Jesteś tutaj:Home»Produkcja»Magnetyzery

Magnetyzery

Artykuł. Magnetyczne uzdatnianie i oczyszczanie wody.

Dużym zainteresowaniem w ciepłownictwie i przemyśle cieszy się fizyczna metoda magnetycznego uzdatniania wody w celu zapobiegania powstawaniu osadów kamienia wodnego w instalacjach grzewczych. Szeroko opisana w literaturze i wciąż kontrowersyjna. Zaletą tej metody jest łatwość stosowania i ekologiczna neutralność. Metoda nie wymaga: użycia energii, chemikaliów, ciągłego dozoru technicznego, nie powoduje zanieczyszczenia środowiska.

 

Kamień wodny (kamień kotłowy).
Wody użytkowane przez odbiorców domowych a także przemysłowych, są roztworami różnych substancji chemicznych. Przenikając przez warstwy ziemi woda rozpuszcza znajdujące się tam liczne sole mineralne tworząc ich roztwory. Obecne w wodzie gazy ułatwiają przechodzenie do roztworu soli trudno rozpuszczalnych. W wyniku podgrzania wody następuje ulatnianie gazów - zostaje wówczas zachwiana równowaga energetyczna, prowadząca do wytrącania soli – głównie węglanu wapnia i magnezu. Sole te tworzą krystaliczne osady zwane kamieniem kotłowym lub wodnym, ściśle przylegające do metalowych ścianek rurociągów oraz urządzeń, będących elementami instalacji grzewczych.


Następuje stopniowe zmniejszanie przekroju rur aż do całkowitego zaniku drożności. Szkodliwość tego zjawiska przejawia się w różnorodnej formie. Przede wszystkim, obecność kamienia na powierzchniach wymiany ciepła w kotłach, wymiennikach oraz rurociągach ze względu na jego około 20-krotnie mniejsze od stali przewodnictwo cieplne, powoduje to wzrost zużycia ciepła i związane z tym ogromne straty ekonomiczne i ekologiczne. Tylko warstwa kamienia kotłowego o grubości 1 mm powoduje straty rzędu 8 - 10% dostarczanego ciepła. Ponadto, osad na powierzchni urządzeń grzewczych jest przyczyną przegrzewania ścianek, prowadząc do częstych awarii urządzeń.
W instalacjach osady kamienia powodują także wzrost oporów przepływu i w związku z tym generują dodatkowe straty energii elektrycznej na tłoczenie wody. Osady kamienia są także przyczyną obecności w wodzie zanieczyszczeń mechanicznych, niszczących armaturę ciepłowniczą. Koniecznością staje się  zapobieganie powstawaniu osadów kamienia i usuwanie zanieczyszczeń z obiegów wodnych.

Fizyka czy chemia?

Znanych jest wiele metod zapobiegania tworzeniu się osadów w instalacjach, ale nie ma metody uniwersalnej. Najbardziej rozpowszechnione są metody chemiczne. Niektóre metody przynoszą bardzo dobre efekty, ale niestety wszystkie posiadają również i wady. Dlatego też od wielu lat wielkim zainteresowaniem cieszy się fizyczna metoda magnetycznego uzdatniania wody. Po przejściu przez pole magnetyczne skład chemiczny wody oraz własności organoleptyczne nie zmieniają się, zmianie ulegają natomiast własności fizyczne powodując, ze kamień wytracający się z wody traci zdolności do krystalizacji na powierzchniach wymiany ciepła.
Jest wiele kryteriów wyboru metod stosowanych w ciepłownictwie, najczęściej decydują jednak te, które wynikają ze szczególnych warunków pracy instalacji lub urządzeń, na przykład w układach przygotowujących ciepłą wodę użytkową preferuje się metodę magnetycznego uzdatniania wody.


Urządzenia do magnetycznej obróbki wody - magnetyzery typ MI

Wiedza na temat wpływu pola magnetycznego na wodę zdobyta w drodze własnych badań laboratoryjnych firmy Infracorr oraz znajomość wyników prac naukowych na świecie jak i cech urządzeń konkurencyjnych, zaowocowały zbudowaniem urządzenia do magnetycznego uzdatniania wody. Wprowadzono go przed dwudziestu laty na rynek pod nazwą „magnetyzer” co wg. autorów nazwy wiązało się z określeniem bioenergoterapeuty w dawnym języku polskim.

