Защита от накипи труб в многоквартирном доме

Стиральная машина, кофемашина, газовые котёл… Кто из них стал последней жертвой известкового налёта?

Хотите узнать больше — что такое накипь и как с ней бороться?

Читайте нашу статью! Мы давно занимаемся вопросами защиты оборудования от накипи и уверены, что наши знания будут полезными для вас!

На снимке: образцы накипи из труб, взятые нами для исследования

Чем опасна накипь?

Накипь обладает крайне низкой теплопроводностью.

Для примера: теплопроводность стали составляет 39 ккал/м*час*град, а теплопроводность накипи — всего 0,1 ккал/м*час*град. Разница почти в 400 раз!

А это значит, что при работе котла, чайника или тэна, им приходится затрачивать больше газа или электроэнергии на нагрев и испарение жидкости.

И это ещё полбеды.

Отложения напкипи выводят из строя оборудование и приборы, делая невозможными их эксплуатацию!

Накипь, осевшая на тенах стиральных машин, приводит к перегоранию нагревательного элемента. Накипь, осевшая в жиклёрах кофемашин, приводит к невозможности подачи жидкости. Накипь, забившая змеевик газового котла приводит к его протечке и дорогостоящему ремонту.

Отложения, возникающие при работе промышленных котлов могут привести к разрыву труб и аварийной ситуации!

По роду деятельности мы каждый день сталкиваемся с различными котлами и иногда удивляемся, насколько беспечны люди, эксплуатирующие газовые котлы большой мощности…

На снимке вы можете видеть, что труба котла полностью забита накипью. Вода не проходит через неё, труба постоянно перегрета и это может привести к взрыву! Однако такой котел продолжал работать…

На снимке: накипь в трубе котла ДЕ-10-14

Таким образом, возникновение накипи в нагревательном оборудовании, приводит к следующим негативным последствиям:

• Перерасход топлива и электроэнергии;
• Ускоренный износ и поломка оборудования;
• Невозможность реализации технологического процесса;
• Вероятность возникновения аварийной ситуации;

Виды накипи

Количество химических элементов, из которых образуется накипь, достаточно разнообразно и, как минимум, её классифицируют в следующие виды:

• карбонатная накипь (углекислые соли кальция и магния — CaCO3, MgCO3);
• сульфатная накипь (CaSO4);
• силикатная накипь (кремнекислые соединения кальция, магния, железа, алюминия).

За 15 лет работы наша компания накопила значительное количество образцов накипи из разных уголков России. Нами было исследовано более 1000 образцов накипи и определён их химический состав.

На снимке: исходный образец накипи и её измельченный вид для проведения исследований

По результатам исследования мы выяснили, что содержание накипи, в подавляющем большинстве образцов содержит элементы:

Cа/Mg — от 87 до 96%

Fe — от 0,06 до 7,5%

SiO2 — от 0,02 до 1,8%

Можно ли по внешнему виду накипи узнать её химический состав?

На основании проведённых исследований более чем 100 образцов накипи, мы определили, что:

Однозначно определить химический состав накипи по её внешнему виду не представляется возможным!

Слишком много факторов влияет на цвет и консистенцию накипи — исходный состав воды, температура, давление, при которых образуется накипь. Кроме того, в накипи содержится ещё много элементов, которых очень мало по количеству, но они влияют на цвет и характер отложений.

На снимке: образцы накипи, имеющие различный цвет и консистенцию

На этих снимках представлены отложения, существенно отличающиеся по цвету и физической структуре. Удивительно, но эти отложения имеют практически одинаковый химический состав! Однако различные температуры и давления, при которых сформировались эти образцы накипи, привели к такой разнице в цвете и структуре!

Виды удаления накипи

Очистка котлов от накипи может быть выполнена двумя способами:

• разборным, когда её количество достигло критических объёмов, которые невозможно удалить любым другим способом, а также невозможна дальнейшая эксплуатация устройства;
• неразборным, который позволяет заблаговременно предотвратить появление отложений на внутренних стенках корпуса, а также избавиться от них, при условии применения эффективных средств очистки.

Разборный метод является самым эффективным, но трудоёмким. Он позволяет не только оценить текущее состояние котла, а и полностью избавиться от накипи любым подходящим способом: механическим или химическим.

