9.9. Подготовка воды для отопительных систем теплоснабжения

Отопительные котельные, снабжающие теплом небольшие комплексы жилых или промышленных зданий, обычно оборудуются чугунными секционными водогрейными котлами с давлением 1,7 ∙10⁵Па (1,7 кгс/см²), например типа «Универсал». Названные отопительные системы, относящиеся к закрытым системам водяного отопления, достаточно распространены. Только Московский чугунолитейный завод им. Войкова ежегодно отправляет потребителям более 300 чугунных секционных котлов. Как правило, такие котлы работают без водоподготовки, чаще всего используя воду артезианских скважин.

Наиболее подходящей для условий отопительных котельных представляется противонакипная магнитная обработка воды.

Особенность закрытой отопительной системы состоит в том, что в ней в течение всего сезона циркулирует практически одна и та же вода, поскольку добавка, предназначенная для восполнения потерь в системе, составляет всего 1–2 % объема теплосети. Это означает, что вывод механических взвесей, попавших в циркуляционный контур или образовавшихся в нем в процессе нагревания воды, затруднен из-за слабой продувки системы.

При магнитной обработке основной накипеобразователь – карбонат кальция – находится в нагретой воде в виде тонкодисперсной взвеси. Железоокисная взвесь появляется в результате стояночной коррозии разводящих труб теплосети и отопительных приборов во время летнего перерыва в работе. Частицы гидрата окиси железа образуются при гидролизе бикарбоната железа, если таковой содержится в исходной артезианской воде.

Промышленная проверка метода магнитной обработки воды в закрытой отопительной системе проводилась на одном из объектов, оборудованных чугунными секционными котлами типа «Универсал». Схема обработки воды была предложена Московским заводом им. Войкова и выполнена с использованием аппаратов ПМУ, изготовленных на постоянных магнитах этим же заводом. Особенность этой схемы водоподготовки (рис. 9.16, 9.17) заключается в том, что магнитной обработке подвергается вся добавочная вода теплосети, а также непрерывно омагничивается часть циркулирующей воды, расход которой выбран с таким расчетом, чтобы через 10 – 15 ч прошла повторную магнитную обработку вся вода, заполняющая систему. Необходимость введения вспомогательного контура дополнительного омагничивания циркулирующей воды с установкой в нем второго магнитного аппарата вызвана тем, что жидкость, подвергнутая магнитной обработке, с течением времени теряет свойства, приданные ей в результате магнитного воздействия. Дополнительный контур устанавливается между двумя элементами системы, имеющими значительную разность напора (например, трубопровод до насоса – трубопровод после него).

Опытная эксплуатация системы магнитной обработки по предложенной схеме осуществлялась на артезианской воде, которая имела индекс стабильности j= 1, общее солесодержаниеS= 323 мг/дм³, Що = 6,6 ммоль/дм³, Жо = 7 ммоль/дм³, окисляемость 1,04 мг О₂/дм³, содержаниеFe=l,4 мг/дм³, СO₂ = 36,9 мг/дм³,O₂ = 3,2 мг/дм³. В среднем за сезон расход подпиточной воды составлял 0,55 м³/ч. В контуре дополнительного омагничивания обрабатывалось по 7,5 м³/ч воды. До включения магнитных аппаратов система находилась в эксплуатации и очистке не подвергалась.

Данные о концентрации и химическом составе взвеси, содержащейся в воде теплосети, приведены в табл. 9.4. Они указывают на некоторое повышение содержания взвеси к концу рабочего сезона в основном вследствие накопления в воде продуктов коррозии.

Рост концентрации взвеси в воде в значительной мере объясняется тем, что система была загрязнена отложениями во время предыдущей эксплуатации и происходило их вымывание омагниченной водой с поверхностей отопительных приборов и труб.

Рис. 9.17. Принципиальная схема магнитной противонакипной обработки воды в закрытой отопительной системе:

1 – магнитный аппарат в дополнительном контуре; 2, 3 – расходомеры; 4 – магнитный аппарат на линии добавочной воды; 5 – продувочная вода котлов; 6 – шламоулавливатели; 7 – водогрейные котлы; 8 – насосы; 9 – расширительный бак; I – вода из водопровода; II – вода в систему отопления; III – вода из системы отопления; IV – шлам из продувочной воды котлов

Все поверхности системы отопления, а также специальные индикаторы, установленные в трубах и омываемые водой, были покрыты рыхлыми отложениями черного цвета толщиной 1–1,5 мм. При химическом анализе отложений в них были найдены в основном (73 %) окислы железа типа магнетита Fе₃O₄(табл. 9.5).

Таблица 9.4

Концентрация и химический состав взвеси в воде отопительной системы, мг/дм³

Время отбора проб от начала отопительного сезона	На выходе из системы (вход в котел)		На выходе из водогрейного котла
	Fe2O3	CaCO3	Fe2O3	CaCO3
Через 2 мес.	0,73	0,97	1,42	0,6
Через 3 мес.	0,67	0,60	0,45	0,7
В конце отопительного сезона	3,54	1,00	2,58	0,83

Примечание. В таблице даны средние показатели трех-четырех анализов, осуществленных в пробах, отобранных с помощью ультрафильтров с размерами пор 1,2 мкм.

Таблица 9.5

Концентрация и состав взвеси в воде,

спускаемой из системы после окончания отопительного сезона, мг/дм³

Место отбора пробы воды	Fe3O4	CaCO3
Вода из водогрейного котла Вода из общей спускной линии котлов Вода из батареи, работавшей без промывки два сезона	364,8 466,0 402,2	169,3 133,9 31,3

Эти данные позволяют констатировать малую загрязненность теплосети отложениями. Этот вывод подтверждается результатами промывки контрольной отопительной батареи, проработавшей один сезон на омагниченной воде. Из батареи было вымыто всего 10 г железо-окисных отложений типа магнетита.

Для повышения надежности противонакипной магнитной обработки в отопительных системах закрытого типа с нагреванием артезианской воды до 95 °С необходимы эпизодический контроль за содержанием взвешенных веществ в циркулирующей воде во время отопительного сезона и обязательное определение этого показателя после выключения отопления по окончании сезона.

Повышение содержания взвеси более чем на 1 г/дм³подтверждает необходимость опоражнивания и водной промывки системы отопления.

Наблюдениями за работой шламоуловителей, имевшихся в проверяемой схеме (см. рис. 9.16), была установлена их бесполезность. Из-за высокой дисперсности взвеси она не могла улавливаться этими аппаратами, задерживающими частицы размером более 50 мкм.