Kotel24.com.ua

Интернет-магазин запчастей для газовых котлов и колонок.

СКИДКА 3%

для всех заказов через корзину

  • (095) 073-00-05
  • (098) 743-00-05
  • (063) 473-00-05

Теплообменники для котлов

Замену теплообменника настенного двухконтурного котла

Выполняют в случаях невозможности промывки, внутренней течи, или наружной течи – без возможности запаивания. Типы теплообменников и назначение работы разное, соответственно и замена происходит по-разному. Первичный теплообменник котла находится над горелкой и считается теплообменником прямого нагрева, это означает, что его нагрев происходит напрямую от сгораемого в топке газа. Битермический теплообменник обедняет в себе нагрев контуров отопления и горячей воды и тоже считается прямо-нагреваемым. Срок службы таких теплообменников рассчитывается максимально на весь эксплуатационный период оборудования. Возможны факторы, влияющие на ускоренный процесс износа, который влияет на любой тип теплообменников и конкретней о них. Первая, и, пожалуй, основная причина проблем это накипь – образование известковых отложений на внутренних поверхностях теплообменных трубок. Образование накипи не простой физико-химический процесс скорость протекания, которого может проходить укорено или десятки лет. Основные факторы температура и состав нагреваемого теплоносителя, на любой из них потребитель котла может повлиять в своём интересе, который увеличит срок эксплуатации его оборудования. Жесткость воды измеряется в содержании солей и тяжелых металлов на литр жидкости может сильно колебаться. Образование накипи происходит из-за того, что соли кальция и магния, растворенные в воде при температуре окружающей среды, подвергаются химическим изменениям при нагреве. Бикарбонат кальция трансформируется в карбонат кальция, воду и углекислый ангидрит, в то время как бикарбонат магния превращается в гидрат магния и углекислый ангидрит. Бикарбонат кальция Ca (HCO3) увеличение температуры CaCo3+H2O+CO2 Бикарбонат магния Mg(HCO3)2  увеличение температуры Mg (OH) 2+ 2CO2 Карбонат кальция и гидрат магния образуют твердые и нерастворимые отложения, с высоким показателем теплоизоляции: коэффициент теплообмена слоя известковых отложений толщиной 3 мм равен коэффициенту стальной пластины толщиной 250 мм! Были произведены расчеты, что накипь средней толщиной в 2 мм увеличивает расход на 25%! Реакции, которые приводят к образованию известковых отложений, ускоряют увеличение температуры: обычно, в большинстве случаев, вода в нашей стране богата солями кальция и магния (т.е. является «жесткой»), и образования накипи происходит уже при температуре выше 40°C. Образование накипи в котле происходит в зонах с повышенной температурой и подверженных интенсивному нагреву: поэтому очень часто можно обнаружить отложения только в определенных местах, там, где имеется интенсивная тепловая нагрузка. Слой отложений с толщиной 0,01 мм начинает препятствовать процессу охлаждения пластины, находящейся под ним. Последующее увеличение толщины накипи приводит к перегреву металлических частей и их разрушению из-за теплового стресса. Количества бикарбонатов кальция и магния, содержащихся в объеме воды при первой загрузке системы, как правило, недостаточно для образования большого количества накипи, которое может повредить котел: постоянная подпитка свежей водой приводит к интенсивному образованию накипи и повреждению системы. Еще насколько десятилетий назад домашнее отопление было простейшим, с использованием примитивных систем, для которых проблема воды была малозначительной. Энергетический кризис, распространение тепловых систем и введение нормативной базы стимулировали конструкторов и производителей котлов использовать современные материалы для получения новых решений (зачастую достаточно хрупких), систем с высоким КПД, но в тоже время не уделялось достаточного внимания используемой воде, в результате чего образования накипи и коррозия сводили на нет весь полученный КПД. В системах отопления может встречаться:

  • разрушение обогреваемых поверхностей из-за перегрева, провоцируемого образованием накипи в воде;
  • кислородная коррозия, коррозия под отложениями, коррозия блуждающих токов (очень редко), кислотная общая и локальная коррозия (из-за повышенной агрессивности воды с фактором pH < 7).

Промывка теплообменника от накипи.

