Ūdens apkures katliem

Ikvienai ūdens sildīšanas iekārtai ir nepieciešams ūdens noteiktā kvalitātē, lai iekārta darbotos efektīvi. Paaugstinātas temperatūras apstākļos iekārtās veidojas katlakmens, kas traucē to darbību un rada nelabvēlīgas sekas. Šī raksta ietvaros aplūkosim galvenās apkures katlu problēmas, kas saistītas ar nepietiekamu ūdens kvalitāti, kā arī apskatīsim kādas ūdens attīrīšanas shēmas piedāvā mūsdienu ūdens attīrīšanas tehnoloģijas priekš sadzīves un rūpnieciskajiem apkures katliem.

Mehānisko un koloidālo daļiņu piesārņojums

Lielas mehāniskās daļiņas galvenokārt ir smiltis, māls, arī rūsas un katlakmens daļiņas. Šo redzamo daļiņu sastāvs, kas palielina ūdens duļķainību, galvenokārt ir atkarīgs no ūdens avota. Papildus tam, sistēmā var iekļūt arī metāla cauruļu un sildelementu korozijas produkti. Pārsniedzot šādu komponentu pieļaujamās vērtības bieži tiek novēroti sūknēšanas iekārtu bojājumi, noslēgšanas un regulēšanas veidgabalu bojājumi, cauruļu aizsērēšana un to iekšējā diametra samazināšanās.

Cietības sāļi un citi slikti šķīstoši sāļi 

Cietības sāļi (t.i. kalcija un magnija karbonāti) ir katlakmens pamatkomponenti. Paaugstinātā temperatūrā tiem ir tendence ātrāk izgulsnēties, veidojot viendabīgu kaļķainu garozu. Arī tādi komponenti kā kalcija sulfāts, silikāti, mangāna un vara savienojumi spēj kristalizēties temperatūrā virs 100 °C.

Kaļķainā garoza izjauc siltuma pārneses procesu no virsmām un apkures katla jauda samazinās. Tas savukārt izraisa enerģijas izmaksu pieaugumu un samazina apkures katlu kalpošanas laiku. Pat plānas garozas veidošanās traucē siltuma apmaiņu un var izraisīt metāla pārkaršanu, kā arī plaisu veidošanos.

Izšķīdušās gāzes

Izšķīdušās gāzes O₂ un CO₂  ir piemaisījumi, kas to oksidējošo īpašību dēļ ir galvenie korozijas procesu ģeneratori. Viens no svarīgākajiem parametriem korozijas aktivitātes samazināšanā ir ūdens pH līmenis, kuru nepieciešams korelēt atbilstoši cauruļu metāla ķīmiskajām īpašībām. Piemēram, alumīnijs ir stabils pie pH līmeņa 8.3 – 8.5, savukārt dzelzs var būt nestabils pret koroziju, ja pH < 9.

! Jo augstāka ir apkures temperatūra, jo tīrākam ūdenim ir jābūt.

Ūdens sagatavošana priekš apkures katliem

Lai sagatavotu kvalitatīvu ūdeni apkures katliem visbiežāk tiek izmantotas divas tehnoloģijas: jonu apmaiņa un reversā osmoze. Atkarībā no katla veida, tā aprīkojuma un katla tehniskās pases prasībām, tiek izvēlēts viens no risinājumiem. Avota ūdens kvalitāte nosaka papildu sākotnējās attīrīšanas posmus un noteiktu reaģentu pievienošanu attīrīšanas procesa laikā.

ŪDENS KATLI MĀJSAIMNIECĪBĀM 

Mazie sadzīves vai komerciālie ūdens sildīšanas katli galvenokārt ir gāzes, elektriskie un cietā kurināmā katli. To jauda ir līdz 30 kW, retāk līdz 50 kW. Nepieciešamā ūdens kvalitāte šādu sistēmu instrukcijās parasti nav standartizēta. Taču jāņem vērā, ka ūdens duļķainība un cietība palielina siltuma zudumus, kā arī nepieciešamas regulāras iekārtas apkopes.

Filtrēšanas sistēmas

Mājsaimniecību apkures katliem lieliski piemērotas ir mīkstināšanas vai kompleksās ūdens attīrīšanas sistēmas. Šīs sistēmas ir salīdzinoši kompaktas un tās galvenokārt sastāv no šādiem elementiem:

• mehāniskā vai sieta filtra smilšu, rūsas un dūņu noņemšanai;
• kompleksās attīrīšanas sistēmas ar Ecomix materiālu ūdens cietības, dzelzs un krāsas mazināšanai vai ūdens mīkstināšanas sistēma ar jonu apmaiņas sveķiem;
• papildus iespējams uzstādīt oglekļa filtrus un UV lampas.

