г. Смоленск,
ул. Индустриальная, д.2, стр.11

Вакансии

Патент №56893

Использование: полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для безреагентной обработки водных систем для предотвращения накипиобразования.

Технический результат: упрощение конструкции, снижение массогабаритных показателей. Сущность полезной модели: радиочастотный преобразователь солей жесткости, содержащий магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы, генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты, к противофазным выходам которого подключены провода-излучатели, навитые во взаимно противоположном направлении на магистральный трубопровод.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для безреагентной обработки водных систем для предотвращения накипиобразования.

Известно устройство для магнитной обработки водных систем, содержащее корпус из диамагнитного материала с патрубками подвода и отвода обрабатываемой водной системы, полый внутренний магнитопровод, расположенный в корпусе с образованием рабочего зазора, и наружные магнитопроводы, выполненные в виде отдельных секций, расположенных в один или более ярусов по высоте корпуса, каждый из которых содержит, по меньшей мере, две секции, причем внутренний магнитопровод снабжен патрубками подвода и отвода водной системы и перегородками из ферромагнитного материала, перпендикулярными образующей корпуса, с образованием прохода лабиринтного типа, а рабочий зазор через патрубок отвода обрабатываемой водной системы соединен с патрубком подвода водной системы внутреннего магнитопровода. (Патент РФ №2223235, С 02 F 1/48, 2004.02.10).

Недостатком аналога является сложность конструкции.

Известен электромагнитный гидродинамический активатор, содержащий цилиндроконический корпус из диамагнитного материала с конической частью, выполненной в виде усеченного конуса, расположенную внутри корпуса рабочую камеру, узлы подвода обрабатываемой и отвода обработанной жидкости и расположенную снаружи корпуса систему магнитной обработки, содержащую верхний и нижний кольцевые магнитопроводы из ферромагнитных материалов, расположенные соосно с корпусом соответственно снизу и сверху корпуса, расположенную вокруг корпуса намагничивающую катушку с переменным по высоте сечением,

внутренние по отношению к корпусу обводы которой повторяют очертания корпуса, и верхний и нижний прижимные диски из ферромагнитных материалов, соединенные между собой стяжными болтами из ферромагнитных материалов, при этом коническая часть корпуса выполнена с пропорциями "золотого сечения", образующие рабочей камеры параллельны образующим корпуса, узел подвода обрабатываемой жидкости выполнен в виде Г-образного патрубка с тангенциальным выходом в рабочую камеру, узел отвода обработанной жидкости выполнен в виде соосной с корпусом пары чередующихся цилиндрических и конических камер, при этом конические камеры выполнены в виде усеченных конусов с пропорциями "золотого сечения" и направлены навстречу конусу корпуса. (Патент РФ №2226510, С 02 F 1/48, 2004.04.10).

Недостатком аналога является сложность конструкции и значительные массогабаритные показатели.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является установка для противонакипной обработки водных систем, содержащая магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы и байпасный трубопровод с установленным на нем устройством для магнитной обработки водной системы, снабженная баком-резонатором коридорного типа, установленным на байпасном трубопроводе но ходу движения водной системы после устройства для магнитной обработки водной системы и жестко закрепленным на магистральном трубопроводе обрабатываемой водной системы, и генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний, установленным на баке-резонаторе, а устройство для магнитной обработки водной системы выполнено в виде корпуса из диамагнитного материала с расположенным в нем с образованием рабочего зазора внутренним магнитопроводом и наружными магнитопроводами, расположенными в один или более ярусов по высоте корпуса и выполненными в каждом ярусе в виде отдельных, по меньшей мере, двух секций, каждая из которых содержит Ш-образный сердечник броневого типа, намагничивающую катушку и два шунтирующих вкладыша, высоту которых h выбирают из соотношения h=2k+(4-6), где k - величина рабочего зазора в мм. (Патент РФ №2185335, С 02 F 1/48, 2002.07.20)

Недостатком прототипа является сложность конструкции и значительные массогабаритные показатели.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции, снижение массогабаритных показателей.

Поставленная задача решается тем, что в радиочастотном преобразователе солей жесткости, содержащим магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы, генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний, в отличие от прототипа, в качестве генератора несинусоидальных электромагнитных колебаний используется генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты, к противофазным выходам которого подключены провода-излучатели, навитые во взаимно противоположном направлении на магистральный трубопровод.

