I. ZJAWISKO KAMIENIA KOTŁOWEGO
Wody użytkowane przez odbiorców domowych i przemysłowych z chemicznego punktu widzenia są roztworami różnych soli - w tym głównie wapnia i magnezu. Ich obecność powoduje zjawisko zwane twardością wody. W wyniku podgrzewania wody następuje zachwiana równowaga, prowadząca do wytrącania trudno rozpuszczalnych soli - głównie węglanu wapnia i magnezu. Sole te tworzą krystaliczne osady zwane potocznie kamieniem kotłowym lub wodnym, ściśle przylegające do metalowych ścianek rurociągów oraz elementów instalacji. Szkodliwość tego zjawiska przejawia się w różnorodnej formie:
Rys. Nr I Zależność strat energii od grubości osadu kamienia kotłowego na ściankach urządzeń
Trudno wyobrazić sobie wielkość strat ekonomicznych, spowodowanych obecnością kamienia kotłowego w tysiącach kilometrów sieci i instalacji eksploatowanych w kraju. Rosnące ceny paliw i energii zmuszają do poszukiwania sposobów ich oszczędności, a także kierują uwagę służb eksploatacyjnych na metody zapobiegania powstawaniu osadów kamienia kotłowego.
II. CHARAKTERYSTYKA METODY MAGNETYCZNEGO UZDATNIANIA WODY
Znanych jest kilka metod zapobiegania tworzeniu się osadów kamienia kotłowego. Najbardziej rozpowszechnione wśród nich są metody chemiczne. Niektóre z nich przynoszą dobre efekty, jednak wszystkie cechuje wiele wad. Przede wszystkim są to metody z użyciem drogich i szkodliwych dla środowiska naturalnego chemikaliów. Skuteczną metodą ochrony instalacji przed zjawiskiem kamienia kotłowego jest metoda magnetycznego uzdatniania wody. Jej zaletami są:
Magnetyczne uzdatnianie wody nie zmienia jej składu chemicznego, a więc własności organoleptyczne pozostają niezmienione. Metoda, stosowana w starych instalacjach powoduje powolne rozkruszanie istniejącego kamienia kotłowego. Wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych jak i eksploatacyjnych wskazują, że z wody poddanej działaniu pola magnetycznego wydzielają się osady w całej masie wody, a nie na metalowych ściankach instalacji i urządzeń.
Kryształy są drobne, pozbawione tendencji do konglomeracji i cementowania się. Osad z wody jest delikatnym, łatwym do usunięcia mułem, a nie twardym kamieniem. Różnice w postaci krystalicznych osadów powstałych z wody przed i po jej przejściu przez pole magnetyczne przedstawiają zdjęcia obrazów mikroskopowych przy 500-krotnym powiększeniu. Przedstawiono je na rys. 2.
Rys. Nr 2. Zdjęcie mikroskopowe zwykłych kryształów kamienia kotłowego. |
Te same kryształy wydzielone z wody poddanej działaniu pola magnetycznego. |
Rys. Nr 3 Wpływ pola magnetycznego na tworzenie kamienia wodnego.
|
Badania empiryczne, prowadzone w warunkach laboratoryjnych oraz przemysłowych potwierdziły wysoką efektywność metody magnetycznego uzdatniania.
Fizyczny obraz zjawisk zachodzących w wodzie pod wpływem pola magnetycznego wyjaśniany jest hipotetycznie. Naszym zdaniem procesy te można przedstawić w sposób następujący:
Woda jest cieczą polarną, a jej pojedyncze cząsteczki stanowią dipole. Bliska obecność ładunków różnoimiennych powoduje wzajemne oddziaływania - w tym przypadku miedzy atomami tlenu spolaryzowanymi ujemnie, a wodoru z ładunkiem dodatnim tworzą się specyficzne wiązania wodorowe. Ich obecność powoduje asocjacje cząsteczek wody w duże konglomeraty, stanowiące „wyspy dielektryczne".
Wskutek ruchów cieplnych, wiązania wodorowe mogą być zrywane i odbudowywane, jednak statystycznie asocjacja cząsteczek wody jest procesem stałym. Pod wpływem pola elektrycznego, nawet tak niewielkiego jak pole generowane przez magnetyzer następuje porządkowanie i dalsze łączenie konglomeratów w większe skupiska zwane elektretami.