Atkaļķošanas filtri

Vienkāršāks, kompaktāks un lētāks risinājums ir katlam uzstādīt atkaļķošanas filtru . Šīs ierīces tiek uzstādītas uz katla cauruļvada vai katla priekšā. Tā ir kolba, kuras iekšpusē ir nomaināma kasetne, kura satur granulas vai kristālus. Tā ūdenī izdala nelielu daudzumu vielas, kas saista cietības sāļus un novēršot katlakmens veidošanos. Tomēr jāņem vērā, ka šo filtru trūkums ir tas, ka tie neattīra ūdeni no dzelzs un organiskajiem piemaisījumiem.

Vairāk informācijas par Ecosoft piedāvājumā esošajiem atkaļķošanas filtriem skat. šeit.

Apkures katlu apkope

Papildus ūdens sagatavošanai ir nepieciešama regulāra apkures katlu apkope. To var veikt gan patstāvīgi, gan ar speciālistu palīdzību. Katla skalošana ir jāveic atbilstoši iekārtas instrukcijā noteiktajai regularitātei, kā arī tad kad novērojamas sekojošās pazīmes: pastāvīgi degošs deglis, nepārtraukta cirkulācijas sūkņa dūkoņa, ilgstoša radiatoru sildīšana, gāzes patēriņa pieaugums normālas lietošanas laikā, karstā ūdens spiediena pazemināšanās.

Katla mazgāšanai tiek izmantotas divas metodes: izjaukšana vai neizjaukšana. Katlu izjaucot, tas tiek atvienots no ūdens apgādes un barošanas avota. Visas detaļas tiek mērcētas šķīdumā uz 10-12 stundām. Katla neizjaukšanas metode ietver tā atvienošanu no apkures sistēmas un pievienošanu speciālai ierīcei, kas nodrošina reaģenta šķīduma cirkulāciju 6-8 stundas.

Katlu mazgāšanai tiek izmantoti skābes reaģenti , kas spēj izšķīdināt katlakmeni.

KOMERCIĀLIE UN RŪPNIECISKIE APKURES KATLI

Iepriekš mēs runājām par sadzīves katliem, turpmāk rakstā aplūkosim ūdens sagatavošanu lieliem  sildīšanas un tvaika katliem. Šajā gadījumā ūdens kvalitāte ir ļoti būtisks parametrs, ko stingri reglamentē iekārtas instrukcija.

Ūdens sildīšanas katli galvenokārt tiek izmantoti dzīvojamo un nedzīvojamo ēku apkurei, siltumapgādei, dažkārt rūpnieciskiem mērķiem un kā koģenerācijas staciju papildu aprīkojums.

! Nogulumu veidošanās intensitāte ir proporcionāla ūdens temperatūrai. Nominālā ūdens temperatūra katla izejā var sasniegt no 70 līdz 115°C.  Sildot ūdeni līdz 100 °C, tā cietība būs atkarīga no katla jaudas, bet, ja tas silda ūdeni virs 100 °C, tad stingras prasības tiek izvirzītas arī pārējām sastāvdaļām.

Attiecībā uz tvaika katliem prasības ir daudz stingrākas, jo ūdens tiek uzkarsēts līdz vārīšanās temperatūrai (t.i. tvaika stāvoklim). Šādos apstākļos nosēdumu veidošanās procesi kļūst intensīvāki. Ūdens tīrības pakāpe ir atkarīga no katla darba spiediena.

Ūdens kvalitātes normatīvās indikatoru vērtības tvaika katliem

TRADICIONĀLĀ ŪDENS ATTĪRĪŠANAS SHĒMA 

Tradicionālā ūdens attīrīšanas sistēma apkures katliem ietver sekojošos posmus:

1. Mehāniskā tīrīšana, lai samazinātu ūdens duļķainību (1): šis posms ir obligāts jebkurā ūdens attīrīšanas shēmā. Tradicionāli tiek izmantoti filtri ar kvarca smiltīm.
2. Atdzelžošana/demanganizācija, lai noņemtu dzelzs un mangāna piemaisījumus, kas paaugstinātā temperatūrā ātri oksidējas, veidojot nosēdumus un suspensijas, kā arī veicina koroziju vai ūdens attīrīšanu no organiskām vielām uz oglekļa filtriem (2). Šis posms nav nepieciešams ja avota ūdens kvalitāte ir laba.
3. Divpakāpju ūdens mīkstināšana uz jonu apmaiņas sveķiem (3. un 5.): jonu apmaiņas procesā cietības sāļu katjonus (kalciju un magniju) aizstāj ar drošiem nātrija katjoniem, kas neveido katlakmeni. Kad materiāla resurss ir izsmelts, tā reģenerāciju veic ar nātrija hlorīda šķīdumu no sāls-šķīdinātāja tvertnes (4. un 6.).
4. Reaģentu dozēšana (7): pH regulatori, pretskalants u.c.

Šī shēma nodrošina ūdens kvalitāti, kas spēj pilnībā apmierināt ūdens sildīšanas katla vajadzības, jo tvaika katliem šāda ūdens izmantošana augsta spiediena sistēmām rada enerģijas patēriņa pieaugumu un biežu attīrīšanu.

Šīs tehnoloģijas trūkums ir salīdzinoši liels aprīkojuma vienību skaits un attiecīgi platība, ko tā aizņem.

Uzņēmums Ecosoft ir īstenojis daudzus katlu māju projektus ar uzlabotām ūdens attīrīšanas shēmām.

JONU APMAIŅAS TEHNOLOĢIJA

Pirmajā posmā (1) tiek uzstādīti mehāniskās attīrīšanas filtri.

Otrajā posmā (2) (atkarībā no ūdens veida) iespējams uzstādīt divu veidu sistēmas:

• mīkstināšanas sistēmu cietības sāļu noņemšanai no ūdens. Šī iekārta ir piemērota, ja ūdens ir kvalitatīvs un nesatur dzelzi un mangānu.
• visaptverošu ūdens attīrīšanas sistēmu ar Ecomix materiālu, kas nodrošina dzelzs un mangāna noņemšanu, kā arī ūdens mīkstināšanu un krāsas samazināšanu.

Abos gadījumos reģenerāciju veic ar nātrija hlorīda šķīdumu no sāls tvertnes (3). Iekārta uzstādīta tā, lai vienam filtram pārejot reģenerācijas režīmā strādā pārējie, kas nodrošina ūdens attīrīšanas procesa nepārtrauktību.

Nākamais posms ir sekundārā ūdens mīkstināšana (4). Tā ir Na katjonizācija. Reģenerāciju veic no tvertnes ar sāls šķīdumu (5). Instalācija darbojas arī nepārtrauktā režīmā.

Pēdējā posmā reaģentu šķīdumus (6. un 7.) ievada ūdenī:

• pH regulatori: sārmaini reaģenti, kas nodrošina ūdens pH indikatora paaugstināšanos līdz vajadzīgajam līmenim;
• pretskalanti: vielas, kas novērš katlakmens kristālu veidošanos;
• vielas skābekļa saistīšanai;
• putu noņemšanas līdzekļi.

REVERSĀS OSMOZES TEHNOLOĢIJA

Reversā osmoze ir optimālākais risinājums ūdens sagatavošanai tvaika katliem. Atkarībā no reversās osmozes posmu skaita var nodrošināt praktiski demineralizētu ūdeni, kas nodrošinās maksimālu sistēmas energoefektivitāti. Saskaņā ar mūsu klientu pētījumiem un pieredzi, iegādātās reversās osmozes sistēmas atmaksājas aptuveni gada laikā.

Ūdens sagatavošanas shēma nelielai tvaika katlu telpai:

Pirmajā posmā tiek uzstādīti mehāniskās attīrīšanas filtri (1).

Nākamais posms (2) ir specifisku piemaisījumu noņemšana, lai ūdens nonāktu tādā reversās osmozes stāvoklī, kas ir drošs membrānām. Ja sistēma darbojas ar krāna ūdeni, tad tie var būt oglekļa filtri, lai samazinātu hlora un organisko vielu saturu. Ja sistēma darbojas ar akas ūdeni, ir iespējams uzstādīt atdzelžotājus.

Ja ūdens kvalitāte ir pietiekami augsta reversās osmozes membrānu drošai darbībai, pirmo un otro posmu var neizmantot.

Reversās osmozes sistēma sastāv no iepriekšējas attīrīšanas kārtridžu filtriem (lai noņemtu daļiņas, kas lielākas par 5 μm), vadības ierīcēm un membrānas elementa bloka. Reversā osmoze aiztur 99% ūdens piemaisījumu, attiecīgi līdz minimumam samazinot nepieciešamību pēc katla attīrīšanas.

Pēc dziļās attīrīšanas ūdens tiek novadīts uzglabāšanas tvertnē (5) un no tās nonāk katlā. Tajā pašā laikā no dozēšanas sistēmām cauruļvadā tiek ievadīti nepieciešamo reaģentu šķīdumi (6).

Šajā rakstā mēs īsumā aplūkojām kādas problēmas jārisina katlu telpas ūdens attīrīšanai un ko piedāvā mūsdienu ūdens attīrīšanas tehnoloģijas. Ja Jums ir kādi jautājumi saistībā ar šī raksta saturu, sazinieties ar mums un mēs ar prieku atbildēsim (+371 23550935, info@ecosofts.lv ).

Lasiet arī: Kā izvēlēties ūdens filtru?