Магнитная обработка воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

"Тайна магнитной обработки воды" до сих пор не считается полностью раскрытой, а сама проблема (технология водообработки) до конца не закрыта, не выкинута из арсенала средств водоподготовки. Все это порождает новые споры, новый интерес и новые спекуляции на этот счет. Другая медицинская аналогия. У проблемы магнитной обработки воды как у некой хронической болезни наблюдаются периоды обострения и ремиссии: в какой-то момент о ней говорят открыто, возобновляют эксперименты, а в какой-то другой момент подобные разговоры считаются чуть ли не проявлением дурного тона и полной научной безграмотности, а сама проблема переходит из области науки и техники в область веры и чуть ли ни некой «технической религии», по схеме «веришь - не веришь».

В настоящее время опять заговорили об этой «мистической» технологии водообработки. Некоторые добросовестные и менее добросовестные фирмы предлагают организациям, связанным с тепло- и водоснабжением, дооборудовать теплообменники магнитными аппаратами, которые якобы способны, ну если не делать чудеса, то, по крайней мере, без особых затрат улучшить работу технологического оборудования: снизить частоту его химических промывок или механических чисток, уменьшить расход реагентов, объемы сточных вод и т.д. А если при этом планируют установить аппарат с постоянными, а не электромагнитами, то в ход идут доводы и о энергосбережении. При этом ссылаются на статьи и гипотезы 30 - 40-летней давности, где все эти чудеса магнитной обработки воды якобы были четко подтверждены как теорией, так и практикой.

В 60-е годы прошлого века Министерство энергетики и электрификации УССР, «устав анализировать» многочисленные экспериментальные и полупромышленные данные по эффекту магнитной обработки воды, решило провести полномасштабный промышленный эксперимент. Для этого была выбрана Старобешевская ГРЭС на Донбассе, где, как известно, поверхностные воды сильно минерализованы, что вызвало и вызывает интенсивное зарастание трубок конденсаторов турбин минеральными отложениями. Всего на ГРЭС стояло четыре турбоагрегата с двумя половинками конденсаторов, перед одним из которых и поставили магнитный аппарат, «омагничивающий» примерно 1/8 всей охлаждающей воды. Так вот, после установки магнитного аппарата интенсивность отложений резко снизилась, но не только в той половинке конденсатора, перед которым магнитный аппарат был установлен, но и в остальных семи. Разработчики магнитного аппарата (В. Миненко, Харьковский инженерно-строительный институт) объясняли это тем, что они «омагнитили» всю воду в пруду-охладителе, что и изменило (улучшило!) водно-химический режим всей системы технического водоснабжения ГРЭС. Критики же (скептики) магнитной обработки подметили тот факт, что в период испытаний (2 - 3 года) в поселке при ГРЭС стали активно использовать для стирки порошки вместо мыла, что резко повысило в пруду-охладителе концентрацию фосфатов, которые, как известно, входят в состав стиральных порошков и являются сами по себе хорошими антинакипинами. Кроме того, тут дал себя знать и известный эффект «обращения внимания на объект». Что это такое, хорошо поясняет история магнитной обработки в строительном деле.

Одно время публиковалось множество статей о влиянии магнитной обработки на качество бетона. Через магнитные аппараты пропускалась либо вода, идущая на приготовление бетона, либо сам бетон перед его заливкой в опалубки. Экспериментальные данные опять же были нестабильные и противоречивые. Решили провести промышленный эксперимент и расставить все точки над i. Магнитный аппарат установили на одном московском растворном заводе, где из песка, воды, щебня и цемента готовили бетон для строительства. Оказалось, что качество бетона (время его застывания и прочность) резко улучшилось после магнитной обработки воды. Было такое впечатление, что стали использовать более дорогую марку цемента. И опять же мнения о причинах происшедшего разошлись. «Умные люди» (скептики) утверждали, что все это было следствием того, что на растворный пункт приехали «люди в белых халатах», установили какой-то аппарат и начали контролировать все технологические операции, которые, естественно, стали выполняться более строго. Да и банальное воровство песка, щебня и цемента на время экспериментов прекратилось. Отсюда вывод: очень часто эффект магнитной обработки воды можно объяснить тем, что на данное оборудование после установки магнитных аппаратов стали просто больше обращать внимание - начали более тщательно следить за термическим режимом теплообменного оборудования, правильно проводить периодические и постоянные продувки и т.д. Кстати о продувках. Магнитная обработка, переводя накипеобразование в шламообразование (об этом подробнее будет рассказано ниже), требует особых мер по продувке воды из контура водоснабжения для исключения вторичного накипе- (шламо) образования. Некоторые магнитные аппараты поставлялись вместе с циклонами, выводящими из контура шлам. Так вот, иногда эффект магнитной обработки можно было объяснить тем, что из контура стали просто продувать часть контурной воды (раньше этого либо не делали вовсе, либо в меньших количествах и не так регулярно), заменяя ее на свежую, менее минерализованную, что само по себе по понятным причинам уменьшает концентрацию накипеобразователей в воде.

