Osadzanie się kamienia(Osadzanie się kamienia odnosi się do tworzenia się stałych, krystalicznych osadów na powierzchniach mających kontakt z wodą. Osady te są spowodowane przesyceniem pewnych rozpuszczonych soli w wodzie, które wytrącają się w określonych warunkach termodynamicznych. Osadzanie się kamienia jest powszechnym problemem w systemach przemysłowych, takich jak wymienniki ciepła, rurociągi, wieże chłodnicze, kotły i systemy membranowe i może znacząco wpływać na wydajność i żywotność tych systemów.
Spis treści
Przyczyny skalowania
Główną przyczyną osadzania się kamienia jest przesycenie soli w wodzie, co prowadzi do ich krystalizacji. Do powstawania kamienia przyczyniają się następujące czynniki:
Skład chemiczny wody
- Utwardzacz:
- Jony wapnia i magnezu są głównymi przyczynami osadzania się kamienia.
- Przykłady: Węglan wapnia (CaCO₃ ) , siarczan wapnia (CaSO₄).
- Inne substancje powodujące osadzanie się kamienia:
- Krzemiany: tworzenie się osadów krzemionkowych (SiO₂).
- Związki baru i strontu: Siarczan baru (BaSO₄ ) i siarczan strontu (SrSO₄).
Temperatura
- Rozpuszczalność wielu soli (np. węglanu wapnia) zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Prowadzi to do wytrącania się soli w procesach wymagających wysokiej temperatury, takich jak kotły lub wymienniki ciepła.
Wartość pH
- Wzrost wartości pH zwiększa powstawanie węglanu wapnia, ponieważ dostępnych jest więcej jonów węglanowych.
Ciśnienie
- W systemach wysokociśnieniowych, takich jak systemy odwróconej osmozy, zwiększone stężenie soli może prowadzić do przesycenia, a tym samym do osadzania się kamienia w wyniku działania ciśnienia.
Odparowanie
- W wieżach chłodniczych i obiegach zamkniętych parowanie zwiększa zawartość soli w wodzie, co sprzyja przesyceniu.
Efekty skalowania
Skalowanie ma poważny wpływ na działanie i wydajność systemów:
Przenikanie ciepła
- Osady w wymiennikach ciepła i kotłach działają jak izolatory, co pogarsza wymianę ciepła i zwiększa zużycie energii.
Hydraulika
- Skalowanie zmniejsza przekrój rur i kanałów, co zwiększa straty ciśnienia i zmniejsza wydajność przepływu.
Uszkodzenie systemów
- Twarde osady mogą sprzyjać korozji poprzez tworzenie lokalnych komórek koncentracji.
- Kamień może zatykać i nieodwracalnie uszkadzać membrany w systemach odwróconej osmozy.
Wysiłek i koszty związane z konserwacją
- Regularne czyszczenie i odkamienianie prowadzi do zwiększonych kosztów operacyjnych i dłuższych przestojów.
Wykrywanie i monitorowanie skalowania
Kontrola wzrokowa:
- Wykrywanie osadów w rurociągach lub wymiennikach ciepła poprzez kontrolę wzrokową.
Analiza składu chemicznego wody:
- Określenie twardości (stężenie wapnia i magnezu) oraz innych jonów istotnych dla usuwania kamienia (np. siarczanów, krzemianów).
- Pomiar wartości pH i zasadowości.
Wskaźniki do oceny skalowania:
- Wskaźnik nasycenia Langeliera (LSI):
- Wskazuje, czy woda ma tendencję do tworzenia kamienia.
- Wartości dodatnie wskazują na tendencję do skalowania.
- Wskaźnik stabilności Ryznar (RSI):
- Ocenia stabilność węglanu wapnia w wodzie.
- Wskaźnik nasycenia Langeliera (LSI):
Monitorowanie online:
- Wykorzystanie mierników przewodności, mętności lub czujników jonów do monitorowania w czasie rzeczywistym.
Zapobieganie i kontrola osadzania się kamienia
1. uzdatnianie wody
Zmiękczanie
Jednym z najbardziej podstawowych środków zapobiegających osadzaniu się kamienia jest usuwanie z wody substancji tworzących twardość (jonów wapnia i magnezu).
Proces wymiany jonowej:
- Substancje tworzące twardość są usuwane przez żywice jonowymienne i wymieniane na jony sodu.
- Zaleta: Skuteczna redukcja jonów wapnia i magnezu, które powodują osadzanie się kamienia.
- Obszar zastosowania: Systemy wody chłodzącej, systemy kotłowe i obiegi wody procesowej.
Proces sodowo-wapniowy:
- Dodanie mleka wapiennego (Ca(OH)₂) i wodorowęglanu sodu (NaHCO₃) w celu wytrącenia węglanów wapnia i magnezu.
- Zaleta: Szczególnie nadaje się do dużych ilości wody, takich jak te występujące w uzdatnianiu wody rzecznej.
Proces membranowy
Procesy membranowe, takie jak nanofiltracja (NF) i odwrócona osmoza (RO) to wysoce wydajne technologie usuwania soli powodujących osadzanie się kamienia.
Nanofiltracja (NF):
- Usuwanie jonów dwuwartościowych, takich jak wapń i magnez, które są głównymi przyczynami osadzania się kamienia.