Пошаговый разбор конструкции выполняется следующим образом:

1. Изучаем инструкцию по разбору, если она предлагается производителем, либо схему устройства. Подбираем необходимые инструменты. Подготавливаем средства для очистки и расходные материалы для обслуживания.
2. Отключаем котёл от электропитания и ждём, пока он остынет до комнатной температуры.
3. Перекрываем вентили на входном и выходном патрубках отопительного контура, сливаем воду с котла.
4. Снимаем защитный кожух путём откручивания болтов во всех местах его крепления. При этом важно контролировать усилия, чтобы не сорвать резьбу.
5. Снимаем верхнюю крышку и получаем доступ к внутренней ёмкости.
6. Демонтируем нагревательный элемент и теплообменник (если он предусмотрен конструкцией).

Недостатками такого способа являются: неприменимость для неразборных сварных герметичных конструкций, вероятность неправильной сборки или повреждений термостойкого покрытия.

Неразборный метод используется для снижения и устранения накипеобразования своими силами без вероятности получения серьёзных последствий для работы оборудования. Его преимуществом является отсутствие необходимости привлечения специалистов. В некоторых случаях для его реализации не нужно отключать котёл, а затем снова его запускать.

Такой вид борьбы с накипью имеет ряд недостатков:

• эффективность очистки можно оценить только по косвенным признакам: стабилизация температурных показателей, равномерность нагрева и т. д.;
• невозможность проконтролировать, какое количество накипи в котлах осталось и требуется ли её дальнейшее удаление;
• сложность подбора наиболее эффективного средства по причине неизвестности химического состава накипи;
• нестабильность работы котла во время очистки.

При какой температуре образуется накипь?

Накипь начинает образовываться при температуре от 40°С и выше.

Достаточно подробную информацию о температуре и скорости образования накипи в устройствах приготовления горячей воды, мы нашли в книге Владислава Шафлика «Современные системы горячего водоснабжения», Киев, «Таки справы», 2010.

В таблице приведены данные о зависимости скорости образования накипи от жесткости воды и температуры.

На рисунке: данные о скорости образования накипи в зависимости от температуры

Накипь в котле – как с этим бороться

При использовании водогрейных котлов необходимо знать, что в процессе их работы на поверхностях нагрева теплоносителя могут образовываться твердые отложения в виде накипи.

Накипь в котле – этот кристаллизованные соли магния и кальция, которые с избытком насыщают водопроводную воду. Накипь образуется слоями на поверхностях с высокой температурой (в теплообменнике или на тэне).

Образование накипи напрямую зависит от качества воды (жёсткости) и интенсивности ее использования.

Для одноконтурных котлов отопления проблема с накипью решается легко – вместо водопроводной воды необходимо использовать конденсат (дистиллированную воду). Ее показатель жесткости в тысячи раз меньше, чем у водопроводной питьевой воды, поэтому и отложение солей практически не будет.

Система отопления не так подвержена влиянию образования накипи, как система горячего водоснабжения (ГВС). Отопление – это замкнутый контур, обладающий постоянным количеством теплоносителя, а значит и количество накипи ограничено.

Система ГВС работает по проточной схеме, то есть нагретая вода расходуется, а на ее место поступает новая жесткая вода. Количество воды определяет количество накипи, поэтому чем больше горячей воды используется в хозяйстве, тем больше накипи образуется в нагревательном приборе.

О бытовых напольных двухконтурных газовых котлах отопления читайте в статье.

Об автоматических котлах длительного горения на древесных материалах вы можете прочесть ссылке –

Также читайте об автоматических угольных котлах длительного горения.

На первый взгляд накипь не влияет на работу агрегата, однако если игнорировать ее образование, то в скором времени котел может выйти из строя. Есть несколько конкретных факторов вреда от накипи.

• Ухудшение теплопредачи между теплообменником и водой: то есть, слой накипи имеет худшие теплопроводные свойства в сравнении с металлом (своего рода теплоизоляция между источником тепла и его потребителем). Эта причина имеет 2 следствия: увеличивается расход топлива для нагрева воды через слой накипи;
• увеличивается температурное напряжение металла теплообменника от контакта с пламенем. В результате может произойти разрушение (расплавиться или лопнуть).

В том, что образование накипи губительно влияет на нагревательное оборудование для системы ГВС, сомнений нет, поэтому нужно запасаться знаниями о способах борьбы с этим вредителем. Существует несколько методов борьбы с накипью.