Другой яркий пример «обращения внимания на проблему». Лет 30 назад появились сообщения о том, что полив «омагниченной» водой повышает урожайность сельскохозяйственных культур. И сейчас в хозяйственных магазинах можно купить некую насадку на водопроводный кран разных конструкций с вмонтированными в нее постоянными магнитами. Полив растений такой «омагниченной» водой, как утверждается в прилагаемых инструкциях, может привести к некой «зеленой революции» на садовом участке или подоконнике. Всероссийский НИИ орошаемого земледелия (г. Волгоград) в свое время также запутавшись в противоречивых экспериментальных данных, решил провести промышленный эксперимент. Одна часть опытного поля поливалась простой, а другие «живой», пардон, «омагниченной» водой. Для этого на одной из двух поливочных машин (трактор с раскинутыми на десятки метров фермами) заменили обычные форсунки (лейки) на специальные со вставками из постоянных магнитов. Так вот, опять же были получены не просто обнадеживающие, а феноменальные результаты - урожайность на опытном поле повысилась на 20-30% по сравнению с контрольным полем, поливаемым другой (обычной) поливочной машиной. Но все дело «опять же» испортили скептики, которые подметили тот факт, что при замене обычных форсунок на «магнитные» они были заодно прочищены и откалиброваны. Раньше, мол, на поле одни участки заливались водой, а другие оставались неполитыми. Эксперимент, как это часто случается, оказался нечист. Данный скептицизм косвенно подтверждается и мировой практикой - если что-то «безреагентное» способно повысить урожайность сельскохозяйственных культур хотя бы на 2-3%, то это «что-то» давно бы уже применялось на полях всего мира.

И еще один яркий и «анекдотичный» пример обращения внимания на объект - динамики в коровниках. Да, классическая музыка увеличивает удои коров, если заодно с радиофикацией коровники вычистить, подремонтировать, наладить режим кормления и дойки животных.

В свое время три мощных союзных ведомства (Госкомитет по науке и технике, Академия наук и Министерство образования) создавали несколько комиссий для выяснения феномена магнитной обработки воды, сулившей чуть ли не новую промышленную революцию. То, что магнитная обработка «доходила до таких верхов», объяснялось и тем, что один из апологетов этой технологии (В.И. Классен) имел аспиранта, который впоследствии стал секретарем ЦК КПСС по промышленности (В.И. Долгих) и из-за уважения к своему бывшему научному руководителю или по другим причинам «давал ход этому делу». Научная общественность в лице физиков-теоретиков отвергала какое-то либо влияние магнитного поля на чистую воду, но многочисленные статьи и книги не давали забыть о ней. С последней такой комиссией (ее возглавлял крупнейший специалист по магнитным полям, академик, директор института физических проблем АН СССР А.С. Боровик-Романов) пришлось плотно работать и автору этих строк.

