Střípky z historie – Čistění vody pro napájení kotlův

historie

voda

S článkem, publikovaným v časopise „Věda a práce“ v roce 1903, tedy před 113 lety, seznamujeme čtenáře časopisu Topenářství instalace s tehdejším pohledem na řešení dodnes aktuální problematiky úpravy vody pro využití v parních kotlech. Jde tedy o dobu, kdy tyto kotle byly používány převážně v železniční a silniční dopravě a jejich využívání k centrálnímu vytápění bylo v samých počátcích. Uvedená problematika však byla a zůstala společná.

Článek dokumentuje, že naši předchůdci měli velmi seriózní znalosti fyziky i chemie, které tvořily solidní bázi pokroku v této oblasti pro další generace odborníků. Je však nutné podotknout, že zatímco je tato problematika v současnosti již uspokojivě řešena u velkých zařízení, u uživatelů malých kotlů zůstávají v tomto směru i nadále značné rezervy, protože se u nich úprava vody, pokud vůbec, provádí jen sporadicky a v podstatě jen na empirickém základě.

Jednou z nejdůležitějších podmínek pro správné účinkování parních kotlův jest, jak asi všeobecně známo, čistá měkká voda k napájení. Mnohá na pohled úplně čistá voda jest pro tento účel úplně nepotřebná, ba přímo škodlivá, obsahuje-Ii rozpuštěny vápenaté a hořečnaté sole. Sole tyto bývají ve vodě rozpuštěny jako kyselé uhličitany; zahřátím do varu uniká z nich část kyseliny uhličité, a vznikají z nich normální uhličitany, jež jsou ve vodě nerozpustny. Tyto uhličitany tvoří hlavní součást známého kotelního kamene, který jest ve mnohém ohledu velmi škodliv. Jednak bývá pro svoji nevodivost tepla příčinou značných ztrát na palivu, mimo to rozžhavuje se na část kotelního plechu, na níž se byl uvnitř usadil kotelní kámen, čímž původní pevnosti železa rychle ubývá, neboť se kotel nestejným zahříváním též nestejně roztahuje. Konečně hrozí kotel, v němž se byla usadila mocnější vrstva kamene, výbuchem. Pravděpodobný postup při tom jest ten: železná stěna kotle, k níž kotelní kámen zamezuje vodě přístup, rozžhaví se, a odloupne-Ii se nějakou náhodou větší kus kotelního kamene přijde voda na velké ploše do náhlého styku s rozžhavenou stěnou kotle, nastane prudké vyvinování páry, jež může snadno výbuch způsobiti.

Tyto vady, jevící se zejména citelně u lokomotiv, přiměly různé správy drah ke studiu prostředků, jimiž by se vady ty daly odstraniti. Probereme tu v krátkosti některá zařízení, jež se byla v tomto směru osvědčila.

Vedle uvedených již kyselých uhličitanů vápníku a hořčíku jsou ještě na závadu mechanicky rozptýlené nečistoty ve vodě plovoucí, pak sírany vápníku a hořčíku, zejména pak chloridy a dusičnany hořčíku, jež působí přímo korrosivně na železo, a konečně sole barnaté, hlinité a křemičité, jež se však vyskytují vzácněji a v množstvích menších.

Universálního prostředku proti tvoření se kotelního kamene nestává; prostředky, jež v obchodu pod různými zvučnými jmény k tomuto účeli bývají doporučovány, jsou z části škodlivy, z části neúčinny, z části konečně obsahují skutečně účinné látky, jejichž užitečnost jest však vše­obecně známa (např. sodu nebo hydrat sodný); obyčejný vzhled pak těchto látek, jež i každý laik na první pohled pozná, bývá pozměněn přimísením bezcenných přídavků nebo zbarvením. Takovéto „zázračné“ přípravky bývají pak prodávány za ceny velmi přemrštěné.

