Střípky z historie – Odstraňování kotelního kamene

V časopise Věda a práce v X. ročníku z roku 1902 byla diskutována problematika odstraňování kotelního kamene, která je dodnes aktuální. Je proto zajímavé seznámit se s článkem na toto téma, starým 112 let, který nám i dnes může přinést poučení.

Voda v přírodě se vyskytující není nikdy čista, tj. prosta látek cizích. Ovšem toto znečištění její bývá ve mnohých případech výhodné, ba nutné, např. při vodě minerální, pitné atd.; leč pro jiné účely může býti také nanejvýše škodlivo.

Případem takovým jest napájení parních kotlů, kde znečištění vody mívá za následek výbuchy, vyžadující sobě často za oběť i životy lidské.

Voda přírodní, nechť pramenitá, studničná či říční, nebo dešťová, obsahuje v sobě rozpuštěné plyny a látky pevné.

Z plynů zvláště kyslík ve vodě pohlcený jest záhubným nepřítelem kotlů, sžíraje pomalu sice, ale jistě stěny jejich, zvláště je-Ii podporován kysličníkem uhličitým, chlorem neb amoniakem.

Kyslíkem mění se část železa v kysličník, který přijímaje vodu tvoří hydrát železitý, hmotu to kyprou, známou pod jménem rezu. A právě kyprost její zaviňuje, že okysličování není omezeno toliko na tenkou vrstvu povrchu, nýbrž vniká stále hlouběji.

Rezavění kotlův uvedeme na míru nejmenší, předehříváme-Ii vodu k napájení určenou, čímž prchají předem plyny ve vodě rozpuštěné. Leč používáme-Ii k tomu páry z parního válce, jež jest mastná, obsahujíc drobné částečky oleje, nezískáme tím mnoho, neboť oleje rozkládají se horkem v kotli v mastné kyseliny, které rovněž stěny jeho rozežírají.

Avšak ještě daleko nepříznivěji působí látky pevné, ve vodě rozpuštěné, a to jak v ohledu ekonomickém, tak i bezpečnostním.

Látky tyto jsou buď organické nebo minerální. Součástky organické nemají valného významu, leda tím, že rozkladem jejich vzniká amoniak a chlor, jež, jak již podotčeno, spolupůsobí při rezavění plechův.

Dle množství látek minerálních, ­rozpuštěných ve vodě, rozdělujeme ji, jak známo, na vodu měkkou a ­tvrdou.

Voda měkká, jakou jest na př. voda říčná, obsahuje ponejvíce 0,12 – 0,25 gr rozpuštěných pevných látek v 1 l, kdežto voda studničná a pramenitá nejčastěji 0,2 – 1 gr, ano někdy i 4,5 gr v 1 l chová.

Již z toho jest patrno, že vždy jest dáti přednost vodě říčné před pramenitou pro napájení kotlův.

Minerální látky vodu znečišťující jsou hlavně dvojuhličitany vápenatý a hořečnatý a sádrovec, čili síran vápenatý.

Vedeme-Ii takovouto vodu do kotlu, rozkládají se teplem dvojuhličitany v jednoduchý uhličitan, kysličník uhličitý a vodu.

Uhličitany vápenatý (vápenec) a hořečnatý jsou ve vodě nerozpustny, i sráží se v kotlu tvoříce bud kal, jenž zvláště mokrou, t. j. nasycenou parou bývá strhován až do válce, jejž znečišťuje tím, že na př. zacpává trubky manometrové a vodoznačné a způsobuje takto nepřesnost údajův, aneb usazují se na stěny kotlu jako vrstva pevná a tvrdá, známá pode jménem přívary, čili kotelního kamene.

Jak zkušenost ukazuje, přispívá k jeho tvoření síran vápenatý ve vodě obsažený. Jest samozřejmo, že vypařováním vody v kotlu a stálým přiváděním vody nové, obsahující další části rozpuštěného sádrovce, roztok jeho houstne, a poněvadž látka ta jest jen málo rozpustna, stane se roztok záhy nasyceným i vylučuje se z něho sádra v podobě příškvaru.

