بهره وری انرژی در دیگ بخار

دیگ بخار
دیگ بخار
اردیبهشت 30, 1397
دیگ بخار
دیگ های بخار
اردیبهشت 30, 1397

بهره وری انرژی در دیگ بخار

تصفیه معمولی با فسفات در بویلر

بهره وری انرژی در دیگ بخار

بهره وری انرژی در دیگ بخار ، صلاح آب برای تولید بخار، یک سیال ضروری به شمار می آید. حفظ کیفیت آب موجب ارتقاء بازدهی و افزایش طول عمر دی گهای بخار می شود. استفاده از آب با کیفیت پائین باعث بروز مشکلات جدی برای دیگ های بخار شده و در خیلی مواقع موجب تخریب کامل آن می گردد.
در این فصل متداو لترین و جدی ترین مشکلاتی که در رابطه با دیگ های بخار صنعتی صورت می پذیرد تشریح و رو شهای صحیح نگهداری از دی گهای بخار بیان میگردد. معمولاً مشکلات دیگ های بخار خاص خود بوده و شدیداً به نوع آب و نحوه بهره برداری وابسته است، لیکن سعی بر آن است تا مبانی عمومی و متداول در این فصل تشریح گردد. بهر ه گیری از مشاورین ذیصلاح برای دستیابی به سیستم های مناسب اصلاح آب و یا استفاده از مواد شیمیایی مناسب، موجب افزایش بهره وری در دیگ های بخار خواهد شد.

بهره وری انرژی در دیگ بخار (مشکلات آب دیگ های بخار)

معمولاً مشکلات آب دیگ های بخار به دو گروه زیر قابل تقسیم بندی می باشند :

  • الف – مشکلات ناشی از ترسیب مواد یا رسوب گذاری
  • ب – مشکلات ناشی از خوردگی

از آنجائیکه این دو مورد از عمده ترین و متداو ل ترین مشکلات دیگ های بخار به شمار می آیند، بسیار محتمل است که هر دو مشکل بطور همزمان برای دیگ های بخار حادث گردد.

بسیاری از مشکلات خوردگی در اثر رسوب گذاری پدیدار می شوند و همچنین در بسیاری از موارد عامل خوردگی باعث بروز مشکلات رسوب گذاری می شود. به هرحال هر دو مشکل فوق را می توان با تمهیدات علمی از میان برداشت و برطرف کرد.

مشکلات رسوب گذاری در دیگ بخار

متداول ترین مشکل رسوب گذاری در اثر واکنش موادی چون کلسیم، منیزیم و سیلیکا با فلز دیگ بخار بوجود می آید. این مواد بطور گسترده ای در داخل آب تغذیه وجود دارد و بنابراین پتانسیل واکنش با فلز دیگ بخار همیشه وجود خواهد داشت.
در اثر واکنش کلسیم، منیزیم و سیلیکا با فلز داخلی دیگ بخار، لایه سختی تشکیل می گردد که در اثر کاهش انتقال حرارت، زمینه لازم برای از دست رفتن بازدهی به وجود می آید. در اثر افزایش ضخامت لایه رسوبی، لوله های داخل دیگ بخار تحت دمای مازاد قرار گرفته و نهایتاً ترکیدگی در آنها بوجود می آید. به عبارت دیگر لایه رسوبی همانند یک لایه نازک عایق بین گاز و آب دیگ بخار عمل می نماید.
رسوب گذاری در دیگ های بخار  یتواند بین ۱۰ تا ۱۲ % از بازدهی سیستم بکاهد. رسوبات زمانی بوجود می آیند که حلالیت نمک های تشکیل دهنده رسوب در آب کاهش یافته و از طرفی دما و غلظت نمک ها افزایش یابد. زمانی که دمای آب تغذیه به سطح دمای دیگ بخار می رسد، حلالیت نمک های تشکیل دهنده رسوب کاهش یافته و ترسیب بر سطح داخلی دیگ آغاز می شود. حلالیت مواد شیمیایی که بصورت عادی در آب تغذیه وجود دارد در جدول پایین ارائه شده است. این جدول نشان می دهد که در اثر افزایش دما از شرایط محیط به نقطه جوش، حلالیت مواد کاهش می یابد.

حلالیت ترکیبات شیمیایی ( بر حسب میل یگرم بر لیتر کربنات کلسیم )
بهره وری انرژی در دیگ بخار

بنابراین عملی ترین روش برای جلوگیری از ترسیب مواد آن است که کلسیم و منیزیم موجود در آب تغذیه قبل از ورود به دیگ بخار حذف گردد. روش های حذف یا کاهش غلظت کلسیم و منیزیم از آب به خوبی شناخته شده است و شامل بهره گیری از شلات، پلیمر و یا فسفات می باشد. شایان ذکر است که ترسیب مواد فوق در بخش اکونومایزر، پمپ های تغذیه و خطوط انتقال آب نیز رخ  یدهد. تشکیل رسوب حتی در دیگ های بخار با فشار کم نیز بوجود می آید، خصوصاً که در این نوع دیگ ها، آب ورودی، تحت فرآیند پیش تصفیه قرار نگرفته باشد.

