Боротьба з відкладенням накипу у трубопроводах
Однією з багатьох проблем, що лихоманять теплоенергетику України, а особливо житлово-комунальне господарство, є відкладення накипу в трубопроводах гарячої води, теплообмінному устаткуванні, котлах.
В процесі експлуатації систем водопостачання внутрішні поверхні трубопроводів як холодної, так і (особливо) гарячої води "обростають" різними відкладеннями - накипними речовинами, що утворюються при корозії металу. Такі відкладення, якщо не запобігати їх виникненню і не видаляти вже утворені, призводять до значного (в рази!) зниження пропускної спроможності трубопроводів, а отже, до необхідності підвищувати тиск, щоб прокачати необхідну кількість води. Підвищення тиску вимагатиме збільшення витрати електроенергії на роботу насоса і може призвести до течій у трубопроводі або навіть до його руйнування.
Відомо, що теплопровідність накипу в 40 разів нижча, ніж стали. Це призводить до необхідності забезпечення заданого теплознімання підвищувати температуру води.
Проблеми, що породжуються накипними відкладеннями, наразі стають дедалі масштабнішими, оскільки вводиться в експлуатацію дедалі більша кількість автономних котелень, інших об'єктів, де не передбачається пом'якшення води. Та й у традиційних котельнях часто установки з пом'якшення води з ряду причин не діють або малоефективні.
Ще в 1945 р. було виявлено: пропускання жорсткої води крізь магнітне поле, створюване електромагнітом, призводить до того, що при нагріванні кристали солей жорсткості не прилипають до металу, а залишаються у зваженому стані і їх можна видалити за допомогою відстійників або фільтрів.
Такий спосіб пом'якшення води отримав деяке поширення у світі, в тому числі і в колишньому.СРСР. Однак нині його практично не використовують, принаймні в нашій країні, хоча є ще виробники електромагнітних пристроїв для пом'якшення води. А не використовують тому, що електромагніти вимагають обслуговуючого персоналу, витрати електроенергії.
Але, мабуть, головна причина відмови від електромагнітної обробки води полягає в тому, що у 60-х роках. минулого століття з'явилися суперсильні постійні магніти (далі - ПМ), які, виконуючи функцію пом'якшення, не вимагають обслуговуючого персоналу, ні електроенергії.
Суперсильні ПМ виготовляють із сплаву неодим-залізо-бор (НЖБ) або самарій-кобальт (СК). Ці вироби є твердими тілами необхідної форми (диски, кільця, бруски або U-подібні - форма магнітів, відома нам зі школи). Способів виготовлення два: заливання розплаву у форми або пресування порошків, приготованих із сплавів, з подальшим спіканням.
Але отримані цими способами вироби ще не ПМ. Такими вони стають лише після того, як протягом декількох секунд (іноді і часткою секунди) побувають у магнітному полі, потужність якого раз на 10 перевищує ту, яку хочуть "ввести" в ПМ. Зазвичай це реалізується за допомогою електромагнітів.
Виготовляють ПМ і з металів алюміній-нікель-кобальт (сплав ЮНДК), "Альнико", ряду інших сплавів. Проте їх енергія значно менше, ніж у ПМ з урахуванням сплаву НЖБ.
Найбільше ПМ в даний час виготовляють з феритів - неметалічних солей залізної кислоти. Найчастіше це стронцієва або барієва сіль.
В Україні масове виробництво високоенергетичних магнітів на основі сплавів НЖБ та СК освоєно у 1991 р., і з цього часу почалося виготовлення пристроїв різного призначення на їх основі.
Втрати їхньої енергії при експлуатаціїстановлять лише 2 - 3% протягом 100 років! Таким чином, встановивши ПМ лише один раз, можна забезпечити "довічне" пом'якшення води для будь-яких водопроводів, теплообмінних пристроїв, оскільки термін служби останніх, що проектується, не більше 25 років.