Kotelní kámen jest škůdcem v ekonomii kotlu, tvoře na stěnách jeho vrstvu isolační, přístupu tepla k vodě bránící. Ztrácí se tak 25 % i více tepla, vyvozeného palivem.

Avšak kotelní kámen stává se i nebezpečným hlavně v případě, že silnější povlak jeho v některém místě se poruší. Voda dotkne se tu plechu, jenž má teplotu mnohem vyšší, po případě jest až do červeného žáru rozpálen, mění se rychle v páry, a následek toho bývá výbuch. A skutečně statistika nás učí, že největší počet výbuchů právě přívarou byl přivoděn.

Jest tedy požadavkem jak hospodářským tak i bezpečnostním, tvoření kotelního kamene bud úplně zameziti nebo častým čistěním jeho škodlivý účinek uvésti na míru nejmenší.

Nejbližší pomůckou, bránící tvoření příškvary, jest použití vody co nejčistší, tedy vody měkké. Zvláště chvalnou pověsť v tomto směru má voda vltavská, obsahující v 1 l toliko 0,06 gr látek pevných. Ale voda taková není vždy k disposici, i třeba používati někdy vody takové, jaká jest právě po ruce, tedy i vody tvrdé.

V případě tomto nesmí se však tato voda přímo vpouštěti do kotlu, poněvadž by tvoření příškvary bylo příliš rychlé, tak že by bez častého porušení chodu stroje nebylo lze čištěním kámen odstraniti.

I vykoná se pochod, který v kotlu nastává, před napájením jeho, k čemuž hlavně dva způsoby směřují.

Buď zahřívá se voda asi na 50 – 60 C, při kteréžto teplotě nastává již svrchu dostatečný rozklad, načež nechá se usaditi v reservoirech, a pak teprve vede se do kotlu, způsob to hlavně ve vodárnách železničních užívaný k napájení kotlů lokomotiv, anebo mění se chemickou akcí pomocí dvojuhličitanů buď v uhličitany nerozpustné nebo velice snadno rozpustné dle chemických reagencií.

Za takové prostředky užívá se hlavně kysličníku vápenatého ve způsobě známého vápenného mléka, které v určitém poměru se mísí s vodou, již potom, zbavené ovšem kalu, se upotřebí k napájení.

Kysličník vápenatý, po případě i hydrát jeho, rozkládá dvojuhličitany tvoře nerozpustné uhličitany a vodu.

Místo vápenné vody užívá se také louhu sodnatého; avšak tento způsob není dosti racionálním, neboť neodstraníme dvojuhličitany, nýbrž zaměníme je toliko snadno rozpustným uhličitanem sodným, čili sodou.

Ssedlina, vzniklá v případě prvém, odstraní se nejčastěji usazením, není-li spotřeba vody veliká; pro velké parní stroje ještě častěji pro pivovary, lihovary a p. vyčistí se voda zrychleným usazením dle způsobu Dervauxova nebo Stingl - Berangerova, po případě filtrací v nejčastěji užívaném kalolisu Dehneově.

Množství upotřebené vápenné vody musí býti určité a nikoli nadbytečné, neboť pak by se usazoval v kotlu opět kysličník vápenatý. Potřebné množství určí se na základě analytického rozboru vody.

Analysa tato udává obyčejně množství obsaženého uhličitanu.

Víme, že na jednu molekulu uhličitanu vápenatého o molekulárné váze 100 třeba jest jedné molekuly kysličníku vápenatého o váze 56. Třeba tedy obě látky mísiti v poměru 100 : 56; tedy na jisté množství uhličitanu, rozborem určeného, bude potřeba určitého množství kysličníku vápenatého dle tohoto poměru, a jelikož 1 l vápenné vody obsahuje asi 1 gr rozpuštěného kysličníku, i tolikéž litrů mléka vápenného.