Эта комиссия поручила ряду институтов системы АН СССР (институтам: геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, кристаллографии АН СССР им. А.В. Шубникова, океанологии им. П.П. Ширшова, физических проблем им. С.И. Вавилова, химической физики и физики металлов Уральского НЦ) проверить эффект магнитной обработки воды. Так вот, институт кристаллографии АН СССР им. А.В. Шубникова показал, что «омагничивание» воды никак не влияет на рост кристаллов в ней. Хотя в многочисленных статьях утверждалось, что «омагничивание» воды приводит либо к изменению растворимости солей в ней, либо к смене кристаллической формы выпадающей твердой фазы: вместо кальцита, к примеру, выпадает арагонит - более «щадящий» вид накипеобразователя CaCO₃. Примерно такие же отрицательные выводы дали и другие организации. Физики-теоретики, которые также принимали участие в работе этих комиссий (академик Я.Б. Зельдович, нобелевский лауреат А.М. Прохоров и др.), подкрепили результаты этих «академических» тестов выводами о том, что если и возможно какое-либо влияние магнитного поля на чистую воду, то оно моментально «глушиться» другими влияниями (термическим воздействием, например). Многие же сообщения о положительных результатах в этой области объяснились элементарной научной безграмотностью самих авторов или плохой статистической обработкой экспериментальных данных. Типичный пример - были сообщения о том, что магнитная обработка воды на 3-5% повышает теплоотдачу в теплообменниках, стоящих за магнитными аппаратами. При этом сознательно или бессознательно умалчивался тот факт, что этот параметр в те времена да и сейчас в лучшем случае можно измерить с точностью 10-15%.

Другой типичный пример. Исследовалось влияние магнитной обработки воды на ее вязкость. Вода многократно пропускалась через тончайший стеклянный капилляр, помещенный в зазор магнитного аппарата. Было показано, что эта операция существенно меняет исследуемый параметр воды. Но потом оказалось, что вода за счет длительного контакта с капилляром, вымывала (растворяла) кремнекислоту из стекла и переносила ее тонкой пленкой в активные элементы приборов замера вязкости. Повтор опытов уже без магнитного поля дал аналогичный результат.

В свое время Французская Академия Наук приняла решение не принимать к рассмотрению проекты вечного двигателя. Что-то подобное случилось и в нашей энергетике, которая стала отказываться от магнитной обработки воды. Вслед за этими и научно-технические журналы перестали брать статьи на эту тему.

Вести анализ современных публикаций по магнитной обработке воды довольно затруднительно по ряду причин. Во-первых, данные статьи часто появляются в непрофильных периодических и разовых изданиях (буклетах), которые находятся вне поля зрения соответствующих специалистов-водников. Во-вторых, статьи в этих журналах, как правило, не рецензируются и содержат информацию рекламного характера, завуалированную под научную статью. В частности, в них встречаются ссылки на некие исследования, проведенные солидными научно-исследовательскими институтами по заданиям фирм, производящих аппараты магнитной обработки воды. Эти исследования якобы подтверждают эффективность данной технологии водоподготовки. Но тут настораживает факт, что сами эти «солидные НИИ» результаты данных исследований в своих профильных научных журналах не публикуют.

Кстати о публикациях не материалов полурекламного характера, а о рецензируемых статьях в профильных изданиях.

Многие приверженцы магнитной обработки воды искренне считают, что существует некий заговор против этой технологии водообработки. Они полагают и даже утверждают вслух, что фирмы-производители дорогостоящих водоподготовительных установок, базирующихся на традиционных и хорошо изученных технологиях (ионитные фильтры, мембранные установки, дозировочные устройства, соответствующие реагенты и материалы), а также химические концерны боятся нового конкурента и всячески мешают наведению ясности в этом вопросе. Тут на ум сразу приходит старая история (миф!) о том, как фабриканты женских нейлоновых чулок скупают и прячут патенты на сверхпрочные чулки, опасаясь за свои сверхприбыли. Авторы этих мифов упускают из виду тот факт, что сверхпрочные, долгоносящиеся чулки могут быть только толстыми и некрасивыми - такими, какие женщины ни за что не наденут.

Но тут надо не забывать о том, что водоподготовка очень важная сфера народного хозяйства с миллиардными прибылями, в которой задействовано большое количество серьезных и ответственных фирм, жестко конкурирующих друг с другом, и контролируемых государственными органами. Сговор между ними практически невозможен. Другой пример, непосредственно связанный с энергетикой. Многие работающие в области нетрадиционной энергетики (солнечная энергия, термическая энергия недр, ветроэнергетика и т.д.) также верят ну если не в заговор, то в активное противодействие со стороны традиционной энергетики: ТЭС, ГЭС, АЭС. Кстати, у некоторых атомщиков бытует мнение, что им сильно мешают нефтяники и что это даже приводит к запрету атомной энергетики в ряде стран.