Підприємства-виробники
ЗАТ "МВС КЕМА" (м. Москва) виробляє "активатори магнітні поліградієнтні". З їхньою допомогою можна не тільки запобігати утворенню накипу, але й ліквідувати вже утворену. Поряд із цим обмагнічена вода пасивує сталь, підвищуючи її стійкість до корозії. Активатори виробляються як із різьбовим типом з'єднання, так і у вигляді накладок, що закріплюються на зовнішній поверхні трубопроводу.
Московська компанія "ЕкоТехБезпека" випускає аналогічні пристрої, названі магнітними перетворювачами води МШВ.
У цих пристроях як джерело магнітного поля використовуються постійні магніти високої потужності, виготовлені зі сплаву НЖБ. Висока стабільність магнітних властивостей (зниження потужності за 10 років приблизно на 2%) та можливість експлуатації при температурі до 125 град. Цельсія дозволяють застосувати МПВ для вирішення практично всіх проблем, що породжуються утворенням накипу.
ТОВ "Ексі-Кей" (м. Томськ) виробляє пристрої для магнітної обробки води під торговою маркою "МАУТ" (абревіатура від "магнітний активуючий пристрій").
Продукція ЗАТ "ЕЛМАГ-ПМ" (м. Калуга) - "Активатор магнітний поліградієнтний". Цей активатор здійснюється з різним прохідним діаметром. Оптимальна швидкість руху води крізь магнітне поле – від 0,5 до 2,3 м/с.
Також ПМ та різні пристрої на їх основі виготовляють ПЗ "Хімсталькомплект" (м. Озерськ Челябінської області) та ВАТ НВО "Магнетон" (останнє виробляє ПМ для всіх сфер народного господарства,в тому числі магнітні пристрої, готові до встановлення у водопроводи).
Декілька підприємств в Україні виробляють лише магніти власними силами, але при появі замовлень можуть виготовляти і готові до застосування пристрої для пом'якшення. Наприклад, найбільший в Україні виробник ПМ ВАТ "Машинобудівний завод" (м. Електросталь Московської області), виробництво якого сертифіковано відповідно до міжнародного стандарту ISO 9001 готове виготовляти магніти відповідно до вимог замовника до фізичних властивостей, геометрії, точності обробки.
Постачання магнітів підприємство здійснює як у намагніченому, так і в ненамагніченому вигляді.
Всеукраїнське НДІ імені академіка О.О. Бочвара виробляє швидкозагартовані магнітні порошки зі сплавів НЗБ способом відцентрового розпилення розплаву. Цей спосіб дозволяє отримати порошки з високою рівномірністю розподілу компонентів сплаву в частинках порошку і дрібнозернистої структури даних частинок, що особливо важливо для забезпечення високих значень коерцитивної сили.
Інститут приймає замовлення на виготовлення цих порошків магнітів у межах необхідних допусків без подальшої механічної обробки.
Поряд з цим в інституті налагоджується перше в Україні дослідно-промислове виробництво нанокристалічних порошків, з яких можна виготовляти ще потужніші магніти.
ТОВ "Технології танталу" (м. Верхня Пишма Свердловської області) виготовляє порошки практично будь-яких металів за новою електрохімічною технологією. Вони можуть бути використані для багатьох цілей, у тому числі для виготовлення постійних магнітів.
За вимогами замовника розробляє та виготовляє ПМ кафедра магнетизму Тверського державного університету.
На основі феритів тасплаву ЮНДК виготовляють ПМ ТОВ "ГАНГУТ" (м. Санкт-Петербург) та ВАТ "МАГНІТ" (м. Новочеркаськ).
Для видалення з води солей жорсткості рекомендуються лише магніти зі сплаву НЖБ як найбільш сильні. Однак не виключена розробка для цього пристроїв, заснованих на СК і ФС.
Перспективним напрямом у розвитку ПМ є виготовлення їх у вигляді магнітопластів - виробів, що являють собою завись магнітних порошків у полімерній матриці.
Основоположником виготовлення магнітопластів у нашій країні є ТОВ "Валтар" (м. Корольов Московської області), яке виготовляє магнітопласти з порошків сплаву НЗБ, що зважуються у матриці з термореактивної пластмаси.
