahoře odváděny do odplyňovacího dómu a buď tryskami, nebo kaskádově skrápěcími plechy jsou jemně rozprašovány. Ohřev na teplotu varu probíhá prostřednictvím topné páry, která proudí odplyňovákem v opačném směru nahoru. Odstraňovanie plynov tepelným odvzdušňovačom odstráni oxid uhličitý (CO2) a kyslík (O2). Ak odplynění probíhá pouze při zhruba 90 °C, mluví se o částečném odplynění, neboť zbytek vázaných plynů ještě může zůstávat ve vodě.
5. Dealkalizácia: Zásaditosť vody je podstatným faktorom pri výrobe tovaru v potravinárskom, nápojovom a textilnom priemysle a ešte viac pri prevádzke kotlov. Dealkalizáciou sa zníži tvrdosť hydrogénuhličitanu, čím sa typicky zníži obsah soli vo vode približne o 75%.

Zhrnutie optimálneho riešenia pre priemyselnú úpravu kotlovej vody

Na udržanie vysokej čistoty napájacej vody a doplňovacej vody pozostáva optimálny systém úpravy kotlovej vody predovšetkým z tlakového filtra, zmäkčovača, jednotky reverznej osmózy a tepelného odvzdušňovača.

Vnútorná úprava vody

Vnútorná úprava kotlovej vody zahŕňa množstvo riešení, ktoré je možné vložiť priamo do kotlového systému, aby sa predišlo vyššej alebo nižšej vodivosti, ktorá dosiahla vyššie namerané hodnoty. Medzi hlavné účely každej úpravy patrí zabránenie usadzovaniu nečistôt vo vode, úprava nerozpustených látok v bojleri na úroveň, ktorá nepriľne k povrchovým kovom, zabránenie peneniu a eliminácia kyslíka vo vode. Firma GEL Hydrotechnology prišla s inovovaným produktom, ktorý znižuje riziko usadzovania vodného kameňa na teplovýmenných plochách ZEROCAL+ MINI. Jedná sa o proporcionálny dávkovač polyfosfátov v tekutej forme. Vďaka vodivej sonde je užívateľ v pravidelných intervaloch upozornený na nutnosť doplnenia náplne. Toto upozornenie je vizuálne, v podobe blikania led diódy, takisto aj akusticky v pravidelnom desaťminútovom intervale. Balenie 500 ml náplne je určené pre 15 m³ upravenej vody.

Agua Topone inhibítor vodného kameňa IPSE je systém vodného odvápňovača určený na úpravu vody. IPSE je prietokové teleso s vnútri umiestnenými elektródami v tvare turbíny z dvoch rôznych elektricky vodivých materiálov, generuje vírivý prúd vody, čo spôsobuje zmenu v štruktúre minerálov. IPSE účinne zabraňuje tvorbe pevných usadenín a korózii v nádržiach studenej a horúcej vody.

Prevádzková spoľahlivosť a údržba kotla

Správna kvalita kotlovej vody chráni všetky dôležité komponenty vykurovacieho systému. Čistá voda znižuje mechanické a chemické zaťaženie zariadenia. Usadzovanie vodného kameňa, kyseliny a korózie vo vode môžu výrazne skrátiť životnosť kotlového systému. Ešte predtým, ako tieto problémy spôsobia poškodenie kotla, zariadenie sa stáva menej účinným, čím sa plytvá vodou a energiou. Riadením vodivosti vašej vody budete môcť ušetriť náklady a udržať váš kotol v prevádzke po celé roky.

Minimalizácia odluhu kotla

Odluh parných kotlov musí zodpovedať špecifikáciám dodávateľov kotlov, čo sa týka obsahu soli (špecifická hmotnosť) a zásaditosti (hodnota P) vo vode kotla. Objem odkalenia je určený typom kotla, prevádzkovým tlakom a kvalitou úpravy vody napájacej a doplňovacej vody. Vo vysoko kvalitnej kotlovej vode sú hladiny nerozpustných a celkových rozpustených látok (TDS) na minimálnej úrovni. Tým sa minimalizuje objem odluhovania a znižujú sa straty energie, pretože teplota odluhovacej kvapaliny je rovnaká ako para tvorená v kotle. Nižšia rýchlosť odluhu zároveň zníži spotrebu doplňovacej vody a chemikálií, čo vám ušetrí peniaze a vodu.