Генератор несинусоидальных колебаний формирует плавно изменяющиеся колебания в диапазоне частот от 1 кГц до 10 кГц, причем частота колебаний непрерывно и плавно изменяется от минимума до максимума и обратно. Иными словами применен генератор несинусоидальных колебаний качающейся частоты (Советский энциклопедический словарь, гл. редактор Прохоров А.М., издание 2, издательство М. Советская энциклопедия, 1983 г., стр.287). А провода-излучатели, подключенные к противофазным выходам генератора несинусоидальных колебаний качающейся частоты, совместно с магистральным трубопроводом, на который они навиты, или перекачиваемой жидкостью обеспечивают обработку солей жесткости, растворенных в воде, в результате чего последние теряют способность объединяться в кристаллы и оседать на стенках трубопровода в виде накипи.

Существо полезной модели поясняется чертежом. На фиг. изображена схема радиочастотного преобразователя солей жесткости.

Радиочастотный преобразователь солей жесткости содержит магистральный трубопровод 1 обрабатываемой водной системы, генератор несинусоидальных колебаний качающейся частоты с противофазными выходами 2, провода-излучатели 3 и 4, навитые на магистральный трубопровод 1. Направление навивки проводов-излучателей 3 и 4 - взаимно противоположное.

Радиочастотный преобразователь солей жесткости работает следующим образом. Воду, подвергаемую противонакипной обработке, подают по магистральному трубопроводу 1. Генератор несинусоидальных колебаний качающейся частоты с противофазными выходами 2 через провода-излучатели 3 и 4 посредством электромагнитного поля воздействует на соли жесткости, растворенные в воде, в результате чего последние теряют на некоторое время способность объединяться в кристаллы и оседать на стенках трубопровода в виде накипи, при этом солевой состав воды не изменяется.

Электромагнитное поле попадает внутрь трубопровода, вне зависимости от его материала, следующим образом. На провода-излучатели 3 и 4 подают противофазные импульсы напряжения с частотой формируемой генератором несинусоидальных колебаний качающейся частоты 2. Благодаря емкостной связи между проводами-излучателями 3 и 4 и магистральным трубопроводом 1, в случае токопроводящего трубопровода, или с водой в магистральном трубопроводе 1, в случае не токопроводящего трубопровода, на участке «А» (см. фиг.) магистрального трубопровода 1, между навитыми во взаимно противоположном направлении проводами-излучателями 3 и 4 возникают знакопеременные импульсы тока, порождающие знакопеременное магнитное поле, как вне так и внутри магистрального трубопровода 1, которое в свою очередь порождает в проводящей жидкости, в воде, знакопеременные импульсы тока и т.д.

Таким образом, в потоке воды, прокачиваемой по магистральному трубопроводу 1 создается импульсное знакопеременное электромагнитное поле с постоянно меняющейся во времени частотой.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет значительно упростить конструкцию и снизить массогабаритные показатели. Кроме того, радиочастотный преобразователь солей жесткости имеет невысокую стоимость, не зависит от солевого состава воды и материала магистрального трубопровода.

Радиочастотный преобразователь солей жесткости, содержащий магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы, генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний, отличающийся тем, что в качестве генератора несинусоидальных электромагнитных колебаний используется генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний качающейся частоты, к противофазным выходам которого подключены провода-излучатели, навитые во взаимно противоположном направлении на магистральный трубопровод.

Приоритетным направлением развития теплоэнергетики является внедрение современных энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий. Это продиктовано необходимостью снижения потерь при производстве и транспортировке тепла, динамикой роста цен на энергоносители и тарифов на тепловую энергию.

Подробнее: Энергоэффективность и ресурсосбережение в теплоэнергетике

Эффективность использования теплообменного оборудования для производственных целей и отопления объектов социальной сферы снижается из-за образующихся на внутренних поверхностях теплообменного оборудования отложений накипи.

Накипь на внутренних поверхностях присутствует практически всегда; ее толщина зависит от качества водоподготовки. Там же, где водоподготовка не предусмотрена, а жесткость воды высокая — нарастание накипи идет особенно быстро.

За счет различных значений коэффициентов теплопроводности металла и образующегося слоя накипи, увеличение толщины слоя накипи приводит к снижению температуры нагреваемой воды.

Коэффициент теплопередачи нового кожухотрубного подогревателя обычно 94-98%, а в условиях эксплуатации, в зависимости от межпромывочного интервала, химического состава и структуры накипи, коэффициент теплопередачи может снижаться до 60% и более, что приводит к соответствующему снижению эффективности систем горячего водоснабжения и повышению энергетических потерь.