Produkowany przez Infracorr magnetyzer w typoszeregu MI składa się z dwu zasadniczych części:

  • cylindrycznego stalowego korpusu będącego jednocześnie zwornikiem pola magnetycznego;
  • stosu - jako źródła ukierunkowanego pola magnetycznego zbudowanego z magnesów stałych o odpowiedniej mocy.

W okresie wieloletniej produkcji dokonano wielu ewolucyjnych zmian w konstrukcji, aby magnetyzery typu MI firmy Infracorr mogły skutecznie konkurować z innymi tego rodzaju urządzeniami, tak krajowych jak i zagranicznych producentów. Jak wskazują chociażby zasoby internetu, metoda magnetycznego uzdatniania wody, wraz z urządzeniami do jej stosowania, występującymi pod różniącymi je nazwami własnymi jest szeroko rozpowszechniona na świecie i bogato opisana.

Magnetyczne uzdatnianie wody

Do przedstawienia wpływu pola magnetycznego na strumień przepływającej wody można posłużyć się wieloma teoriami naukowymi i wesprzeć badaniami różnych znanych ośrodków naukowych szczególnie z Norwegii, Belgii, USA, dawnego ZSRR, zawsze jednak okaże się, że zjawisko to do końca jest jeszcze nie rozpoznane przez naukę. Mimo to w praktyce przemysłowej nie odrzuca się wniosków płynących z doświadczeń eksploatacyjnych i laboratoryjnych oraz nie rezygnuje się z definiowania parametrów określających preparatywność magnetyczną wody dla doboru urządzeń.
W Infracorr w celu sprawdzenia skuteczności działania produkowanych magnetyzerów zbudowano laboratorium doświadczalne i opracowano we współpracy z jednostkami naukowo badawczymi metody badań. Pobrano próbki wody z setek miejsc w całym kraju i poddano je obróbce magnetycznej, monitorowano efekty działania magnetyzerów na pilotażowych instalacjach ciepłowniczych, przemysłowych i okrętowych. Na tej podstawie udoskonalono konstrukcję magnetyzerów i metod pomiaru skuteczności ich działania.
Wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych oraz eksploatacyjnych wskazały, że z wody poddanej działaniu pola magnetycznego w magnetyzerach wydzielają się osady w całej masie wody, a nie na metalowych ściankach instalacji i urządzeń. Tworzące się kryształy są drobne, pozbawione tendencji do konglomeracji i cementowania, a wytrącony osad jest delikatnym, łatwym do usunięcia mułem, a nie twardym kamieniem. Stwierdzono również kruszenie złogów osadów wcześniej odłożonych, pozostających w kontakcie z „namagnesowaną” wodą.
Ustalono, że efekt magnetycznego uzdatniania w dużym stopniu zależy od składu chemicznego wody - głównie twardości ogólnej, węglanowej oraz od łącznej zawartości soli. Preparatywne magnetycznie są wody o znacznym udziale twardości węglanowej w całkowitej twardości wody. Najlepsze efekty otrzymuje się, gdy stosunek twardości węglanowej do ogólnej wynosi powyżej 70%. Na zmniejszenie efektu uzdatniania może mieć wpływ:

- zawartość jonów żelaza powyżej 0,5 mg/dm

- zbyt duża zawartość krzemionki (powyżej 40,0 mg/dm3)

- niskie pH - napowietrzenie uzdatnianej wody;

- duża zawartość chlorków i siarczanów.

Czynnikiem mającym również wpływ na efekt uzdatniania wody jest odpowiednia szybkość przepływu przez pole magnetyczne. Z tego względu, ważnym parametrem eksploatacyjnym jakim należy kierować się przy doborze urządzenia do magnetycznego uzdatniania wody jest natężenie przepływu wody w obiegu wodnym w którym przewiduje się jego montaż. Ustalono, że zjawisko nie zachodzi w wodzie stojącej. Zaobserwowano również zanik w czasie nabytych, nowych właściwości wody, efekt ten nazwano "pamięcią magnetyczną" wody, co wskazywało, że istotnym dla skuteczności ochrony urządzeń przed osadami jest miejsce montażu magnetyzerów i powinny być one montowane bezpośrednio przed urządzeniami chronionymi.


Metody oceny skuteczności działania magnetyzerów typ MI
 
Na podstawie: literatury, własnych badań laboratoryjnych oraz doświadczeń eksploatacyjnych tak własnych jak i obcych, do oceny skuteczności działania magnetyzerów producent przyjął cztery metody oceny skuteczności działania magnetyzerów MI:
1/ Ocena udziału twardości węglanowej w twardości ogólnej wody (analizy fizykochemiczne) wg kryterium podstawowego i kryteriów pomocniczych.
2/ Test wagowy skuteczności działania magnetyzerów MI.
3/ Analiza mikroskopowa osadów wytrącanych z wody uzdatnionej i nie uzdatnionej magnetycznie.
4/ Badania w eksploatacji, testy porównawcze, opinie użytkowników.
           
