Problémy chladicí a kotelní vody
Ač se může zdát, že na chladicí či kotelní vodu nebudou kladeny tak přísné požadavky jako na vodu určenou ke konzumaci, opak je pravdou. Látky obsažené ve vodě mohou být příčinou koroze zařízení, zanášet potrubí a další části okruhů či soustav úsadami vodního kamene nebo podporovat mikrobiální růst. Proto je úpravě vody využívané v průmyslu třeba věnovat pozornost.
Legislativa
Parametry chladicí či kotelní vody jsou specifikované v platných normách. ČSN 07 7401 – Voda a pára pro tepelná zařízení s pracovním tlakem do 8 MPa, pro vodotrubné kotle a pomocná zařízení se jedná o normu ČSN 12952-12. Požadavky na chladicí vodu jsou specifikované v normě ČSN 75 7171 – Složení vody pro průmyslové chladicí okruhy – pro polozavřené okruhy, uzavřené okruhy, otevřené chladicí okruhy s odparem.
Koroze zařízení
Běžné topné či chladicí systémy se skládají ze součástí vyrobených z různých kovových materiálů. Tepelné výměníky v kotli bývají ze slitin hliníku, armatury z mosazi, rozvody vody z měděných trubek, v systému dále mohou být přítomny třeba ocelové či hliníkové radiátory.
Každá z těchto kovových součástek je elektrodou, a když je ponoříme do elektrolytu, což je vlastně i voda, začne docházet k elektrochemickým reakcím.
Úsady a koroze uvnitř systému
To, jestli se bude daná kovová část chovat jako katoda (tedy záporná elektroda) nebo anoda záleží na ušlechtilosti kovu ze které je část vyrobena, přesněji řečeno na elektrochemickém potenciálu. Kovy s vyšším elektrochemickým potenciálem jsou ušlechtilejší a v systému se budou chovat jako katody. Korozi podlehnou nejdříve kovy méně ušlechtilé, tedy ty, které v systému hrají roli anody. V modelovém systému železo-stříbro koroze postihne nejdříve železo.
Koroze, kromě toho že přímo ničí kovové součásti zařízení, přináší i další problémy. Vzniklé korozní produkty pokrývají a izolují teplosměnné plochy, čímž dochází ke snižování účinnosti přenosu tepla, a snižuje se účinnost celého zařízení. Aby byla stávající účinnost zachována je nutné zvýšit výkon čerpadla, což jde ale ruku v ruce se zvýšenou spotřebou elektrické energie.
Elektroda zcela pokrytá úsadami
Za účelem snížení korozní rychlosti se do vody dávkují inhibitory koroze. Jedná se o směsi, které zpomalují reakce na katodě či anodě nebo na obou elektrodách. Některé inhibitory vytvářejí na povrchu kovových předmětů tenkou vrstvičku nerozpustného filmu, který povrchy chrání před další korozí. Říkáme, že se povrchy takto pasivují.
Další možností je využít tzv. obětované anody. Jde o anodu z málo ušlechtilého kovu (kov musí mít nižší ušlechtilost tj. nižší elektrochemický potenciál než všechny ostatní kovy, které se nacházejí v systému), která je při případné galvanické korozi na řadě jako první. Do bojlerů pro ohřev teplé vody se například přidává anoda z hořčíku.
Tvorba biofilmů
V chladicích okruzích jsou ideální podmínky (dostatek kyslíku, světla i potravy, ideální pH prostředí a teplota) pro rozvoj mikrobiálního života a následně pak tvorbu biologických nánosů. Pokud nejsou přijata opatření k omezení jejich rozvoje, působí akumulace a růst mikroorganismů značné potíže a to jak z hlediska korozního působení, tak vytvářením biologických nánosů. Mikrobiální populace může nekontrolovatelných způsobem umožnit rozvoj biofilmu. Biofilm je základním kamenem všech nánosů v okruzích (organických i anorganických) a je třeba zamezit jeho vzniku za všech okolností. Tyto nánosy zvyšují hrubost povrchu, jsou zodpovědné za vyšší tlakové ztráty, což souvisí s vyššími nároky na čerpací energii, snižují také přenos tepla a tím snižují účinnost chlazení.
V chladicích okruzích jsou mimořádně vhodné podmínky pro bakterie rodu Legionella a pokud je součástí takového okruhu atmosférický chladič, může dojít k neštěstí jako se to stalo ve města Pas-de-Cas ve Francii, kde v roce 2014 zemřelo 18 lidí, kteří se nakazili legionellami unikajícím z chladicí věže místní petrochemické továrny.
Okruhy s chladicími věžemi jsou navíc zvláště náchylné na zanášení okruhu různými nečistotami obsaženými ve vzduchu jako je například prach, pyl apod., což vytváří vhodné podmínky pro růst a množení mikroorganismů.