Предотвращение ее образования – это самый надежный и верный способ для продления эксплуатационного срока нагревательного оборудования. Чтобы предотвратить кристаллизацию солей, необходимо их заранее удалить.

Для проточной системы ГВС самыми подходящими преобразователями воды являются магнитный и электромагнитный фильтры. Они имеют простую конструкцию и не требуют дополнительного ухода.

Очистка поверхностей нагрева котла от образовавшейся накипи с помощью физического воздействия. Для этого можно использовать различные скребки и щетки. Эффективность этого метода очень мала, поскольку накипь имеет твердую структуру и образуется в недоступных местах.

Второй физический способ удаления накипи состоит в интенсивной промывке агрегата сильным потоком воды. Применение этого метода эффективно только в сочетании с другими приемами (химическая очистка).

Химическая очистка котлов от накипи состоит в применении различных химических веществ. Химический способ эффективен, если есть возможность съема нагревательного элемента и полного его погружения в емкость с чистящим веществом. Например, электрический тен можно снять и поместить в оцинкованное ведро, а для увеличения интенсивности очистки поставить ведро на плиту (чтобы вода немного нагрелась и процесс ускорился).

Во многих нагревателях такой возможности нет и встает необходимость чистки оборудования без его разбора. Для этого необходимо иметь специальное оборудование, включающее в себя: емкость с раствором, нагреватель раствора, циркуляционный насос с функцией удаления раствора.

Химическое воздействие средства, разрушающее накипь, может разрушать металл, поэтому нужно соблюдать дозировку чистящих средств.

Очистка котлов от накипи с помощью реагентов является самым действенным способом удаления уже образовавшейся накипи, но его проведение самостоятельно затруднительно. На это есть несколько причин:

• необходимо проведение анализа накипи для определения ее состава и подготовки специального реагента;
• необходимо иметь подходящий реагент для удаления накипи определенного состава;
• для удаления накипи понадобится дополнительное оборудование с емкостью и насосом.

Если есть возможность разобрать агрегат, то и для самостоятельной чистки нагревающих элементов ничего не будет препятствовать. Для неразборной чистки нужно вызывать специалистов с необходимым оборудованием, которые произведут быструю и качественную работу.

Как выбрать электрический бойлер и как им пользоваться, читайте тут. Если у вас жидкотопливный котел, вам пригодится статья об универсальных горелках на жидком топливе.

Также вам пригодится информация о горелках на отработанном масле https://otoplenie-pro.com/gorelki-kotlov-na-otrabotannom-masle-2/

Если вы находитесь только в процессе выбора агрегата для отопления и ГВС, то необходимо знать, что существует оборудование, защищенное от образования накипи. Например, индукционные нагреватели, одноконтурные котлы с бойлером косвенного нагрева и двухконтурные котлы со встроенным бойлером и пластинчатым теплообменником.

Чистку проточного нагревательного оборудования необходимо производить ежегодно, чтобы избежать выхода из строя агрегата.

Предотвращение образования накипи

Основным способом, служащим для предотвращения образования накипи, является умягчение.

Под термином «умягчение» понимается процесс очищения воды от солей жесткости (Са и Mg), являющихся основной причиной образования накипи.

В процессе умягчения из воды удаляются ионы кальция (Ca) и магния (Mg). Это делается за счёт того, что воду пропускают через смолу или соль, содержащие в себе ионы натрия. При этом ионы кальция и магния из воды переходят в смолу или соль, а ионы натрия замещают их и переходят в воду. Таким образом происходит умягчение воды и снижается её общая жесткость.

Существуют следующие требования к жесткости воды:

Питательная вода паровых котлов и бойлеров (ГОСТ Р 55682.12-2013), ммоль/л <0,02

Существуют самые различные установки по умягчению, которые могут быть сконструированы и подобраны под исходную жесткость воды, кроме того, ступеней умягчения может быть несколько.

Также существуют установки обратного осмоса, которые могут выдавать из себя на выходе практически дистиллированную воду.

Отдельно нужно сказать о различных противонакипных устройствах, позиционирующихся как средство для предотвращения образования накипи. В нашей организации накоплен значительный опыт эксплуатации различных противонакипных устройств. Кроме того, мы сами выпускаем противонакипное устройство ЭКОФОР, предназначенное для предотвращения образования накипи и коррозии на паровых и водогрейных котлах.

На снимке: взрывозащищённое исполнение противонакипного устройства ЭКОФОР

В скором времени на нашем сайте мы разместим обобщение нашего опыта по эксплуатации противонакипных устройств. Сейчас же заметим, что они, к сожалению, не являются панацеей и причиной для отказа от существующих систем водоподготовки. Эти устройства должны применяться как дополнение к имеющимся системам умягчения. Эффективность этих устройств зависит от огромного количества факторов: габариты, параметры теплоносителя, химический состав воды и проч.

Очистка от накипи

Вторым направлением, обеспечивающим поддержание чистоты теплообменных аппаратов является их периодическая очистка от накипи. Это относится как к бытовым, так и промышленным агрегатам.

Существует несколько основных способов чистки оборудования от накипи. Перечислим основные из них: химическая промывка, механическая очистка, гидродинамическая очистка, электроразрядная очистка. Опишем, вкратце, данные методы.

Под химической промывкой подразумевают растворение накипи в оборудовании за счёт циркуляции в нём нагретого кислотного или щелочного раствора.

В общем виде создаётся замкнутый контур, в который входит: очищаемый объект, химический насос, промежуточный бак и кислотощелочестойкие шланги.

На снимке: химическая промывка бытового газового котла

Кислотный, например, раствор, подогретый до определенной температуры, циркулирует по замкнутому контуру в течении нескольких часов, за счёт чего производится растворение накипи и отмывка оборудования. Как правило, для химической промывки, используют соляную, серную, ортофосфорную и сульфаминовую кислоты.

Схема химической реакции при химической промывке оборудования сульфаминовой кислотой, например, выглядит следующим образом:

Применяют, также, концентраты низкомолекулярных кислот (НМК). В ряде случаев, например для подготовки оборудования к пуску и отмывки его от производственных загрязнений: масел, ржавчины и окалины, используют щелочение каустической содой.

Химическая промывка незаменима для водогрейных водотрубных котлов типа КВГМ, ПТВМ, НР, ЗИО российского производства, а также жаротрубных котлов всех типов Viessman, Bosh, ICI, Loose и других производителей. Это обусловлено тем, что конструктивно, данные котлы, не имеют открытого доступа к своим трубкам, из-за чего единственно возможной становится их кислотная промывка.

Один из наиболее распространённых и известных способов очистки котлов и другого оборудования от накипи. Метод заключается в том, что в очищаемую трубу заводится механическая шарошка (бур, фреза), которая вращается в трубе за счёт электрического или воздушного привода. За счёт механического вращения, острые края шарошки достаточно эффективно счищают слой имеющейся накипи. Однако, при таком способе очистки, возможно ненормируемое воздействие шарошки на поверхность очищаемых труб, что в ряде случаев может приводить к утоньшению их стенок. Несмотря на это, метод имеет своих многочисленных сторонников, и наша компания имеет в наличии оборудование для механической очистки. Метод используют для очистки от накипи паровых котлов типа ДЕ, ДКВР, КЕ, ШБ, Е, трубок теплообменных аппаратов в сахарной, химической промышленности и т.д.

Принцип гидродинамической очистки основан на том, что вода, под высоким давлением, подаётся, посредством шланга высокого давления и форсунки, в трубу, что обеспечивает её отмывку от накипи. Данный метод эффективен для оборудования, у которого имеется открытый доступ к очищаемым трубам — теплообменников, бойлеров, паровых котлов Е, ДКВ, ДЕ, КЕ.

На снимке: гидродинамическая промывка теплообменника установкой высокого давления (ГУВД)

Способы удаления накипи

Существуют следующие способы удаления накипи с поверхности паровых котлов:

• механический;
• химический;
• гидродинамический.

Механическая очистка котла выполняется только после его частичной разборки с доступом ко внутренней поверхности ёмкости с водой. Перед её выполнением важно снизить его температуру, затем снять сепарационное устройство.

Перед выбором способа очистки, важно оценить количество накипи в котлах парового отопления, её характер (состав) и твёрдость. Для этого аккуратно следует удалить рыхлый поверхностный слой скребком (в труднодоступных местах) или гибкой накидной насадкой на электродвигатель или воздушную турбину. В процессе очистки нужно создать интенсивный поток воздуха, нагнетаемый вентилятором.

Накидную головку необходимо прикладывать параллельно к слою накипи и плавно на неё надавливать. Её диаметр подбирается минимум от 3 мм меньше доступного от накипи пространства.