Но магнитная обработка подкупала и подкупает многих неопытных производственников, конечно, не своей тайной, а своей простотой, безреагентностью и безотходностью. Она в глазах этих людей казалась и кажется до сих пор некой «панацеей от всех бед». Любой другой способ водообработки (за исключением ультразвуковой обработки воды и растворов, но это разговор особый) требовал расхода реагентов (соли, кислоты, щелочи, фосфатов, поверхностно-активных веществ и т.д.), установок по их дозировке и утилизации возможных стоков, если, например, речь шла о ионообменных фильтрах. Кроме того, в системах открытого водоразбора при дозировании в воду реагентов (антинакипинов или ингибиторов) требуется учитывать и санитарно-гигиенические вопросы, вопросы органолептики воды. Эта проблема лет 30 назад была поднята и в отношении «омагниченной» воды. Ведь были сообщения о том, что такая вода не только удаляет старую накипь в нагревателях, но и камни в почках. Этим, естественно, заинтересовались медики не только с позиции возможного лечения почечно-каменной болезни, но и в плане установки неких санитарных норм по использованию магнитной обработки в системах открытого водоснабжения. Ведь такая вода, попав через, например, тепловые сети с открытым водоразбором в организм человека, могла вымывать не только камни из почек, но и кальций из всего организма. Но опыты поставленные в институте гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана (г. Мытищи, московской области), доказали, что «омагничивание» воды никак не влияет на ее санитарно-гигиенические показатели. Все сообщения о чудодейственных лечебных свойствах такой воды можно объяснить некими психофизиологическими факторами. Вспомним, как Алан Чумак своими пассами через телевизор делал воду якобы лечебной.

Не осталась в стороне от проблемы магнитной обработки воды и кафедра Технологии воды и топлива Московского энергетического института (технического университета), специалисты которого сосредоточились на возможном применении этого способа в энергетике, где проблема отложений на теплопередающих поверхностях стоит остро. Исследования, проведенные на кафедре ТВТ, выявили следующий механизм снижения накипеобразования в теплообменниках с предустановленными магнитными аппаратами. Мы не утверждаем, что этот механизм единственно верный и что не могут происходить другие явления в воде. Абсолютно точно только то, что наблюдаемые нами явления при магнитной обработке воды можно в любой момент воссоздать в лабораторных или промышленных масштабах.

Во-первых (Б.Т. Гусев и Е.Ф. Тебенихин), было доказано, что вода в момент прохождения через магнитный аппарат уже должна быть пресыщена по накипеобразователю. Только в этом случае могли наблюдаться какие-то последующие эффекты. Во-вторых (В.А. Кишневский), была показана особая роль ферромагнитных окислов железа, присутствующих в воде, проходящей через магнитный аппарат. Автору этих строк удалось связать два этих фактора и предложить одно из возможных объяснений эффекта магнитной обработки воды [1-5].