В результате образования отложений накипи снижение общего коэффициента теплопередачи подогревателей за один год эксплуатации составляет 5-7%, за два года — до 30%, за три года — 50% и более. Кроме того, образование отложений в трубках подогревателей приводит к повышению их гидравлического сопротивления, которое достигает 0,2 МПа.

Снижение коэффициента теплопередачи в зависимости от толщины слоя накипи на теплообменной поверхности

Толщина слоя накипи, (мм)

Снижение коэффициента теплопередачи, (%)

0,1

1,0

0,3

2,9

0,5

4,7

1

9,0

Дополнительные потери, связанные с накипеобразованием:

Подробнее: Энергоэффективность и ресурсосбережение в теплоэнергетике

Поддержание температуры нагреваемой воды на заданном уровне достигается путем увеличения расхода теплоносителя, что вызывает дополнительные потери.

Растет потребления электроэнергии насосами, перекачивающими повышенный объем теплоносителя, возрастают дополнительные гидравлические и тепловые потери в нагревателях.

Повышенный расход теплоносителя в тепловых пунктах является так же причиной увеличения температуры обратной сетевой воды, что негативно сказывается на воспроизводстве тепловой энергии.

Снижение эффективности работы теплообменных аппаратов вызывает необходимость их разборки и чистки теплообменных поверхностей.

Низкая теплопередача накипи приводит к сильному перегреву металла поверхностей нагрева, из-за чего на трубах появляются трещины, вздутия и деформации. Это нередко является причиной аварийных ситуаций, ведет к сокращению межремонтных сроков и увеличению затрат на ремонт и обслуживание.

 Срок службы теплоэнергетического оборудования из-за накипи сокращается в 2-3 раза, что приводит к неоправданным затратам на приобретение и монтаж нового — взамен вышедшего из строя.

Радиочастотная (электромагнитная) водоподготовка с использованием приборов Акващит - это уникальная отечественная энергосберегающая технология безреагентного умягчения воды , разработанная и запатентованная компанией НПО «Генерация».

В соответствии со СНиП П-35-76 внутрикотловую магнитную обработку для паровых котлов следует применять при использовании воды хозяйственно-питьевого водопровода или воды из поверхностных источников, прошедшей предварительную обработку, для стальных паровых котлов, допускающих внутрикотловую обработку воды, а также для паровых чугунных секционных котлов при жесткости исходной воды не более 10 мг-экв/л и содержании железа не более 0,3 мг/л, при этом соли жесткости присутствуют преимущественно в виде карбонатов. Применение внутрикотловой обработки допускается для условий, установленных ГОСТ 20995-75 «Котлы паровые стационарные давлением до 4 МПа. Показатели качества питательной воды и пара», при жесткости питательной воды не более 3 мг-экв/л. Магнитную обработку воды для систем теплоснабжения и горячего водоснабжения следует предусматривать при соблюдении следующих условий:

  • подогрев воды — не выше 95 °С;
  • карбонатная жесткость исходной воды не более 21 мг-экв/л;
  • содержание железа в исходной воде — не более 3 мг/л.

При этом следует предусматривать вакуумную деаэрацию, если:

  • содержание кислорода в исходной воде более 3 мг/л;
  • сумма величины содержания хлоридов и сульфатов более 50 мг/л (независимо от содержания кислорода).

Технология электромагнитного умягчения воды — одна из рекомендованных энергосберегающих технологий (РД 34.20.145-92) и позволяет не только увеличить срок работы теплообменного оборудования между его вынужденными остановками для проведения очистки, но и достигнуть реальной экономии средств и энергоносителей.

Ваши преимущества при использовании умягчителей воды Акващит

  • Создаются условия для безаварийной работы систем отопления и водоснабжения
  • Увеличивается срок службы теплоэнергетического, теплообменного и трубопроводного оборудования, существенно сокращаются затраты на его эксплуатацию и ремонт (ресурсосбережение)
  • Исключается необходимость остановки оборудования для ремонтных и профилактических работ по очистке от накипи
  • Отсутствует потребность в химической и механической чистках теплоэнергетического оборудования
  • Простота в установке не предполагает дополнительных расходов, связанных с конструктивными изменениями в существующем оборудовании
  • Устраняются дополнительные расходы на энергоносители
  • В период эксплуатации осуществляется гарантийный ремонт и техническая поддержка специалистами завода-изготовителя.
  • Отсутствие влияния работы прибора на экологию окружающей среды и здоровье людей

Эффективность работы приборов Акващит подтверждена результатами независимого экспертного заключения , основанного на данных инструментального контроля, а также многочисленными отзывами потребителей 

Умягчение воды сводится к уменьшению концентрации в ней кальциевых и магниевых солей. Умягчение воды необходимо производить для питания котельных установок, причем жесткость воды для котлов среднего и низкого давления должна быть не более 0,3 мг-экв/л.