Jak już wspomniano, podatność wód surowych na preparowanie metodą magnetyczną zależy głównie od twardości ogólnej, twardości węglanowej oraz od łącznej zawartości soli.
 
Na podstawie badań podzielono wody surowe na dwie klasy:

I. wody o małej twardości

twardość całkowita                               5 – 6 mval/dm3
twardość węglanowa                             3 – 4 mval/dm3
łączna zawartość soli poniżej                     600 mg/dm3

II. wody o znacznej twardości

twardość całkowita powyżej                       10 mval/dm3
twardość węglanowa                             6 – 7 mval/dm3
łączna zawartość soli powyżej                  1000 mg/dm3

Dokonany podział służy wstępnej ocenie podatności wody na uzdatnianie magnetyczne.
Preparatywne magnetycznie są wody o znacznym udziale twardości węglanowej w całkowitej twardości wody, udział ten powinien  stanowić co najmniej 70%. Zjawisko magnetycznego uzdatniania wody występuje tak powyżej jak i poniżej wartości uznanej za optymalną jednakże z mniejsza intensywnoscią.
Stwierdzono bowiem na podstawie badań własnych, że pole magnetyczne wytwarzane przez magnetyzery MI zmienia strukturę krystaliczną przede wszystkim węglanu wapnia.
Badania wykazały, że na zmniejszenie efektu obróbki magnetycznej mogą wpływać również czynniki, których oznaczenie umożliwia lepszą klasyfikację wody do celów magnetycznego uzdatniania, są nimi:

- zbyt duża zawartość jonów żelaza – powyżej 0,5 mg/dm3
- zbyt duża zawartość krzemionki – powyżej 40,0 mg/dm3
- zbyt duża zawartość całkowita soli – powyżej 2000 mg/dm3
- zbyt niskie pH
- napowietrzenie uzdatnianej wody
- zbyt duża zawartość chlorków i siarczanów

Dodatkowymi parametrami charakteryzującymi wodę pod względem skłonności do tworzenia osadów oraz własności korozyjnych są indeksy nasycenia Langeliera i Ryznara.

Definiują je wyrażenia:

    IL = pH i pHs         - indeks Langeliera

    LR = 2 pHs – pH    - indeks Ryznara

gdzie:

pH – wartość ujemnego logarytmu ze stężenia jonów wodorowych w wodzie
                                                      

pHs = (9,3 + A + B) – (C + D) – wartość ujemnego logarytmu stężenia jonów wodorowych,
         jakie powinno być w wodzie, aby w danej temperaturze osad węglanu wapnia nie
         wytrącał się, tj. aby badana woda jako roztwór soli była roztworem nasyconym przy
         danej zawartości suchej pozostałości, zawartości jonów Ca2+ oraz zasadowości ogólnej,

        A, B, C, D – współczynniki obliczane na podstawie zawartości suchej pozostałości,
                          twardości wapniowej, zasadowości ogólnej i temperatury danej wody,

Jeśli IL < 0  - woda nienasycona węglanem wapnia o własnościach korozyjnych

Jeśli IL = 0  - woda o równowadze z węglanem wapnia

Jeśli IL > 0  - woda przesycona węglanem wapnia o właściwościach korozyjnych


    IR ≤ 5     - woda o silnej tendencji do tworzenia osadów
    IR = 6     - woda o słabej tendencji do tworzenia węglanu wapnia
    IR = 7     - woda nie tworzy osadów
    IR = 7,5  - woda o zaznaczającej się agresywności korozyjnej
    IR ≥ 7,5  - woda o znacznej agresywności korozyjnej

Oznaczenia indeksów Langeliera i Ryznara przeprowadza służą jako dodatkowe kryterium oceny podatności wody na magnetyczne uzdatnianie.


Przykładowe sprawozdanie z wyników badań analitycznych pobranej próbki wody.