Tvorba úsad
Povlaky úsad způsobují stejné potíže jako povlaky korozních produktů – od izolace teplosměnných ploch, přes vyšší spotřebu energie až ke ztrátě funkčnosti zařízení.
Za účelem zabránění tvorby úsad je voda změkčována před vstupem do chladicích či jiných okruhů pomocí změkčovacího filtru či reverzní osmózy, a současně se do vody dávkují tzv. sekvestrační činidla.
Znamená to, že zabrání tomu, aby byly vhodné podmínky pro vylučování uhličitanů v pevné formě. Sekvestrační činidla fungují podobně jako chelatační činidla, na rozdíl od nich jsou ale schopny navázat více kovů vyskytujících se v roztoku.
Vápenaté úsady na elektrodě úpravny vody
Tvrdost vody se touto metodou vlastně nesnižuje protože vápník a hořčík jsou pořád přítomné v roztoku, ale nevytváří úsady vodního kamene.
Co se týče vlivu úsad na snižování účinnosti zařízení bylo zjištěno, že 1 mm silná vrstva vodního kamene může způsobit pokles účinnosti o 20 až 25 %. V případě slizovitých povlaků tvořených bifolmy bychom se dostali na podobné hodnoty.
Oba druhy těchto povlaků mají za následek snížení účinnosti chladicího okruhu, následně vyšší spotřebu energie a mohou vést až k úplné ztrátě funkčnosti. Dalším problém je, že povlaky vodního kamene snižují účinnost dezinfekce. Úsady totiž zabraňují kontaktu biocidů s mikroorganismy tvořící biofilmy.
Plyny ve vodě
I plyny rozpuštěné ve vodě mohu potrápit. Většinou ale nepředstavují vážnější problém. V chladicí a kotelní vodě se nejčastěji setkáme s rozpuštěným kyslíkem a dusíkem. Kyslík je sice velmi reaktivní prvek a ochotně zreaguje se vším, co mu přijde do cesty, pokusy provedené na univerzitě v Drážďanech, ale ukázaly že v zařízení složeném výlučně z ocelových trubek se při běžných teplotách kyslíková koroze téměř neobjevuje.
Dusík rozpuštěný ve vodě korozi nezpůsobuje a nepřináší ani žádná zdravotní rizika, tento plyn je nereaktivní neboli inertní. Bývá ale jednou z hlavních příčin zavzdušnění otopných soustav. To, jak se bude plyn v kapalině rozpouštět či ne popisuje Henryho zákon a z něho vyplývá, že nejlepší podmínky pro vylučování plynu z kapaliny jsou v místech s nejvyšší teplotou či nízkým tlakem. Dusík se tedy bude typicky vylučovat v kotli či v nejvyšší místě topné soustavy.
Úprava a kontrola vody
Jak už bylo zmíněno, úprava vody spočívá ve změkčení vstupní vody a dále dávkování chemických prostředků se specifickým účinkem. Mezi ně patří inhibitory koroze, sekvestrační činidla, biocidy a také dispergátory. Úkolem těchto látek je zabraňovat vzniku sedimentujícího kalu a pro tyto účely lze využít například škrob, taniny, či látky na bázi polyakrylátů. Součástí úpravy vody může být také odstranění plynů. Všechny tyto služby poskytuje chemický servis EuroClean.
Kvalita vody musí být samozřejmě pravidelně kontrolována. Mezi sledované parametry patří zejména pH, vodivost, a dále je to především obsah některých látek ve vodě. Standardně se stanovuje celkový obsah síranů, celková tvrdost vody, dále obsah chloridů a železa.
Univerzální řešení pomocí řízené elektrolýzy
Unikátním řešením pro úpravu chladicí vody je použití elektrolytické úpravny chladicí vody KEUV-CV od společnosti EuroClean.
Elektrolytická úpravna vody KEUV je univerzálním řešením pro úpravu chladicí vody
Zařízení obsahuje elektrolyzér integrovaný uvnitř tlakového filtru. Působením stejnosměrného proudu dochází na katodě k řízené tvorbě vodního kamene a na anodě k oxidačním procesům. Oxidované formy vytvářejí sraženinu, která se následně odfiltruje na pískovém loži. Na této sraženině se navíc zachytávají další nečistoty. Lože se pravidelně proplachuje a nečistoty míří do kanalizace.
Úpravna vody KEUV-CV je ideálním řešením pro ochranu výměníků i chladicích věží před tvorbou inktustů a zanášení. Nahrazuje tím hned několik zařízení najednou.
Úprava vody a problémy spojené s úpravou a filtrací vody. EuroClean se specializuje na projekce, výrobu a dodávky technologických celků řešících nestandardní problémy investorů s vodou a vodním hospodářstvím.