Кислородная коррозия теплообменников

Кислородная коррозия - это последствие природного явления: окисления металла. В природе железо не существует в чистом виде, а всегда в комбинированной форме и почти всегда связано с кислородом (оксид железа). Отделение железа от кислорода возможно только в специальной печи при расплавлении минерала. После отвердевания в виде стали (в комбинации с другими элементами), железо пытается впитать кислород (из воздуха или из воды) для того, чтобы восстановить органическое равновесие (окисление). В случае с пластинами, трубами котла или трубопроводами системы, то они впитывают кислород не из молекулы воды (H2O), а из микро-пузырьков воздуха, растворенных в самой воде. Не будем забывать, что воздух, растворенный в воде, имеет большее содержание кислорода, чем в свободном состоянии, примерно 35%. Получается, что сталь при контакте с водой, впитывает кислород, содержащийся в микро-пузырьках воздуха, образуя оксид железа Fe2O3 (ржавчину), имеющую характерный красноватый цвет. 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (оксид железа, ржавчина) Постоянный процесс окисления приводит к уменьшению толщины металла вплоть до образования дыр. Коррозия образует на металлической поверхности круглые впадины (похожие на кратеры). Когда коррозия разрушает толщину стенки, потери воды становятся существенными. Кислородная коррозия поражает все металлические поверхности системы, а не только ее определенные точки: поэтому она обладает большой разрушительной силой, ее невозможно исправить и она приводит к потерям воды, содержащейся в контуре. Если же система хорошо защищена снаружи и нет постоянной подпитки свежей водой, содержание кислорода уменьшается в прогрессии, происходит частичное окисление в связи с недостатком кислорода и образуется магнитный железняк (Fe3O4) черного цвета, который защищает металл от возможной коррозии. 3Fe + 2O2 = Fe3O4 (четырехокись железа, магнитный железняк)

Коррозия под отложениями на теплообменниках

- это электрохимическое явление, обусловленное наличием посторонних тел в массе воды (песок, ржавчина и т.п.). Данные твердые вещества обычно откладываются на дне котла (образуют грязь). В этой точке может начаться химическая реакция микро-коррозии по причине различия электрохимического потенциала, коррозия блуждающих токов - очень редкое явление, может появляться по причине различия электрических потенциалов между водой котла и металлической массой котла или трубопроводов (возникает эффект катода/анода). Поэтому общая и местная кислотные коррозии эти типы коррозии менее очевидны, чем другие, но, тем не менее, являются наиболее опасными, поскольку поражают не только котел, но и всю систему отопления. Данная коррозия возникает из-за повышенной кислотности воды (pH < 7) в связи с: неправильным умягчением воды и рекомендуется производить заземление металлических компонентов, хотя в последнее время данный вид коррозии встречается крайне редко, поскольку сегодня практически не используется постоянный электрический ток присутствием в ней углекислого газа (который понижает значение pH). Углекислота легко освобождается в умягченной воде, а также возникает в результате образования известковых отложений. Коррозия распространяется и поражает практически всю систему неправильной промывкой системы (например, без пассиватора). В этом случае возможно данный феномен оставляет следы в форме небольших конических отверстий правильной формы. Образование локальных очагов кислотной коррозии в связи с остатками кислоты, в какой либо точке системы. Наличие процесса коррозии легко определяется при помощи химического анализа воды: даже небольшое содержание железа в воде контура отопления указывает на наличие коррозии.

Новые системы отопления.

Предупреждения и ошибки, которых необходимо избегать. На основании вышеизложенного необходимо избегать двух основных факторов, которые могут привести к образованию коррозии: контакта воды в системе с воздухом и периодическую подпитку системы свежей водой. Чтобы предупредить контакт между воздухом и водой (и избежать, таким образом, окисления последней) необходимо чтобы:

  • система имела герметичный расширительный бак соответствующего размера с правильным значением предварительного давления (необходимо производить периодический контроль значения давления);
  •  в любой точке системы (включая всасывание со стороны насоса) и при любых рабочих условиях давление было выше атмосферного, поскольку все уплотнения и прокладки в системе предназначены для работы под давлением, а не в разреженных условиях при отрицательном значении давления;
  • система отопления была выполнена из газонепроницаемых материалов (например, пластиковая труба для теплых полов должна иметь противо-кислородный барьер).
  • вода при заполнении системы, а также вода подпитки должны проходить фильтрацию (использовать фильтры с металлической или синтетической сеткой с фильтрующей способностью не менее 50 микрон), чтобы избежать попадания в систему частиц, способных вызвать коррозию под отложениями;
  • утечки и соответствующие подпитки воды могут быть вызваны помимо потерь в системе, неправильно подобранным размером расширительного бака и неправильным предварительным давлением (предохранительный клапан срабатывает постоянно, поскольку давление в системе увеличивается из-за эффекта расширения и превышает значения настройки клапана).

Система отопления после ее заполнения и развоздушивания не должна подпитываться. Возможная необходимая подпитка системы должна осуществляться при помощи счетчика литров, регистрироваться в паспорте системы и контролироваться. Не стоит производить автоматическую подпитку системы, даже если в ней установлен умягчитесь. Подпитка системы водой с показателем 15°f в течение короткого времени приведет к отложению накипи в котле, особенно в наиболее горячих зонах. Первый запуск системы должен происходить постепенно, таким же образом котел должен достичь максимальной рабочей температуры для облегчения процесса развоздушивания (низкие температуры препятствуют выходу газа). При наличии нескольких котлов в каскаде, необходимо, чтобы они все работали одновременно, чтобы начальное распределения кальция в воде происходило равномерно.