Wskutek uporządkowania momentów dipolowych cząsteczek, wokół elektretu utrzymuje się stałe pole elektryczne. Elektret wychwytuje z otaczającego go środowiska zjonizowane cząstki przeciwnego znaku i szybko ulega zobojętnieniu. Czas tego procesu wyraża się w mikrosekundach. Oznacza to, że w czasie rzędu μs powstające elektrety są zobojętniane ładunkami przeciwnego znaku np.: Ca+2. Zbudowana struktura zobojętnionego elektretu zachowuje swoje własności przez dłuższy czas po wyjściu z pola magnetycznego magnetyzera - cecha ta nazywa się „pamięcią magnetyczną”. W tym okresie następuje zanikanie procesu osadzania się kamienia kotłowego na powierzchniach wymiany ciepła.
III. ZASTOSOWANIE
Magnetyzery typu MI są stosowane w układach, gdzie występuje podgrzewanie lub chłodzenie wody. Dziesiątki tysięcy magnetyzerów MI zamontowano w instalacjach ciepłowniczych, chłodzenia, budownictwie mieszkaniowym, przemyśle oraz jednostkach pływających. Przede wszystkim powinny być montowane do ochrony przed kamieniem:
Szerokie zastosowanie mają magnetyzery w instalacjach domowych. Należy je montować w:
IV. CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA MAGNETYZERÓW TYPU MI
Wieloletnie badania prowadzone przez Infracorr nad konstrukcją oraz efektywnością pracy magnetyzerów, umożliwiły zbudowanie typoszeregu urządzeń o jakości i efektach pracy porównywalnych z urządzeniami znanych, światowych producentów.
Urządzenie do magnetycznego uzdatniania wody - magnetyzer typu MI składa się z dwóch zasadniczych elementów:
Stos magnetyczny, wykonany z magnesów stałych generuje pole magnetyczne z niezmienną indukcją magnetyczną.
Elementy stalowe magnetyzerów zabezpieczone są przed szkodliwym działaniem procesów korozyjnych trwałą powłoką galwaniczną.
Infracorr produkuje magnetyzery w dwóch standardach wykonania:
Infracorr produkuje 13 typów magnetyzerów, dostosowanych do różnych wielkości przepływu wody oraz średnic rurociągów. Magnetyzery MI-MINI oraz MI-0 posiadają przyłącza gwintowane, MI-1 do MI-11 wyposażone są w przyłącza kołnierzowe. Kołnierze i przeciwkołnierze wykonane są wg norm PN-87/H 74731, DIN 2575 i DIN 2576. Magnetyzery dostarczane są z przeciwkołnierzami.
Podstawowe dane techniczne wszystkich typów magnetyzerów podane są w tabeli nr l.
Tabela l
TYP MAGNETYZERA | RODZAJ PRZYŁĄCZA | ZAKRES PRZEPŁYWU [m3/n] DLA v=1+2 m/s |
CAŁKOWITA DŁUGOŚĆ URZĄDZENIA L [mm] |
ŚREDNICA NOMINALNA RURY Dn [mm] |
ŚREDNICA ZEWNĘTRZNA Dz [mm] |
CIĘŻAR [kg] |
MI-MINI | gwint. ½" i ¾" | <1,4 | 120 | 0,4 | ||
MI-0 | gwint. ¾", 1", 1¼", 1½ " | <3,6 | 240 | 73 | 2.4 | |
MI-1 | kołnierzowy | 3,6+13,5 | 260 | 65 | 185 | 19 |
MI-2 | kołnierzowy | 8,0+16,0 | 280 | 80 | 200 | 25 |
MI-3 | kołnierzowy | 11,0+22,0 | 285 | 100 | 220 | 29 |
MI-4 | kołnierzowy | 15,5+31.0 | 317 | 125 | 250 | 42 |
MI-5* | kołnierzowy | 18,5+37,0 | 340 | 150 | 285 | 65 |
MI-6* | kołnierzowy | 37,0+100,0 | 377 | 150 | 285 | 75 |
MI-7* | kołnierzowy | 100,0*160,0 | 385 | 200 | 340 | 96 |
MI-8* | kołnierzowy | 120,0+200,0 | 417 | 250 | 405 | 105 |
MI-9* | kołnierzowy | 200,0+600,0 | 476 | 400 | 476 | 500 |
MI-10* | kołnierzowy | 400,0+1000,0 | 511 | 500 | 715 | 1000 |
MI-11* | kołnierzowy | 800,0+2500,0 | 600 | 800 | 1025 | 1300 |
* Magnetyzery MI-MINI do MI-4 są w ciągłej sprzedaży, natomiast MI-5 do MI-11 wykonywane są na zamówienie.