- Typowe zastosowanie: Wstępne oczyszczanie wody procesowej w obiegach chłodzenia lub kotłowych.
- Usuwa prawie wszystkie rozpuszczone sole, w tym słabo rozpuszczalne związki, takie jak siarczan wapnia (CaSO₄).
- Wyzwanie: Membrany są szczególnie podatne na osadzanie się kamienia i wymagają stosowania antyskalantów, takich jak ALMA AQUA Mem.
Zdjęcie: Nasz system odwróconej osmozy ALMA OSMO do wewnętrznego recyklingu wody
2. procesy chemiczne zapobiegające osadzaniu się kamienia
Antyskalanty dla procesów membranowych
Antyskalanty zapobiegają krystalizacji soli i ich osadzaniu się na powierzchniach membran. ALMAWATECH oferuje specjalnie opracowane produkty do optymalizacji systemów membranowych:
- ALMA AQUA Mem Antyskalanty:
- Wysoce skuteczne fosfoniany i poliakrylany, które hamują tworzenie się węglanu wapnia, siarczanu wapnia, siarczanu baru i krzemianów.
- Zalety:
- Wydłużona żywotność membran.
- Wyższa wydajność systemu odwróconej osmozy poprzez zmniejszenie osadzania się kamienia.
- Optymalizacja współczynnika retencji przy wysokich stężeniach jonów powodujących osadzanie się kamienia.
Stabilizatory twardości i dyspergatory do obiegów chłodniczych i kotłowych
Systemy wody chłodzącej i kotły są szczególnie podatne na osadzanie się kamienia ze względu na wysokie temperatury i parowanie, które zwiększają stężenie soli. ALMAWATECH oferuje skuteczne rozwiązania w postaci stabilizatorów twardości i dyspergatorówALMA AQUA:
- Specjalnie opracowane fosfoniany i poliakrylany, które zwiększają rozpuszczalność środków utwardzających i zapobiegają ich wytrącaniu.
- Obszary zastosowania:
- Otwarte i zamknięte systemy wody chłodzącej.
- Systemy kotłów o średnim i wysokim ciśnieniu.
- Zalety:
- Zapobieganie powstawaniu osadów węglanu wapnia i siarczanu wapnia.
- Ochrona wymienników ciepła i rurociągów przed osadzaniem się kamienia.
- Dyspergatory utrzymują drobne cząstki w zawiesinie i zapobiegają ich osiadaniu.
- Skuteczny w zwalczaniu bardziej złożonych związków osadzających się kamienia, takich jak krzemiany i tlenki żelaza.
- Obszary zastosowania:
- Przemysłowe obiegi chłodzenia z wysokimi obciążeniami spowodowanymi zawieszonymi ciałami stałymi.
- Zalety:
- Ochrona przed utratą ciepła związaną z zanieczyszczeniami.
- Ograniczenie prac związanych z czyszczeniem i konserwacją.
3. optymalizacja operacyjna
- Zarządzanie temperaturą:
- Ograniczenie temperatury roboczej w wymiennikach ciepła i kotłach.
- Blasdown (odsalanie):
- W wieżach chłodniczych skoncentrowana woda jest odprowadzana i zastępowana świeżą wodą w celu kontrolowania stężenia soli.
4. czyszczenie mechaniczne
- Regularne czyszczenie rurociągów i wymienników ciepła poprzez chemiczne lub mechaniczne usuwanie kamienia.
Zdjęcie: Płyny eksploatacyjne ALMA AQUA, antyskalanty do systemów membranowych, stabilizatory twardości do obiegów chłodzenia i systemów kotłowych
Skalowanie w określonych obszarach zastosowań
1. obiegi chłodzenia
- Problem: Parowanie prowadzi do gromadzenia się środków utwardzających i krzemianów.
- Rozwiązanie: Zastosowanie antyskalantów i procesu przedmuchiwania.
2. systemy kotłów
- Problem: Tworzenie się twardych osadów wapiennych z powodu wysokich temperatur i ciśnień.
- Rozwiązanie: Uzdatnianie wody kotłowej ze zmiękczaniem i demineralizacją.
3. systemy odwróconej osmozy
- Problem: osadzanie się siarczanu wapnia i krzemianów na membranach.
- Rozwiązanie: Dodanie antyskalantów i regularne czyszczenie na sucho.
4. uzdatnianie wody rzecznej
- Problem: Wysokie stężenie zawieszonych i rozpuszczonych soli.
- Rozwiązanie: Filtracja wstępna i zmiękczanie przed uzdatnianiem wody.
Wnioski
Powstawanie kamienia kotłowego jest powszechnym problemem w przemysłowym uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków, który może znacząco pogorszyć wydajność i żywotność systemów. Kompleksowa analiza składu chemicznego wody, stosowanie nowoczesnych technologii uzdatniania wody i środków zapobiegawczych, takich jak stosowanie antyskalantów i stabilizatorów twardości, mają kluczowe znaczenie dla uniknięcia osadzania się kamienia. Ciągłe monitorowanie i optymalizacja warunków pracy pomaga zminimalizować koszty konserwacji i zużycia energii oraz zapewnić bezpieczeństwo eksploatacji.
Aby uzyskać więcej informacji na temat naszych produktów, prosimy skontaktować się z nami w dowolnym momencie!
