Ako nakladať s nerozpustnými pevnými látkami

Náraz nerozpustných pevných látok na chladiče

Musíme si uvedomiť, že kontaminácii uzavretých systémov sa nikdy nedá úplne zabrániť.

Skutočnú históriu systému môže byť často veľmi ťažké určiť, pričom staršie kontaminácie sú často zle nahlásené. Ďalšie zavádzanie organických a anorganických „nečistôt“ (kontaminácia) časom prispieva k tomuto kolektívu. Dokonca aj novo uvedené systémy, ak nie sú starostlivo monitorované, sú často viditeľné s koróznymi nečistotami v dôsledku „bleskovej“ korózie počas plnenia.

Samotný proces inštalácie chladiča môže spôsobiť všetky druhy nečistôt, prachu, pilín, olejov, mastnoty, triesok, zvyškov taviva, ako aj potenciálne bakteriálne problémy, najmä ak boli systémy ponechané neošetrené a nechali sa stagnovať po určitú dobu medzi uvedením do prevádzky a prevádzkou. Rovnako sa časom môžu zavedenejšie systémy znečistiť vodným kameňom (vniknutie tvrdej vody), koróziou (zo zle upravených systémov) a opäť zvýšenou mikrobiologickou aktivitou.

Obr. 1. Silne znečistené pevnými látkami

Aby sme pomohli posúdiť hladiny „nečistôt“ vo forme pevných látok v našom uzavretom vodnom systéme, môžeme otestovať to, čo sa označuje ako nerozpustné látky. Vo všeobecnosti sú nerozpustné pevné látky častice prítomné vo vode, ale pre naše špecifické účely ich budeme chápať ako pevné častice, ktoré zostávajú suspendované vo vode a majú veľkosť častíc 2 mikróny alebo viac.

Môžete tiež počuť frázu „rozpustené pevné látky“, čo znamená určité častice menšie ako náš 2-mikro diferenciátor a v rozpore s tým, o čom diskutujeme v tomto bulletine. Pre základné informácie, rozpustené pevné látky zohrávajú úlohu pri zvažovaní vodivosti vody v uzavretom okruhu; ako úplne rozpustené pevné látky (bežne označované ako TDS) sa ľahko používajú na monitorovanie zmien v systéme, ako je koncentrácia inhibítorov úpravy vody, glykolu a podobne.

Ak je prítomnosť nerozpustných tuhých látok zvýšená nad maximálnu vodiacu prahovú hodnotu >30 mg/liter a nadmerné nerozpustné tuhé látky sa neodstránia, môžu mať množstvo nepriaznivých účinkov na chladený obehový systém, ktoré okrem iného zahŕňajú:

• Energetická účinnosť, ktorá priamo zvyšuje prevádzkové náklady
• Blokády vedúce k „mŕtvym miestam“ okolo systému.
• Systémová erózia (vytváranie ďalších nerozpustných pevných látok, zvyšovanie rýchlosti erózie).
• Upchávanie výmenníka ohrievača kalovými nečistotami, čo vystavuje výmenník riziku lokálneho zlyhania.
• Zvýšené opotrebovanie čerpadiel, ktoré môže viesť k možným netesnostiam a poruchám.
• Zníženie účinnosti chemikálií na úpravu vody, čím sa zvyšuje potenciál korózie.
• Podpora množenia baktérií, ktorá je možná vďaka vytvoreniu ideálnych podmienok pre rast.

MONITOROVANIE, MERANIE A REGULÁCIA

Riešenie prítomnosti nerozpustných pevných látok sa stáva kľúčovou súčasťou každej stratégie riadenia systému. Norma a usmernenie *BSRIA BG 50/2021 uvádza, že nerozpustné tuhé látky by sa mali kontrolovať na menej ako 30 mg/liter, čo „v cirkulujúcej vode a dobre riadenom systéme konzistentne dosahuje menej ako 10 mg/liter“. Aj keď sú „nízke“ hodnoty suspendovaných pevných látok dobrým meradlom integrity systému, musíme mať na pamäti, že nezaručujú, že k aktívnej korózii nedochádza odinakiaľ v systéme, preto je potrebné zvážiť strategický odber vzoriek, ako je uvedené v tabuľke B.

Vzhľadom na jednotlivé hlásené hladiny pevných látok je potrebné sledovať aj akékoľvek stúpajúce trendy v pevných látkach v priebehu času, pretože je to pravdepodobne priamy dôsledok vnútorne skorodovaných kovov zo systému. Za zmienku stojí, že aj keď pravidelné testovanie vody poskytuje informácie o zmenách kvality vody, je obmedzené. To samo o sebe neposkytuje dôkaz o skutočnom stave fyzického systému. Poskytnutie týchto dodatočných systémových dôkazov je možné dosiahnuť použitím zariadení, ako sú **stojany na korózne kupóny a/alebo online elektronické senzory. Tieto zariadenia sú mimoriadne užitočné, pretože pôsobia ako včasné varovanie pred aktívnou koróziou, ktorá poskytuje skutočnú mieru strát systému. Stratégie, ktoré sú tu vyjadrené, sú v usmernení uznané ako súčasť celkového prostriedku monitorovania a kontroly.