Význam rozboru kotlovej vody

Rozbor kotlovej vody predstavuje laboratórnu analýzu chemických a fyzikálnych vlastností vody vo vykurovacom systéme. Táto analýza presne určuje stav vody a identifikuje rizikové faktory. Vďaka výsledkom vieme navrhnúť správnu úpravu vody a ochrániť kotol pred poškodením. Laboratórny rozbor sleduje kľúčové parametre, ktoré určujú kvalitu kotlovej vody. Medzi najdôležitejšie patrí pH, tvrdosť, vodivosť, obsah železa a kyslíka. Každý parameter ovplyvňuje životnosť kotla a účinnosť vykurovania. Rozbor kotlovej vody vykonávame v rôznych fázach životnosti vykurovacieho systému. Každý typ rozboru má jasný cieľ a pomáha predísť technickým problémom. Správne načasovanie analýzy zabezpečuje bezpečnú a efektívnu prevádzku kotla.

Proces rozboru začína správnym odberom vzorky vody z vykurovacieho systému. Technik odoberie vzorku na presne určenom mieste, aby získal reprezentatívny výsledok. Správny odber zabraňuje kontaminácii a zabezpečuje presné meranie parametrov. Laboratórium následne vykoná chemickú a fyzikálnu analýzu vzorky vody. Odborníci merajú pH, tvrdosť, vodivosť, obsah kovov a kyslíka. Na základe výsledkov odborník navrhne vhodné riešenie úpravy vody. Môže odporučiť inhibítory korózie, filtráciu alebo zmäkčovanie vody.

Bezpečnosť a prevádzkové problémy

Prevádzka parného kotla je komplexný proces, ktorý vyžaduje starostlivé sledovanie a kontrolu viacerých parametrov. Jedným z najkritickejších je hladina vody v kotle. Použitie neupravenej vody môže viesť k vážnym problémom, poškodeniu zariadenia a dokonca k nebezpečným situáciám. Ak je v plynovom parnom kotle vážne nedostatok vody, hrozí nebezpečenstvo. V takom prípade musí byť kotol urgentne odstavený a do kotla sa nesmie pridávať voda. Je to tak preto, lebo pri závažnom nedostatku vody v kotle nie je známe, do akej miery je hladina vody v parnom bubne dole. Môže sa stať, že v parnom bubne nie je voda alebo bola vodná stena čiastočne vysušená a prehriata. V takom prípade, ak by sa do kotla pridala voda, došlo by k veľkému tepelnému namáhaniu v dôsledku nadmerného teplotného rozdielu, ktorý by poškodil zariadenie. Súčasne, keď voda narazí na rozpálený kovový povrch, okamžite sa odparí veľké množstvo pary, čo spôsobí náhle zvýšenie tlaku pár a dokonca môže spôsobiť prasknutie potrubia alebo vážnejšie nehody.

Kotol vydáva praskanie kvôli vodnému kameňu na výmenníku tepla. Usadeniny spôsobujú lokálne prehrievanie vody. Voda začne vrieť v malých bublinách a vytvára zvuky. Studený radiátor signalizuje zablokovaný prietok vody. Príčinou býva kal, korózia alebo vzduch v systéme. Znečistená kotlová voda spôsobuje nerovnomerné vykurovanie. Vyššiu spotrebu spôsobuje vodný kameň alebo zlé parametre kotlovej vody. Usadeniny znižujú účinnosť prenosu tepla. Kotol spotrebuje viac energie na dosiahnutie rovnakej teploty.

Okrem správnej úpravy vody je dôležitá aj starostlivá prevádzka a pravidelná údržba kotla. Napríklad, pri vypúšťaní vody (odkalovaní) by mala byť hladina vody v kotli nastavená tak, aby bola o niečo vyššia ako normálna hladina vody. Pri vypúšťaní je potrebné pozorne sledovať hladinu vody, aby sa predišlo nedostatku vody. Ak sa vypustí len časť a druhá časť nebude dlhší čas vypúšťaná, môže sa znížiť kvalita vody z kotla alebo sa môžu upchať niektoré kanalizačné potrubia. Môže dokonca poškodiť cirkuláciu vody a spôsobiť prasknutie potrubia. Odťahová prevádzka plynového kotla by mala byť krátka a prerušovaná. Opakované niekoľkokrát, pričom sa spolieha na to, že sanie rýchlo zhromaždí trosku a nečistoty do odtoku odpadových vôd a potom ich koncentrovane vypustí.

tags: #ako #ovplyvnuje #vodivost #vody #na #parny