СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОБОГРЕВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОТ НАКИПИ
METHOD OF CLEANING HEATING SYSTEM WATER FROM SCALE DEPOSITS

Изобретение относится к безреагентной очистке воды от нерастворимых твердых веществ, в частности накипи, и может быть применено в теплоэнергетике.
Известен способ безреагентной очистки воды от накипи в котлах [1] за счет магнитной обработки воды.
Недостаток способа заключается в том, что в результате магнитной обработки вода изменяет свою структуру и увеличивает время удержания накипи при магнитной «памяти» около 7 часов, за которые она успевает из котла перейти в систему обогрева, где накипь и оседает, зашламовывая батареи, нагреватели, ухудшая их теплоотдачу.
В результате ухудшается комфортность обогрева помещений, и вода возвращается к котлам, не отдав нужного тепла.
Известный способ безреагентной очистки воды от взвешанных частиц [2] за счет обработки воды электрическим полем с низкой постоянной напряженностью, работающий при нормальных давлениях и температурах окружающей атмосферы, при котором всю воду одновременно подвергают обработке. Этот способ не предусматривает обработку воды под давлением и температурах более 30°С.
Задача изобретения - очистить воду от накипи в котлах и обогревательной системе под давлением до 1 МПа и температуре выше 50°С, но ниже точки кипения при соответствующих давлениях в течение первых месяцев отопительного сезона и поддерживание ее чистоты весь сезон.
Указанная задача достигается тем, что безреагентную очистку воды ведут в двух конусных сосудах, соединенных последовательно, через которые пропускают под давлением до 1 МПа часть нагретой в котлах воды с расходом, при котором вода в каждом конусном сосуде пребывает (60±10) минут, при этом в первом конусном сосуде воду обрабатывают постоянным электрическим полем напряженностью Е=2,0±0,5 В/см и полярность напряженности меняют с периодичностью около 1 часа, а осевшую на дно конусных сосудов накипь периодически сливают через донные задвижки. Воду обрабатывают при температуре более 50°С, но ниже точки кипения при соответствующих давлениях, обработку воды ведут непрерывно с начала отопительного сезона в течение 1,5-3,0 месяцев до полной очистки воды в котлах и обогревательной системе, в дальнейшем периодически для поддержания ее чистоты.
Способ может быть реализован установкой, структурная схема которой представлена на чертеже.
На схеме приняты следующие обозначения. 1 - здание котельной, 2 - обогревательная система, 3 - котлы, подогревающие воду, 4 и 5 - конусные сосуды, 6 и 7 - донные задвижки сосудов для слива осадка, 8 - регулируемый кран, 9 - прибор измерения расхода, 10 - электроды, 11 - понизительный трансформатор, 12 - преобразователь переменного напряжения в постоянное, 13 - коммутатор периодической смены полюсов на электродах, 14 - емкость для шлама, 15 и 16 - краны для обезвоздушивания конусных сосудов, 17, 18 и 19 - технологические задвижки для пропуска воды через очистку.
Режим частичного перепуска воды через установку, называемый режимом «почки», ведут при открытых задвижках 17 и 18 и закрытой 19.
В этом режиме время очистки увеличивается, но размеры конусов значительно меньше, и соответственно мощность электрических устройств необходима меньше.
3
Установка работает следующим образом. При поднятии давления в котлах 3 приоткрывают кран 8 и по измерительному прибору 9 устанавливают расход в м/час, равный численно вместительности конусного сосуда. Наполняя сосуды водой, обеспечивают их развоздушивание через краны 15 и 16. Затем подключают к сети электропитания понижающий трансформатор 11, выход из которого идет на преобразователь переменного напряжения в постоянное (выпрямителя) 12, выходы которого через коммутатор 13 поданы на электроды 10, расположенные в первом конусном сосуде. Поданное напряжение обеспечивает в межэлектродном пространстве напряженность электрического поля Е=2,0±0,5 В/см.
Установка включена в работу, а коммутаторы 13 каждый час (автоматически) меняют полярность на электродах 10.
Под действием электрического поля происходит изменение надмолекулярной структуры воды и увеличивается в десятки раз конечная скорость оседания взвешенных частиц [3]. Это свойство при нормальных условиях хорошо изучено и подтверждено экспериментами.
С повышением давления воды от 0,3 до 0,1 МПа и повышением температуры более 50°С, но ниже точки кипения свойство изменения надмолекулярной структуры воды под воздействием электрического поля с напряженностью Е=2,5±0,5 В/см не слабеет, а усиливается и сокращается по времени.
Напряженность электрического поля выбрана из условия отсутствия диссоциации воды.
Смена полярности на электродах необходима для удаления частиц накипи с электродов. Вместительность сосудов выбирают из требования времени подтверждения обработки воды в течение одного часа и времени полного осаждения взвешенных частиц накипи.
С изменением температуры и давления указанное время изменяется на 10% в сторону сокращения.
В обычных условиях давление и температура принимаются минималными 0,3 МПа и 50°С, при максимуме 1,0 МПА и 95°С, при этом время сокращается на 10% и увеличивается пропускная способность, что подтверждено опытом эксплуатации системы безреагентной очистки воды под давлением [4].
Один или два раза в смену через донные задвижки 6 и 7 берут пробу на наличие осадка накипи и при необходимости сливают шлам в емкость для шлама 14.
Последние процедуры в течение первых полутора месяца проводят все реже и реже. При чистой воде проб из донных задвижек 6 и 7 обработку воды электрическим полем можно временно прекратить, а затем при необходимости возобновить. Время непрерывной обработки воды зависит от отношения вместительности конусного сосуда и вместительности обогревательной системы. При отношении 1:100 время непрерывной обработки воды не более 3 месяцев. Последнее обеспечивается за счет электрической «памяти» воды до 700 часов.
Применение данного способа позволяет в течение всего отопительного сезона обеспечить улучшенную комфортность обогрева помещений и экономить затраты топлива на подогрев, работая в оптимальном режиме давления воды в обогревательной системе.
Литература
1. Патент Бельгии №460560. Магнитная обработка воды как средство борьбы с накипью. - автор Т.Вермайнер (T.Vermeiner). Заявлено в 1945 году.
2. Патент Российской Федерации №2031857, C02F 1/46, В03С 5/00. - Способ осветления воды, заявлено 16.07.91, опубл. 27.03.95, БИ №9.
3. Сенкус В.В., Стефанюк Б.М., Буторин В.К. Моделирование процессов осаждения шлама в отстойниках угольных шахт.: Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2007, №7. - С.102-109. Ил. 1-5.
4. Протокол опытной эксплуатации системы безреагентной очистки воды от накипи в сети отопления.