Вам уже приходилось сталкиваться с вредными последствиями воздействия накипи? Стиральная машина, кофемашина, газовый котёл… Кто из них стал последней жертвой известкового налёта? Что такое накипь и как с ней бороться? Читайте в нашей статье!

Что такое накипь?

Накипь – это твёрдые образования, возникающие при нагреве или испарении воды на стенках любого нагревательного оборудования.

Накипь образуется в результате кристаллизации содержащихся в воде солей жесткости – кальция (Са) и магния (Mg), а также ряда других элементов и соединений (Fe, Si и проч.).

 

На снимке: накипь из парового котла, коллекция ООО “Инновации и Сервис”

Чем опасна накипь?

Накипь обладает крайне низкой теплопроводностью.

Для примера: теплопроводность стали составляет 39 ккал/м*час*град, а теплопроводность накипи – всего 0,1 ккал/м*час*град. Разница почти в 400 раз!

А это значит, что при работе котла, чайника или тэна, им приходится затрачивать больше газа или электроэнергии на нагрев и испарение жидкости. И это ещё полбеды…

Отложения накипи выводят из строя оборудование и приборы, делая невозможными их эксплуатацию!

Накипь, осевшая на тенах стиральных машин, приводит к перегоранию нагревательного элемента. Накипь, осевшая в жиклёрах кофемашин, приводит к невозможности подачи жидкости. Накипь, забившая змеевик газового котла приводит к его протечке и дорогостоящему ремонту.

Отложения, возникающие при работе промышленных котлов могут привести к разрыву труб и аварийной ситуации!

По роду деятельности мы каждый день сталкиваемся с различными котлами и иногда удивляемся, насколько беспечны люди, эксплуатирующие газовые котлы большой мощности…

На снимке вы можете видеть, что труба котла полностью забита накипью. Вода не проходит через неё, труба постоянно перегрета и это может привести к взрыву! Однако такой котел продолжал работать…

На снимке: накипь в трубе котла ДЕ-10-14

Таким образом, возникновение накипи в нагревательном оборудовании, приводит к следующим негативным последствиям:

• Перерасход топлива и электроэнергии;
• Ускоренный износ и поломка оборудования;
• Невозможность реализации технологического процесса;
• Вероятность возникновения аварийной ситуации;

Виды накипи

Количество химических элементов, из которых образуется накипь, достаточно разнообразно и, как минимум, её классифицируют в следующие виды:

• карбонатная накипь (углекислые соли кальция и магния — CaCO3, MgCO3);
• сульфатная накипь (CaSO4);
• силикатная накипь (кремнекислые соединения кальция, магния, железа, алюминия).

За 20 лет работы наша компания накопила значительное количество образцов накипи из разных уголков России. Нами было исследовано более 600 образцов накипи и определён их химический состав.

По результатам исследований мы однозначно выяснили, что химический состав накипи зависит от качества исходной воды!

И основными элементами, содержащимися в накипи являются: CaO, MgO, Al2O3, SiO2, FeO, Fe2O3. Также, любая накипь содержит органическую часть, которая определяется как “потери при прокаливании”.

Можно ли по цвету накипи определить её химический состав?

Данный вопрос очень актуален при очистке котлов на удалённых объектах. Зачастую там нет возможности определить химический состав накипи в лаборатории.

Мы можем определить химический состав накипи по цвету достаточно грубо.

Т.е. мы скажем только о преимущественном содержании основного элемента, который определяет цвет накипи.

Например, если накипь имеет серый, металлический цвет или черный цвет, скорее всего в ней содержится больше всего двухвалентного железа FeO. Если накипь красного, оранжевого или коричневого цвета, значит в ней преобладает трехвалентное железо Fe2O3. И наконец, если накипь белого цвета, то в ней преимущественно содержится кальций Са и магний Mg.

При какой температуре образуется накипь?

Накипь начинает образовываться при температуре от 40°С и выше.

Достаточно подробную информацию о температуре и скорости образования накипи в устройствах приготовления горячей воды, мы нашли в книге Владислава Шафлика “Современные системы горячего водоснабжения”, Киев, “Таки справы”, 2010.

В таблице приведены данные о зависимости скорости образования накипи от жесткости воды и температуры.

На рисунке: данные о скорости образования накипи в зависимости от температуры

Каков механизм образования накипи?

Если говорить кратко, то накипь образуется потому, что в результате нагрева жидкости, соли жесткости (Са(НСО3)₂, Mg(НСО3)₂), содержащиеся в ней, начинают распадаться на углекислый газ и нерастворимый осадок.

Ещё один механизм образования накипи

Кроме того, существует ещё один путь образования накипи, хотя информации о нём крайне мало встречается в открытых источниках.

В результате электростатических сил адгезии, возникающих при формировании двойного электрического слоя на границе раздела фаз: металл-вода, контактирующие фазы приобретают заряд противоположного знака, что способствует выпадению растворённых в воде солей на поверхность теплообменного оборудования.

Где образуется накипь?

В чайниках, кофеварках, утюгах, стиральных машинах, бойлерах, отопительных газовых котлах, накипь образуется внутри труб, змеевиков и жиклёров при нагревании и кипячении воды.

