Устройства для удаления газов из теплоносителя. Попадание газов в систему. Концентрация компонентов газов в недоаэрированной водопроводной воде

Поведение однотипных систем отопления или холодоснабжения после запуска может кардинально отличаться. Это связано с различным качеством воды и материалов систем, особенностями сервисного обслуживания, соблюдением или игнорированием режимов эксплуатации.

Количество физических параметров, определяющих режим эксплуатации, как правило, невелико: давление, температура и скорость потока теплоносителя. При необходимости достаточно просто организовать мониторинг и поддержку этих параметров вручную или с помощью автоматики.

Качество теплоносителя (в большинстве систем – воды) связано с наличием в нем микропримесей и газов. Измерить их содержание и дать рекомендации с учетом используемых в системе материалов могут лишь квалифицированные специалисты. Из-за большого количества вариантов нет общих рецептов решения возможных проблем. Существуют различные схемы и аппараты для умягчения, обезжелезивания, декарбонизации, ингибирования и т. д. В большинстве методов используются химические процессы снижения концентраций, связывания или защиты поверхности систем. Примерно половина проблем эксплуатации связана с наличием газов внутри систем. В России эти проблемы осложняются разгерметизацией систем при ежегодных профилактических работах. После этого процессы коррозии усиливаются многократно, а время дегазации крупных объектов даже с использованием специальных устройств может длиться несколько месяцев.

Большая часть проблем, связанная с газами, обусловлена присутствием в теплоносителе кислорода, азота и углекислого газа. Концентрация кислорода и углекислого газа решающим образом влияет на скорость процессов коррозии. От концентрации азота во многом зависит появление воздушных пробок, эффективность работы радиаторов и регулирующих вентилей на верхних этажах, появление шумов, скорость эрозии металлических поверхностей, эффективность работы насосов. В условиях систем тепло- и водоснабжения азот ведет себя как инертный газ, поэтому при наличии доступных химических методов связывания кислорода и углекислого газа не существует простых способов удаления азота с помощью химических реакций. Также нужно отметить, что использование химических методов связано с необходимостью регулярного мониторинга концентраций добавок и ответственностью за безопасность.

Появившиеся в последнее время устройства с физическими механизмами удаления газов привлекают своей универсальностью (удаляются все газы), простотой и надежностью, отсутствием расходных материалов и минимальным уровнем необходимого сервиса. В первую очередь речь идет о сепараторах для удаления газов и шлама и малогабаритных вакуумных деаэраторах.

Попадание газов в систему

Можно выделить следующие основные каналы, по которым газы попадают в систему [1]:

• поступление с водой подпитки;
• через расширительные и аккумуляторные баки;
• диффузия через пластиковые трубы;
• через фитинги и штоки арматуры;
• через воздухоотводчики (при отрицательном давлении).

Диффузионные потоки через мембраны и пластик, как правило, недооцениваются при анализе влияния поступающих за счет этого механизма газов. Для закрытых систем этот механизм может оказаться основным после стабилизации работы системы.

Концентрация компонентов газов в недеаэрированной водопроводной воде зависит от местных условий и может находиться в диапазонах 2–14 мг/л для кислорода (O₂), 0–40 мг/л для углекислого газа (СО₂) и на уровне примерно 20 мг/л для азота (N₂).

При начальном заполнении системы водой атмосферный воздух вытесняется, а в оставшихся пробках воздух находится при повышенном давлении. При этом концентрация растворенных в воде подпитки газов повышается, поскольку часть воздуха из пробок растворяется в воде при повышении давления (рис. 1). Однако затем концентрация вступающего в реакцию кислорода достаточно быстро снижается, а концентрация нейтрального в этих условиях азота без специальных мероприятий практически не меняется [2]. Конечные концентрации газов в воде будут зависеть от трех параметров: скорости поступления газов в систему, эффективности устройств дегазации и свойств самой системы, в частности скорости процессов коррозии, объема и геометрии системы и т. д. Пороговым уровнем, определяющим наличие потенциальных проблем с коррозией, является концентрация кислорода выше 0,1 мг/л. В теплосетях с открытым водоразбором для горячего водоснабжения