Rys. Nr 4. MAGNETYZER z przyłączem kołnierzowym na przykładzie MI-1
Rys. Nr 5. MAGNETYZER z przyłączem gwintowanym na przykładzie MI-0
Rys. Nr 6. MAGNETYZER typ MI-Mini
|
|
Rys. Nr 7. Charakterystyka hydrauliczna |
Rys. Nr 8. Charakterystyka hydrauliczna |
Rys. Nr 9. Charakterystyki hydrauliczne magnetyzerów M!-1 do MI-5
Rys. Nr 10. Charakterystyki hydrauliczne magnetyzerów MI-6 do MI-8
Rys. Nr 11. Charakterystyki hydrauliczne magnetyzerów MI-9 do MI-11
V. WARUNKI EFEKTYWNEJ PRACY MAGNETYZERÓW MI
1. Natężenie przepływu wody
Podstawowym warunkiem skutecznego działania magnetyzerów na uzdatnianą wodę jest odpowiednia szybkość jej przepływu przez pole magnetyczne. Z tego względu najważniejszymi parametrami, którymi należy kierować się przy doborze typu magnetyzera jest natężenie przepływu wody w rurze, na której przewiduje się montaż urządzenia MI. Winno ono przypadać na środek zakresu przepływu przewidzianego dla danego typu magnetyzera (tabela nr 1). W układach, gdzie obieg wody jest wspomagany pompą, natężenie przepływu określa wydajność pompy.
Zainstalowanie magnetyzera na rurociągu o przepływie niemieszczącym się w zakresie przepływu dla danego typu MI obniża efekt obróbki magnetycznej.
2. Ciśnienie
Działanie magnetyzera jest niezależne od ciśnienia wody uzdatnianej. Magnetyzery mogą być stosowane do ciśnień nie wyższych od 1,6 MPa.
3. Temperatura
Temperatura uzdatnianej cieczy nie ma wpływu na wynik obróbki magnetycznej, magnetyzery mogą być stosowane także wówczas, kiedy temperatura cieczy jest wyższa od 100 °C.
4. Wpływ powietrza
Oddziaływanie powietrza na uzdatnianą wodę powoduje szybsze zanikanie efektów obróbki magnetycznej. W takich przypadkach, np. w otwartych chłodnicach natryskowych należy stosować wydłużoną strefę oddziaływania pola magnetycznego, czyli łączyć szeregowo kilka magnetyzerów.
5. Skład chemiczny wody
Podatność wody na magnetyczne uzdatnianie zależy głównie od jej twardości. Twardość jest spowodowana obecnością soli wapnia i magnezu, a przede wszystkim wodorowęglanów oraz siarczanów i chlorków. Twardość spowodowaną obecnością wodorowęglanów nazywamy twardością przemijającą lub węglanową w odróżnieniu od twardości stałej, pochodzącej głównie od siarczanów. Ich suma to twardość ogólna. Im większy jest udział twardości węglanowej w całkowitej (ogólnej) twardości wody, tym większy jest efekt magnetycznego uzdatniania wody.
Na zmniejszenie efektu mogą wpływać następujące czynniki:
6. Pamięć magnetyczna wody
Zmiany zachodzące w wodzie pod wpływem działania pola magnetycznego utrzymują się przez dłuższy czas (patrz rozdz. II). Jest to zjawisko tzw. "pamięci magnetycznej". Znajomość tego faktu wyjaśnia konieczność montażu magnetyzerów w układach zamkniętych wody na rurociągach wody powrotnej, także za zbiornikami np. hydroforami, gdzie woda przebywa jakiś czas.
7. Zakres stosowania magnetyzerów
Magnetyzery mogą być stosowane do ochrony kotłów przed kamieniem kotłowym, jeżeli obciążenie powierzchni grzejnej nie przekracza 25.000 Kcal/m2h. Jednak dla kotłów wodnych średnio- i wysokotemperaturowych oraz kotłów parowych wysokociśnieniowych magnetyzery mogą stanowić urządzenia wspomagające pracę stacji jonitowego uzdatniania wody.