Умягчать воду требуется также для таких производств, как текстильное, бумажное, химическое, где вода должна иметь жесткость не более 0,7 -1,0 мг-экв/л.

Умягчение воды для хозяйственно-питьевых целей также целесообразно, особенно в случае, если она превышает 7мг-экв/л.

Умягчение воды может проводиться различными методами, их можно разделить на следующие группы:

Термический метод умягчения воды

При нагревании воды до кипения происходит превращение гидрокарбонатов кальция и магния в карбонаты по следующим схемам:

Са (HCO3)2 = CaCO3↓+ СО2 + Н2О;

Mg(HCO3)2 = МgСО3 + СО2 + Н2О.

Эти обратимые процессы можно почти целиком сместить вправо за счет кипячения воды, так как при высоких температурах растворимость двуокиси углерода понижается.

Однако полностью устранить карбонатную жесткость нельзя, так как углекислый кальций хотя и незначительно (около 9,95 мг/л при 15 °С), но растворим в воде. Растворимость MgCO3 достаточно высока (110 мг/л), поэтому при длительном кипячении он гидролизуется с образованием малорастворимой (8 мг/л) гидроокиси магния:

MgCO3 + H2O ═ Mg (OH)2↓ + CO2.

Этот метод может применяться для умягчения воды, содержащей преимущественно карбонатную жесткость и идущей для питания котлов низкого и среднего давления.

Недостатки : снижается только временная (карбонатная) жесткость; требуются большие энергозатраты — в промышленности этот способ водоподготовки используют лишь при наличии дешевых источников тепла (на ТЭЦ, например).

Реагентное умягчение воды

Подробнее: Умягчение воды. Промышленная водоподготовкаИз реагентных методов наиболее распространен содово-известковый способ умягчения. Сущность его сводится к получению вместо растворенных в воде солей Са и Mg нерастворимых солей СаСО3 и Mg(OH)2, выпадающих в осадок.

Оба реагента — соду Na2CO3 и известь Са(ОН)2 — вводят в умягчаемую воду одновременно или поочередно.

Соли карбонатной, временной жесткости удаляют известью, не карбонатной, постоянной жесткости — содой.

Химические реакции при удалении карбонатной жесткости протекают следующим образом:

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О

Гидрат окиси магния Mg(OH)2 коагулирует и выпадает в осадок. Для устранения некарбонатной жесткости в умягчаемую воду вводят Na2CO3.

Химические реакции при удалении некарбонатной жесткости следующие:

Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4;

Na2CO3 + СаСl2 = СаСО3 + 2NaCl.

В результате реакции получается углекислый кальций, который выпадает в осадок. Реагенты, применяемые при обработке воды, вводят в воду в следующих местах:

  • хлор (при предварительном хлорировании) — во всасывающие трубопроводы насосной станции первого подъема или в водоводы, подающие воду на станцию очистки;
  • коагулянт — в трубопровод перед смесителем или в смеситель;
  • известь для подщелачивания при коагулировании — одновременно с коагулянтом;
  • активированный уголь для удаления запахов и привкусов в воде до 5 мг/л — перед фильтрами. При больших дозах уголь следует вводить на насосной станции первого подъема или одновременно с коагулянтом в смеситель водоочистной станции, но не ранее чем через 10 мин после введения хлора;
  • хлор и аммиак для обеззараживания воды вводят до очистных сооружений и в фильтрованную воду. При наличии в воде фенолов аммиак следует вводить как при предварительном, так и при окончательном хлорировании.

К специальным видам очистки и обработки воды относятся опреснение, обессоливание, обезжелезивание, удаление из воды растворенных газов и стабилизация.

Данный способ обычно используется только в некоторых отраслях промышленности для предварительной очистки технической воды. В обычном бытовом использовании технология неприменима.

Умягчение воды бариевыми солями.

Этот метод схож с известково-содовым, но имеет то преимущество, что образующиеся при реакции продукты нерастворимы в воде. Содержание солей, обусловливающих жесткость воды, при этом методе понижается, и умягчение идет гораздо полнее. Кроме того, нерастворимость ВаСО3 не требует строгих дозировок, процесс может протекать автоматически.

