Дозатори вапняного молока

Дозатор вапняного молока для водопідготовки та нейтралізації стоків

Точність дозування і витрата реагенту

Вапняне молоко подають у воду або стік для коригування pH, осадження важких металів у вигляді гідроксидів і нейтралізації кислих стоків. Доза вапна визначає і результат процесу, і витрату реагенту: за недодозування pH не виходить на задане значення, за передозування надлишок вапна йде в шлам і обсяг відходів зростає. Тому до дозатора вапняного молока висувають головну вимогу — стабільність подачі. Відхилення pH в автоматичних системах вдається втримати в межах ±0,2 одиниці лише за рівномірної подачі без пульсацій і провалів.

Складність у тому, що саме вапняне молоко — одне з найважчих для дозування середовищ. Це не розчин, а суспензія гідроксиду кальцію у воді, і її поведінка в насосі та трубопроводі відрізняється від поведінки чистих реагентів.

Чим вапняне молоко ускладнює роботу дозувального обладнання

Частинки гідроксиду кальцію у воді не розчиняються, а перебувають у завислому стані. За зниження швидкості потоку вони випадають в осад і вкривають стінки в застійних зонах, тупиках і на дні ємності. Осад ущільнюється і звужує прохідний переріз.

Частинки Ca(OH)₂ мають гострі грані та абразивні. Вони зношують робочі колеса, плунжери, сідла клапанів і вузли, де є тертя об потік. За характером зносу вапняне молоко ближче до мінеральних шламів, ніж до лужних розчинів, хоча хімічно середовище лужне.

Третя проблема — карбонізація. Гідроксид кальцію реагує з вуглекислим газом повітря: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃. Карбонат кальцію утворює твердий накип там, де молоко контактує з повітрям або застоюється, — у точці введення, під ущільненнями, на сідлах клапанів. Накип твердне і заклинює рухомі деталі. Саме це, а не хімічна агресивність, виводить з ладу більшість дозаторів.

Ці три властивості — осадження, абразивність і карбонізація — визначають, який потрібен дозатор вапняного молока: його тип, матеріали проточної частини і схему промивки.

Концентрація робочого розчину і вузол приготування

Робоча концентрація вапняного молока для дозування зазвичай становить 3–10 % за масою. Що нижча концентрація, то стабільніша подача: в’язкість розведеної суспензії близька до води (1–10 мПа·с), частинки осідають повільніше. Зі зростанням концентрації середовище густішає — вище 30 % суспензія стає тугою, близько 35 % переходить у неньютонівську рідину з в’язкістю вище 150 мПа·с, а за 40 % практично не прокачується. Тому концентроване вапно розводять до робочого перед подачею в дозатор.

Вузол приготування включає гасіння вапна або розведення гідратного вапна, ємність із мішалкою і лінію подачі до дозатора. Мішалка працює постійно: без перемішування вапно осідає на дно за хвилини. Від стабільності концентрації в ємності залежить точність дози — якщо густина молока плаває, плаває й кількість поданого реагенту за тієї самої продуктивності насоса. На відповідальних об’єктах концентрацію контролюють за густиною безпосередньо в лінії.

Типи насосів для дозування вапняного молока

Ядро будь-якого дозатора вапняного молока — насос об’ємного типу, який утримує дозу за зміни протитиску. Нижче чотири типи, застосовувані на цьому середовищі, з їхніми обмеженнями.

Перистальтичний (шланговий) насос перекачує молоко за рахунок обтискання еластичного шлангу роликом. Із середовищем контактує лише шланг — немає ні ущільнень, ні клапанів, які могло б забити вапно. Постійне згинання шлангу не дає вапну налипати на стінки. Це робить перистальтичний (шланговий) насос для вапняного молока зручним для точного дозування: подача пропорційна обертам, єдиний зношуваний елемент — шланг, його заміна триває хвилини. Обмеження — ресурс шлангу і граничний тиск, який визначається його міцністю.

Гвинтовий (одногвинтовий) насос подає молоко гвинтовою парою — ротором, що обертається в еластомерному статорі. Подача рівномірна, без пульсацій, що важливо для стабільного коригування pH. Ротор і статор роблять зі стійких до абразиву матеріалів. Слабке місце — ущільнення вала: вапно налипає на торцеве ущільнення або сальник, забиває пружину ущільнення і стирає поверхні, а під час зупинки засихає і склеює деталі. Тому гвинтовий насос для вапняного молока комплектують промивкою ущільнення чистою водою, а обслуговують частіше, ніж на чистих середовищах.