Poniżej zestawiono uzyskane wyniki. Podano także obliczone na podstawie tych wyników wartości stosunku „m”/tog. Oraz indeksów nasycenia Langeliera  IL i Ryznara  IR w zakresie temperatur od 10 do 800C.

pH                                               7,64
twardość ogólna                         4,61 mval/ dm3
zasadowość „p”                         0,00  mval/ dm3 
zasadowość „m”                         3,90 mval/ dm3 
zawartość Ca2+                         3,59 mval/ dm3 
zawartość Mg2+                         1,02 mval/ dm3 
zawartość  Fe3+                            0,01 mg/dm3
zawartość  Cl -                             54,26 mg/dm3
zawartość   So2- 4                       25,75 mg/dm3
sucha pozostałość                      318,40 mg/dm3
przewodnictwo wł.
w temp. 200C                              465,15  S/cm
„m”/tog = 84,6%

t ( 0C )                             IL                                  IR
10                                 -0,26                              8,16
20                                 -0,06                              7,76
30                                  0,14                              7,36
40                                  0,34                              6,99
50                                  0,44                              6,76
60                                  0,64                              6,36
70                                  0,74                              6,16
80                                  0,84                              5,96


Przeprowadzona analiza fizykochemiczna wykazała, że oceniana woda charakteryzuje się średnią twardością ogólną i średnim ogólnym zasoleniem. Odczyn wody jest słabo zasadowy.

W celu określenia skłonności wody do wydzielania osadów, a także oszacowania jej działania korozyjnego, obliczono wartości indeksów nasycenia Langeliera IL i Ryznara IR w zakresie temperatur od 10 do 800C. Na podstawie tych wartości można stwierdzić, że w niskich temperaturach woda przejawia agresywność korozyjną oraz do temp. ok. 400C jest nienasycona węglanem wapnia. Powyżej tej temperatury woda nabiera właściwości osadotwórczych, przy czym w miarę wzrostu temperatury tendencja do wytrącania osadów także rośnie.

Z punktu widzenia możliwości zastosowania metody magnetycznego uzdatniania do ochrony urządzeń i instalacji przed narastaniem kamienia należy ocenić również udział zasadowości „m” w ogólnej twardości wody. Zasadowość „m” wynika głownie z twardości węglanowej, czyli związanej z obecnością w wodzie wodorowęglanów wapnia i magnezu. Im wyższa wartość stosunku „m”/tog, tym udział węglanu wapnia w wytrącającym się z wody osadzie jest większy i uzdatnianie magnetyczne powinno być bardziej skuteczne. Jak wcześniej bowiem podano, pole magnetyczne zmienia strukturę krystaliczną przede wszystkim węglanu wapnia.

Dla analizowanej wody wskaźnik „m”/tog = 84,6%. Twardość wody w przeważającej mierze jest więc twardością węglanową i w osadzie powstającym z wody zasadniczą część stanowić będzie węglan wapnia. Pogląd taki potwierdza także bardzo mała zawartość w wodzie jonów siarczanowych. Magnetycznemu uzdatnianiu sprzyja mała zawartość w wodzie jonów żelazowych, także inne właściwości wody mieszczą się w zakresie wymaganym dla skutecznej obróbki magnetycznej. Biorąc pod uwagę wyżej przedstawione wyniki badania fizykochemicznego wody i wnioski  z nich wypływające należy uznać, że oceniana woda jest podatna na magnetyczne uzdatnianie i zastosowanie magnetyzerów do jej przygotowania powinno przynieść dobre rezultaty.

Wnioski:

1.Oceniana woda posiada średnią twardość ogólną i średnie ogólne zasolenie. Odczyn wody jest słabo zasadowy.
2.W niskich temperaturach woda przejawia działanie korozyjne i jest nienasycona węglanem wapnia. Powyżej temp. 400C woda nabiera właściwości osadotwórczych, przy czym w miarę wzrostu temp. skłonność do wytrącania osadów rośnie.
3.Przeprowadzone badania fizykochemiczne wody surowej wykazały, że woda surowa jest podatna na uzdatnianie metodą magnetyczną. Świadczy o tym wartość stosunku „m”/tog = 84,6%, a także inne właściwości wody mające wpływ na skuteczność działania urządzeń MI.
4.Zaleca się zastosowanie magnetyzerów do ochrony urządzeń ciepłowniczych przed narastaniem kamienia wodnego.

Dla badań szczegółowych można przeprowadzić również test, który polega na mikroskopowej obserwacji zmiany struktury kryształów osadów wytrącających się z wody pod wpływem pola magnetycznego magnetyzera. W tym celu ocenianą wodę poddano działaniu pola magnetycznego wytworzonego przez stos ferrytów mocowanych w magnetyzerach produkowanych seryjnie. Następnie w zlewkach zawierających badaną wodę uzdatnioną magnetycznie i surową umieszczono  szkiełka mikroskopowe. Wody w obydwu zlewkach podgrzano do temperatury wrzenia i gotowano. Po wygotowaniu szkiełka wyjmowano i suszono. Po ostudzeniu oglądano je pod mikroskopem.