Реакции, протекающие при умягчении бариевыми соединениями, можно представить схемами:

  • CaSO4 + Ba (ОН)2 ® Са (ОН)2 + ВаSО4↓;
  • MgSO4 + Ba (OH)2 ® Mg (ОН)2↓ + BaS04↓;
  • Са (НСО3)2 + Ba (OH)2 ® CaCO3↓ + ВаСО3↓ + 2Н2О;
  • Mg (НС03)2 + 2Ва (OH)2 ® 2BaCO3↓ + Mg (OH)2↓ + 2Н2О;
  • ВаСО3 + CaSO4 ® BaSO4↓ + CaCO3↓;
  • Ca (OH)2 + Ca (HCO3)2 ® 2CaCO3↓ + 2H2O.

При умягчении бариевыми солями реакции приводят не к замене одной соли другой, а к полному удалению их из воды; в этом заключается преимущество умягчения бариевыми солями. К недостаткам этого метода относятся высокая стоимость бариевых солей и медленное течение реакции с карбонатом бария ВаСО3.

Реагентная водоподготовка применяется только на больших станциях водоподготовки, поскольку связан с рядом специфических проблем: утилизация твердого осадка, специально оборудованные хранилища для реагентов, необходимость точной дозировки химикатов и их правильной подачи в исходную воду.

Ионообменное умягчение воды

Подробнее: Умягчение воды. Промышленная водоподготовкаВещества, способные к сорбционному обмену ионов с раствором электролита, называются ионитами.

Иониты – это твердые зернистые вещества, набухающие в воде, но не растворимые в ней.

По составу основного скелета, который связывает воедино ионогенные группы, ионообменные сорбенты делятся на:

  • минеральные
  • органические.

Применяемые при очистке воды иониты бывают естественного и искусственного происхождения. Примером первых могут быть глаукониты, гумусовые угли, а примером вторых – сульфированные угли, синтетические ионообменные смолы.

Ионообменные смолы – это сетчатые, трехмерные полимеры, не растворяющиеся в воде, но ограниченно набухающие в ней и содержащие ионогенные группы, т. е. группы, способные к обмену ионов. Число и длина мостиков, соединяющих линейные цепи полимера, определяют «густоту» сетки, которая оказывает сильное влияние на свойства ионитов.

Иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Вещества, обменивающие катионы, называются катионитами, а обменивающие анионы – анионитами.

Катиониты диссоциируют на небольшие, подвижные и способные к ионному обмену катионы (например, Н+) и высокомолекулярный анион (Rm-1), а аниониты дают мелкие, легко перемещающиеся анионы (например, ОН) и высокомолекулярный катион (Rn+).

Условно их диссоциацию можно представить в следующем виде:

НmR = mH+ + Rm–; R(OH)n = Rn+ + nOH,

где m и n– число подвижных ионов в катионите и анионите.

Из катионообменных смол наибольшее распространение получили смолы, образованные поликонденсацией фенолов и формальдегида, а также полимеры – продукты сополимеризации стирола с диеновыми углеводородами.

Из смоляных анионитов чаще применяются аминоформальдегидные аниониты и полистирольные аниониты, продукты присоединения от основных групп к сополимерам полистирола.

Все иониты могут иметь одинаковые или различные ионогенные группы. Катиониты со смешанными функциональными группами встречаются в следующем сочетании:

  • сульфокислые и оксифенольные;
  • сульфокислые и карбоксильные;
  • остатки фосфорной кислоты и оксифенольные;
  • мышьяковокислые и оксифенольные;
  • карбоксильные и оксифенольные.

По степени диссоциации иониты подразделяют на:

  • сильнокислотные
  • слабокислотные;
  • сильноосновные
  • слабоосновные.

Сильнокислотные катиониты вступают в реакцию с солями, растворенными в воде в нейтральных и кислых средах.

Слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные или оксифенольные группы, обменивают свой протон в нейтральных растворах лишь на катиониты солей слабых кислот, причем полнота обмена возрастает с повышением рН среды.

Сильные аниониты вступают в реакцию с растворами солей в нейтральной и даже слабощелочной среде.

Слабоосновные аниониты вступают в реакцию обмена лишь в кислых средах, причем полнота обмена гидроксильной группы анионита на анион растворенного электролита возрастает с повышением кислотности среды. На силу ионогенных групп оказывают большое влияние непосредственно связанные с ними другие функциональные группы.

Следовательно, большинство катионитов представляют собой по­лимерные полифункциональные кислоты, в состав которых входят группы – СООН, –SO3H, –ОН, –SH, SiOOH и др.

Аниониты являются высокомолекулярными соединениями, содержащими огромное количество основных групп, таких как –NH2, –NH3OH, –NHR, –NR2 и т. д. В состав одного и того же ионита могут входить ионогенные группы с различной степенью кислотности и щелочности.