В промышленных паровых и водогрейных котлах, бойлерах и теплообменниках, накипь образуется внутри труб или емкостей, в которых происходит нагрев воды и получение пара.

Как можно решить проблему с накипью?

Наш опыт свидетельствует, что существует несколько эффективных способов борьбы с накипью. Однако все они, по сути, сводятся к двум основным методам:

Накипь можно либо предотвратить, либо удалить!

Далее мы расскажем об этих методах подробнее и рассмотрим конкретные способы и технологии, для решения проблем с накипью.

Предотвращение образования накипи

1. Умягчение воды

Основным способом, служащим для  предотвращения образования накипи, является умягчение.

Под термином “умягчение” понимается процесс очищения воды от солей жесткости (Са и Mg), являющихся основной причиной образования накипи.

В процессе умягчения из воды удаляются ионы кальция (Ca) и магния (Mg). Это делается за счёт того, что воду пропускают через смолу или соль, содержащие в себе ионы натрия. При этом ионы кальция и магния из воды переходят в смолу или соль, а ионы натрия замещают их и переходят в воду. Таким образом происходит умягчение воды и снижается её общая жесткость.

Существуют следующие требования к жесткости воды:

Питательная вода паровых котлов и бойлеров (ГОСТ Р 55682.12-2013), ммоль/л <0,02

Существуют самые различные установки по умягчению, которые могут быть сконструированы и подобраны под исходную жесткость воды, кроме того, ступеней умягчения может быть несколько.

Также существуют установки обратного осмоса, которые могут выдавать из себя на выходе практически дистиллированную воду.

2. Противонакипные устройства

Отдельно нужно сказать о различных противонакипных устройствах, позиционирующихся как средство для предотвращения образования накипи. В нашей организации накоплен значительный опыт эксплуатации различных противонакипных устройств. Кроме того, мы сами выпускаем противонакипное устройство ЭКОФОР, предназначенное для предотвращения образования накипи и коррозии на паровых и водогрейных котлах.

Сейчас же заметим, что они, к сожалению, не являются панацеей и причиной для отказа от существующих систем водоподготовки. Эти устройства должны применяться как дополнение к имеющимся системам умягчения.

Эффективность этих устройств зависит от огромного количества факторов: габариты, параметры теплоносителя, химический состав воды и проч.

Очистка оборудования от накипи

Вторым направлением, обеспечивающим поддержание чистоты теплообменных аппаратов является их периодическая очистка от накипи. Это относится как к бытовым, так и промышленным агрегатам.

Существует несколько основных способов чистки оборудования от накипи. Перечислим основные из них: химическая промывка, механическая очистка, гидродинамическая очистка, электроразрядная очистка. Опишем, вкратце, данные методы.

1. Химическая промывка от накипи

Под химической промывкой подразумевают растворение накипи в оборудовании за счёт циркуляции в нём нагретого кислотного или щелочного раствора.

В общем виде создаётся замкнутый контур, в который входит: очищаемый объект, химический насос, промежуточный бак и кислотощелочестойкие шланги.

На снимке: химическая промывка бытового газового котла

Кислотный, например, раствор, подогретый до определенной температуры, циркулирует по замкнутому контуру в течении нескольких часов, за счёт чего производится растворение накипи и отмывка оборудования. Как правило, для химической промывки, используют соляную, серную, ортофосфорную и сульфаминовую кислоты.

Схема химической реакции при химической промывке оборудования сульфаминовой кислотой, например, выглядит следующим образом:

СаСО₃+2NH₂SO₃H            Ca(NH₂SO₃)₂+H₂O+CO₂

Применяют, также, концентраты низкомолекулярных кислот (НМК). В ряде случаев, например для подготовки оборудования к пуску и отмывки его от производственных загрязнений: масел, ржавчины и окалины, используют щелочение каустической содой.

Химическая промывка незаменима для водогрейных водотрубных котлов типа КВГМ, ПТВМ, НР, ЗИО российского производства, а также жаротрубных котлов всех типов Viessman, Bosh, ICI, Loose и других производителей. Это обусловлено тем, что конструктивно, данные котлы, не имеют открытого доступа к своим трубкам, из-за чего единственно возможной становится их кислотная промывка.

2. Механическая очистка от накипи

Механическая очистка применяется для очистки труб паровых котлов Е, ДЕ, ДКВР от накипи.

Метод заключается в том, что в очищаемую трубу заводится механическая шарошка (бур, фреза), которая вращается в трубе за счёт электрического или воздушного привода. За счёт механического вращения, острые края шарошки  счищают слой образовавшейся накипи.

На снимке: шарошка для механической очистки труб от накипи

Эффективность метода зависит от толщины и прочности накипи, однако метод очень популярен за счет невысокой стоимости очистки.

Наша компания выполняет работы по механической очистке паровых котлов, подробная информация размещена на странице нашего сайта.

3. Гидродинамическая очистка от накипи

Принцип гидродинамической очистки основан на том, что вода, под высоким давлением, подаётся в трубу, что обеспечивает её отмывку от накипи.

Данный метод эффективен для оборудования, у которого имеется открытый доступ к очищаемым трубам – теплообменников, бойлеров, паровых котлов Е, ДКВ, ДЕ, КЕ.

На снимке: гидродинамическая промывка теплообменника установкой высокого давления (ГУВД)