VI. DOBÓR WIELKOŚCI MI
Przy doborze wielkości magnetyzera do instalacji należy kierować się:
1. wielkością natężenia przepływu wody w rurociągu. Rzeczywisty przepływ wody przez magnetyzer powinien być zbliżony do środka zakresu przepływu podanego dla danego typu MI w tabeli nr 1.
2. średnicą rurociągu, na którym będzie montowany magnetyzer. Magnetyzery MI-0 i MI-MINI produkowane są z przyłączami gwintowanymi w kilku wielkościach, dostosowanych do typowych średnic rur w instalacjach domowych. Magnetyzery kołnierzowe montuje się na rurociągach o Dn mniejszej lub równej średnicy nominalnej, podanej dla danego typu MI w tabeli nr 1.
VII. MONTAŻ
Montaż magnetyzerów jest bardzo prosty - polega na wycięciu odcinka rury i wykonaniu połączenia gwintowanego (w przypadku MI-0 i MI-MINI) lub kołnierzowego. Wymiary magnetyzerów podano w tab. 1.
Magnetyzery kołnierzowe posiadają w komplecie przeciwkołnierze, które należy przyspawać do końcówek rur i połączyć śrubami z magnetyzerem. W komplecie dostarczone są uszczelki.
Magnetyzery montuje się na rurociągach zasilających chronione urządzenia, po stronie tłocznej pomp.
W domach jednorodzinnych magnetyzery należy montować:
W przypadku, gdy nie ma możliwości montażu magnetyzera na zasilaniu instalacji wody użytkowej - należy zamontować go bezpośrednio przed urządzeniem np.: bojlerem elektrycznym, podgrzewaczem przepływowym, pralką automatyczną itp.
Wskazany jest montaż MI na obejściu rurociągu (tzw. by pass), z zaworami odcinającymi, co umożliwia demontaż urządzenia w celu konserwacji, bez przerywania pracy instalacji.
Przykładowe schematy instalacji z zamontowanymi magnetyzerami MI.
Rys. Nr 12. Magnetyzer zainstalowany w instalacji c. o.
Do współpracy z magnetyzerem MI zamontowano filtr IFM i odmulacz IOW.
c. w. u. do sieci
Rys. Nr 13. Magnetyzer zamontowany w instalacji cieplej wody użytkowej.
Do współpracy z magnetyzerem MI zamontowano odmulacz siatkowy IOW-I i filtr IFM
Rys. Nr 14. Magnetyzer MI w cyrkulacyjnym układzie chłodzenia z filtrem IFM.
Rys. Nr 15. Usytuowanie magnetyzera MI w instalacji c. o. i c. w. u. w domku jednorodzinnym w układzie zima-lato.
Rysa. Nr 16. Usytuowanie magnetyzera MI w instalacji z kotłem parowym.
|
|
Rys. Nr 17. Magnetyzer zamontowany przed piecykiem gazowym na przewodzie zimnej wody. |
Rys. Nr 18. Magnetyzer zamontowany przed pralką automatyczną na doprowadzeniu zimnej wody. |
VIII. EKSPLOATACJA
Magnetyzery typu MI nie wymagają stałej obsługi. Warunkiem eksploatacyjnym prawidłowej pracy urządzenia jest utrzymanie czystości stosu magnetycznego. Jest to szczególnie ważne w przypadku, gdy uzdatniana woda zawiera związki żelaza, mające tendencje do osadzania się na stosie magnetyzera, co powoduje obniżenie efektu uzdatniania wody.
Aby temu zjawisku zapobiec należy:
a) dokonywać okresowych przeglądów stosu magnetycznego (raz w roku, przy dużym zanieczyszczeniu związkami żelaza i produktami korozji częściej);
b) w przypadku powstania osadów ferromagnetycznych na stosie należy:
c) skutecznym sposobem ochrony stosu magnetyzera przed osadami ferromagnetycznymi jest montaż filtrów magnetycznych IFM produkcji Infracorr.
Montuje się je przed magnetyzerami, a ich zadaniem jest oczyszczanie wody z zanieczyszczeń o charakterze ferromagnetycznym.