Для целей фильтрования смолу стараются получить в виде сферических частиц путем суспензионной полимеризации или перемешивания расплавленной еще «несшитой» смолы в среде инертного растворителя с последующим охлаждением. Иониты (в таком неплотном виде) создают благоприятные условия для движения фильтруемой жидкости.

В основе процесса обмена лежит химическая реакция, протекающая на внешней и внутренней поверхности ионитов. Обмен ионами протекает в строго эквивалентных количествах.

Обменные реакции в растворе происходят практически мгновенно, но процессы ионообмена с ионитами, протекающие в гетерогенной среде, обладают вполне измеримой скоростью. Фактически наблюдаемая скорость определяется скоростью диффузии, наиболее медленной стадией ионообмена. При этом скорость ионообмена падает с увеличением размеров зерна ионита.

Обмен ионов в растворах протекает избирательно. С уменьшением абсолютной концентрации раствора многовалентные ионы адсорбируются лучше, чем одновалентные, а при высоких концентрациях адсорбируется одновалентный ион. Например, при умягчении воды избирательно поглощаются ионы Са2+ и Mg2+, а ионы Na+ при этом практически не адсорбируются. При обработке концентрированным раствором NaCl ионы двухвалентных металлов вытесняются из катионита ионами натрия. Этим пользуются при регенерации катионитового фильтра.

Основной технологической характеристикой ионитов является их обменная емкость, которая определяется количеством ионов, извлеченных из воды 1 г воздушно-сухого ионита.

В практике очистки воды часто используют Н- и Na-катиониты. В зависимости от катиона этот процесс называют Н-катионирование и Na-катионирование.

При Н-катионировании повышается кислотность воды, а при Na-катионировании происходит увеличение щелочности фильтрата, если в исходной воде содержится карбонатная жесткость.

Следует заметить, что скорость обмена ионами при катионировании зависит от многих факторов, например, от валентности ионов, их заряда, величины гидратации, эффективного радиуса иона. По скорости вхождения ионов в катионит их располагают в следующий убывающий ряд: Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Ba2+>NH4+>K+>Na+. Эту закономерность можно изменить, увеличивая концентрацию ионов в процессе регенерации катионитовых фильтров при обработке их концентрированным раствором хлористого натрия.

Катионитовый фильтр представляет собой стальной цилиндрический резервуар диаметром от 1 до 3 м, в котором на дренажном устройстве помещается слой катионита. Высота фильтрующего слоя составляет 2…4 м. Скорость фильтрования – от 4 до 25 м/ч. Фильтры рассчитаны на рабочее давление до 6 атм.

Работа катионитового фильтра происходит по следующим этапам:

  • фильтрование через подготовленный фильтр до насыщения обменной емкости катионита;
  • рыхление катионита восходящим потоком;
  • регенерация фильтра раствором NaCl (при Na-катионировании);
  • промывка загрузки от излишних количеств регенерирующего ве­щества.

Регенерация загрузки продолжается от полутора до двух часов.

Na-катионирование обеспечивает умягчение воды до 0,05 мг-экв/л. В практике применяют двухступенчатое Na-катионирование. На фильтрах первой ступени производится грубое умягчение воды, снижающее жесткость примерно на 75 %. Остающуюся жесткость удаляют повторным фильтрованием через фильтры второй ступени. Основная масса ионов кальция и магния задерживается фильтрами первой ступени, фильтры второй ступени несут незначительную нагрузку по жесткости и рабочий цикл их длится до 150¼200 ч. Остаточная жесткость воды после двухступенчатого Na-катионирования равна 0,01¼0,02 мг-экв/л. Подобный прием умяг­чения воды приводит к экономии соли на регенерации фильтров первой ступени. Для этой цели используются промывные воды от фильтров второй ступени. Кроме того, двухступенчатое Na-катионирование упрощает эксплуатацию установки тем, что удлиняет фильтроцикл и не требует постоянного ухода за фильтратом.

При катионировании происходят следующие процессы:

2NaR + Са (НСОз)2 ═ СаR2 + 2NaHCO3;

2NaR + Mg (HCO3)2 ═ MgR2 + 2NaHCO3;

2NaR + CaSO4 ═ CaR2 + Na2SO4;

2NaR + MgCl2 ═ MR2 + 2NaCl.

При фильтровании воды, содержащей некарбонатную жесткость, получают соли сильных кислот и сильных оснований. Эти соли не подвержены гидролизу даже при высоких температурах. Но при удалении карбонатной жесткости образуется гидрокарбонат натрия, который гидролизуется при высоких температурах с образованием сильной щелочи:

NaHCO3 + H2O ═ NaOH + Н2СО3.