Теплообменник (головной подогреватель) адиабатного термического опреснителя воды, на котором автор проводил полупромышленные эксперименты по снижению накипеобразования. В теплообменник поступала черноморская вода, нагретая до 60°С. Из теплообменника вода выходила с температурой 80°С и поступала в камеру с разрежением, где вскипала адиабатно, без подвода тепла. Образованный при этом пар конденсировался в конденсат - в опресненную воду. Невскипевший остаток воды подавался в соседнюю камеру с более глубоким разряжением, где опять же часть воды вскипала. Таких камер было три. Теплота конденсации этого вторичного пара передавалась исходной черноморской воде, к которой подмешивалась часть продувки третьей камеры. Так вот, установка перед подогревателем промышленного магнитного аппарата типа ЭМА-50 производства Чебоксарского завода «Энергозапчасть», приводила к качественному изменению характера накипеобразования. Вместо плотного слоя накипи, равномерно покрывавшего внутреннюю поверхность трубок и трубные доски, наблюдалась забивка трубок шламом при чистых, с металлическим блеском самих теплообменных поверхностях. Но самая интересная картина наблюдалась внутри магнитного аппарата, представлявшего из себя стакан с сердечником, внутри которого имелось шесть электромагнитных катушек, создающих в кольцевом зазоре зоны магнитного поля с высоким градиентом и переменной полярности. Внешняя поверхность магнитного сердечника была покрыта равномерным слоем накипи песочного цвета, переходящего в черный у мест повышенного градиента магнитного поля. Это были следы ферромагнитных примесей воды, задерживаемых в магнитном аппарате. Это явление наблюдали давно и считали его вредным - ферромагнитные примеси-де перекрывают (шунтируют) зазор магнитного аппарата, пуская магнитное поле мимо воды, которая должна «омагничиваться». Но проведенные дополнительные эксперименты на стенде, доказали, что эти шунтирующие мостики («бороды», как их называли) способны играть ключевую роль в противонакипинном эффекте магнитной обработки воды. Эти эксперименты, повторяем, примечательны тем, что они в отличие от многих других легко воспроизводятся. Их суть такова: воду пересыщали по растворенным газам (по азоту и кислороду: дистиллированную воду при комнатной температуре барбатированием воздуха насыщали по газовой фазе, а потом нагревали), а затем подавали в магнитный аппарат и замеряли количество газа, выделяющееся в его зазоре. Опыты проводили не в двух, (как делалось всеми ранее), а в трех режимах: а) магнитный аппарат отключен, б) магнитный аппарат включен и в) магнитный аппарат включен, а в его зазоре удерживается слой ферромагнитных примесей. Этот слой можно накопить длительным пропуском через магнитный аппарат воды из системы закрытого теплоснабжения (отопления здания), например, либо искусственным вводом в зазор магнитного аппарата суспензии дробленного магнетита. Так вот, само по себе магнитное поле никак (в пределах разброса экспериментальных данных) не влияло на скорость выделения газовой фазы из пересыщенного раствора. Но если это магнитное поле удерживало слой ферромагнитных примесей, то это резко меняло картину: вода после такого магнитного аппарата становилась мутной («молочко») от мельчайших пузырьков воздуха. Такая же картина наблюдалась при пересыщении воды по солевой фазе - по основному низкотемпературному накипеобразователю CaCO₃, например. Эти эксперименты, подтвержденные и промышленными опытами, позволили разработать механизм влияния магнитной обработки воды на процессы накипеобразования и коррозии в теплообменных аппаратах, сводящийся к трем известным технологиям водообработки.

1. Магнитное фильтрование (сепарация)

Магнитный аппарат в контуре водоснабжения ведет себя как некий магнитный фильтр, задерживающий в своем зазоре ферромагнитные, а заодно и неферромагнитные коллоидные и тонкодисперсные примеси воды. При этом процесс насыщения зазора этими примесями может длиться неделями, месяцами. Этим можно объяснить расхождения в лабораторных и промышленных данных: промышленный эксперимент мог длиться месяцами и годами и давать положительный результат, но при воссоздании его в лабораторных условиях с ограничениями по времени ожидаемого эффекта часто не наблюдалось. С другой стороны, когда переходили от небольших аппаратов к полупромышленным испытаниям - к высокопроизводительным аппаратам, то эффект также терялся из-за того, что обрабатываемую воду приходилось разбивать на несколько параллельных потоков, одни из которых забивались примесями воды, а другие - работали на повышенных скоростях без какого-либо задержания примесей воды.

Лет тридцать тому назад на той же кафедре ТВТ МЭИ А.М. Вознесенской и Б.Т. Гусевым проводились опыты по обезжелезиванию воды (возвратного конденсата промышленных производств) пропуском ее через фильтры, загруженные ферромагнитными материалами, в частности, размолотой и просеянной окалиной - отходом сталепрокатного производства. Было дополнительно исследовано влияние внешнего магнитного поля на этот процесс и доказано, что наложение его на фильтр, загруженный ферромагнитным материалом, повышает «железоемкость» такого фильтра, снижает остаточное содержание железа в фильтрате. Эти данные были опубликованы и о них, как у нас часто водится, благополучно забыли. И тут на свет появляется немецкий патент на магнитные фильтры, основанный на этом самом эффекте наложения внешнего магнитного поля на ферромагнитную загрузку фильтра (на стальные шарики, например), которые в настоящее время широко используются для удаления из воды продуктов коррозии, находящихся в коллоидной и тонкодисперсной форме.