Na szkiełku z wody surowej obserwowane kryształki tworzą duże wyraźne zgrupowania konglomeratów będących zarodkami wytrącającego się osadu kamienia wodnego.
Tego typu kryształy na powierzchniach wymiany ciepła będą tworzyć twardy, trudny do usunięcia osad. Występował on będzie w postaci złogów zmniejszających przewodność cieplną urządzeń, a w rurach ograniczał będzie przepływ wody.
      

Na szkiełku z wody uzdatnionej magnetycznie, kryształy uległy znacznej deformacji, straciły swą regularność, wymiary pojedynczych kryształków zmniejszyły się nawet o połowę. W wyniku utraty swojej regularności nie tworzą już dużych zgrupowań lecz rozłożone są równomiernie na całej powierzchni szkiełka, mają więc mniejszą zdolność osadzania się na powierzchniach wymiany ciepła, a tym samym pozostaną w obiegu wodnym w postaci mułu. Magnetyzer uzdatniający tę wodę będzie działał skutecznie w instalacji.

Synergia w magnetycznym uzdatnianiu i oczyszczaniu wody.

Magnetyczne uzdatnianie wody może być najkrócej scharakteryzowane jako zjawisko produkujące zarodki kryształów, skutkiem czego jest wytrącanie się drobnych osadów w całej masie wody. Zatem w instalacjach z zamontowanymi magnetyzerami nie odkłada się co prawda twardy osad na ściankach, ale w wodzie zbiera się delikatny szlam. Jest go tym więcej, im większa twardość wody. Szlam ten w przypadku kotłów usuwa się w operacji odmulania kotła. Z instalacji c.o., c.w.u. i układów chłodzenia muliste osady można usunąć przez okresowe płukanie strumieniem wody pod ciśnieniem. Znacznie wygodniejszym i bardziej efektywnym rozwiązaniem jest zamontowanie do współpracy z magnetyzerem odmulacza. Zalecane są odmulacze odmulacze siatkowo-inercyjne lub ich nowoczesna wersja - magnetoodmulacze zwane także filtroodmulnikami.
Zastosowanie zestawu magnetyzer - magnetoodmulacz daje efekt synergetyczny magnetycznego uzdatniania oraz oczyszczania wody. Szczególnego znaczenia nabiera obecność urządzenia do oczyszczania wody w starych systemach zasilających obiekty domowe i przemysłowe. Obecność w wodzie produktów korozji rur powoduje osadzanie tych zanieczyszczeń na stosie magnetyzera powodując obniżenie efektywności obróbki magnetycznej. Zanieczyszczony ferromagnetykami stos nie wywołuje negatywnych skutków w instalacji lecz jego funkcja uzdatniania wody częściowo zmienia się w funkcję filtru magnetycznego. Dlatego też wskazane jest stosowanie w tych układach urządzeń o wysokiej skuteczności oczyszczania wody - filtrów magnetycznych oraz magnetoodmulaczy, które chronią tak magnetyzer, jak i instalacje przed zanieczyszczeniami ferromagnetycznymi.
Zestaw: magnetyzer typu MI i magnetoodmulacz typu IOW daje wysokie efekty magnetycznego uzdatniania i oczyszczania wody. W zestawie tym magnetoodmulacz, jako jedyny wśród innych tego typu urządzeń oczyszcza wodę na cztery sposoby. Woda wprowadzana jest w ruch wirowy i najcięższe frakcje zanieczyszczeń tracąc energię kinetyczną na ściankach zbiornika opadają na jego dno do przestrzeni sedymentacyjnej, drobniejsze cząsteczki osadzają się na siatce wkładu filtracyjnego, a zanieczyszczenia ferromagnetyczene wyłapywane są prze pułapki magnetyczne.

Dobór magnetyzerów do potrzeb instalacji

Dobór magnetyzerów i odmulaczy szczegółowo opisany jest na stronach internetowych www.infracorr.com.pl i DTR urządzeń i wymaga wiedzy technicznej o właściwościach instalacji.
Zestaw do magnetycznego uzdatniania i oczyszczania wody produkowany jest od dwudziestu lat i zdobył szereg nagród i wyróżnień w tym Złoty Medal 62 Międzynarodowych Targów Poznańskich


inż. Zbigniew Borkowski