Мембранний дозувальний насос витісняє фіксований об’єм мембраною через кулькові клапани. На чистих реагентах він дає високу точність дози. На вапні слабке місце — клапани: вапно осідає на кульку і сідло, клапан не закривається повністю, з’являється зворотний перетік, доза йде. Тому мембранний насос для вапняного молока застосовують із клапанами шламового виконання або з промивкою, а за пневмоприводу потрібна лінія стисненого повітря.

Відцентровий шламовий насос точну дозу не дає — його подача залежить від протитиску. Його завдання інше: перекачування і рециркуляція великих обсягів молока по контуру, з якого дозатори відбирають реагент. Проточну частину футерують гумою або роблять із високохромистого чавуну. У ролі власне дозатора він не працює, але майже завжди стоїть поруч із дозувальним вузлом.

Таблиця зводить типи за ключовими для вапняного молока параметрами.

Матеріали проточної частини і конструкція дозатора

Матеріали проточної частини дозатора вапняного молока обирають одразу під два чинники — лужне середовище й абразив. Гумове футерування (натуральний або синтетичний каучук) гасить удари частинок завдяки пружності й не кородує в лугу; його застосовують для тонкодисперсного вапна. Високохромистий чавун твердіший і тримає крупніший абразив за великих витрат. Шланги перистальтичних насосів роблять з еластомерів — NR, NBR, EPDM — стійких до стирання і лугу.

Конструкція виключає застійні зони, де вапно осідає і твердне. Тому на лініях вапняного молока замість кульових кранів ставлять пінч-клапани (шлангові): у них прямий прохід без порожнин, а гумовий рукав під час перетиснення скидає накип — потік зриває відшаровані шматки. Кульові та пробкові крани на вапні заклинює: воно накопичується в порожнині корпусу, твердне і стопорить кульку, а полімерні сідла швидко зношуються. Якщо кульовий кран усе ж потрібен, ставлять виконання з твердим покриттям сідла і промивкою порожнини.

Окремий елемент конструкції — промивка. Вузли з ущільненнями і клапанами виводять на промивку чистою водою після зупинки, щоб вапно не засохло всередині. Без цього наступний пуск починається із заклиненого клапана або склеєного ущільнення.

Типові помилки під час експлуатації дозаторів вапняного молока

Головна помилка — низька швидкість потоку в лінії. Вапно утримується у завислому стані лише під час руху; на ділянках з малою швидкістю воно випадає і заростає трубу. Швидкість тримають не нижче 1,5 м/с, зазвичай 1,5–2,5 м/с. Надто висока швидкість теж шкідлива — вище 3 м/с різко зростає абразивний знос. Щоб швидкість не провалювалася під час відбору молока споживачами, лінію замикають у рециркуляційний контур з постійною циркуляцією, а труби прокладають з ухилом і без гострих поворотів, де накопичується осад.

Друга помилка — неувага до точки введення. У місці, де молоко зустрічається з оброблюваною водою і повітрям, найактивніше утворюється карбонат кальцію. Точка введення заростає накипом і доза падає, хоча насос працює справно. Вузол введення роблять розбірним або з промивкою і перевіряють під час обслуговування.

Третя помилка — вибір насоса за чистою водою. Дозувальний насос для вапна і насос для розчину реагенту — різні машини. Мембранний насос зі звичайними кульковими клапанами, підібраний за продуктивністю на воді, на вапні почне пропускати за кілька тижнів. Під середовище підбирають і тип насоса, і матеріали, і схему промивки.

Четверта помилка — нестабільна концентрація в ємності. Без постійного перемішування густина молока змінюється, і за тієї самої продуктивності насоса у воду йде різна кількість вапна. Це видно за «гуляючим» pH на виході за формально справного дозатора.

Купити дозатор вапняного молока в Україні

Підбір починається не з продуктивності, а із середовища: концентрації молока, потрібної точності дози, протитиску в точці введення та умов щодо промивки. Помилка на цьому етапі призводить до заклинювання клапанів і заростання лінії вже в перші тижні. Компанія ТОВ «ІНЖИНІРИНГОВІ СИСТЕМИ» підбирає станцію (установку) дозування вапняного молока під конкретний процес — водопідготовку, нейтралізацію стоків, цукрове або хімічне виробництво — з урахуванням абразивності і схильності середовища до карбонізації.

Замовник отримує не окремий насос, а узгоджений вузол: дозатор, схему промивки ущільнень і клапанів, обв’язку з рециркуляцією та арматуру шламового виконання. У постачання входить підбір матеріалів проточної частини під концентрацію вапна, технічна документація і супровід під час пуску. Купити дозатор вапняного молока має сенс саме у складі такого вузла — окремий насос без правильної обв’язки і промивки на цьому середовищі довго не працює. Грамотно налаштоване дозування вапняного молока у водопідготовці та нейтралізації стоків знижує витрату реагенту й обсяг шламу.

