Wpływ jakości wody na tworzenie się produktów korozji i kamienia kotłowego w instalacjach c.o i c.w.u.

Przy określaniu wymagań stawianych wodzie w obiegach kotłowych należy skupić się na jakości wody zasilającej i kotłowej. Szczegółowe wytyczne zależą od rodzaju urządzenia i jego typu oraz od parametrów pracy. Producenci i dostawcy urządzeń grzewczych określają parametry wody zapewniające prawidłową pracę całego systemu grzewczego.

Jakość wody kierowanej do instalacji c.o. i c.w.u. ma istotny wpływ na sprawną, efektywną i bezpieczną pracę wszystkich węzłów instalacji. Ponieważ nie stosuje się do tego celu wody surowej (głębinowej czy powierzchniowej), nie ma konieczności pozbywania się dodatkowych zanieczyszczeń fizycznych czy biologicznych. Instalacje zasilane są zwykle wodą wodociągową.

Do wymagań wobec jakości wody stawianych przez producentów instalacji grzewczych należą:

• twardość ogólna,
• zasadowość,
• zawartość tlenu i dwutlenku węgla
• oraz odczyn pH.

Odczyn jest podstawowym i najważniejszym wskaźnikiem jakości wody, gdyż dostarcza informacji w zakresie jej kwasowości i zasadowości [1].

Twardość jest wskaźnikiem stężenia jonów wapnia i magnezu w formach węglanowych i niewęglanowych, które zwiększają potencjał tworzenia kamienia kotłowego. Parametr ten podawany jest w różnych jednostkach.
W Polsce obowiązuje jednostka twardości podawana w mg CaCO₃/l, zatem jeśli producent podaje twardość w innych jednostkach, wynik należy przeliczyć.
Informacje na temat twardości wody wodociągowej używanej do zasilania instalacji c.o. i c.w.u. można uzyskać w powiatowych stacjach sanepidu lub lokalnych wodociągach.

Tlen, dwutlenek węgla, pH i zasadowość to parametry bardzo ważne w określaniu agresywności i korozyjności wody oraz potencjału tworzenia kamienia kotłowego w urządzeniach grzewczych.
Stężenie tlenu w wodzie jest zależne od ciśnienia cząstkowego i temperatury.
Podobnie sytuacja wygląda w przypadku dwutlenku węgla, który może występować w formie wolnej i związanej.
Węglany i wodorowęglany wapnia i magnezu wiążące cząsteczki gazu są powiązane z twardością, ale wpływają też na pH medium.

Do parametrów wody określających jej korozyjność należą, oprócz pH i zasadowości ogólnej, stężenie chlorków, siarczanów, azotanów i wodorowęglanów, czyli jonów agresywnych [2, 3].

Procesy korozyjne ulegają przyspieszeniu pod wpływem wyższej temperatury i większego ciśnienia oraz w obecności mikroorganizmów [3].

Zanieczyszczenia obecne w wodzie, będącej czynnikiem wymiany ciepła w układach grzewczych, są wytrącane w postaci osadów na ściankach omywanych przez medium.
Największe zagrożenie stanowią osady o charakterze kamienistym, które odkładają się warstwami i wpływają na pogorszenie procesów przewodzenia ciepła [1, 3].

Zjawisko powstawania kamienia i negatywny wpływ na procesy technologiczne oraz instalacje dotyczy zarówno obiektów komunalnych, jak i przemysłowych o podwyższonej temperaturze roboczej.

Uszkodzenia spowodowane brakiem odpowiednich systemów uzdatniania wody oraz błędów związanych z łącznikami rurowymi są często niedoceniane, tak jak w przypadku instalacji parowych i na wodę przegrzaną. Skutkiem tego jest możliwość uszkodzenia zarówno kotła, jak i elementów instalacji [4].

Kamień kotłowy, który powstaje w wyniku wytrącenia soli wapnia i magnezu oraz krzemionki, może mieć charakter kamienisty lub występować w postaci szlamu, czyli zawiesiny opadającej na dno układu wodnego.

Kamień osadza się na ściankach rur i kotła, a proces jego wytrącania rozpoczyna się już w strefie podgrzewania wody.

Struktury pojawiające się w wodzie poniżej jej temperatury wrzenia są w większości przypadków osadami twardymi. Oznacza to, że najczęściej problem zarastania kamieniem obserwuje się w rurach podgrzewaczy wody.

Obszary najwyższych obciążeń cieplnych są najbardziej zagrożone w sytuacji powstania i odłożenia się kamienia.

Woda może powodować szereg reakcji na poziomie jej użytkowania w systemach c.o. i c.w.u., gdyż jest elektrolitem, w którym substancje chemiczne będą miały różną drogę elektrochemiczną w zmiennych warunkach temperaturowych.

Do intensyfikacji tych zjawisk dochodzi zwłaszcza wtedy, gdy medium staje się ciepłe [3, 5].

Do wyposażenia instalacji indywidualnych centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej oferuje się m.in. magnetyzery, które zapobiegają zjawisku, a nawet je eliminują, rozmiękczając i wypłukując skrystalizowane cząstki na ściankach.

Metody chemiczne również są powszechnie stosowane tam, gdzie istnieje możliwość stosowania preparatów o skojarzonym działaniu wraz z inhibitorami korozji [3, 6].

Wśród nowych i znajdujących uznanie metod można wymienić technologię wykorzystującą fale elektromagnetyczne o częstotliwości ok. 150 kHz. W rezultacie indukowany sygnał w postaci fali o zmiennej amplitudzie rozchodzi się i ma wpływ na niepożądane składniki.

Stosowane są także metody strąceniowe, z zastosowaniem m.in. związków fosforanowych czy też filtracji lub zmiękczaczy jonowych [7–8]. Natomiast do usunięcia powstałego kamienia kotłowego albo produktów korozji stosuje się głównie metody mechaniczne lub metody chemiczne.

Pierwsze zaklasyfikowano jako tzw. metody udarowe, czyli kruszące kamień za pomocą uderzeń (kamień twardy), i tzw. metody gryzowe, do których należy skrawanie lub zdzieranie kamienia specjalnymi urządzeniami (kamień miękki).

Metody chemiczne sprowadzają się do rozmiękczenia i rozkruszenia przez wygotowanie fosforanowe lub całkowite rozpuszczenie osadu pod wpływem kwasu.

Czynności technologiczne związane z odkamienianiem urządzenia i instalacji powinny być realizowane w określonym reżimie czasowym i z dużą ostrożnością [8].

Zaleca się cykliczne powtarzanie płukania, tj. raz na rok dla układów produkujących ciepłą wodę użytkową i raz na dwa lata na cele centralnego ogrzewania, zakładając stałe parametry wody zasilającej i uzupełniającej układ, w celu zabezpieczenia układu przed odkładaniem osadu na elementach wymienników ciepła.

Nie tylko jakość wody i konieczność czyszczenia instalacji ma wpływ na prawidłowe funkcjonowanie instalacji c.o. i c.w.u., ale także stosowanie właściwych rozwiązań projektowych oraz niewprowadzanie zmian podczas eksploatacji urządzeń [4, 9].

W artykule przedstawiono ocenę miejsc powstawania korozji i kamienia kotłowego w instalacjach c.o. i c.w.u. i określono wpływ najczęściej badanych parametrów jakości na te efekty [10].

Czytaj też: Sposoby uzdatniania wody >>>