Organizace chemické úpravy a zásobování vodou je jedním z nejdůležitějších úkolů řešených v procesu projektování a provozu kotelen. Při plánovaných odstávkách zařízení nebo neplánovaných odstávkách je potřeba vypustit a vypustit většinu kotlů a pomocných systémů. Po údržbě je nutné znovu naplnit zařízení vodou, která, pokud není řádně odvzdušněna, obvykle obsahuje vysoké koncentrace rozpuštěného oxidu uhličitého a kyslíku. Problém vysokého obsahu plynů rozpuštěných ve vodě je stejně aktuální i pro akumulační nádrže kotlů.
Existují způsoby odvzdušňování vody v nádržích, jako je úprava čpavkem a hydrazinem, ale taková opatření při snížení obsahu kyslíku zvyšují obsah amonných solí 10krát.
Jednou z účinných technologií prevence koroze kotlového zařízení je využití probublávání dusíku vrstvou vody a vytváření plynové vrstvy nad vodní hladinou. Kombinace těchto technologií umožňuje odstranit z vody kyslík a CO2a čistá inertní atmosféra dusíku v horní části nádrže vytlačuje vlhký vzduch a zabraňuje novému pronikání agresivních plynů do vody.
Plnění nádrže dusíkem se obvykle provádí pomocí automatického řídicího systému ventilu, který upravuje obsah dusíku v nádrži tak, aby v horní části nádrže zůstala plynová „deka“. Zásobování lze také provádět nepřetržitě při nízkém konstantním tlaku plynu bez účasti automatizace. Pro přívod plynu do zásobníku je nutné použít měděné trubky nebo trubky z nerezové oceli – materiály mírně náchylné ke korozi. Při použití takové technologie se minimalizují energetické náklady na přípravu páry pro odvzdušňovače, eliminuje se znečištění nádrže a snižují se náklady na údržbu.
Existuje několik možností, jak dodávat dusík do zařízení: ve vysokotlakých lahvích, ve zkapalněné formě v Dewarových baňkách nebo lze plyn vyrábět přímo na místě. Vysokotlaké lahve obsahují poměrně malé množství plynu, a proto vyžadují častou výměnu, což platí i pro zkapalněný plyn v Dewars, i když v menší míře. Hromadnou dodávku zkapalněného dusíku lze provádět cisternou a jeho zásoby lze skladovat ve velké izolované nádrži, která vyžaduje samostatný betonový základ a oplocení. Zásobník dusíku zpravidla vlastní sama dodavatelská společnost dusíku, která zajišťuje jeho údržbu, základy a oplocení jsou v rozvaze výrobce. Výhodou posledně uvedeného schématu je, že pro zachování úložiště nejsou vyžadována žádná zvláštní opatření. Plynárenská společnost poskytuje standardně pětiletý kontrakt na dodávku dusíku, který však nemusí garantovat stálou cenu této služby.
Kromě toho lze dusík vyrábět přímo na místě pomocí generátorů využívajících metodu adsorpce s kolísáním tlaku. Náklady na elektřinu spotřebovanou na výrobu 100 m 3 plynu jsou asi 5,3 USD, zatímco dovážený dusík bude stát 24,7 USD za 100 m 3 (průměrný tarif elektřiny v USA pro rok 2015 je dvakrát vyšší než průměrný tarif v Ruské federaci. – Ed .). Samozřejmě v chladném klimatu musí být generátor dusíku chráněn před vlivy prostředí, což si kromě nákladů na údržbu generátoru vyžádá další náklady na organizaci prostor. Vlastní výroba dusíku je však levnější než jeho nákup a kvalita plynu není horší než dovážený plyn: moderní generátory dokážou vyrobit dusík o čistotě až 99,999 % z téměř jakéhokoli vzduchu. Tyto generátory mají systémy čištění vzduchu od škodlivin a jemné filtry zajišťují odstranění biologických nečistot, což je další důležitý faktor pro zamezení rozvoje mikroorganismů v prostředí kotlové vody.
Generátory se montují do stojanů, snadno se instalují, udržují a obsluhují. Vzniklý dusík lze využít i při nečinnosti kotle: pro omezení koroze povrchů kotle se místo vzduchem plní dusíkem, což také snižuje korozi přídavných zařízení, snižuje zpoždění startu a dodatečné náklady na údržbu. Stojí za zmínku, že tento způsob konzervace nevnáší do kotle další chemicky aktivní látky.
Při připojení generátoru k nádrži na vodu je důležité zabránit zpětnému toku vody do generátoru. Nejspolehlivějším způsobem je umístění kolena přívodního potrubí nad úroveň nejvyššího bodu vody v nádrži (obrázek).
Výkres. Typické schéma pro organizaci dodávky dusíku do nádrže.
Navzdory tomu, že vzduch je ze 78 % tvořen dusíkem, jeho únik může být nebezpečný tím, že člověk není schopen vnímat změnu obsahu kyslíku ve vdechovaném vzduchu a při překročení koncentrace dusíku a poklesu koncentrace kyslíku , personál může trpět udušením. Detekce úniku dusíku může být určena pouze speciálními senzory. Většina moderních generátorů dusíku má vestavěné senzory koncentrace a automatiku, která zamezuje úniku plynu.
Je důležité si pamatovat, že dusík by neměl být přítomen v uzavřených prostorách, kde může být přítomen personál. Při práci s dusíkem je třeba dodržovat následující opatření:
■ ventilační systém a senzory kyslíku ve vzduchu musí být udržovány v dobrém stavu;
■ je nutné organizovat pravidelné monitorování plynových, kyslíkových a ventilačních senzorů. Zaměstnanci musí být schopni rozpoznat, kdy nepodávají správný výkon;
■ při vstupu do uzavřených prostor s možným únikem dusíku je nutné vypracovat pokyny a důsledně dodržovat bezpečnostní pravidla a upozornit personál na možná ohrožení zdraví při práci s dusíkem.
Při odpovídajících opatřeních je metoda zakrývání a probublávání dusíkem v napájecích nádržích a skladovacích nádržích dobrým způsobem, jak zajistit vysokou kvalitu vody v tepelných elektrárnách. Volba mezi dodávkou dusíku a jeho vlastní výrobou musí být provedena na základě nabízených výhod a nevýhod. Bez ohledu na volbu může pouze bezpečná implementace systému zajistit plnou návratnost investice a vyhnout se nepředvídaným situacím.
David Connato, Prevence usazenin a koroze v nádržích probubláváním dusíku
Zdroj: Magazín “Heat Supply News” č. 1 (185) 2016, www.rosteplo.ru/nt/185
- Téma: Úprava vody
- stáhnout archive.zip (27 kBt)
- Vytiskněte si tento článek
- Diskutujte o článku na fóru
- Zanechat komentář
- Tematické značky
Proces provzdušňování vody zaujímá důležité místo v udržení fungování zemědělských a městských farem. Provzdušňování neboli bublání je nasycení vodního sloupce kyslíkem. Pravidelné provádění procedury je klíčovým faktorem pro udržení čistoty kapaliny, rovnováhy ekosystému a dezinfekce vodního sloupce v důsledku vstupu odpadu nebo nečistot.
Aerace – popis jevu
Hlavním úkolem provzdušňování je nasycení objemu vody kyslíkem v dostatečném množství pro podporu životně důležité činnosti prospěšných mikroorganismů.
Obecně se proces provzdušňování skládá z následujících fází:
- Příprava vodní nádrže. Může to být buď otevřený objem vody (například rybník nebo rybářský revír) nebo uzavřený (aerační nádrže, biofiltry – o nich bude řeč níže).
- Výběr a montáž foukacího zařízení. K provzdušňování se používají především nízkotlaké kompresory zvané dmychadla.
- Přímé nasycení tloušťky kyslíkem. V důsledku působení dmychadel se do vody dostává vzduch přes speciální provzdušňovače. Jemnobublinné provzdušňovače plní funkci rozbití proudu na malé bublinky k nasycení většího objemu kapaliny kyslíkem. Zbytek procesu není okem patrný, protože mikroorganismy začínají svou činnost díky vstupu kyslíku do vody. Čistí vodní sloupec, bojují proti škodlivým nečistotám a patogenním mikrobům.
Ve velkých městských podnicích odpovědných za provoz inženýrských systémů probíhá proces provzdušňování nepřetržitě. Pokud zastavíte přívod vzduchu a foukání, odpadní voda se usadí. To vede ke spuštění hnilobného procesu, na který nelze dopustit při objemech vody, které obyvatelé obydlených oblastí využívají pro domácí potřeby.
Pravidelné provzdušňování vody má následující pozitivní aspekty:
- Odstraňování nečistot a toxických plynů obsažených ve vodě. Nejčastěji se do vody dostává metan a sirovodík, který dodává kapalině charakteristický zápach. Provzdušňování účinně odstraňuje plyny obsažené ve vodě.
- Ničení organických látek obsažených ve vodě, včetně patogenů.
- Pro vodu bohatou na těžké kovy, jako je mangan nebo železo, se provzdušňování jeví jako nejrychlejší způsob čištění. Oxidace sloučenin kovů působením tlaku vzduchu z nich umožňuje vytvářet usazeniny ve formě malých granulí, které se následně nárůstem vlastní hmoty usazují do speciálních filtrů a jsou odváděny z vodní nádrže.
- Na otevřených vodních plochách, jako jsou přírodní nebo umělé rybníky, pomáhá provzdušňování udržovat ekosystémy a rovnováhu živých mikroorganismů. V takových případech stačí udržovat podmínky pro množení „prospěšných“ bakterií, které zabíjejí mikroby.
- V rybářství sleduje využití provzdušňovací technologie stejný cíl – zachování přirozené ekobalance pro stabilní tření ryb a jejich růst v omezené vodní nádrži.
Provzdušňování odpadních vod
Nejčastěji jsou dmychadla instalována speciálně pro provzdušňování odpadních vod. Přítomnost velkých kontaminovaných objemů vody je typická pro městské inženýrské systémy a průmyslové podniky, takže provzdušňování je často prováděno nepřetržitě.
Provzdušňování odpadních vod se provádí pouze ve vybavených provzdušňovacích nádržích. Proces zahrnuje vratný kal, jehož mikroorganismy neutralizují „špatné“ bakterie v kapalině. Po průchodu všemi stupni čištění je voda nakonec odeslána do jímky. Dále tato kapalina prochází druhou fází dezinfekce a aktivovaný kal je přemístěn do připravené odměrné nádoby. Díky přítomnosti provzdušňovacích zařízení po obvodu provzdušňovací nádrže je kal vždy ve stavu suspenze, což umožňuje mikroorganismům dělat svou „práci“ a čistit vodu v maximální možné míře od nečistot.
Díky rychlému rozmnožování organismů probíhají ve vodě složité chemické procesy. Například amonné nečistoty se rozkládají do stavu plynného dusíku, zatímco provzdušňováním lze zcela vyčistit kapalinu od močoviny a komplexních tuků. Prospěšné bakterie následně využívají ke své výživě dusík (ale i fosfor a některé další příměsi) v plynném stavu. Ukazuje se jakousi cirkulaci chemických sloučenin ve vodním sloupci – čím více nečistot je zničeno, tím rychleji se bakterie množí.
Zpracované plyny, jako je metan nebo oxid uhličitý, lze navíc z vodní plochy odčerpat a naplněním speciálních nádrží je lze v budoucnu využít k výrobě alternativních druhů paliva nebo elektřiny.
Provzdušňování nádrží (rybníků)
Každá vodní plocha potřebuje provzdušňování, bez ohledu na objem, původ, hloubku a přítomnost ryb v ní. Každou vteřinu probíhají ve vodním sloupci stovky organických procesů, a pokud voda není nasycena kyslíkem, vodní nádrž jednoduše zahnívá nebo se zanese bahnem a stane se zcela nevhodnou pro život ryb a dalších zástupců vodní fauny.
Jezírka s nerovným dnem – ta s prohlubněmi, u kterých hrozí, že se zanesou nánosem – potřebují zejména provzdušňování. Dalším důvodem neustálého provzdušňování nádrží je vysoký obsah fosforu a oxidu uhličitého ve vodě, který narušuje normální růst vodních rostlin a organismů.
Výsledkem správného provzdušňování přírodních vodních nádrží je nejen vizuální krása, ale i zachování celé ekologické rovnováhy území.
Pro tento typ provzdušňování je velmi důležité roční období, ve kterém se provádí. V zimě je samozřejmě potřeba vodu nasytit vzduchem více, ale v létě, zvláště v horkých zeměpisných šířkách, by se tento proces neměl zastavit.
V létě je jednodušší jezírko provzdušňovat, protože je snazší vypočítat požadovaný tlak vzduchu. V zimě je výpočet potřebných parametrů obtížnější a samotný výpočet bude proveden s korekčními faktory. Například hladina vody v nádrži je v zimě nižší, ale hustota samotné vody je vyšší. Kromě toho je důležité zvážit, zda na hladině rybníků nejsou místa úplného zamrznutí kapaliny. Pro zajištění zimního provzdušňování je zapotřebí vyšší tlak vzduchu, navíc musí být dmychadla schválena pro použití při teplotách pod nulou.
Provzdušňování malých jezírek lze provádět bodově. Na dně zásobníku je instalován membránový kotoučový provzdušňovač, ke kterému je z dmychadla přiváděna hadice, kterou proudí vzduch. V rozpočtové možnosti se můžete obejít bez provzdušňovače. Stačí jen protáhnout hadicí po dně k provzdušňovacímu bodu a udělat v něm četné otvory pro únik vzduchu. Účinnost saturace kyslíkem bude v tomto případě o něco nižší, ale ani toto řešení nedovolí stagnaci vody a v zimě ochrání provzdušňovací prostor před zamrznutím.
Dmychadla pro provzdušňování
Nejoblíbenějším řešením pro provzdušňování malých jezírek je vírové dmychadlo. Vírové dmychadlo je jednoduchá a velmi spolehlivá jednotka. Konstrukce dmychadla neobsahuje žádné třecí prvky, převody ani olej. Komprese se provádí rotujícím oběžným kolem s velkým počtem lopatek. Vzduch vstupující do kompresní dutiny je zachycován lopatkami a převáděn na výstupní stranu po vířivé dráze. Tento proces umožňuje dosáhnout přetlaku až 1000 mbar.
Díky jednoduché konstrukci se vírová dmychadla velmi snadno obsluhují a udržují. Vortexové modely se zároveň vyznačují kompaktními rozměry a nízkou hlučností.
Naše společnost dodává široký sortiment vířivých dmychadel ERSTEVAK. Nízkotlaké řady EVL a vysokotlaké řady EVH poskytují stabilní produktivitu až 2000 m3/hod.
Jako alternativu můžeme nabídnout italská dmychadla ze závodu FPZ SpA
Pro produktivnější systémy jsou vhodná rotační dmychadla. Srdcem rotačního dmychadla je dvourotorová kompresní jednotka s profilem typu RUTS. Jednotky RUTS také poskytují maximální přetlak až 1000 mbar, ale s mnohem vyšší produktivitou od 15 000 do 20 000 m3/hod.
Pro velké provzdušňovací systémy používané v komunálních čistírnách odpadních vod představujeme vysoce výkonná turbodmychadla TurboMAX. Turbodmychadla jsou novým standardem vysoce účinných dmychadel používaných při čištění odpadních vod po celém světě. Hlavním kompresním prvkem je spirála a oběžné kolo, otáčející se rychlostí až 30 000 ot./min. Rotace je přenášena přímo z hřídele synchronního motoru s permanentními magnety. Zvláštností turbodmychadel TurboMAX je systém plynodynamických ložisek, který umožňuje otáčení rotoru dmychadla bez jakéhokoli mechanického odporu. Celý systém je řízen inteligentním programovatelným regulátorem, který umožňuje autonomně dodávat do systému přesně tolik vzduchu, kolik proces biologického čištění vyžaduje.
Přenos energie na kompresi s minimálními ztrátami v kombinaci s automatizovaným řídicím systémem s regulací frekvence dělá z turbodmychadel nejúčinnější jednotky pro dodávku stlačeného vzduchu do čistíren odpadních vod.