Часті запитання

Яку швидкість вапняного молока підтримувати в лінії, щоб воно не осідало?

У лінії тримають швидкість близько 0,5–2 м/с; нижче 0,5 м/с вапно випадає в осад і заростає трубу. Проблема загострюється, коли кілька споживачів одночасно відбирають молоко із загальної магістралі: витрата в ній падає, швидкість провалюється, і на стінках починається налипання. Тому лінію замикають у циркуляційний контур і ганяють по ньому молоко із запасом за швидкістю, а споживачі відбирають потрібне з цього контуру. Труби прокладають з ухилом.

Чому дозувальний насос на вапні забивається і втрачає подачу?

Вапно осідає в зазорах, на сідлах клапанів і під ущільненням, де твердне в карбонат кальцію і стопорить рухомі деталі — на стоках це стає щоденною проблемою. У гвинтових і відцентрових насосів першим страждає ущільнення валу: абразивні частинки стирають його і забивають. Тому вал виводять на промивку ущільнення чистою водою через окремий бачок, а на лініях замість кульових кранів ставлять пінч-клапани без застійних порожнин. Перистальтичний насос, у якого в проточній частині немає ні клапанів, ні ущільнень, цієї проблеми позбавлений.

Чи можна перекачувати і дозувати вапняне молоко відцентровим насосом?

Для циркуляції по контуру і перекачування великих обсягів — можна: відцентровий насос ганяє, наприклад, 70 л/хв по лінії діаметром 1″ зі швидкістю близько 1,9 м/с. Самовсмоктувальне виконання з чавуну з промивкою ущільнення піднімає розчин з глибини до 8 м і відділяє захоплене повітря всередині камери. Але точну дозу відцентровий насос не тримає — його подача залежить від протитиску, тому саме дозування виконують об’ємними насосами, а відцентровий ставлять на рециркуляцію.

Вапняне молоко якої концентрації реально прокачується насосом?

Робочий діапазон для подачі — приблизно 12–15 % за масою, вище 19 % в’язкість помітно зростає. За спроби готувати і качати 40-відсоткову суспензію насоси не виходять на продуктивність: середовище густішає, сухе вапно плаває на поверхні, а мішалка затягує повітря. Щоб таку концентрацію зробити прокачуваною, у неї вводять диспергатор на основі нафталінсульфонату. Для дозування концентроване вапно зазвичай розводять до робочих 3–10 %.

Чому насос не виходить на продуктивність — у молоці повітря і грудки?

Під час приготування молока з гідратного вапна шнековою подачею в простий бак сухе вапно не змочується одразу, плаває на поверхні щільної суспензії, і мішалка затягує його разом із повітрям — насос захоплює повітряні пробки і грудки та втрачає подачу. Вирішують це повільною подачею вапна під рівень рідини, баком з відбійниками і екрануванням всмоктування насоса, а також схемою з бака-змішувача й окремого циркуляційного бака, що живить споживачів по кільцю.

Чим очищати лінію і насос від вапняного накипу?

Налипле вапно з часом перетворюється на твердий карбонат кальцію, який не змивається водою. Для його видалення лінію промивають кислотою — соляною, сульфаміновою або спеціальними засобами на кшталт Rydlyme. Інтенсивність заростання залежить від якості води і температури, тому для розведення беруть м’якшу воду. Вузли, схильні до заростання — точку введення і клапани, — роблять розбірними або з окремою лінією промивки.

Чи потрібна промивка ущільнення на насосі для вапняного молока?

Для насосів з ущільненням валу — гвинтових і відцентрових — це найвразливіший вузол. Абразивні частинки вапна стирають торцеве ущільнення і забивають його, а під час зупинки засихають і склеюють поверхні. Бачок із промивною рідиною подає чисту воду в зону тертя і не дає абразиву й накипу вивести ущільнення з ладу. Без промивки воно на цьому середовищі служить недовго.

Чи потрібно перемішувати вапняне молоко постійно, навіть коли дозування не йде?

Так. Вапно утримується у завислому стані лише під час руху, тому молоко перемішують і циркулюють безперервно, незалежно від того, чи йде зараз дозування. На практиці мішалку і циркуляційний насос тримають увімкненими постійно: щойно зупинити потік — вапно осяде на дно ємності і в лінії, і повторний пуск почнеться із забитої системи.