2. Контактная стабилизация

Удерживаемый в зазоре магнитного аппарата слой или суспензия (см. выше) способствует снятию части пересыщения воды по твердой или газообразной фазе (некий гетерогенный катализ). Этот способ снижения накипеообразования давно известен: перед теплообменником, который хотят защитить от накипи, ставят фильтр, загруженный мраморной крошкой или той же накипью, оставшейся от чистки того же теплообменника… Правда, такой фильтр нужно вовремя сам чистить (регенерировать), иначе его загрузка способна превратиться в монолит, который только отбойным молотком можно будет удалить…

3. Ввод затравочных кристаллов

Этот способ борьбы с накипеобразованием широко применялся, например, при термическом опреснении воды, когда в опреснитель подавалась не чистая морская вода, а суспензия в ней порошка CaCO₃(размолотого мела, например). У накипеобразования - кристаллизации солей на теплопередающих поверхностях при этом появлялся мощный конкурент - шламообразование (кристаллизации тех же солей, но уже на твердой фазе, взвешенной в воде). Затравочные кристаллы могут не только вводиться в воду извне, но и, как показал эксперимент, образовываться на ферромагнитном слое, задержанном в магнитном аппарате.

Итак, можно утверждать, что магнитная обработка пересыщенной по солевой или газовой фазе воды, содержащей ферромагнитные примеси, может оказывать определенное влияние на процессы накипеобразования и коррозии в теплообменниках. Включая и такое явление как удаление («растворение») старой накипи, если принять во внимание следующее. Образующаяся накипь на теплопередающих поверхностях часто трескается и скалывается из-за термических деформаций и вибраций теплообменного оборудования. Эти трещины могут либо «залечиваться» вновь образуемой накипью либо, наоборот, приводить к очистке от накипи, если снижен уровень первичного накипеобразования.

Препятствует же широкому внедрению магнитной обработки то, что этот способ борьбы с накипью и коррозией плохо контролируется и управляется. Если вода подвергается, например Na-катионированию, то можно следить за жесткостью фильтрата и вовремя регенерировать фильтр. При подкислении воды можно следить за ее щелочностью или кислотностью и содержанием углекислоты после декарбонизатора и т.д. Добавка различного рода патентованных антинакипинов - тоже контролируемый процесс. При магнитной же обработке процесс образования затравочных кристаллов весьма хрупкий и неуправляемый - кратковременное, например, изменение производительности оборудования влечет за собой смыв ферромагнитного слоя из зазора аппарата и нарушение на длительный период его эффективности.

Магнитная обработка воды - технология заманчивая по своей простоте и дешевизне. Но, как говорится, скупой платит дважды, а «иная простота хуже воровства». Поэтому-то многие производственники от нее давно отказались. Хотя аппараты еще во многих местах работают, оставляя открытым вопрос о своей эффективности.

магнитный вода накипеобразование

Литература:

Мартынова О.И., Копылов А.С., Тебенихин Е.Ф., Очков В.Ф. К механизму влияния магнитной обработки воды на процессы накипеобразования и коррозии // Теплоэнергетика, № 6, 1979 г., с.67-69

Мартынова О.И., Копылов А.С., Кашинский В.И., Очков В.Ф.Расчет противонакипной эффективности ввода затравочных кристаллов в теплоэнергетических установках // Теплоэнергетика, № 9, 1979 г., с.21-25

Очков В.Ф. Исследование процессов и разработка технологии магнитной обработки воды в теплоэнергетических установках. Автореферат диссертации .

MartynovaO.I., KopylovA.S., KashinskyV.I., OchkovV.F. Efficiency of scale formation methods in Thermal Desalination Plants. Proceedings of 7-th Intern. Symposium Flash Water from the Sea, 1980, vol. 1, рp. 399-405.

Размещено на Allbest.ru