З погляду експлуатації парогенеруючого обладнання жорсткість води, а також загальна мінералізація і вміст у ній заліза є головними параметрами, з якими необхідно рахуватися. У цій статті ми поговоримо про жорсткість, оскільки в більшості випадків саме вона створює найбільшу кількість проблем. Отже, жорсткість води заведено розділяти на постійну і тимчасову.
Постійна та тимчасова жорсткості води
- Постійна жорсткість води або некарбонатна жорсткість
зумовлена вмістом у воді розчинних солей лужноземельних металів, здебільшого кальцію і магнію. До таких солей відносять хлориди, сульфати, нітрати і деякі інші солі кальцію і магнію, утворені сильними кислотами. Особливістю цих хімічних сполук є той факт, що під час нагрівання і кип’ятіння води вони самі по собі не випадають в осад, але відкладаються на вже сформованій плівці накипу, тобто на так званих центрах кристалізації.
- Тимчасова жорсткість води або карбонатна жорсткість
обумовлена вмістом у воді водорозчинних солей, а саме карбонатів та гідрокарбонатів кальцію та магнію. При сильному нагріванні води, а особливо при кип’ятінні, зазначені солі випадають в осад і осідають у вигляді “накипу” на поверхні всіх елементів обладнання, що стикалося з окропом. Шар накипу, що утворився на обладнанні надалі є центром кристалізації наступних шарів накипу. Тепер уже, коли є центри кристалізації, на них будуть осаджуватись не тільки карбонати та гідрокарбонати кальцію та магнію, а також і сульфати, хлориди та нітрати лужноземельних металів.
Коротко кажучи, в процесі утворення накипу на поверхні парогенеруючого обладнання грає і тимчасова і постійна жорсткість. Тимчасова жорсткість є ініціатором даного процесу, після чого до процесу утворення накипу як “важка артилерія” приєднується і постійна жорсткість. Процес схожий на утворення великої снігової грудки з маленької кульки.
Основним джерелом попадання у воду солей, які надають воді жорсткість є поклади вапняків, гіпсу, доломіту та інших кальцій і магній, що розмиваються природними водами, і магній містять мінералів, що вистилають стінки водоносних шарів під землею. Для порівняння величини жорсткості різних вод використовують узагальнене значення жорсткості – загальна жорсткість. З назви зрозуміло, що ця величина є сумою постійної та тимчасової жорсткості води. Загальна жорсткість показує вміст у воді іонів кальцію та магнію, незалежно від складу солі. Одиницею виміру жорсткості нашого часу є величина мг-экв/л. Раніше була відсутня загальна одиниця виміру і жорсткість вимірювалася в градусах. Градуси були німецькі, французькі, англійські, американські, російські тощо. Іноді й у час жорсткість води виражають у градусах. Для перекладу величини жорсткості з однієї системи виміру в іншу можна скористатися цією таблицею:
| Найменування одиниць | мг-екв/л. | Градуси жорсткості | |||
| німецький | французький | американський | англійський | ||
| 1 мг-екв/л. | 1 | 2.804 | 5.005 | 50.045 | 3.511 |
| 1 німецький градус | 0.3566 | 1 | 1.785 | 17.847 | 1.253 |
| 1 французький градус | 0.1998 | 0.560 | 1 | 10.00 | 0.702 |
| 1 американський градус | 0.02 | 0.056 | 0.1 | 1 | 0.070 |
| 1 англійський градус | 0.2848 | 0.799 | 1.426 | 14.253 | 1 |
Вода, залежно від величини жорсткості, ділиться на м’яку, середню жорсткість, жорстку і дуже жорстку. М’якою водою прийнято вважати воду, величина жорсткості якої вбирається у 3 мг-экв/л. Проте трапляється така вода дуже рідко. Величина загальної жорсткості в джерелах централізованого водопостачання за ГОСТами не повинна перевищувати значення 7 мг-екв/л. Якщо говорити про вимоги котлонагляду, то за нормативами жорсткість води, яка використовується в котлах, не повинна перевищувати значення 0,02 мг-екв/л. Звичайно, таку воду без водопідготовки отримати неможливо. Більше того, це практично дистильована вода та вартість водопідготовки дуже висока.
На щастя, на анодні парогенератори вимоги котлонагляду не поширюються. Тим не менш, для того, щоб інтервал між технічними обслуговуваннями був якомога більшим і з мінімальними матеріальними витратами, вода повинна бути, якомога м’якшою. В ідеалі вода, яка використовується для живлення анодних парогенераторів, повинна мати величину жорсткості в межах 0,2 – 1,5 мг-екв/л.
Нормальний водяний режим – одна з найважливіших умов надійності та економічності експлуатації парогенерувального обладнання
А застосування води з підвищеною жорсткістю, відносно зазначених значень, для живлення анодних парогенераторів тягне за собою прискорене утворення накипу.
- Шар накипу знижує продуктивність парогенератора і не дає працювати парогенераторам і накипу парогенератору на максимальних струмах через зменшення струмопровідної поверхні електродів.
- Накип на деталях значно збільшує їхню вагу, що призводить до деформації фторопластових ізоляторів та інших виробів із пластмас і композитних матеріалів.
- Крім того, «шкаралупа» накипу на деталях призводить до їхнього перегріву, оскільки накип перешкоджає нормальному охолодженню за рахунок конвекції.
- Як ми вже говорили плівка накипу є центром кристалізації для осадження інших солей.
- Деякі з цих солей добре проводять електричний струм. Зазначений факт призводить до того, що шар накипу стає електропровідним, унаслідок чого отримуємо короткі замикання, як міжфазним, так і фаза – нуль.
- Виникає підвищене навантаження на мережу електроживлення, з’єднувальні дроти, силові автоматичні вимикачі тощо.
- Невеликий струм, що проходить через шар накипу, до коротких замикань не призводить, але призводить до даремної витрати електроенергії та зсуває «віртуальний нуль» трифазної мережі, а отже, утворюється електрохімічна корозія.
- У корпусі парогенератора, особливо в нижній його частині, з’являються маленькі наскрізні отвори і з часом їх стає досить багато.
Звісно, наслідки утворення накипу в анодних парогенераторах не такі страшні, як, наприклад, у ТЕНових парогенераторах, де накип «з’їдає» нагрівальні елементи за лічені дні. Щільний шар накипу навколо ТЕНа створює щільну теплоізоляційну оболонку, в якій ТЕН сильно перегрівається і руйнується. Через теплоізолюючу оболонку навколо ТЕНа вода нагрівається погано, електроенергії витрачається значно більше. Так само треба зауважити, що процес наростання накипу на ТЕНових парогенераторах інтенсивніший, ніж в анодних, адже ТЕНи, на відміну від електродів, нагріваються до більш високої температури.
Методи боротьби з накипом описані в окремій нашій статті з однойменною назвою. Користувач має сам вирішити, як він боротиметься з підвищеною жорсткістю води. У кожного власника анодного парогенератора є вибір, яким шляхом піти.
- Перший шлях – застосування водопідготовки,
- Другий шлях – розведення живильної води дистилятом,
- Третій шлях – частіші технічні обслуговування.
Не важливо, яким шляхом ви підете, важливо, щоб у процесі роботи парогенератора шар накипу на деталях обладнання був нижчим за критичний, коли наслідки від накипу заявляють про себе на повну силу і перешкоджають роботі парогенератора або ж призводять до його швидкого зносу.
Для визначення жорсткості води можна скористатися послугами аналітичної лабораторії або придбати спеціалізований тест для визначення загальної жорсткості води, що випускається нами, який дає лабораторну точність.