Druhá škodlivá součást nečistoty, sádra, odstraní se rovněž chemicky užitím chloridu barnatého, jenž dává nerozpustný síran barnatý a snadno rozpustný chlorid vápenatý. Součást prvá odstraní se pak rovněž usazením.

Avšak žádný ze způsobů zde uvedených neodstraňuje nečistoty vody úplně, a tedy nikdy nezamezí tvoření kotelního kamene vůbec. Ovšem množství jeho zmenší se na nepatrnou míru, t. j. doba k usazení vrstvy o jisté tlouštce prodlouží se co nejdéle. Proto vždy bude třeba upotřebiti mechanického čistění, aby kal a příškvar se odstranil. Děje se to tím způsobem, že zvláštním otvorem v kotlu, k cíli tomu zhotoveném, dělník vstoupí do kotlu, jehož stěny kartáči a po případě i palicí zbaví příškvary.

Tento způsob, ač nikoli příliš příjemný, jest však vůbec nemožný u kotlů trubkových, jež hlavně pro svoji ekonomii velice se rozšířily. Zde používáno kartáčů na dlouhých bidlech, tyčí železných atd. Avšak jest na bíledni, že způsob tento jest nedokonalý, hlavně pro tlustší vrstvu příškvary.

Nedostatky tohoto zdlouhavého ­čištění ručního odstranila firma H. Glaenzer a Perreaud v Paříži svým automatickým čističem trub kotlových. Zařízení jeho jest velice jednoduché a podává je vyobrazení připojené v řezu.

K válci A, průměru vnějšího jen o málo menšího nežli jest vnitřní průměr trubek kotlových, připojena jest malá turbina na hřídeli H, otáčivém v kuličkových ložiskách FF. Hřídel nese dvě tyče JJ, excentricky postavené, jež se mohou zavříti nebo rozevírati; nesou po čtyřech ozubených pevných kolečkách II, jak na obrazu prvém znázorněno, nebo hřídel H opatřen jest dvěma rozevíratelnými noži dle obrazce druhého.

Váha A spojí se pomocí pružné a pevné hadice se zdrojem síly.

Může býti použito buď páry, vzduchu nebo vody pod minimálním tlakem 4 atmosfér. Působení čistitele jest ovšem samozřejmé. Tlakem páry, vody nebo vzduchu turbina uvede se v otáčení, a tyče JJ puzeny jsouce odstředivou silou rozevrou se, kolečka II přilehnou mírným tlakem na stěny trubky a při rotaci a současném posunování přístroje zbaví se příškvary.

Ovšem jako nejvýhodnější zdroj síly jeví se nám voda, která současně propláchnutí trub provede.

Tento způsob čištění jest velice rychlý; stejnoměrně očistí se zde všechna místa trubky, aniž je nebezpečí, že stěny její se poruší, neboť přitlačování děje se toliko silou odstředivou a dá se změnou rychlostí turbiny a tedy změnou v tlaku páry, vody atd. regulovati.

Čištění nevyžaduje demontáže a vyjímání trub, neboť konce jejich lze snadno otevříti odšroubováním zátky, která je uzavírá.

Téhož stroje, nebo lépe ještě modifikace jeho druhé lze použíti také k čištění kotlů, opatřených trubkami kouřovými, jakými jsou na příklad kotly lokomotiv.

Vnitřní povrch jejich nejen působením nožů se zbaví sazí, ale i mírným otřásáním, jaké otáčející přístroj způsobuje, odprýská i příškvara vnějších jejich stěn. Výhodou čistitelů těchto jest, že lze čistící části po upotřebení snadno novými nahraditi. Čistění kotlů jest zajisté otázkou veliké důležitosti, a třeba tedy chápati se zařízení, jež zamezují bud tvoření příškvary nebo ji odstraňují, neboť znamená to nemalou měrou zvýšiti hospodárnost stroje tím, že co nejlépe využitkujeme výhřevnosti paliva.