رسوب گذاری سیلیکا

رسوب گذاری سیلیکا نیز به همان طریق رسو بگذاری کلسیم و منیزیم تشکیل م یشود با این تفاوت که جداسازی سیلیکا از منبع آب تغذیه به سادگی جداسازی کلسیم و منیزیم نیست. رسوبات سیلیکا در انواع مختلف سیلیکات منیزیم و سیلیس بی شکل پدیدار یشود. سیلیکات بی شکل بصورت لایه نازک و شیشه مانندی بر سطح داخلی دیگ بخار تشکیل می گردد که جداسازی آن بسیار دشوار است. معمولاً از محلو لهای اسیدی ( هیدروفلوریک ) برای جدا نمودن لایه های شیشه ای مانند استفاده م یشود. رسوبات سیلیکات منیزیم دارای بافت ناهموار بوده و جداسازی آن از سطح دیگ بخار نسبت به سیلیس بی شکل راح تتر است. رسوبات سیلیکاتی معمولاً در سیستم دی گهای بخار با فشار پائین دیده می شود و معمولاً این نوع سیستم ها فقط مجهز به جداسازی کلسیم و منیزیم بوسیله زئولیت سدیم از آب می باشند.

در پاره ای از موارد رسوبات سیلیکاتی در دیگ بخار با فشار بالا نیز رویت شده است که عمدتاً ناشی از نشت سیلیکا از واحدهای آنیونی بوده است. هر قدر که سیلیکات آب ورودی بیشتر و قلیائیت آب کمتر باشد، ترسیب لایه سیلیکاتی سری عتر صورت م یپذیرد. خاصیت عایقی لایه سیلیکاتی به مراتب بیشتر از لای ههای رسوبی کلسیم و منیزیم است و به همین دلیل باعث کاهش بازدهی بیشتری در دیگ های بخار  یشود. معمولاً برای جلوگیری از ترسیب سیلیکات ها در دی گهای بخار، نسبت هیدرات قلیائیت به سیلیکای آب تغذیه را در حد ۳ به ۱ حفظ می نمایند.
بطور کلی ساختار شیمیایی رسوب ، تخلخل آن و روش بهر هبرداری از دیگ بخار به عنوان اصلی ترین عوامل در به هدر رفتن حرارت محسوب می شوند. به عنوان مثال ضخامت رسوب در حد سه میلی متر حدود ۲ الی ۳ درصد کاهش بازدهی در دیگ های بخار از نوع فایرتیوب و واتر تیوب را به دنبال خواهد داشت.
دومین اثر مخرب رسوب گذاری در دیگ های بخار به افزایش دمای لوله های فلزی باز می گردد که در بسیاری موارد موجب ترکیدگی لوله ها نیز می گردد. در دیگ های بخار مدرن که ویژگی آن نرخ بالای انتقال حرارت است، ترسیب لایه بسیار نازک موجب افزایش حرارت در لوله ها می گردد. در شکل شماره ( ۱) اثر رسوبات دیگ بخار بر دمای لوله نشان داده شده است.

رسوب دیگ بخار

سومین اثر سوء ناشی از رسوب گذاری، ایجاد خوردگی در دیگ بخار است. معمولاً دیگ های بخار با ظرفیت بالای انتقال حرارت ( بیش از ۷۵ هزار بی تی یو بر فوت مربع در ساعت ) در معرض خوردگی های موضعی قرار می گیرند. در واقع رسوبات داخل دیگ بخار زمینه لازم را برای ایجاد خوردگی فراهم می آورند.
اکسید های آهن از جمله موادی هستند که در سطح داخلی دیگ های بخار تجمع می یابند. اکسیدهای آهن یا از طریق آب خام وارد دیگ بخار میگردد و یا اینکه در اثر خوردگی داخلی ایجاد می شود. اکسیدهای آهن در رسوبات نرم و سخت دیگ های بخار حضور دارند و معمولاً در رسوبات نرم جهت گیری آنها به سمت داخل دیگ بخار و در رسوبات سخت به سمت جدار دیگ بخار است.

