Problematika úpravy chladiacej vody

Aj keď sa na prvý pohľad môže zdať, že kvalita chladiacej vody nie je taká dôležitá ako je to v prípade pitnej vody, je to presne naopak. Pre bezpečnú, účinnú a bezproblémovú prevádzku chladiacich okruhov je v prevažnej väčšine prípadov potrebné surovú vodu predupraviť a chemicky ošetriť.

• Čo sa pod pojmom chladiaci okruh rozumie?
• Sú požiadavky na kvalitu chladiacej vody ukotvené aj legislatíve?
• Aké sú najčastejšie problémy chladiacej vody?
• Aké sú najčastejšie dôsledky neriešenia kvality chladiacej vody?
• Ako teda na úpravu chladiacej vody?
• Riešenie úpravy chladiacej vody pomocou elektrolýzy
• Záver

Čo sa pod pojmom chladiaci okruh rozumie?

Na začiatok by sme si mohli stručne vysvetliť, čo si pod pojmom chladiaci okruh predstaviť. Je to jednoducho a jednoducho sústava zariadení, v ktorých prúdi chladiaca kvapalina.

Medzi tieto zariadenia patria najmä rozvodné potrubia, obehové čerpadlá, chladiče a tepelné výmenníky.

Chladiaca kvapalina, ktorá v týchto zariadeniach prúdi, má jednu zásadnú úlohu, ktorou je odvádzanie prebytočného tepla zo systému.

Touto chladiacou kvapalinou je vo väčšine prípadov práve voda a aby chladiaci okruh plnil svoju funkciu, je nutné ju upravovať.

V princípe rozlišujeme dva základné typy chladiacich okruhov:

• prietokový chladiaci systém
• cirkulačný chladiaci systém

Cirkulačné chladiace systémy ďalej ešte členíme na tlakovo uzavreté a tlakovo otvorené okruhy. V týchto okruhoch sa používajú chladiace veže, kondenzátory, výparníky, kompresory, atmosférické chladiče a samozrejme výmenníky. A všetky tieto zariadenia sú náchylné na kvalitu vody.

Sú požiadavky na kvalitu chladiacej vody ukotvené aj legislatíve?

Áno, vlastnosti a zloženie chladiacej vody pre priemyselné chladiace okruhy, sú upravené aj v legislatíve, normou STN 75 7171. Podmienky kladené na kvalitu obehovej vody samozrejme musia spĺňať aj všetka voda, ktorá sa do okruhu pridáva napríklad na doplnenie strát (odpary či odlúhy z chladiacich okruhov).

Aké sú najčastejšie problémy chladiacej vody?

Prvým problémom je príliš vysoká mineralizácia vody. Ide o vysoký obsah uhličitanov, ale aj ďalších solí, ako sú chloridy a sírany. Tieto soli sú najčastejšie prírodného pôvodu z horninového podložia. Ich pôvodom však môže byť aj dodatočné znečistenie.

Tieto látky tvoria usadeniny, ktoré následne zanášajú a upchávajú zariadenia a znižujú tak jeho účinnosť, čo je práve odvod tepla.

Podľa niektorých výpočtov sa udáva, že vrstva vápenatých usadenín hrubá 1 mm, spôsobí pokles účinnosti prenosu tepla až o 50 %.

Vrstva usadenín sa postupom času zväčšuje tak, že chladiace zariadenie dokáže úplne stratiť svoju funkciu.

Najviac rizikový je z tohto hľadiska ohrev chladiacej vody. V ohriatej vode dochádza k tzv. posunu vápenato-uhličitanovej rovnováhy a to smerom k oblasti vylučovania solí – predovšetkým uhličitanu vápenatého.

Druhou výzvou súvisiacou s látkami obsiahnutými v chladiacej vode sú ich korozívne účinky na zariadenie. Vo vode je vždy prítomný rozpustený kyslík a chloridové ióny, ktoré majú korozívne účinky, ako na železo tak na farebné kovy a ich zliatiny.

Korózia sa teda týka aj ušľachtilých kovov a ich zliatin napríklad medi či mosadze.

Okrem priameho poškodenia, ktoré znižuje životnosť zariadenia prináša korózia rovnaké riziko ako usadeniny anorganických látok v systéme. Nánosy koróznych produktov totiž rovnako dobre ako vodný kameň izolujú teplosmenné plochy a tým znižujú účinnosť prenosu tepla.

Treťou a nemenej dôležitou výzvou je zabránenie rozvoja rias, plesní, húb a všeobecne bakteriálneho života.

Chladiace systémy predstavujú pre mikroorganizmy totiž obzvlášť vhodné prostredie, pretože tu majú dostatok živín aj priaznivú teplotu. Dobre sa tu darí ako aeróbnym, tak aj anaeróbnym mikroorganizmom.

Pevné úsady vzniknuté v okruhoch slúžia mikróbom na prichytenie a množenie, súčasne podporujú tvorbu a rast biofilmov, ktoré by sú zodpovedné za povrchovú eróziu v prípade, že systém nie je kontrolovaný a vhodne ošetrovaný.

Nánosy biofilmov znižujú účinnosť prenosu tepla rovnako ako už spomínané úsady. Slizovitý povlak biofilmu s hrúbkou 1 mm spôsobí pokles účinnosti zariadenia o 20 až 25 %.

Aké sú najčastejšie dôsledky neriešenia kvality chladiacej vody?