За твердженням розробників, головна відмінність магнітопластів - високий ступінь точності геометричної форми і однорідність магнітних характеристик, внаслідок чого у багатьох випадках магнітопластами слід замінювати спечені магніти.
Зачинення цементних сумішей
Зачинення цементних сумішей магнитоактивированной водою інтенсифікує процеси розчинення і гідратації цементу в ранні терміни твердіння, підвищує рухливість і, отже, удобоукладываемость цементних сумішей, прискорює утворення більш дрібних кристаликів, що призводить до зменшення пористості бетону, а отже, , Стійкість до дії води та різних агресивних середовищ.
Примітка. Напевно, найважливішим напрямом використання ПМ у будівництві буде омагнічування води замішування цементних сумішей. У нашій країні цю технологію будівельники почали впроваджувати з 1962 року.
У ВНДІ залізобетону (м. Москва) встановлено, що обробка води замішування магнітними полями забезпечує поліпшення реологічних характеристик.цементних сумішей (опад конуса збільшується на 3 - 6 см, що дозволяє зменшити водопотребу на 5 - 10%, прискорює твердіння бетону на ранній стадії).
Поряд з цим на 0,25 - 0,65% підвищується водоутримуюча здатність бетонних сумішей, зменшується розшаровування.
Економія цементу при використанні омагніченої води може досягати 10%, у ряді випадківз'являється можливість відмовитися від застосування пластифікаторів та суперпластифікаторів.
Цей інститут впровадив магнітну обробку більш ніж на 20 підприємствах, що виготовляють залізобетонні вироби - в Архангельську, Кірові, Москві, Орєхово-Зуєві.
Аналогічний вплив магнітна вода робить на гіпсові суміші.
Магніт та силікат
У будівництві у великих обсягах використовується і такий матеріал, як рідке скло, що є водним розчином силікату натрію або калію. Встановлено, що омагнічування підвищує рухливість даних розчинів, їх проникнення в тверді пористі тіла.Це особливо важливо при використанні рідкого скла для закріплення (силікатизації) ґрунтів, збільшення водопроникності бетонних виробів.
При цьому підвищується міцність закріплених ґрунтів.
Рідке скло виготовляють, розчиняючи так звану силікат-брилу при підвищених температурі та тиску (в автоклавах). Цей процес триває кілька годин. Омагнічування води, що йде розчинення силікат-брили, його прискорює.
При проведенні зварювальних робіт, особливо під час прокладання чи ремонту сталевих трубопроводів, виникає, як правило, ефект "магнітного дуття". Він ускладнює підпал дуги, порушує стабільність її горіння, відхиляє дугу на одну з кромок, що стикуються, що призводить до викиду металу зі зварної ванни.
Цей ефект виникає через використаннямагнітної дефектоскопії зварних швів, а також через вплив ліній електропередач, що йдуть уздовж трубопроводу.
Для його ліквідації розроблено компенсатори марки МС-1. Принцип їхньої дії полягає у створенні магнітного потоку, що компенсує залишкову намагніченість виробу. Цей потік створюється за допомогою високої потужності ПМ. Виробник - НВП "ФЕБ" (м. Санкт-Петербург).
За кордоном ПМ вже досить широко використовуються при монтажі елементів опалубки, що дозволяє помітно прискорити її збирання та розбирання.
І навіть шпалери
На основі феритів виготовляють магнітні шпалери. Вони є паперові полотнища з феритними включеннями.
Це дає можливість розміщувати магнітні предмети - пазли, всілякі "наліпки" - на всіх поверхнях, які обклеєні такими шпалерами.
Магнітні шпалери помітною міроюекранують приміщення від входу в них і виходу з них шкідливих для людини електромагнітних хвиль.
На закінчення відзначимо, що в даний час стало ясно: одним із способів різкого підвищення економічності та екологічності тих промислових технологій, в яких використовується вода, є різноманітний фізичний вплив на неї.
Активування води магнітним полем, що створюється постійними магнітами, - найдешевший, екологічний та безпечний спосіб економії.