Для снижения щелочности воды ее фильтруют последовательно через Na-, а затем Н-катиониты или разбивают поток на две части, одну из них пропускают через Na-катионит, а вторую – через Н-катионит, а затем фильтраты смешивают.

Недостатки ионообменного метода водоподготовки:

  • относительно большой расход реагентов, (особенно у параллельноточных натрий-катионитных фильтров);
  • увеличение эксплуатационных расходов пропорционально солесодержанию исходной воды и при необходимости уменьшить предел обессоливания обработанной воды;
  • в зависимости от качества исходной воды требуется предподготовка – иногда весьма сложная;
  •  необходима обработка сточных вод и сложности с их сбросом.

Безреагентная водоподготовка

Ультразвуковые установки  неплохо справляются с накипью, но для достижения эффективности требуется работа установки на большой мощности. Это означает высокий уровень звукового воздействия, что влечет за собой возможность повреждения защищаемого оборудования (в местах сварки швов и завальцовки), а также повышенную опасность для персонала.

Умягчение воды в аппаратах с постоянными магнитами.

В сравнении с другими распространенными методами (ионообменными, баромембранными) магнитную водоподготовку отличают простота, дешевизна, безопасность, экологичность, низкие эксплуатационные расходы.

Согласно СНиП 11-35-76 “Котельные установки”, магнитную обработку воды для теплооборудования и водогрейных котлов целесообразно проводить, если содержание ионов железа Fe2+ и Fe3+ в воде не превышает 0,3 мг/л, кислорода — 3 мг/л, постоянная жесткость (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2) — 50 мг/л, карбонатная жёсткость (Са(НСО3)2, Mg(НСО3)2) не выше 9 мг-экв/л, а температура нагрева воды не должна превышать 95 0С.

Для питания паровых котлов – стальных, допускающих внутрикотловую обработку воды, и чугунных секционных – использование магнитной технологии обработки воды возможно, если карбонатная жёсткость воды не превышает 10 мг-экв/л, содержание Fe2+ и Fe3+ в воде — 0,3 мг/л, при поступлении воды из водопровода или поверхностного источника.

Ряд производств устанавливает более жесткие регламентации к технологической воде, вплоть до глубокого умягчения (0,035-0,05 мг-экв/л): для водотрубных котлов (15-25 ати) — 0,15 мг-экв/л; жаротрубных котлов (5-15 атм.) — 0,35 мг-экв/л; котлов высокого давления (50-100 ати) — 0,035 мг-экв/л.

Недостатки – необходимо один раз в 5–7 дней механически очищать полюсы магнита от отложений ферромагнитных частиц; свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток (это явление потери магнитных свойств называется релаксацией, или эффектом «привыкания воды»).

Поэтому в системах, где вода находится в течение многих часов и дней (оборотные системы водоснабжения, циркуляционные контуры котлов и систем отопления и др.), необходимо предусматривать рециркуляционные системы, куда направлять не менее 10% находящейся в системе воды, и постоянно эту часть воды подмагничивать.

Электромагнитное умягчение воды

Основой устройства является электронный микропроцессорный блок, который генерирует выходной апериодический сигнал звуковой частоты (1–50 кГц). Сигнал подается на излучатели, навитые на трубопроводе с обрабатываемой жидкостью в определенном порядке, и создает пульсирующее динамическое электромагнитное поле.

Механизм воздействия на обрабатываемую воду имеет физический (безреагентный) характер. Кальций, гидрокарбонатные соли в водном растворе существуют в форме положительно и отрицательно заряженных ионов. Из этого вытекает возможность эффективного воздействия на них с помощью электромагнитного поля. Если на трубопровод с протекающей жидкостью навивается катушка и в ней наводится определенное динамическое электромагнитное поле, то происходит высвобождение ионов бикарбоната кальция, электростатически связанных с молекулами воды. Высвобожденные таким способом положительные и отрицательные ионы соединяются в результате взаимного притяжения, и в воде образуются арагонитовые кристаллы (высокодисперсная взвесь), не образующие накипи.

Так как побочным продуктом при образовании арагонитовых кристаллов является углекислый газ, то вода, обработанная таким способом, имеет свойства дождевой воды, т.е. способна растворять в трубопроводе существующие твердые карбонатные отложения.