Прохождение накидной головки по поверхности выполняется от себя, если толщина слоя накипи небольшая и он легко снимается, в противном случае очистку проводят возвратно-поступательными движениями. Это позволит продлить срок эксплуатации самого инструмента и не повредить внутренний защитный слой котла.

Ручная очистка используется только в тех случаях, когда нет возможности использования механизированных головок либо для труднодоступных мест. При выполнении работ нужно постоянно следить за снятием слоя, смывая его остатки с поверхности водой. После окончания работ промываются все внутренние поверхности котла и удаляются зачищенные остатки накипи.

Если количество накипи котлах относительно небольшое, то для её удаления рекомендуется применять химические составы. Они подбираются на основе данных о толщине образовавшегося соляного слоя с целью его размягчения или отслоения от внутренних поверхностей узлов и деталей с последующей смывкой водой. Процентное соотношение действующего вещества должно быть таким, чтобы удалить всю накипь, но не повредить защитное покрытие.

Для чугунных и стальных котлов применяют в реагенты на основании минеральных и органических кислот, щелочей, а также смешанных составов универсального действия. Наиболее популярны средства на основе соляной, ортофосфорной, сульфаминовой, лимонной или аскорбиновой кислот, в которые добавлен коррозионный ингибитор. Для котлов, изготовленных из нержавеющей стали, эффективны составы на основе сульфаминовой и фосфорной кислот.

Если количество накипи котлах относительно небольшое, то для её удаления рекомендуется применять химические составы

Реагенты с коррозионными ингибиторами позволяют не только противодействовать процессам ржавления, а и обеспечить защиту для металла.

Пошаговый процесс очистки с разбором котла выполняется следующим образом:

1. Обеспечиваем условия по защите электронного оборудования, чтобы на него не попал реагент.
2. Потоком воды в течение нескольких часов вымываем мягкие отложения, которые имеют слабую связь с поверхностью.
3. Выполняем промывку кислотным раствором с ингибитором коррозии при комнатной температуре или с подогревом котла. Температура подбирается в соответствии с типом применяемого состава и рекомендаций производителя реагента.
4. Промывка поверхностей водой от остатков кислоты и растворённых отложений накипи.
5. Удаление из котла отложений мощной струёй воды.
6. Нейтрализация и пассивация всех внутренних металлических поверхностей специальным составом.

Количество накипи в котлах можно уменьшить также и без его разбора, а непосредственно в процессе работы путём добавления очищенной воды с растворёнными химическими реагентами в строго рассчитанной пропорции. При этом не используются сильные кислоты, а растворы хелатов и полимеров. Ограничением для применения таких веществ является предельно допустимое давление в котле до 50 бар.

Действие химсоставов основано на захвате хелатами кальциевых и магниевых ионов, а также комплексов с их содержанием, переходом нерастворимых солей в водный раствор с последующим трансформированием в коллоидные формы в присутствии полимеров. При этом металл внутри котла и защитное покрытие остаются неповреждёнными, но только в том случае, если точно соблюдены пропорции.

Сроки такой очистки могут составлять от нескольких дней до месяца. Всё зависит от толщины накипи и пропорции активного вещества в воде. Оптимальная масса реагента составляет 0,4-1 мг/л.

Почистить котёл можно без применения химических средств и механических инструментов можно гидродинамическим способом. Он позволяет эффективно удалить накипь любого состава даже в самых труднодоступных местах и не повредить при этом защитное покрытие металла. Его реализация основана на применении установок высокого давления (до 300 атмосфер).

Преимуществом гидродинамического метода является возможность очистки даже герметичных сварных конструкций, теплообменников со сложной геометрией и оборудования, для которого неприменимы другие способы. Он включает следующие этапы:

• удаление отложений при помощи циркуляции воды с растворёнными активными веществами под давлением;
• промывка внутренней части теплообменников водой под напором;
• нейтрализацию металлических поверхностей;
• пассивацию специальными реагентами для защиты металла от коррозии.

Очистка производиться данным методом только в том случае, когда диаметр входного и выходного патрубков котла позволяет обеспечить необходимую проходимость воды Очистка производиться данным методом может только в том случае, когда диаметр входного и выходного патрубков котла позволяет обеспечить необходимую проходимость воды и выдерживать рабочее давление в течение нескольких часов. Толстые и прочные слои накипи также являются причиной отказа от данного способа.