Влияние жесткости и качества воды на систему охлаждения и чиллер

Длительность чтения:
7 мин.


Оглавление:

Общая твердость воды

Показатель общей твердости воды формируется из двух основных элементов: некарбонатной и карбонатной твердости.

  • При анализе характеристик карбонатной твердости, учитывается содержание в жидкости (при уровне pH>8,3) карбонатов, гидрокарбонатов кальция и магния. Карбонатная твердость полностью устраняется при кипячении, по итогу чего гидрокарбонаты выделяются в осадок в виде карбоната кальция, гидроксида магния. Этот элемент часто именуют временной твердостью
  • Некарбонатная твердость характеризуется присутствием солей кальция и магния, не поддается удалению кипячением. Для коррекции некарбонатной твердости используются фильтры, основанные на ионообменных смолах. Некарбонатная твердость считается постоянной

В России единицой измерения твердости воды принята моль на кубический метр (моль/м3), что соответствует числовому значению миллиграмм эквивалентов на литр (мг-экв/л).


Общая твердость воды представляет собой ключевой параметр сферы теплоэнергетики, водоснабжения

  • При определенном уровне щелочности вода с жесткостью более 4 (мг-экв/л) вызывает образование отложений шлаков, накипи в трубопроводах, состоящих из карбоната кальция, особенно при нагреве
  • Излишне мягкая вода (жесткость менее 2 (мг-экв/л)), при наличии растворенного кислорода, становится весьма агрессивной по отношению к металлам. Такая жидкость, в зависимости от рН, других факторов, оказывает сильное коррозионное воздействие на теплообменник чиллера, элементы трубопроводов.

Влияние жесткости воды на холодильное оборудование

Оптимальные показатели

  • Жесткость воды в системе чиллера не должна быть ниже 0,56 (мг-экв/л) и выше 5 (мг-экв/л).
  • Оптимальное значение для систем охлаждения составляет 3–4 (мг-экв/л) при показателях рН 6,9 < pH <8.

При этом содержание других элементов должно поддерживаться на следующих уровнях:

  • растворенное железо <0,5 мг/л
  • сульфаты (SO4–2) <30 мг/л
  • нитраты (NO3) = 0
  • хлор (Cl) <10 мг/л
  • растворенный кислород: 4 < (O2) <9 мг/л
  • углекислый газ (CO2) <30 мг/л
  • удельная электрическая проводимость для чиллеров 200-600 мкСм/см,для испарительных конденсаторов, градирен не более 2000-2500 мкСм/см.

Оценочное значение проводимости может быть определено по общему содержанию солей: мкС/см х 0,65 = TDS (общее содержание солей мг/л).


Для сравнения, идеально чистая жидкость, образующаяся при собственной диссоциации, обладает удельной электрической проводимостью при 25°C, равной 5,48 × 10 См/см или 0,0548 мкСм/см. Деминерализованная вода характеризуется уровнем проводимости от 0,1 до 10 мкСм/см, тогда как питьевая обычно имеет значения от 100 до 1300 мкСм/см.

Проводимость поверхностных вод колеблется от 100 до 8000 мкСм/см, а сточных вод — от 1000 до 8000 мкСм/см. Соленая, морская вода обладают уровнем проводимости от 1000 до 80000 мкСм/см, в то время как концентрированные кислоты имеют значения от 80000 до 2 млн. мкСм/см.


Подразумевается, что при любых условиях содержание следующих элементов не должно превышать установленных норм: H2S < 0,02 ppm, SO2 < 0,02 ppm, NO, NO2 < 1 ppm, NH3 < 6 ppm, N2O ¸0,25 ppm.


Качество воды для систем охлаждения

Несколько факторов, связанных с физико-химическими свойствами, воздействуют на коррозионную активность жидкости, образование отложений карбонатов. Одним из ключевых параметров является уровень pH, а также содержание растворимых и нерастворимых солей, температура, интенсивность теплообмена. В системах циркулирующей воды выделяют оборотную и добавочную воду, к каждой из которых предъявляются определенные требования.

Оборотная подвергается экспериментальному анализу, а ее устойчивость оценивается методом Ланжелье. С целью обеспечения качества добавочной применяется расчетный метод.