Prostředky, jimiž možno skutečně zameziti tvoření se kotelního kamene, třídíme takto: 1. Občasné vyfukování ssedliny z kotle dříve, než-Ii jest jí možno na stěnách a na dně pevně se usaditi a v kámen stvrdnouti. 2. Chemické čistění napájecí vody, jež se však řídí podle složení té které vody. V tomto případu jest nezbytno dáti vodu předem analysovati, stanoviti totiž jakost a množství solí v ní rozpuštěných, a podle takto stanoveného složení jejího voliti teprve vhodné přísady a vypočítati jich množství na určité množství vody tak, aby všecky škodlivé, v ní rozpuštěné sole převedeny byly do stavu neškodného. Takto zpracovanou vodu nutno ještě filtrováním zbaviti sražených solí načež možno jí bezpečně upotřebiti. Tento způsob jest rozhodně nejdokonalejší; dlužno však občas se přesvědčiti, nezměnilo-Ii se původní složení vody. 3. Upotřebení mechanických prostředků, zamezujících usazení se kamene. 4. Užití vnitřních schraňovačů z nichž se dá kámen snadněji odstraniti, než-Ii z kotle samotného. 5. Zlepšení proudění vody v kotli tím způsobem, že oddělíme hořejší proudění od spodního pomocí vložených rour nebo desek. 6. Přidávání chemických činidel do napájecí vody za tím účelem, aby se staly sole, ve vodě obsažené, snáze rozpustnými a neusazovaly se. 7. Zařízení povrchové kondensace a na­pájení touto kondensační vodou. 8. Odstranění kotelního kamene náhlým roztahováním a smršťováním se jeho nebo kotle. 9. Upotřebení galvanických prostředků, jejichž účinek jest však posud nejasný. 10. Pomalé úplné ochlazení kotle před vvfukováním. 11. Spojení několika z uvedených způsobův.

V praxi nejužívanějším je tak zvané korrigování (opravování) vody sodou (uhličitanem sodným) a hydrátem sodnatým. Velmi dobré služby koná též přísada kvebrachového výtažku k napájecí vodě; tohoto způsobu používají skoro všeobecně jihoamerické dráhy, jakož i některé dráhy francouzské k úplné spokojenosti. Rovněž tak možno s prospěchem použíti výtažku kampeškového (modrého dřeva), kterýžto způsob jest zaveden s velmi dobrým prospěchem na francouzských drahách státních. Na některých tratích užívá se též směsi výtažků kvebrachového a kampeškového, k níž bývá někdy i roztok obyčejné sody přidáván. Výtažek ze dřeva kaštanového koná jak se zdá v některých případech rovněž dobré služby.

Kterási Belgická společnost drah užívá ke stejnému účelu jeden kilogram obyčejných brambor, které vždy po vyfouknutí kotlu doň přidá. Tímto jednoduchým prostředkem zamezí se prý usazování kotelního kamene na stěnách kotle. Rovněž bylo použito natírání vnitřního povrchu kotle petrolejem; ačkoli byl výsledek v tomto případu sporný, přece zdála by se tato myšlenka velmi dobrou.

Užití zinku k zamezení pevných usazenin v kotli jest již dávno známo a vysvětluje se tím způsobem, že tu tvoří zinek se železem, z něhož kotel zhotoven, Voltův článek, jímž vzbuzený galvanický proud dává na vnitřním povrchu kotle vznikati vodíku, jehož malé bublinky znemožňují těsné přilnutí ssedliny ke stěně kotle. Pokud se týče lokomotiv, bylo konáno v tomto směru množství pokusů, jejichž výsledek byl však nevalně přiznivý.

Všecky v krátkosti tu uvedené způsoby možno považovati jen za více méně důmyslné návrhy, z nichž však žádný nevyhovuje kladeným požadavkům úplně. Chceme-Ii obdržeti vodu, při níž by tvoření se kotelního kamene bylo naprosto vyloučeno, musíme čistiti vodu ve zvláštních přístrojích před jejím upotřebením. Neprovádí-Ii se však čistění toto všeobecně, dlužno hledati přičinu v poměrně vysoké ceně takovéhoto zařízení a následkem toho ve značném nákladu za čistění určitého množství vody.

Náklad tento mění se arci podle okolností, a sice předně podle složení vody, kterou hodláme čistiti; čím více látek nutno tu odstraniti, tím větší jest spotřeba chemikálií a tím též větší náklad, jehož výše může kolísati mezi 5 a 50 haléři za 1 kubický metr vody vyčistěné.

Soustava přístroje může míti rovněž značný vliv na náklad provozovací a sice jednak obnosem vypadajícím na amortisaci investovaného zařizovacího kapitálu, jednak mzdou za lidskou práci při obsluze stroje, není-Ii zařízen zcela samočinně. Prvotní přístroje čisticí zařízeny byly na výkon přerušovaný, tj. takový, v němž následovala jedna práce po druhé s přestávkami. Tak na příklad zařízeny jsou čisticí přístroje, jichž podnes užívají francouzské státní dráhy k čistění napájecí vody pro lokomotivy. Ve zvláštní nádržce mícháno jest tu jisté množství vody nečistěné s odměřeným množstvím reagencií, načež jest voda protlačována filtry, z nichž vytéká do nádržky. Když byl všechen obsah nádržky na nečistěnou vodu profiltrován, opětuje se pochod, mimo to nutno filtry občas čistiti a reagencie ručně přidávati.