Na zachovanie výkonnosti zariadenia, je potrebné zvýšiť prietok chladiacej vody, čo znamená súčasne zvýšiť výkon čerpadla. Ruka v ruke tak rastie aj spotreba elektrickej energie. Ďalšie dôsledky boli tiež spomenuté – je to najmä priama korózia zariadenia a zdravotné riziko. Najväčšia epidémia legionárskej choroby vo Francúzsku mala pôvod práve chladiacom okruhu s chladiacou vežou. V roku 2004 zomrelo 18 ľudí, ktorí sa nakazili legionellami unikajúcimi z chladiacej veže petrochemickej továrne v meste Pas-de-Calais.

Ako teda na úpravu chladiacej vody?

Úpravu chladiacej vody môžeme rozdeliť na dve časti a to zmäkčenie (alebo až demineralizáciu) vstupnej vody a následne na dávkovanie chemikálií so špecifickými účinkami alebo tzv. systém chemickej ochrany.

Medzi tieto chemikálie patria látky na báze inhibítorov korózie, sekvestračných činidiel, dispergátorov a biocídnych prostriedkov. Hlavnou úlohou týchto prostriedkov je zabrániť tvorbe povlakov, usadenín, zamedzeniu vzniku korózie a rozvoju mikrobiálneho života.

Nutné spomenúť, že dávkovanie chemikálií vyžaduje kvalifikovanú obsluhu, odbornú kontrolu a presnú analýzu upravovanej vody. Medzi sledované parametre patrí predovšetkým pH, celková tvrdosť, vodivosť, obsah chloridov, železa a síranov.

Ako obmedziť vytváranie usadenín?

Do chladiacej vody pridávame prostriedky obsahujúce okrem iného sekvestračné činidlá, čo sú látky zabraňujúce vylučovaniu zrazenín, najmä uhličitanu vápenatého (CaCO₃). Využívajú sa látky na báze báze polyfosfátov, fosforových kyselín a ďalších.

Ako predísť vzniku korózie?

Do vody pridávame inhibítory korózie. V minulosti boli používané hlavne chrómany a zlúčeniny zinku, dnes začínajú prevládať organické inhibítory korózie.

Ako obmedziť sedimentáciu kalu?

Na tento účel dávkujeme do chladiacej vody dispergátory, ktoré spôsobujú, že nerozpustené látky získajú súhlasný elektrický náboj a začnú sa tak vzájomne odpudzovať. Vďaka tomu zostanú vo vznose a nedochádza k ich usadzovaniu.

Ako dispergátory možno použiť známe prírodné látky napríklad látky patriace chemicky medzi triesloviny (čiže taníny, lignín – aromatický polysacharid a jedna zo zložiek dreva) či škrob. Alternatívu predstavujú syntetické polyméry na báze polyesterov alebo polyakrylátov.

Ako zamedziť vzniku biofilmov a množeniu baktérií?

Na zabránenie vzniku a rozvoja mikrobiálneho života sa okrem neoxidačných biocídov (zmesi organických látok alebo ich kombinácie) používajú aj biocídy oxidačné (chlórnan, brómnan, peroxid, chlórdioxid). Pre celkovú prevenciu sú obvykle používané oba typy biocídov vo vhodnej kombinácii. Výhodou neoxidačných biocídov je ich nízka korozivita a toxicita.

Veľmi efektívnym a teda obľúbeným oxidačným biocídom je chlórdioxid (oxid chloričitý – ClO₂).

Táto látka má oproti svojim konkurentom množstvo výhod. Najmä lepšia rozpustnosť v studenej vode, vyšší účinok v prípade, že má voda zásaditejšie (teda vyššie) pH a disponuje aj vyššou dezinfekčnou kapacitou.

Riešenie úpravy chladiacej vody pomocou elektrolýzy

Unikátnym a univerzálnym riešením na úpravu chladiacej vody je elektrolytická úpravňa KEUV-CV.

KEUV-CV obsahuje elektrolyzér integrovaný vo vnútri tlakového filtra. Pôsobením jednosmerného prúdu dochádza na katóde k riadenej tvorbe vodného kameňa a na anóde k oxidačným procesom. Oxidované formy vytvárajú zrazeninu, ktorá sa odfiltruje na pieskovom lôžku. Na zrazenine železa sa zachytávajú aj ďalšie nečistoty z vody. Pieskové lôžko sa v pravidelných časových intervaloch automaticky preplachuje a nečistoty sa vyplavia do kanalizácie.

KEUV-CV chráni chladiace veže a výmenníky pred zanášaním a tvorbou inkrustov. Vykonáva kontinuálnu filtráciu nerozpustných látok a dezinfekciu vody v chladiacich okruhoch a to všetko bez chemikálií. Nahrádza tým hneď niekoľko zariadení naraz.

Záver

V prípade neupravenej a chemicky neošetrenej chladiacej vody sa najčastejšie stretávame s koróziou zariadenia, tvorbou usadenín a biofilmov, v ktorých sa množia mikroorganizmy. Všetky tieto javy vedú k izolácii teplosmenných plôch, k vyššej spotrebe energie a nakoniec často aj k strate funkčnosti celého zariadenia.

Univerzálnym riešením na úpravu chladiacej vody je inštalácia elektrolytickej úpravňa KEUV-CV. Chemické metódy úpravy vody potom zahŕňajú dávkovanie chemikálií, ktorých cieľom je zabrániť vyššie spomínaným a nežiaducim javom.

Pomocou chemického servisu EuroClean dokážeme už zanesené okruhy postupne vyčistiť. Kvalitu upravovanej vody následne pravidelne kontrolujeme laboratórnymi rozbormi.