Под действием электромагнитного поля возникает в воде и определенное количество перекиси водорода, которая при контакте со стальной поверхностью внутри трубопровода образует на ней химически стабильную пленку Fe304, которая предохраняет поверхность от коррозии. Перекись водорода оказывает также существенное антисептическое и антибактериальное действие — уничтожает около 99% водных бактерий. Образовавшиеся молекулы перекиси водорода, однако, имеют очень короткий жизненный цикл и быстро конвертируются в форму кислорода и водорода, поэтому обработанная таким способом питьевая вода не оказывает никаких вредных побочных эффектов на здоровье человека.

На сегодняшний день — это самый экологически чистый и экономически оправданный метод умягчения жесткой воды.

Безреагентное умягчение воды. Умягчитель воды Акващит

Подробнее: Умягчение воды. Промышленная водоподготовка

Безреагентная водоподготовка с применением умягчителей воды Акващит, Аквафлоу эффективно заменяет затратный метод химической водоподготовки, принося предприятию значительную экономию.

Снижаются расходы на эксплуатацию (реагенты, регенерация, утилизация, содержание персонала, и т.п.), что обеспечивает наибольший экономический эффект и быструю окупаемость прибора при очень высокой функциональной эффективности.

Систему отличает простота монтажа и минимальные эксплуатационные расходы.

Технология электромагнитного умягчения воды — одна из рекомендованных энергосберегающих технологий (РД 34.20.145-92) и позволяет не только увеличить срок работы теплообменного оборудования между его вынужденными остановками для проведения очистки, но и достигнуть реальной экономии средств и энергоносителей.

 

Установка умягчителя воды Акващит, Аквафлоу перед установкой ионообменного умягчения позволяет существенное увеличить межрегенерационный срок эксплуатации фильтров и пропускную способность фильтров

  • прибор Акващит перед ионообменной очисткой связывает ионы кальция в нерастворимое состояние;
  • качественно активируются (увеличивается емкость поглощения ионитов) и ускоряются в несколько раз ионообменные реакции;
  •  концентрация растворенных ионов кальция в воде перед ионным обменом существенно снижается;
  • вследствие снижения концентрации бикарбонатов кальция за один фильтроцикл можно получить гораздо больше очищенной воды.

Достигнутый экономический эффект:

  • уменьшаются затраты воды на отмывку смолы в процессе регенерации, минимизируется влияние «проскоков» необработанной воды.
  • в 2-3 раза увеличиваются межремонтные сроки котлов и теплообменников (образующаяся от остаточной жесткости накипь будет рыхлой и легко удаляется обычными продувками через 500-1000 часов работы).
  • полностью исключаются реагентные промывки оборудования и загрязнение окружающей среды;
  • обеспечивается надежная противонакипная и противокоррозионная очистка и защита как теплоагрегата, так и всех трубопроводов;
  • укрепляются внутренняя поверхность оборудования и сетей;
  • повышается теплоотдача котла и теплопроводность трубных разводок;
  • экономится топливо;

Кроме того, в десятки раз снижаются расходы:

  • соли и других реагентов на регенерацию;
  • воды на взрыхление, регенерацию и отмывку фильтров;
  • электроэнергии, потребляемой насосами для перекачки реагентов.

Снижается сброс промывных солесодержащих вод.

В схемах с водогрейными котлами в закрытых и открытых сетях теплоснабжения и ГВС электромагнитные аппараты Акващит значительно снижают затраты нахимводоподготовку.

Отличные результаты дает применение электромагнитных аппаратов Акващит при включении их в схему с паровыми котлами перед химводоподготовкой. При этом в 2-3 раза улучшаются параметры самой химводоподготовки, ее качество и во столько же раз сокращаются эксплуатационные расходы и уменьшаются загрязняющие сбросы.

Затраты на приобретение прибора и монтаж разовые. Эксплуатационные расходы сводятся к оплате потребляемой электроэнергии небольшой мощности.

Окупаемость технологии электромагнитного котлового умягчения воды, по расчетам эксплуатирующих организаций, в зависимости от мощности объекта и поставленной задачи — составляет от нескольких недель до 1 года.

Умягчители воды Акващит на многие годы сохранят оборудование и сети от накипи и коррозии, позволят избежать очистки теплоэнергетического оборудования химреагентами, кавитационными, ультразвуковыми, гидродинамическими методами.

Экологическая эффективность связана с полным исключением химических реагентов, а, значит, и сброса вод промывки в окружающую среду.

Технология электромагнитного умягчения воды — одна из рекомендованных энергосберегающих технологий (РД 34.20.145-92) и позволяет не только увеличить срок работы теплообменного оборудования между его вынужденными остановками для проведения очистки, но и достигнуть реальной экономии средств и энергоносителей.