V posledních letech rozšířilo se značné užití přístrojů, pracujících nepřetržitě a zcela samočinně. Mezi nejvíce užívané patří tyto:

Přístroj GaiIIetův. – Sestává z nádržky, rozdělené vodorovnými přehradami na určitý počet oddělení spolu souvisících, jež se nahoru stále zvětšují. Voda, smísená již s reagenciemi přichází spodem do nádržky a usazuje po cestě vyloučené ssedliny na dně jednotlivých oddělení. Poněvadž pak oddělení ta se vzhůru zvětšují, zmenšuje se rychlost proudu vodního a usazování ssedlin děje se velmi dokonale. Poslední zbytky nejlehčích ssedlin, jež se nejtíže usazují, zadrží se ve filtru, jímž voda na odchodu z nádržky musí projíti. Vhodně umístěné kohouty umožňují vyprazdňování ssedlin.

Přístroj Beranger – StingIův. – Přístroj tento sestává ze soustavy úzkých a vysokých nádržek, opatřených u spodu výpustí. Do každé z nádržek sahá skorem až ke dnu užší roura, přivádějící vodu z nádržky předchozí, výše položené. Do nádržky nejvýše položené pak přitéká horem voda nečistěná, smíšená z reagenciemi. Voda musí v tomto přístroji konati dlouhou cestu, a sice vždy ke dnu nádržky, načež stoupá a přepadní rourou jest vedena ke dnu nádržky nejblíže nižší. Při vystupování vody nádržkou zpomaluje se její pohyb tak, že mohou se tu usaditi všecky ssedliny, vyjma nejlehčí, jež se zachytí ve filtru, jímž musí voda projíti, opouštějíc nádržku poslední. Přístroje tohoto užívají některé dráhy francouzské, jakož i některé dráhy naše.

Přístroj Desrumeauxův. – Obraz 1. Znázorňuje přístroj tento na průřezu a z něhož jest již působnost přístroje zřejma. Voda přichází rourou A do rozváděcího zařízení B; největší část vody sestupuje řiditelným výtokem C přímo do čistícího přístroje do oddělení M, kdežto menší část odtéká rourkou D do oddělení pro hašení vápna R. Zde tvoří se vápenné mléko, jež klesá do saturátoru J a odtud přetéká rourkou K rovněž do čisticího oddělení M. Zde mísí se surová voda s vápenným mlékem a roztokem sody nebo jiné rozpuštěné látky (závisí od složení vody), přicházející z nádržky G. Přidávání tohoto roztoku děje se rovněž samočinně a sice pomocí plováku I, jímž se řídí výtok v poměru vhodném ke množství spotřebované vody.

Voda, smíšená s reagenciemi sestupuje rourou M ke dnu přístroje a stoupá opět vzhůru spirálně vedenou chodbou N, v níž se děje usazováni ssedlin. Vyčistěná voda odtéká svrchem z přístroje, když byla ještě dříve prošla filtrem Q. Saturátor opatřen jest míchacím zařízením, jež jest uváděno v činnost pomocí malého vodního kola E, na něž padá voda k čistění určená.

Obraz 2. Představuje takový přístroj ve spojení s napájecí nádržkou pro lokomotivy.

Mezi přístroji v cizině užívanými, jež nám pro nedostatek místa není možno zevrubněji popsati, dlužno ještě uvésti přístroj soustavy Howatsonovy, Clarkovy, Archbutt – Decleyovy a Derveauxovy.

Derveauxův způsob spočívá na filtrování vody po sražení jejich minerálních součástí vhodnými lučebninami. Po způsobu Archbutt – Decleyovu uvádí se voda v čistícím přístroji proudem vháněného vzduchu do prudkého proudění, při čemž strhují částečky starších, již usazených sraženin ssedliny nově utvořené. Způsob tento jest dosti rychlý a osvědčuje se velmi dobře.

Cleaning Boiler feed water

The author introduces the reader to the first ever examples of water treatment solutions for steam boilers.