XI. URZĄDZENIA WSPÓŁPRACUJĄCE Z MAGNETYZERAMI
Efektem magnetycznego uzdatniania wody jest wytrącanie w całej masie wody drobnych, mulistych osadów węglanu wapnia. Jest go tym więcej, im większa jest twardość wody. Ponadto, w instalacjach starych, zakamienionych po zamontowaniu magnetyzera następuje rozkruszanie osadów istniejących. Jest zatem potrzeba usuwania z wody powstających osadów. W przypadku niektórych typów kotłów można je usuwać w procesie odmulania, w instalacjach c.w.u. przez wypłukiwanie silnym strumieniem wody.
Znacznie wygodniejszym i bardziej efektywnym rozwiązaniem jest zamontowanie do współpracy z magnetyzerem urządzeń oczyszczających - odmulaczy typ IOW (filtroodmulników) i filtrów typ IFM.
Odmulacze różnych typów o wysokiej sprawności dla układów ciepłowniczych produkowane są przez Infracorr i znajdują się w ciągłej sprzedaży. Efekt synergetyczny magnetycznego uzdatniania i oczyszczania wody można uzyskać, dobierając odmulacz w oparciu o DTR tych urządzeń.
W instalacjach grzewczych domów jednorodzinnych i innych układów, gdzie ilość wody w zładzie jest niewielka, wystarczającą ochronę przed osadami stanowią filtry magnetyczne IFM.
Przykładowy dobór zestawu do magnetycznego uzdatniania i oczyszczania wody:
Dla w/w parametrów odpowiedni jest magnetyzer typu MI-1, dla którego przepływ (tabela nr 1) wynosi 3,6 - 13,5 m3/h, a więc Q rzeczywisty mieści się w połowie zakresu dla MI-1.
Do oczyszczania wody zastosować należy odmulacz siatkowo - inercyjny IOW-50 (filtroodmulnik), dla którego zakres przepływu wynosi 4-9 m3h.
Więcej szczegółów, dotyczących sposobu doboru odmulaczy można uzyskać w DTR tych urządzeń.
X. EFEKTY OSZCZĘDNOŚCIOWE, WYNIKAJĄCE ZE STOSOWANIA MAGNETYZERÓW
Ekonomicznym uzasadnieniem stosowania magnetyzerów jest fakt, że oszczędności energii w skali rocznej wynoszą 15-20%. Są to dane empiryczne, uzyskane na podstawie analiz zużycia energii przez urządzenia chronione magnetyzerami i porównane z urządzeniami pracującymi w analogicznych warunkach, lecz bez magnetyzerów. Należy dodać, że uzyskuje się również oszczędności eksploatacyjne, wynikające z braku konieczności czyszczenia chemicznego zakamienionych instalacji, a także niewymierne efekty z tytułu ochrony środowiska oraz BHP.
XI. ATESTY
Konstrukcja magnetyzerów jest prawnie chroniona.
XII. INFORMACJA O SPRZEDAŻY MAGNETYZERÓW
Typoszereg wielkości znajduje się w ciągłej sprzedaży w siedzibie firmy oraz poprzez sklep internetowy www.infrastore.pl. Dystrybucja urządzeń odbywa się w ponad 40 Firmach, współpracujących ze spółką Infracorr.
Realizujemy sprzedaż wysyłkową MI-0 i MI-MINI za pobraniem pocztowym lub przedpłatą.
Przy zakupach większej ilości sztuk stosujemy rabaty cenowe.
XIII. REFERENCJE
Na przestrzeni ponad trzydziestu lat magnetyzery produkcji Infracorr zostały zainstalowane w kilkuset przedsiębiorstwach i w wielu domach jednorodzinnych. Oto niektóre z opinii użytkowników magnetyzerów odnośnie ich działania:
Montaż w/w urządzeń w węzłach ciepłej wody oraz w kotłowniach wydłużył okres eksploatacji urządzeń bez potrzeby ich chemicznego czyszczenia.
Zaobserwowano także zanik kamienia kotłowego w instalacji c.o..
Stwierdzono wyraźne działanie magnetyzera, osad po zainstalowaniu urządzeń był typu błota rzecznego, dający się wypłukać. Ponadto zaobserwowano efekt sugerujący znikanie starego kamienia w środkowej części chronionej instalacji.
XIV. LITERATURA