Как справиться с конденсатом?
Опубликовано: 25 декабря 2012 г.
912
Е. Жуков
Образование конденсата вызвано появлением жидкости, образующейся из продуктов горения и изначально содержавшейся в топливе влаги при достижении температуры точки росы. Конденсат может образовываться как на поверхности теплообменника, так и в дымоотводе. Несмотря на то, что эта жидкость в основном состоит из воды, она имеет повышенную коррозионную активность и нуждается в соответствующем оборудовании для отведения и при необходимости – нейтрализации.
Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.
Если для традиционных котлов образование конденсата на поверхности теплообменника – нештатный и нежелательный режим работы, то для конденсационных – наоборот, именно за счет фазового перехода воды в продуктах реакции горения получается дополнительный энергетический выход. Однако образующаяся при этом жидкость имеет повышенную кислотность и не может быть просто, как в сплит-системах, отведена наружу.
В продуктах реакции горения газовых котлов в идеале должны содержаться лишь окcид углерода IV и вода. Однако на практике там обязательно присутствуют также оксиды азота, получаемые как побочный продукт реакции. Причем чем выше температура в ее зоне, тем их больше. Взаимодействуя с водой, оксиды углерода, азота превращаются в угольную, азотистую и азотную кислоты и делают конденсат химически агрессивным. Область значений его рН – 2,8–4,9 для газового топлива и 1,8–3,7 – для жидкого.
В жидкотопливных котлах свой вклад в повышение pH вносят также соединения серы, которые ответственны за появление сернистой и серной кислот. Принято считать, что в газовом топливе серы не должно быть, но в реальности она иногда присутствует и в природном газе. Так, компания Buderus в инструкции к газовому отопительному котлу Logano G234 WS ограничивает ее допустимое содержание в природном газе 150 мг/м3, в пропан-бутановой сжиженной смеси – 50 мг/кг.
Можно условно выделить две проблемы, которые вызывает химически активный конденсат: первая – как с наибольшей эффективностью обеспечить его отвод и хранение; и вторая – как наилучшим образом утилизировать эту агрессивную жидкость.
Отвод конденсата
В устройствах для сбора и последующего отвода конденсата необходимость возникает при появлении или возможности его появления в объемах, которые негативно сказываются на работе котлов, уменьшают срок эксплуатации тех или иных элементов (например, дымоходов) или негативно отражаются на потребительских характеристиках оборудования.
Так, штатное для конденсационных котлов образование конденсата на теплообменнике будет нежелательным с точки зрения потребителя в том случае, если конденсат будет просто стекать куда-то вниз под действием силы тяжести. А образование конденсата в дымоходе может приводить не только к его преждевременному выходу из строя, но и поступлении кислотных стоков в жилые помещения, тем или иным повреждениям интерьеров. Словом, допускать положение, при котором конденсат «гуляет сам по себе», нельзя. Для предотвращения этого служат кондесатосборники (Рис. 1) и конденсатоотводчики.
.jpg)
Рис.1 Конденсатосборник
В принципе, при небольших мощностях теплогенераторов вполне возможно применение только первых, но в этом случае нельзя полностью автоматизировать работу, сделать функционирование длительным без необходимости периодического вмешательства человека.
Согласно нормативам EN 13384 и DIN 18160 отходящие газы должны отводиться через газовыпускную систему в атмосферу и предохраняться от охлаждения таким образом, чтобы осаждение в дымовой трубе парообразных компонентов не создавало
опасных ситуаций. А в том случае, если газовыпускная система оборудована конденсатоотводчиком, то должен быть вмонтирован сифон.
Необходимость в отводе конденсата может возникнуть в низкотемпературном (при температуре воды в отопительном контуре 40 ˚С температура отходящих газов – 145 ˚С) жидкотопливном/газовом котле Vitola 200 (компания Viessmann, Германия), оснащенном двухслойными теплообменными поверхностями Biferral (Рис. 2).
Рис.2 Регулирование работы жидкотопливного котла
Его мощность 18–63 кВт, нормативный КПД 96 %. Экономичный и экологичный режим эксплуатации обеспечиваются за счет плавного снижения температуры теплоносителя при повышении температуры окружающей среды. Например, возможно полное выключение, если потребность в тепле становится равной нулю.
В дымоходной системе EW-FU компании Jeremias (Германия) предусмотрены такие элементы как сборники конденсата с выпуском длиной 250 мм, а также выпуском с муфтой и заглушкой. Конденсатосборник DCH выполнен из нержавеющей стали AISI 321 и предназначен для отвода конденсата из трубы дымохода наружу для предотвращение попадания в котел (Рис. 3).
Рис.3 Дымоход с конденсатоотводом
Аналогичные элементы для дымохода разработаны также компаниями «Инжкомцентр ВВД» (Ижевск), Schiedel (Германия): Permeter – заглушка для тройника с отводом конденсата, проходной опорный элемент и Prima Plus – емкость с отводом конденсата.
