Край на проблемите с котления камък

В последно време в редица европейски страни, особено в Германия, получава широко разпространиение магнитната обработка на водата в системите за отопление и водоснабдяване. В резултат на такава обработка разтворените варовикови съединения се кристализират бързо и се отмиват заедно с потока вода, не оставайки на стените на тръбопроводите и нагревателните елементи.
Основното преимущество на магнитната обработка е: простота, ниска цена, безопасност и почти никакви експлутационни разходи.
Природната вода, както е известно, представлява сложна многокомпонентна динамична система, в нейния състав влизат различни соли, органични вещества, газове, дисперзирани примеси и неразтворени вещества (глинести, пясъчни, гипсови и варовикови частици), хидробионти (планктон, бентос, нейстон), бактерии, вируси. В истинко разтворено състояние във водата се намират минерални соли, обогатяващи водата с йони, техните източници се явяват природните залежи на варовик, гипс и доломит.
Твърдостта на водата се обуславя от наличността в нея на соли на калция и магнезия, които постъпват в подземната вода от грунтовите, които тя омива. Преминаването на водата през почвата довежда до изменение на нейния солеви състав. Твърдостта на природната вода не е вредна за здравето, а по-скоро обратно, тъй като калция спомага за извеждане на кадмия от организма.(Кадмия отрицателно влияе на сърдечно-съдовата система). Обаче повишената твърдост прави водата непригодна за битови-стопански нужди. (норма за обща твърдост 7 мг-екв/л, а допустима величина е 10 мг-екв/л). Значителното количество на магнезий също влошава органолептичните свойства на водата. Иползването на твърда вода в стопански-битови и промишлени нужди довежда до сериозни нежелателни последици:
1.Непроизводителен разход на миещи средства при пране. Обяснението, че йоните на калция и магнезия, взаимодействайки със сапуните, представляващи соли на мазни киселини, образуват във водата неразтворими утайки. Изчислено е, че на всеки литър вода с твърдост 7,1 мг-екв/л се изразходва допълнително 2,4 г сапун.
2.Преждевременно износване на тъканите при пране с твърда вода. Влакната на тъканите абсорбират калциевите и магнезиеви сапуни, а тови ги прави крехки и чупливи.
3.В твърда вода месото и бобовите култури се разваряват лошо, при това се понижават хранителние свойства на продуктите. Изварените от месото белтъци преминават в неразтворимо състояние и лошо се усвояват от организма.
4.Увеличава се корозията на нагревателните елементи на битовите прибори и топлообменниците в следствие на хидролизата (взаимодействие с водата) на магнезиевите соли и повишаването на рН на водата.
5.Солите на калция и магнезия образуват твърди отлагания (накип (котлен камък), шлам, воден камък) на повърхността на топлообменниците и хидравличните битови прибори, която понижава икономичността на тяхната работа .
Метала под неразтворимата утайка СаСО3 прегрява и размеква, защото котления камък притежава низка топлопроводимост. Наличието на котлен камък на нагревателните елементи обуславя значителното увеличаване на разходите на енергия.
Всичко това води до необходимостта на извършване на ремонтни работи, замяна на тръбопровода и оборудване и разбира се до влагане на значителни средства.
Традиционен метод на омекотяване на водата е използването на йонообменни смоли. Но за съжаление процеса на регенерация се съпровежда със страничен ефект: в омекотената вода се повишава съдържанието на натрий. Може да се използват обратноосмотични мембранни устройства, но те намаляват съдържанието на всички соли. Алтернативен метод за омекотяване или по-правилно да го наречем, метод на борба с котления камък е магнитната обработка на водата.
Съществуват редица хипотези за въздействието на магнитното поле на йоните на солите, разтворени във водата. Първата хипотеза се състои в това, че под влияние на магнитното поле се извършва поляризация и деформация на йоните, които се съпровождат с намаляване на тяхната хидрация (степен на “разсеяност” във водния слой), повишена вероятност на тяхното сближаване и накрая образуване на центрове на кристализация. Втората хипотеза предполага действие на магнитното поле на колоидните примеси на водата. Третата хипотеза обединява представите за възможно влияние на магнитното поле на структурата на водата. Това влияние от една страна може да предизвика именения в агрегацията на молекулите на водата, от друга страна– да наруши ориентацията на ядърните спинове на водорода в молекулите на водата.
Обработката на водата в магнитно поле се използва основно за борба с образуването на котлен камък (накип). Същността на метода се състои в това, че при пресичане на водата на магнитните силови линии катионите на калциевите и магнезиеви соли кристализират не на повърхността на нагряване, а във водната маса. Методът е ефективен при обработка на води, които имат комбинирана карбонатна твърдост.
Намаляване образуването на котлен камък (накип) и други отлагания на соли остава най-широката област на използване на магнитната обработка на водата.
Ако във водата присъстват дисоцииращи соли (реална вода), при магнитна обработка протичат няколко процеса:
- изместване под въздействие на електромагнитните сили полетата на равновесие между структурните компоненти на водата;
- физико-химичен механизъм на увеличаване на центровете на кристализация във водния обем след магнитната обработка, а така също изменение на скоростта на коагулация (залепване и окрупняване) на дисперстните частици във водния поток.
Във водата, обработена с магнитно поле, концетрацията на разтворени газове (О2,СО2) и органични вещества се намалява в сравнение с необработена вода.
Изследванията при еднократен и многократен контакт на водата с магнитно поле показват, че най-голям ефект по отношение на предотвратяване на котления камък и защитата от корозия се получава при много кратен такъв. Това позволява дадения метод да се препоръчва, особено при затворени системи на водоснабдяване.
В сравнение с традиционното омекотяване на водата, магнитната обработка е по-проста, по-безопасна и значително по-икономична. Обработената с магнитно поле вода не получава никакви странични, вредни за човешкото здраве свойства и не изменя солевия си състав (съхраняват се вкусовите качества на питейната вода).
На заредените (превличащи) кристали се образуват допълнителни центрове на кристализация (съединение) на молекулните на солите на калция и магнезия. Образуваните агрегатни структури остават в неразтворено дребнодисперсно състояние и си измиват от потока вода. Ръст на кристалите особено нагледно се проявява при нагряване на водата. При това водата леко потъмнява. Това се обуславя от това, че бавно разраствайки се, кристалите започват да разсейват светлината. Максимално техния размер може да достигне само 1 микрон, което не им дава възможност да образуват твърди отлагания във вид на утайка и накип.
Обработената по тоя начин вода съхранява антинакипния си ефект в течение на 8 денонощия. Магнитната обработка на водата така също влияе на електрокинетическия потенциал и агрегативната устойчивост на неразтворените частици, благодарение на което ускорява тяхното утаяване, т.е. спомага за извличане от водата на различен род примеси.
Прякото въздействие на магнитното поле на йоните на примесите спомага за активиране на процесите на абсорбация и отваря широки перспективи за процеса на водоподготовка.

2. Принцип на работа на МПВ (магнитни преобразователи на водата)

Основният елемент на МПВ се явява магнитната система, която с изработена от високоенергични магнити, на основата на сплавта неодим-желязо-бор, които са поставени в корпус от неръждаема, немагнитна стомана така, че в работния зазор на преобразователя, през които протича водата, се създават няколко разнолентови зони с високо ниво на напрежение на магнитното поле. Водата преминавайки през тези зони временно (до няколко часа) изменя физическите си свойства, в резултат на което при нейното нагряване рязко се ускорява процеса на кристализация на солите. При това кристализацията се осъществява не на стените на топлообменниците, а във водния обем. Изпадналия в утайка шлам се изнася от водния поток от зоната на нагряване, и при необходимост се улавя от филтри извън нейните граници. Битовата серия Ду 8-32 на МПВ имат резбово съединение, серията Ду 32-300 – фланцево съединение.

3. Област на използване на МПВ
3.1. Битова серия

Магнитните преобразователи на водата от битовата серия се използват за защита от образуването на накип и предпазват от корозия на нагревателните елементи и работни повърхности. Възможни варианти на използване в жилища и еднофамилни къщи:
- Перални и съдомиялни машини
- Проточни водонагреватели
- Електрически и газови бойлери
- Газови, парови и водни котли
- Хидромасажни установки
- Помпи
- Котли
- Апарати за приготвяне на кафе и горещи напитки
- Ледогенератори и системи за охлаждане

3.2. Промишлена серия

МПВ в производството могат да бъдат включени във всички устройства, които са подложени на образуване на накип (котлен камък) в процеса на експлуатация:
- Топлообменно технологично оборудване
- Системи за горещо и студено водоснабдяване
- Системи за охлаждане
- Системи за кондициониране на въздуха
- Системи за отопление
- Котлено оборудване
- Циркулационни и спомагателни помпи
- Парагенератори
- Параувлажнители
- Компресори
При обработката на водата с МПВ се предотвратява образуването на накип (котлен камък) по стените на тръбопроводите и нагревателните елементи, а съществуващия натрупан се размеква и измива от водния поток. Така също повърхността се покрива с тънък защитен антикорозиен окисен слой (филм), което предпазва от точкова корозия.