اکسیدهای آهن از جمله رسوبات خلل و فرج دار محسوب  یشوند که امکان نشت آب از دیگ بخار به داخل بخار را فراهم ساخته و مواد جامد محلول را بر جا  یگذارند. مواد جامد محلول نظیر سود و شلات که در آب دیگ بخار وجود دارند، نهایتاً در خلل و فرج رسوبات اکسیدهای آهن ترسیب یافته و غلظت تجمعی آنها به هزاران قسمت در میلیون خواهد رسید. تجمع غلظت بالای این مواد در نهایت منجر به خوردگی فلزی در (ppm) داخل دیگ بخار خواهد شد. مؤثرترین روش مقابله با این پدیده، کاهش غلظت آهن در دیگ بخار است. بنابراین منبع آب تغذیه باید مورد پیش تصفیه ( نظیر فیلتراسیون و پاک سازی) قرار گیرد. هنگامی که بخار تغلیظ شده مجدداً به داخل دیگ بخار هدایت شود، برای کاهش اثر خوردگی میبایست از رو شهای شیمیایی مناسب جهت اصلاح کیفیت آب برگشتی بهره جست. اصلاح آب توسط مواد شیمیایی نظیر شلات ها، پلیمرها و فسفات ها موجب کاهش ترسیب یون های آهن در دیگ بخار خواهد شد. همچنین مناسب است تا توجه خاصی به مراکز یا نقاطی که یتوانند موجب افزایش غلظت آهن شوند، بعمل آید. به عنوان مثال تجهیزات آهک زنی( سرد یا گرم)، فیلترها،تجهیزات سدیم زئولیت و پمپهای تغذیه از جمله مواردی هستند که  یتوانند موجب افزایش غلظت آهن در دیگهای بخار شوند. بنابراین سیستم های یاد شده می بایست تحت نظارت دایم قرار گرفته و اطمینان کامل از عملکرد صحیح آنها بعمل آید.

مشکلات خوردگی دیگ بخار

اکسیژن محلول با مواد موجود در سطح داخل دیگ بخار واکنش برقرار نموده و باعث تشکیل مواد جدید بر سطح فلز دیگ بخار م یشوند. به مرور زمان این مواد جدید بزرگتر شده و به داخل فلز دیگ بخار نفوذ می نمایند و نهایتاً منجر به از کار افتادن دیگ های بخار می شوند. اکسیژن محلول موجود در آب تغذیه دیگ های بخار در اثر افزایش حرارت،واکنش زایی مضاعف پیدا نموده و باعث خوردگی در پی شگرمکن ها و اکونومایزرها  میشود.

اکسیژن محلولی که به نوعی وارد دیگ بخار می شود نیز باعث انواع تخریب در سیستم های غلطک های بخار، غلطکهای لای، لوله های دیگ و شیرآلات می گردد. در این مسیر سیستم های خنک کن و لول ههای تقطیر نیز صدمه خواهند دید. بنابراین حذف اکسیژن در مسیر استفاده از الزامات بسیار مهم به شمار می آید. کنترل اکسیژن محلول در منبع آب تغذیه از دو طریق هوازدایی و شیمیایی انجام میگیرد. سیستم های هوازدایی مدرن قادرند تا میزان اکسیژن در لیتر کاهش دهند و بدین ترتیب نیازی به (ppb) محلول را تا حد ۱۵ میلیارد درقسمت افزودنی های شیمیایی برای جذب اکسیژن محلول وجود نخواهد داشت. به هر حال در صورت نیاز به استفاده از مواد شیمیایی برای حذف اکسیژن محلول، که یتوان از سولفات سدیم استفاده نمود، ضمن آنکه مواد آلی نیز مورد استفاده واقع میشوند. برخی از مواد شیمیایی لایه نازکیبر سطح اکونومایزر و پیش گرم کن ایجاد نموده و از خوردگی جلوگیری مینمایند. ذکر این نکته حائز اهمیت است که استفاده از مواد شیمیایی به تنهایی نمی تواند اثر بخشی روش هوازدایی را داشته باشد و معمولاً استفاده از مواد شیمیایی نمی تواند میزان اکسیژن محلول را قادر به ایجاد خوردگی ppb در لیتر برساند. میزان اکسیژن در حد ۵۰ ppb به زیر ۵۰ می باشد.

اصلاح آب دیگ های بخار


اصلاح آب دیگ های بخار به سه دسته زیر قابل تقسیم است :

  • الف – اصلاح خارجی ( بیرونی )
  • ب – اصلاح داخلی ( درونی )
  • ج – اصلاح بخار تقطیر شده

کیفیت آب ورودی به انواع دیگ بخار متفاوت بوده و عمدتاً به ظرفیت و فشار آن بستگی دارد. بطور کلی هر قدر که فشار دیگ بخار افزایش یابد آب تغذیه باید با کیفیت مطلو بتری وارد دیگ شود. در جدول شماره ( ۲)، رابطه فشار و کیفیت آب تغذیه ارائه شده است. البته آمار و ارقام این جدول نباید به عنوان کیفیت مطلق در نظر گرفته شود و لازم است تا برای تعیین دقیق پارامترها از مشاورین ذیربط استعلام نمود.

کیفیت مطلوب آب ورودب به دیگ بخار

نکته :

در بخش اصلاح بیرونی معمولاً جداسازی پارامترهای زیر مد نظر است :

  • الف – مواد معلق جامد
  • ب – سختی و دیگر ناخالصی های محلول
  • ج – اکسیژن محلول

دیدگاه ها بسته شده است

تماس - بخش فروش