Uznáva sa, že nízkej rýchlosti korózie je veľmi ťažké sa vyhnúť. Uznáva to usmernenie, ktoré ponúka vopred definované prahové hodnoty milimetrov za rok pre rôzne kovy, ktoré sa zvyčajne vyskytujú v takýchto systémoch – pozri tabuľku A. V dobre riadenom systéme by však miera korózie mala byť výrazne pod týmito „prahovými“ hodnotami a nemala by sa nevyhnutne považovať za maximálne kontrolné limity.

TABUĽKA A.

Jednoduchý indikátor zvýšených hladín nerozpustných látok sa často považuje za „zakalená“ vzorka vody, ako sfarbenie odobratej vzorky vody. To je dôvod, prečo je vizuálne hodnotenie zahrnuté do „analýzy“ vykonávanej počas rutinného odberu vzoriek vody.

Nerozpustná povaha týchto pevných látok znamená, že môžeme ľahko merať hladiny celkových nerozpustných látok (TSS) v systéme pomocou metódy regenerácie pevných látok (gravimetrické). Túto metódu merania považujú laboratóriá za presnejšiu a preferovanú.

Obr. 3: Príklad stojana na koróziu s kupónmi

Existujú aj iné, rýchlejšie a menej presné prostriedky merania TSS; kolorimetrický napríklad, ktorý využíva elektronické, malé ručné zariadenie a prenos svetla na určenie množstva TSS, čím sa dosiahne okamžitý výsledok. Ďalšou menšou výhodou používania kolorimetrických zariadení je, že dokážu detekovať na nižšej úrovni (20 mg/l).

Tento typ zariadenia určite ponúka rýchly počiatočný indikatívny výsledok, avšak táto metóda je podozrivá z rušenia, spôsobeného napríklad zachytenými vzduchovými bublinami, ktoré môžu interferovať s konečným výsledkom. Iste, ak sa táto metóda merania považuje za spôsob rutinného testovania, potom sa oplatí vykonať laboratórnu gravimetrickú analýzu pomocou množstva jednotlivých testov na kontrolu, či korelujú, čo ponúka prostriedky interpretácie.

Ako už bolo uvedené, gravimetrický a preferovaný (presnejší) spôsob merania TSS vo vode je metóda analýzy, ktorá je opísaná v ***Modrej knihe. Zjednodušene povedané, pevný objem vody sa filtruje vo vákuu, pričom na filtračnom médiu sa zadržiavajú pevné látky určitej veľkosti. Zvyšný materiál sa suší v peci, odstráni sa všetka vlhkosť a potom sa odváži. Táto konečná hmotnosť zostávajúcich pevných látok sa uvádza ako TSS tejto vzorky vody.

Aj keď nám tento proces poskytne indikáciu TSS v systéme, čím väčšie a zložitejšie sú systémy, tým vyšší je potenciál variability TSS. Tieto systémy sú dynamické a ako také podliehajú variabilite rýchlosti, čo má vplyv na naše výsledky. Gravitácia spojená so zlým profilom prúdenia väčších častíc môže mať za následok lokálne usadzovanie a koncentráciu pevných látok.

Vzhľadom na veľkosť objemu a zvýšenú variabilitu odporúčajú usmernenia (BG 50) zväčšenie umiestnenia vzoriek pre holistický prehľad. Nižšie je vyňatá tabuľka, na ktorú sa odkazuje v smerniciach BG 50, ktorá uvádza, ako sa zvyšujúce sa objemy uspokojujú širším rozsahom výberu vzoriek:

TABUĽKA B.

Je dôležité vedieť rozpoznať, že ak by sa vzorky odoberali z oblastí s nízkou rýchlosťou (napríklad koncové jednotky alebo potrubie, ktoré ich napája), potom by tieto vzorky mohli obsahovať „usadené“ pevné látky a ako také by prispeli k správam o zvýšených celkových nerozpustných látkach. Bohužiaľ, laboratórne testovanie by nebolo schopné rozlíšiť rozdiel medzi „pozastaveným“ a „ustáleným“.

V situáciách, keď sa zaznamenávajú vyššie celkové počty, sa môže odporučiť lokálne preplachovanie, aby sa odstránilo nadmerné hromadenie takýchto „usadených“ pevných látok. Ak by sa malo vykonať lokálne preplachovanie, odporúča sa aj pravidelné testovanie týchto bodov. Ak by sa nahromadenie „usadených“ pevných látok znovu objavilo napríklad po dvoch až troch týždňoch, naznačovalo by to širšie potenciálne riziko výskytu aktívnej korózie a bolo by potrebné ďalšie celosystémové skúmanie.