Стандарты качества воды для систем охлаждения

Стандарты качества воды (как для добавочной, так и для оборотной) в системах охлаждения устанавливаются в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Данные по анализу для воды оборотных охлаждающих систем
Добавочная
Оборотная
Температура охлаждающей воды, оC
До 25
25-30
Цветность, град
не нормируется
Запах, баллы
< 3
< 3
Жесткость, мг-экв/л
Карбонатная
0,5-0,8
< 3
Общая
1-2
< 7
Окисляемость перманганатная, мг О2/л
1-5
< 10
Щелочность, мг-экв/л
0,5-1,0
2-4
Общее солесодержание, мг/л
150-250
800-1200
ХПК, мг О2/л
15-30
< 70
БПК, мг О2/л
1-5
5-10
Содержание, мг/л
Ионов тяжелых металлов
отсутствие
отсутствие
Масел и смолообразующих веществ
отсутствие
отсутствие
ПАВ
отсутствие
отсутствие
Фосфора (в пересчете на P2O5)
< 1
< 5
Растворенного кислорода
6-8
Сульфатов
70-120
350-500
Азота (общ.)
< 30-35
< 150
Остаточного активного хлора
1
1
рH
6,5-8,5
6,5-8,5
Взвешенных веществ
2-4 (желат.отсутствие)
10-20
Хлоридов
30-70
150-300

Растворимость солей, формирование карбонатов непосредственно зависят от значения pH. Уровень кальция при этом характеризуется показателем Ланжелье.

Индекс Ланжелье

Тенденция воды к образованию накипи или коррозии
Индекс Ланжелье
Коррозионная активность
– 2,0
Возможна незначительная коррозия; отсутствие накипеобразования
– 0,5
Равновесное состояние, но возможна питтинговая коррозия
0,0
Возможно незначительное накипеобразование или коррозия
+ 0,5
Накипеобразование; практически отсутствие коррозии
+ 2,0

Требуемая жесткость воды для систем охлаждения составляет 2.8_3 мг-экв/л. Для оценки термической стабильности теплоносителя используется 6-балльная шкала. Важно, чтобы жидкость не проявляла коррозионного воздействия на материалы теплообменников, сталь. Стойкость к коррозии может быть оценена по 10-балльной шкале устойчивости металлов, таблице активности воды по отношению к углеродистой стали.

6и-бальная шкала термической стабильности воды

Группа термостабильности Скорость карбонатных отложений Балл термической стабильности
мм/мес г/м2*ч
I – совершенно термостабильная 0 0 1
II – термостабильная < 0,1 < 0,3 2
0,1-0,5 0,3-1,5 3
III – ограниченно термостабильная 0,5-1 1,5-3 4
IV – нетермостабильная 1-5 3-15 5
> 5 > 15 6

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов в воде

Группа стойкости металла в воде
Проницаемость коррозии, мм/год
Скорость коррозии, г/м2*ч
Балл коррозионной стойкости
I – совершенно стойкие
< 0,001
< 0,0009
1
II – весьма стойкие
0,001-0,005
0,005-0,01
0,0009-0,0045
0,0045-0,009
2
3
III – стойкие
0,01-0,05
0,05-0,1
0,009-0,045
0,045-0,09
4
5
IV – относительно стойкие
0,1-0,5
0,5-1
0,09-0,45
0,45-0,9
6
7
V – малостойкие
4-5
5-10
0,9-4,5
4,5-9,1
8
9
VI – нестойкие
> 10
> 9,1
10

Оценка коррозионной агрессивности оборотной охлаждающей воды к углеродистой стали

Наименование показателей
Един. измер.
Условия увеличения агрессивности
Параметры для слабоагрессивной воды (коррозионная стойкость металла 5-6 баллов)
Карбонатная жесткость
мг-экв/л
< 2,5
> 2,5
Перманганатная окисляемость
мгО2
> 6
4 - 6
Суммарное содержание Сl– и SO42-
мг/л
> 100
< 100
Общее солесодержание (TDS, сухой остаток)
мг/л
> 500
< 500
рН
< 6 или > 9
6 – 9
Консультация инженера

Консультация инженера

Выполним обследование, ремонт, проведем техническое обслуживание оборудования по месту нахождения объекта

Заказать консультацию
whatsapp telegram vk youtube

Напишите нам

sk@sk-gradient.ru

Контактный телефон

+7 (495) 797-14-64
whatsapp telegram vk youtube

Напишите нам

sk@sk-gradient.ru

Контактный телефон

+7 (495) 797-14-64