Использование нового котла на старых системах отопления.

Реконструкция котельной и конкретно замена старого котла зачастую происходит без возможности изменить существующую систему отопления. Недостаточное внимание к данной проблеме может привести к нарушению работы нового котла. Старая система отопления в течение нескольких лет работы накопила защитный слой черного цвета, в основном состоящий из магнитного железняка (Fe3O4), образовавшегося в процессе частичного окисления железа и являющегося хорошей защитой от коррозии. При установке новых элементов с чистыми металлическими поверхностями, как например котел, он превращается в подобие анода всей системы отопления. В случаях, когда утечки в системе не могут быть устранены и подпитка системы становится необходимостью, рекомендуется внимательно отнестись к выбору системы водоподготовки, которая должна быть аналогичной тем, что используются в системах с парогенераторами, т.е. вода должна быть полностью очищенной от кальция (жесткость <0,5°f) и иметь неагрессивную pH среду. Кроме того, необходимо использовать пленкообразующие противооксидные вещества и механическую очистку при помощи фильтра на входе. Запуск системы должен происходить, как описано выше. Необходимо принять во внимание некоторые важные аспекты, которые помогут осуществить переквалификацию и гарантировать правильную работу котла в будущем. При наличии в системе открытого расширительного бака, необходимо рассмотреть возможность переделки в систему с закрытым баком. Сегодня существует техническая возможность произвести данное изменение в системе практически не изменяя гидравлическое давление. Данное решение позволяет решить множество проблем, вытекающих из контакта воды, находящейся в системе с воздухом (коррозия и т.д.) и избежать кондиционирования воды при помощи антиоксидантных веществ, которые должны периодически добавляться в систему с открытым расширительным баком таким образом, можно защитить контур котла даже в случае с большими системами, имеющими старых системах, не подлежащих реконструкции. Радиаторы с пластиковой трубой без противокислородного барьера, необходимо отделить контур котла, установив теплообменник из материала, устойчивого к коррозии. Другой аспект, зачастую остающийся без внимания даже на стадии проектирования систем отопления - это образование воздуха, газов и их удаление. Считается, что после первого заполнения системы нет необходимости в последующих развоздушиваниях. Получается, что часто система спроектирована без точек развоздушивания, или они неправильно реализованы. Случается, что установлены слишком маленькие автоматические развоздушники, которые блокируются после первого заполнения системы, по причине того, что сечение его подсоединения слишком мало и его достаточно только для того через него проходили маленькие пузырьки воздуха или газа. Необходимо помнить, что наличие воздуха и газа в контуре отопления, кроме проблем с коррозией еще и уменьшает теплоотдачу, является причиной плохой работы насоса и приводит к образованию шумов и вибрации. Во время работы системы отопления внутри нее образуются пузырьки воздуха и газов, особенно в случаях, когда не соблюдаются вышеперечисленные условия и в частности:

  • - с увеличением температуры из-за уменьшения растворяемости кислорода в воде, последний высвобождается, образуя воздушные пузырьки;
  • - осаждение солей кальция и магния (накипи) приводит к выделению CO (углекислоты);
  • - процесс окисления металла вызывает химическую реакцию, в результате высвобождается водород.

Важно и необходимо удалить образующиеся газы, устраивая систему таким образом, чтобы можно было легко, быстро и эффективно осуществлять развоздушивание. Одно из решение - устанавливать емкость для сбора воздуха в самой высокой точке системы с ручным развоздушником соответствующих размеров. В этом случае нет необходимости устанавливать автоматические развоздушники, поскольку емкость будет заполняться водой, теряя свое предназначение.

Выводы.

Опыт показывает, что недооценка вышеизложенных проблем может иметь достаточно серьезные последствия, с ущербом для котла и других компонентов системы отопления. В этих случаях часто полагают, что проблема связана с котлом, поскольку он «производит воздух», «забивается из-за плохой циркуляции» и т.п., в то время как причины не в котлах, созданных по последнему слову техники, а другом. Не будем забывать, что правильная водоподготовка и правильное проектирование тепловой системы являются не только гарантией безопасности, но также обеспечивают значительную экономическую выгоду в вопросах обслуживания и общей теплоотдачи. Напоминаем, что неисправности котла в результате образования накипи и коррозии не являются гарантийными случаями.

  • (095) 073-00-05
  • (098) 743-00-05
  • (063) 473-00-05