ODSTRAŇOVANIE NEROZPUSTNÝCH LÁTOK

Našťastie, ak naše systémy vykazujú známky zvýšeného množstva nerozpustných látok, korózie alebo iných nečistôt, existuje množstvo zariadení, ktoré možno použiť na odstránenie takejto kontaminácie. Patria sem sitká, filtre, magnetické filtre, odlučovače nečistôt, kombinované odlučovače vzduchu a nečistôt, ako aj bežne sa vyskytujúce bočné filtrácie. To všetko zohráva svoju úlohu a pri správnej aplikácii môže mať pozitívny vplyv na čistenie a nepretržitú ochranu uzavretých okruhov.

Niekoľko systémov má vo fáze návrhu zahrnutú bočnú filtráciu, aby sa zabezpečili niektoré problémy, ktoré sme zdôraznili vyššie. Takéto zariadenie je jednoduché, ľahko sa inštaluje a má jednoduchý proces odstraňovania pevných látok. Filtre s bočným prúdom sú navrhnuté tak, aby neustále prechádzali 5-15% cirkulujúcej vody cez kryt filtra (pozri obrázok), čo vedie k tomu, že celkový objem systému sa filtruje 2 až 3-krát každých 24 hodín.

K dispozícii sú rôzne stupne a tam, kde má systém známe problémy, sa zvyčajne vyberie filter kurzu na odstránenie väčších častíc.

Akonáhle kurzový filter odstráni tieto väčšie častice, systematicky sa aplikujú jemnejšie filtre. To zastaví „oslepenie“ jemnejších filtrov a umožní kontrolovanejší prístup k odstraňovaniu nečistôt. Dosiahnutie veľkosti filtra 30 mikrónov ponúka dobré výsledky.

Ak systém zaznamenal vysokú úroveň kontaminácie, je osvedčeným postupom používať špecifické chemikálie na úpravu vody na podporu zhodnocovania. V závislosti od problému (problémov) sa séria
Je možné zvoliť chemické výrobky. Môžeme vám pomôcť vyhodnotiť správny postup a vybrať chemikálie na najlepšie riešenie takýchto problémov.

Napríklad odstraňovanie vodného kameňa by si vyžadovalo použitie čistiaceho prostriedku na báze kyselín, mikrobiologické problémy sa liečia vybranými biocídmi a korózia pomocou dispergátora. V závislosti od závažnosti kontaminácie sa dá vyhnúť úplnému chemickému preplachovaniu, pretože môže byť potenciálne veľmi rušivé a nákladné.

Prevencia je vždy lepšia ako liečba. Ak sú zaznamenané nižšie úrovne nečistôt, je možné vykonať online čistenie, ako je opísané vyššie, s kombináciou chemického spracovania a filtrácie. V rámci procesu čistenia kovového povrchu je dôležité pasivovať novo vyčistený povrch vytvorením ochrannej vrstvy magnetitu. Nasleduje pridanie inhibítorov korózie, ktoré narúšajú proces korózie, čím sa povrch stáva odolným voči korózii.

Naši inžinieri môžu opäť pomôcť s výberom a aplikáciou týchto ochranných produktov.

INÉ ČISTIACE SYSTÉMY

Sitko
Jedná sa o jednoduché hrubé filtre s pevným krytom, ktoré sa používajú hlavne na zachytávanie väčších suspendovaných látok, ktoré sa používajú predovšetkým na ochranu čerpadiel a regulačných ventilov. Inštalujú sa inline, pred zariadeniami alebo zariadeniami, ktoré majú chrániť atď. Mali by podliehať pravidelnej kontrole a čisteniu.

Odlučovače nečistôt
Tento prístup k „zachytávaniu“ trosiek je opäť jednoduchá teória, zahŕňajúca spomalenie rýchlosti cirkulujúcej vody spojenú s umožnením toku vody a akýchkoľvek suspendovaných úlomkov dopadnúť na sieťovú mriežku umiestnenú v in-line nádobe. Tento dvojitý proces podporuje usadzovanie väčších častíc, ktoré „padajú“ na základňu separačnej jednotky – odtiaľ pochádza termín „separátor nečistôt“. Tieto jednotky sa bežne vypúšťajú zo základne, aby sa odstránili všetky usadené (zachytené) častice.

Magnetické separátory
Ak sa korózia nahromadila v cirkulujúcej vode, zahrnutie magnetu na prilákanie akejkoľvek suspendovanej skorodovanej hmoty je vysoko účinnou metódou zachytávania a odstraňovania. Tieto separátory obsahujú extrémne silné magnety, ktoré priťahujú kovový materiál bez ohľadu na veľkosť. To je dôležité, pretože napríklad magnetit (oxid železitý) má priemernú veľkosť častíc 8 μm, čo je podstatne menej ako fyzické veľkosti filtrov, ktoré sa dajú prakticky použiť v chladiacich systémoch. Existujú filtračné systémy, ktoré navyše obsahujú takéto magnety v prietokovej dráhe, takže každý prechod má maximálnu účinnosť pri odstraňovaní pevných látok.

Kontaktujte nás a požiadajte o radu a podporu pri úprave vody, aby ste maximalizovali výkon vašich systémov, znížili celkové prevádzkové náklady a pomohli predĺžiť ich životný cyklus.

Autor: Simon Mattock, Advanced Water Technologies (AWT).