Я. М. Щелоков, доцент кафедры «Энергосбережение» УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург

Современная экономическая ситуация диктует новые условия, при которых получают заметное развитие котлы малой мощности как в системах теплоснабжения, так и в энергетическом хозяйстве в целом. Прогнозируется, что если в России в обозримом будущем и возможен рост централизованного теплоснабжения, то в самых минимальных объемах. В этом случае проблема надежности и бесперебойности функционирования систем энергоснабжения носит уже, как правило, локальный (немасштабный) характер, но, тем не менее, ее актуальность сохраняется. Накопленная практика показывает, что по-прежнему главным условием обеспечения надежности и экономичности при эксплуатации энергетических установок остается рациональное решение вопросов водного режима. Но в энергосистемах малой мощности традиционные методы обработки воды (например, ионный обмен) нецелесообразны как по экономическим соображениям, так и по условиям их технологической совместимости. Отсюда по-прежнему нередко энергетическая вода предварительно не обрабатывается, что приводит к потерям мощности, росту расхода топлива, вызванных накоплением накипи, а также к простоям и выходу из строя оборудования, связанным с удалением этой накипи.

Поэтому продолжаются поиски дешевых и простых средств для предотвращения образования накипи (отложений) в подобных установках, например, безреагентных («физических») методов обработки воды, в том числе и магнитного.

На эти действия есть и формальные основания, так как в нормативной литературе издания 1994 г. [1] рекомендуется магнитная противонакипная обработка воды. Более того, ряд зарубежных компаний предлагают «электронные умягчители» воды (например, «WATER KING»), которые генерируют электромагнитные волны звукового диапазона, при воздействии которых в воде наблюдается изменение формы кристаллов СаСО3 [2].

Насколько перспективной может быть магнитная обработка энергетической воды? Выскажем здесь свое мнение, сформировавшееся на основании собственных наблюдений за их освоением на протяжении последних десятилетий, а также с учетом материалов публикаций, в том числе и [3, 4].

Первые сведения в СССР о магнитной обработке воды появились 50 лет назад. Принцип магнитной обработки воды за это время не изменился и заключается в том, что при пересечении водой магнитных силовых линий накипеобразователи выделяются не на поверхности нагрева, а в объеме воды в виде шлама. Образовавшиеся рыхлые осадки необходимо удалять при продувке или иным способом.

Механизм влияния магнитного поля на воду и ее примеси нельзя считать выявленным в достаточной мере. Известные соображения и гипотезы различных авторов в основном базируются на поляризующем действии магнитного поля на ионы и молекулы воды. При этом за время контакта воды с магнитным полем, в любом водном растворе должны произойти какие-то изменения, обуславливающие в дальнейшем выделение твердой фазы в форме шлама вместо накипи. То есть, проще говоря, замена твердых отложений на рыхлые. При этом в случае магнитной обработки природной воды, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, нет никаких оснований предполагать реальную возможность возникновения, и тем более длительного сохранения («магнитная память») каких-либо изменений в воде под действием относительно слабых магнитных полей. В связи с этим, вероятно, действие магнитного поля при водообработке может проявиться только в термодинамически неравновесных системах, т.е. системах, находящихся в неустойчивом состоянии.

Пример такой системы – вода с определенной карбонатной жесткостью, стабильность которой нарушается при ее подогреве (обычно выше 40 °С) и при этом образуется малорастворимое соединение СаСО3, выпадающее в осадок. Причем действие магнитного поля усиливается присутствием в воде ферромагнитных окислов железа.

Поэтому влияние магнитного поля в отношении предотвращения накипеобразования следует рассматривать как фактор, влияющий на процесс кристаллизации накипеобразователей, точнее процесс образования кристаллических осадков. Именно такой же процесс происходит в котловой или сетевой воде, если выполняется внутрикотловая обработка воды щелочными реагентами на фосфатной основе. Поэтому при магнитной обработке воды химический механизм стабилизации воды, поддающийся достаточно точному расчету и прогнозированию результата, заменяется на физический, в данном случае в виде относительно кратковременного магнитного поля. Поэтому магнитная обработка воды, да и очевидно все другие безреагентные методы, не могут дать лучшего эффекта очистки поверхности нагрева, чем внутрикотловая обработка воды с использованием неорганических (химических) антинакипинов (например, щелочные реагенты – NaOH и др.).

Промышленные опыты в свое время подтвердили это и показали, что использование магнитной обработки воды позволяет понизить накипеобразование примерно на 30-50 %. В указанных пределах положительный эффект возрастает в случае обработки пресных вод с преобладающей кальциевой карбонатной жесткостью. При магнитной обработке воды нередко наблюдается заметное разрыхление структуры остаточных отложений.

Выделение твердой фазы в массе воды в виде шлама не обеспечивает само по себе полноту эффекта соответствующего метода обработки воды. При недостаточном удалении образовавшегося шлама может образовываться вторичная малотеплопроводная накипь. Поэтому при магнитной обработке воды необходимо в котле, системе теплоснабжения наличие устройств, обеспечивающих надежный и своевременный отвод образующегося шлама.

Кроме того, при магнитной обработке воды коррозионная активность воды не снижается. Поэтому, при наличии очищающего эффекта интенсивность коррозии возрастает, появляются условия для развития подшламовой коррозии. Все это требует создания мер, гарантирующих отсутствие интенсивной коррозии металла.

В связи с вышеуказанным, магнитная обработка воды рекомендовалась для природных вод с общей жесткостью до 10 мг-экв/л и карбонатной не выше 6 мг-экв/л. Кроме того, устанавливались ограничения по величине удельного водяного объема котла – не более 50 л/м² поверхности нагрева, а также и по тепловому напряжению поверхностей нагрева – не более 100 кВт/м² (86 Мкал/м2×ч).

Кроме того, до сих пор остается открытым вопрос: как влияет «магнитная» вода на человека? Поэтому использование ее в системах отопления и тем более ГВС вряд ли можно считать однозначно возможным.

Следовательно, на наш взгляд, сохраняют силу рекомендации прошлых лет – возможности магнитной обработки воды ограничиваются водотрубными неэкранными паровыми котлами с чугунными экономайзерами. Следует добавить, если такое котельное оборудование где-то еще сохранилось.

ЛИТЕРАТУРА:

1. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети. М.: ГП ЦПП, 1994.

2. Баскаков А. П., Щелоков Я. М. Качество воды в системах отопления и ГВС. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. С. 34.

3. Тебенихин Е. Ф., Гусев Б. Т. Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике. М.: Энергия, 1970. С. 144.

4. Белан Ф. И., Сутоцкий Г. П. Водоподготовка промышленных котельных. М.: Энергия, 1969. С. 328.

Полную версию статьи Вы можете найти в журнале "Новости теплоснабжения", 2002, № 8, с. 41-42 или по адресу http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=72