Нейтрализация
Для превращения конденсата в безопасный для канализационных сетей и окружающей среды продукт требуется снизить его кислотность до допустимых пределов. Этого можно достигнуть за счет добавления соответствующих реагентов и/или увеличения объема сливаемой жидкости – разбавлением условно нейтральными стоками.
В соответствии с Приложением №5 «Методических указаний по расчету количества и качества принимаемых сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов» к запрещенным к сбросу в канализацию веществам относят кислоты (присутствуют в конденсате), способные образовывать в канализационных сетях и сооружениях, взрывоопасные, токсичные и горючие газы.
Согласно пункту 4.5 нормативные показатели общих свойств сточных вод, принимаемых в системы канализации населенных пунктов, устанавливаются едиными для сточных вод всех категорий абонентов, исходя из требований к защите сетей и сооружений систем канализации: температура не выше 40 °С, рН – в диапазоне 6,5–8,5. Поэтому с формальной точки зрения сброс в канализацию конденсата, минуя нейтрализующее устройство, недопустим. Однако такое ограничение справедливо лишь для мощных, промышленных или полупромышленных теплогенераторов мощностью свыше 0,2 МВт, т.е. призначительных объемах его образования.
При эксплуатации конденсационных котлов бытовых серий до 100 кВт пользователи сливают в канализацию не только конденсат, но вместе с ним и другие бытовые стоки, разбавляющие его и снижающие кислотность. А методика расчета таких общих показателей в наших нормативных документах не приводится.
На практике для определения возможности слива конденсата в канализацию и отвода дымовых газов применяются европейские рабочие правила ATV A 251. Так, для котлов с мощностью до 25 кВт обычно не требуется нейтрализации конденсата, при мощности 25–200 кВт можно отказаться от системы нейтрализации, если в канализацию вместе с ним сливается большое количество хозяйственных стоков. Их среднегодовой объем должен в 25 раз превышать объем конденсата. Европейские нормативы для слива конденсата зафиксированы также в стандарте DIN 4702-6.
Как уже упоминалось, нейтрализация конденсата необходима для котлов или каскадов из нескольких котлов мощностью свыше 200 кВт. Но в некоторых случаях она может потребоваться и при мощностях меньше 25 кВт (объем конденсата до 3,5 л/ч ). Например, если отвод осуществляется в домовую канализацию и очистные установки малой мощности по стандарту DIN 4261-1, и для зданий и земельных участков, канализационные линии которых не отвечают требованиям инструкции ATV A 251 к применяемым материалам.
Нейтрализация конденсата также необходима для котлов и каскадов котлов мощностью от 25 до 200 кВт в зданиях, где условия достаточного смешивания с бытовой канализацией в соотношении 1 : 25 (директива VDI 2067) не выполняется. Простейшее, но от этого не менее эффективное устройство для нейтрализации – емкость с мраморной крошкой, при поступлении в которую кислоты вступают в реакцию и образуют химически неактивные соли. Расходуемый реагент в этом случае – мраморная крошка, которую по мере выработки добавляют.
В установке для нейтрализации и удаления конденсата Sanicondens Best компании SFA (Франция), нейтрализация происходит при прохождении его через гранулы, поставляемые в комплекте аксессуаров к насосу (Рис.4).
Рис.4 Установка для нейтрализации и удаления конденсата Sanicondens Best
Откачивание возможно по вертикали на 4,5 м, по горизонтали – 50 м, максимально допустимая температура конденсата – 80 ˚С.
Компания Sime (Италия) предлагает установку, состоящую из нарезного патрубка для сброса нейтрализованных стоков в канализационную трубу, трубопровода для конденсата и емкости (контейнера) с загрузкой. Кислотный конденсат проходит две фазы нейтрализации: через гранулированный мел и через слой активированного угля. При этом pH конденсата должен быть 5,5–9,5. Отработанные фильтры с активированным углем могут утилизироваться как обычные твердые бытовые отходы.
В зависимости от объема конденсата, зависящего в свою очередь от мощности теплогенератора, компания Jeremias предлагает ряд моделей серии Neutra. Например, нейтрализатор G25 предназначен для котлов мощностью до 25 кВт, а FNH-420-R – до 5,25 МВт. Модель G25 имеет производительность 2,5 л/ч и рассчитана на температуры конденсата 5–40 ºС, ее габаритные размеры (Д × Ш × В): 180 × 180 × 280 мм. А FNH-420-R с производительностью 420 л/ч (максимальная подача насоса конденсата – 18 л/мин, напор – 5 м) имеет габаритные размеры (Д × Ш × В): 600 × 400 × 365 мм и массу 36,5 кг
Поделиться: