بهره وری انرژی در دیگ های بخار1

سرویس و تعمیرات انواع دیگ بخار و آبگرم
سرویس و تعمیرات انواع دیگ بخار و آبگرم (فصل شش)
مهر 5, 1397
بهره وری انرژی در ديگ های بخار
بهره وری انرژی در دیگ های بخار2
مهر 5, 1397

بهره وری انرژی در دیگ های بخار

مقدمه ای در مورد بهره وری انرژی در دیگ های بخار ، آب برای تولید بخار، یک سیال ضروری به شمار میآید. حفظ کیفیت آب موجب ارتقاء بازدهی و افزایش طول عمر دیگهای بخار میشود. استفاده از آب با کیفیت پائین باعث بروز مشکلات جدی برای دیگهای بخار شده و در خیلی مواقع موجب تخریب کامل آن میگردد در این فصل متداولترین و جدیترین مشکلاتی که در رابطه با دیگهای بخار صنعتی صورت میپذیرد تشریح و روشهای صحیح نگهداری از دیگهای بخار بیان میگردد. معمولاً مشکلات دیگهای 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. بهره گیری از مشاورین ذیصلاح برای دستیابی به سیستمهای مناسب اصلاح آب و یا استفاده از مواد از مشاورین ذیصلاح برای دستیابی به سیستمهای مناسب اصلاح آب و یا استفاده از مواد ز مشاورین ذیصلاح برای دستیابی به سیستمهای مناسب اصلاح آب و یا استفاده از مواد شیمیایی مناسب، موجب افزایش بهره وری در دیگهای بخار خواهد شد.

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  متداولترین 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. بهرحال هر دو مشکل فوق را می توان با تمهیدات علمی از میان برداشت و برطرف کرد.

 مشکلات رسوب گذاری

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 بوجود  میآید. 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  میتواند بین 10 تا 12% 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  نمکهای 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 شماره (1) ارائه شده است این جدول نشان می دهد که در اثر افزایش دما از شرایط محیط به نقطه جوش، حلالیت مواد کاهش می یابد. بهره وری انرژی در دیگ های 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  میدهد. 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 نیز به همان طریق  رسوب گذاری لسیم و منیزیم تشکیل میشود بااین 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  میشود.

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  محلولهای اسیدی ( هیدروفلوریک ) برای جدا نمودن لایه های شیشه ای مانند استفاده  میشود. رسوبات سیلیکات منیزیم دارای بافت ناهموار بوده و جداسازی آن از سطح دیگ بخار نسبت به سیلیس بی شکل  راحتتر است. رسوبات سیلیکاتی معمولاً در سیستم  دیگهای 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  میباشند.

در  پارهای 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  سریعتر صورت  میپذیرد. خاصیت عایقی لایه سیلیکاتی به مراتب بیشتر از  لایههای رسوبی کلسیم و منیزیم است و به همین دلیل باعث کاهش بازدهی بیشتری در دیگ های بخار  میشود. معمولاً برای جلوگیری از ترسیب سیلیکات ها در  دیگهای بخار، نسبت هیدرات قلیائیت به سیلیکای آب تغذیه را در حد 3 به 1 حفظ  مینمایند.

بطور کلی ساختار شیمیایی رسوب ، تخلخل آن و روش  بهره برداری 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 2 الی 3 درصد کاهش بازدهی در دیگ های بخار از نوع فایرتیوب و واتر تیوب را به دنبال خواهد داشت.

دومین اثر مخرب رسوب گذاری در  دیگهای بخار به افزایش دمای  لوله های فلزی باز میگردد که در بسیاری موارد موجب ترکیدگی  لوله ها نیز می گردد. در دیگهای 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 (1) اثر رسوبات دیگ بخار بر دمای لوله نشان داده شده است.

بهره وری انرژی در دیگ های 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 75 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  میآورند.

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 خوردگیداخلی ایجاد می شود. اکسیدهای آهن در رسوبات نرم و سخت دیگ های بخار حضور دارند ومعمولاً در رسوبات نرم جهت گیری آنها به سمت داخل دیگ بخار و در رسوبات سخت بهسمت جدار دیگ بخار است.

اکسیدهای آهن از جمله رسوبات خلل و فرج دار محسوب  میشوند که امکان نشت آب از دیگ بخار به داخل بخار را فراهم ساخته و مواد جامد محلول را بر جا  میگذارند. 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 (ppm) خواهد رسید. تجمع غلظت بالای این مواد در نهایت منجر به خوردگی فلزی در 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 مجددا به داخل دیگ بخار هدایت شود، برای کاهش اثر خوردگی  می بایست از  روشهای شیمیاییً مناسب جهت اصلاح کیفیت آب برگشتی بهره جست. اصلاح آب توسط مواد شیمیایی نظیر شلات ها، پلیمرها و فسفات ها موجب کاهش ترسیب یونهای آهن در دیگ بخار خواهد شد.

همچنین مناسب است تا توجه خاصی به مراکز یا نقاطی که  میتوانند 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  میتوانند 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

اکسیژن محلول با مواد موجود در سطح داخل دیگ بخار واکنش برقرار نموده و باعث تشکیل مواد جدید بر سطح فلز دیگ بخار  میشوند. به مرور زمان این مواد جدید  بزرگترشده و به داخل فلز دیگ بخار نفوذ می نمایند و نهایتاً منجر به از کار افتادن دیگ های بخارمی شوند. اکسیژن محلول موجود در آب تغذیه دیگ های بخار در اثر افزایش حرارت، واکنش زایی مضاعف پیدا نموده و باعث خوردگی در  پیش گرمکن 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  لوله های 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.  سیستمهای هوازدایی مدرن قادرند تا میزان اکسیژن محلول را تا حد 15 میلیارد درقسمت (ppb) در لیتر کاهش دهند و بدین ترتیب نیازی به 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،  میتوان از سولفات سدیم استفاده نمود، ضمن آنکه مواد آلی نیز مورد استفاده واقع  میشوند. برخی از مواد شیمیایی لایه نازکی بر سطح اکونومایزر و  پیش گرمکن 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 به زیر 50 ppb در لیتر برساند. میزان اکسیژن در حد 50 ppb قادر به ایجاد خوردگی می باشد.

معمولاً حضور اکسیژن محلول و یا دی اکسید کربن در بخار تغلیظ شده از عوامل اصلی ایجاد خوردگی به شمار  میآیند. حضور دی اکسید کربن موجب تشکیل اسیدهای کربنییکی شده و نهایتاً PH بخار کاهش و خوردگی اسیدی حادث  میگردد. عملکرد اکسیژن محلول کمی متفاوت با دی اکسید کربن است چرا که اکسیژن مستقیماً با فلز دیگ بخار واکنش برقرار می نماید و باعث خوردگی می گردد. معمولاً خوردگی ناشی از حضور دی اکسید کربن در آن دسته از دیگ های بخار ملاحظه  میشود که از مواد شیمیایی برای اصلاح آب تغذیه استفاده می گردد. بنابراین یکی از روش های جلوگیری از این نوع خوردگی استفاده از آب تقطیر شدهبه جای آب اصلاح شده توسط مواد شیمیایی می باشد.

در اثر ترسیب موادی چون سود، حفره های عمیقی در سطح فلز دیگ های بخار بوجود می آید. این نوع رسوبات معمولاً در نقاطی از دیگ بخار که حرارت بالاتری داشته و یا ته نشست های خلل و فرج دار ( نظیر اکسیدهای آهن) وجود دارد، پدیدار می شوند. در زیراین نوع ترسیب ها، سود آب دیگ بخار با غلظت بیشتری جمع شده و موجب خوردگی موضعی می گردد.

شایان ذکر است که ایجاد خوردگی به روش فوق فقط مستلزم گذشت زمان به میزان چند ساعت تا چند روز است و مجموعاً نیاز به طی یک فرآیند طولانی ندارد. بنابراین شیمی آب دیگ بخار  میبایست به صورت منظم و دایم مورد پایش قرار گرفته و به محض افزایش هیدروکسیدهای قلیایی می بایست نسبت به اصلاح مناسب آب اقدام نمود. همچنین جلوگیری از ترسیب های خلل و فرج دار اکسیدهای آهن نیز در عدم تشکیل این نوع خوردگی مؤثر است.

یکی از منابع احتمالی ورود سود  به داخل دیگ بخار، شارژ مجدد منبع تبادل آنیونی است. معمولاً برای شارژ منبع تبادل آنیونی از سود استفاده می شود که بخشی از آن همراه با آب تغذیه وارد دیگ بخار می شود.

یکی دیگر از عوامل خوردگی در دیگ های بخار کاهش PH آب به زیر 5/8 است.

معمولاً حضور رسوبات خلل و فرج دار اکسیدهای آهن در کاهش  پهاش آب دیگ های بخار نقش مهمی دارند، علاوه بر این موضوع نشت اسیدهای سولفوریک و کلریدریک از بخش تقطیر آب و کندانسور برج های خنک کننده نیز به عنوان منابع احتمالی ورود اسید در نظر گرفته می شوند. برای جلوگیری از خوردگی اسیدها پایش مستمر پ ها ش آب بسیار حائز اهمیت است.

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  مطلوبتری وارد دیگ شود. در جدول شماره (2)، 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.

بهره وری انرژی در دیگ های بخاربهره وری انرژی در دیگ های بخار

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

معمولاً منابع آب حاوی مقادیر معتنابهی مواد معلق جامد( گل، سیلیت و باکتری) می باشندکه در صورت ورود به دیگ بخار موجب اختلال در سیستم خواهند شد. فرآیند تصفیه ( کلاریفایر) و فیلتراسیون قادر به جداسازی بخش  عمدهای از مواد معلق جامد  میباشند. بهترین حالت آن است که ابتدا آب از کلاریفایر عبور داده شده و سپس مورد عمل فیلتراسیون واقع گردد. برای  بهرهگیری از روش کلاریفایر معمولا از انعقاد کننده استفاده می شود. به عبارت دیگر انعقاد کننده به آب خام اضافه می شود و دًر اثر افزودن مواد منعقد کننده اندازه ذرات بزرگ شده و در اثر نیروی ثقل ته نشین  میگردند. سپس آب فوقانی به طرف واحد فیلتراسیون هدایت می گردد. لجن باقی مانده ناشی از افزودن منعقد کننده از بستر واحد عملیات جمع آوری و دفع  میگردد. برای انجام عمل فیلتراسیون مناسب است تا از بستر شن- آنتراسیت استفاده نمود. به هر حال نوع فیلتر، عمق بستر فیلتر و دیگر پارامترهای طراحی بر اساس کیفیت آب ورودی و نوع آب مورد نیاز  دیگهای بخار تعیین می گردد.

جداسازی ناخالصی های دیگر نظیر کلسیم، منیزیم و سیلیس که موجب ایجاد ترسیب در سطح داخلی دیگ بخار می شوند نیز از موارد الزامی برای بهره برداری بهینه از دیگ های بخار محسوب می شود. متداول ترین روشهای جداسازی مواد یاد شده مواردی چون استفاده از آهک، تبادل کاتیونی بوسیله سدیم( سدیم زئولیت )، اسموز معکوس، الکترولیز و تقطیر توسط یون زدایی (تبادل یونی)  میباشند. ذکر این نکته حائز اهمیت است که انتخاب یکی از  روشهای فوق الذکر وابسته به نوع آب مورد نیاز جهت تغذیه دیگ بخار است. اضافه نمودن آهک به آب خام موجب  میشود که کلسیم، منیزیم و تا حدی سیلیس محلول در آب خام منعقد و به صورت جامد ته نشین شوند. شایان ذکر است که آهک به تنهایی نمی تواند کیفیتآب ورودی به دیگ بخار را تأمین نماید و لذا در مرحله دوم استفاده از تبادل یونی و یا تبادل کاتیونی برای اصلاح کامل آب خام الزامی است.

معمولاً از روش تبادل کاتیونی در  دیگ های بخار با فشار کم ( کمتر از psig 450) و از تبادل یونی برای دیگ های بخار با فشار بالا ( بیش از psig 600 ) استفاده  میشود. فرآیند تبادل یونی بصورت خیلی ساده در مخازنی به اجراء گذارده  میشود که حاوی  رزینهای تبادل یونی هستند. رزین نوعی پلاستیک جامد است که در اثر واکنش با آب خام به حالت محلول در نمی آید.  رزینها به دو دسته کاتیونی و آنیونی قابل  تقسیمبندی  میباشند که هر یک از این دو نوع قابلیت تبادل یونی را دارند. در روش تبادل یونی با استفاده از سدیم زئولیت، پس از واکنش آب خام با رزین، کلسیم و منیزیم جذب و سدیم آزاد می گردد. استفاده از این روش جهت اصلاح آب فقط برای دیگ های بخار با فشار کم مناسب است.

برای دیگ های بخار با فشار بالا حتماً بایداز آب فاقد مینرال استفاده نمود. معمولاً مخازن تبدیل آب خام به آب بدون منیرال از چند لایه یا بستر تبادل کاتیونی و متعاقب آن چند لایه تبادل آنیونی تشکیل شده است. در شکل شماره (2) نمونه  سادهای از سیستم تبدیل آب خام به آب بدون منیرال ارایه شده است. در این سیستم ابتدا  کاتیونهای آب خام شامل کلسیم، منیزیم و سدیم با مولکول هیدروژن تبادل می گردند. در این حالت آب خام فاقد کاتیون ها می شود ولی  پهاش آن اسیدی شده و قابل استفاده در دیگ بخار نخواهد بود. در مرحله دوم آب خام فاقد کاتیون به مخزن تبادل آنیونی هدایت می شود و در آنجا آنیون هایی چون سولفید، کلرید، کربنات و سیلیکا با  یونهای هیدروکسید تبادل می شوند و نهایتاً هیدروژن تولید شده در مرحله اصلاح کاتیونی با هیدروکسید تولید شده در مرحله اصلاح آنیونی با هم ترکیب و آب مناسب را برای استفاده در دیگ بخار تولید  مینمایند.

 

بهره وری انرژی در دیگ های بخار

شایان ذکر است که ظرفیت  رزینهای تبادل آنیون و کاتیون محدود بوده و به مرور زمان پتانسیل اولیه خود را از دست می دهند. بنابراین هر چند گاه یک بار نیاز به شارژ مجدد  رزینهای تبادلی  میباشد. برای این منظور از آب شور برای شارژ مجدد بسترهای تبادل کاتیونی از جنس سدیم زئولیت استفاده  میشود. برای شارژ مجدد بسترهای تبادل کاتیونی و آنیونی به ترتیب از اسید کلرئیدریک ( یا اسید سولفوریک ) و سود سوزآور استفاده می شود.

دیگر روش های جداسازی ناخالصی از آب خام استفاده از اسموز معکوس، الکترولیز و الکترو دیالیز می باشد. این سه روش تحت عنوان فرآیند ممبران ( پوستی) نیز شناخته  شدهاند. همچنین در فرآیند اصلاح آب، ضروری است که اکسیژن محلول در آب خام و قبل از ورود به سیستم حذف گردد تا از ایجاد خوردگی جلوگیری شود. برای این منظور معمولاً از طریق گرم نمودن آب جهت کاهش اکسیژن محلول استفاده  میشود. گرمای مورد نیاز برای افزایشدما از بخار دیگ تأمین می گردد ( شکل شماره 3 ). غلظت اکسیژن محلول قبل از ورود به دیگ بخار می بایست به کمتر از 15 بیلیون در قسمت (ppb) کاهش یابد.

بهره وری انرژی در دیگ های بخار

برای بهره برداری بهینه از دستگاه اکسیژن زدایی باید توجه داشت که بخار آب از بخش هواکش به خوبی تهویه شود. بخاری که از دریچه تهویه به بیرون هدایت می شود می بایست قابل رویت باشد و ارتفاع آن حدود 15 سانتی متر بالاتر از دریچه تهویه باشد. طول یا ارتفاع بخار قابل رویت نباید بیش از 60 سانتی متر باشد چرا که در غیر اینصورت بخار،  بیجهت در حال به هدر رفتن می باشد. همچنین بایستی اکسیژن محلول آب پس از افزایش دما بصورت مستمر اندازه گیری شود تا از حذف آن اطمینان حاصل گردد.

مطالبی که تاکنون ارایه شد بیشتر جنبه اصلاح آب خام و قبل از ورود به دیگ بخار را پوشش می دهد لیکن برای  بهرهبرداری بهینه، مناسب است تا در داخل دیگ بخار نیز تمهیداتی اندیشیده شود. برای این منظور لازم به ذکر است که سطح داخلی  دیگهای بخار از لایه نازکی ( عمدتاً اکسید آهن مغناطیسی و سیاه رنگ) برای جلوگیری از خوردگی آسترکشی می شود. لذا برنامه های اصلاح آب باید  بگونهای برنامه ریزی شود که علاوه بر اصلاح آب خام، حفظ و نگهداری از آستر داخلی دیگ بخار را نیز در برگیرد. برای این منظور دو اقدام جدی برای تنظیم مناسب غلظت اکسیژن محلول و پ هاش آب ضروری است. قسمت اعظم اکسیژن محلول در واحد اکسیژن زدایی که قبلاً بحث آن آمد جداسازی  میشود، لیکن مقادیر بسیار کمی نیز وارد دیگ بخار شده و در عمل ایجاد خوردگی تأثیر  میگذارد. بنابراین باید از مواد شیمیایی در منبع تغذیه آب برای اکسیژن زدایی کامل بهره گرفت. معمولاً سولفید سدیم به عنوان عامل کاهنده اکسیژن محلول مورد استفاده قرار می گیرد.

استفاده از این ماده شیمیایی بسیار ارزان قیمت بوده و اثر بخشی آن نیز بسیار بالا است.

البته استفاده بی رویه از سولفید سدیم در  دیگهای بخار با فشار بیش از 900 بار می تواند باعث ورود این ماده به بخار شده و در سیستم خنک کننده اختلال ایجاد نماید. در این گونه موارد می توان از جاذب های اکسیژن با پایه آلی استفاده نمود.

علاوه بر مواد یاد شده، استفاده از فسفات برای کاهش اکسیژن محلول نیز مرسوم است.

مزایای استفاده از فسفات به شرح زیر می باشد:

  • فسفات نقش بافر را برای تنظیم  پهاش ایفاء  مینماید و بدین ترتیب موجب جلوگیریاز خوردگی می شود.
  •  فسفات موجب ترسیب کلسیم و منیزیم بصورت رسوب نرم میگردد که به آسانی از دیگ بخار قابل جداسازی است.
  •  فسفات به تشکیل لایه نازک اکسیدها بر روی لایه داخلی دیگ بخار کمک نموده که بدین ترتیب جدار داخلی در برابر خوردگی مقاومت بیشتری پیدا می کند.

متداولترین ترکیبات فسفات که در اصلاح آب  دیگهای بخار بکار  میروند موادی همچون فسفات سدیم ( مونو فسفات سدیم، دی فسفات سدیم و تری فسفات سدیم ) و یا پلی فسفات سدیم هستند. عملکرد تمامی مواد یاد شده تقریباً یکسان است و انتخاب هر یک از آنها تابع شرایط دیگ بخار می باشد. همانگونه که قبلاً ذکر شد استفاده از ترکیبات فسفات موجب تشکیل لجن حاوی کلسیم و منیزیم  میشود که برای  جداسازی آن  میبایست برنامه منظمی تدوین گردد. گرچه استفاده از فسفات موجب افزایش تعداد دفعات پاک سازی دیگ بخار به لحاظ افزایش حجم لجن  میگردد، لیکن تجربه نشان داده است که استفاده از این ماده در دیگ بخار خوردگی را به حداقل می رساند.

باید توجه داشت که استفاده از پلیمرها و  شلاتها در اصلاح آب دیگ بخار موجب ترسیب کلسیم و منیزیم نمی شود بلکه با این مواد ادغام شده و ترکیب نسبتاً پایدارتری را بوجود می آورند.

در بعضی از دیگ های بخار پلیمرها و شلات ها به همراه فسفات بطور همزمان مورد استفاده قرار  میگیرند.  مهمترین ترکیبات شلاتی اسید نیتریلوتری استیک (NTA) و اتیلین دیامین (EDTA) هستند که عمدتاً در دیگ های بخار با فشار کمتر از 150 بار مورد استفاده قرار  میگیرند. البته مناسب است تا از EDTA در دیگ های بخار با فشار بالا استفاده شود. غالب پلیمر هایی که در اصلاح آب دیگ بخار مورد استفاده قرار می گیرند، دارای ترکیبات مصنوعی بوده که پاره ای از آنها در عملکرد بسیار مشابه EDTA می باشند. استفاده از پلیمرها باعث پخش و از هم گسیختگی مواد جامد معلق  میگردد که از این جهت تحت نام ”پراکنده سازی“ نیز شناخته  شدهاند. تنوع پلیمر ها بسیار زیاد است که تعدادی از آنها برای کنترل سختی آب بکار گرفته  میشوند و تعدادی برای کنترل رسوبات آهنی مورد استفاده واقع  میشوند. در برنامه های پیشرفته اصلاح آب دیگ بخار از پلیمر و شلات ها بطور همزمان استفاده  میشود. البته تصمیم گیری در این خصوص مجدداً به نوع کیفیت آب مورد نیاز و به چگونگی عملکرد دیگ بخار باز می گردد.

زیرکش ( بلودان ) از موارد اساسی در اصلاح آب  دیگهای بخار به شمار می آید. هدف از زیرکش ( بلودان ) محدود ساختن غلظت ناخالصی ها به آب دیگ بخار است. میزان زیرکش بسیار حساس و بحرانی است، چنانچه مازاد زیرکش موجب افزایش  بیرویه مصرف انرژی و هزینه های مرتبط با مواد شیمیایی می شود و زیرکشی کم نیز موجب افزایش غلظت ناخالصی ها در آب دیگ بخار  میگردد. معیار دقیقی برای میزان زیرکشی در دسترس نمی باشد چرا که این میزان تابعی از کیفیت آب بوده و لذا  میتواند بین 1 الی 25% متغیر باشد.

حتی محل زیرکشی ( بلودان ) نیز می تواند از سطح آب در محل غلطک بخار، غلطک لای، هدر تحتانی و یا زیر دیگ بخار باشد.

عمل زیرکش می تواند به  صورتهای مستمر و متناوب انجام شود. ذیلاً قواعد پایه که در عمل زیرکشی باید رعایت شوند، ارایه می گردد.

الف در دیگ های بخار از نوع غلطکی بهتر است تا غلظت از طریق زیرکش در محل غلطک بخار صورت پذیرد. توصیه شده است که عمل زیرکشی از نوع مستمر انجام شود.

ب زیرکش از محل غلطک  لای موجب جدا سازی ذرات معلق جامد می گردد، ولی استفاده از این روش می تواند باعث ایجاد وقفه در جریان آب ورودی به دیگ بخار شده و صدمات جدی به دیگ وارد نماید. در صورتیکه زیرکش از قسمت تحتانی دیگ بخار انجام  میشود باید سعی شود تا در  کوتاهترین زمان این عمل انجام گیرد و به صورت منظم صورت پذیرد.  ج در خصوص زیرکش از دیگ های بخار از نوع فایر تیوب می توان عمل زیرکش رابصورت مستمر یا متناوب انجام داد.

یکی از روش های جلوگیری از اتلاف انرژی، نصب دستگاه بازیافت حرارت بوده که اکنون به صورت اقتصادی در بازار به فروش  میرسند و  ظرفیتهای پائین زیرکش تاحد 500 کیلوگرم در ساعت را پوشش می دهند.

سود بصورت ترکیب هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم بطور جداگانه یا همزمان برای کنترل  پهاش آب دیگ های بخار مورد استفاده قرار می گیرد. در بعضی موارد سود را به همراه پلی فسفات استفاده  مینمایند. هیدرازین و آمونیاک از دیگر مواد شیمیایی هستند که در اصلاح آب  دیگهای بخار بکار گرفته  میشوند. استفاده از هیدرازین و آمونیاک از دیگر مواد شیمیایی هستند که در اصلاح آب  دیگهای بخار بکار گرفته  میشوند. استفاده از هیدرازین و آمونیاک در اصلاح آبهایی که دارای سختی

زیاد هستند، توصیه نمی گردد چرا که اثر بخشی آنها در این نوع آبها بسیار ضعیف است. از طرفی هیدرازین که به نوعی از جمله مواد شیمیایی خطرناک محسوب می شود، بطور متداول در صنایع مورد استفاده واقع نمی شود و استفاده از آن بیشتر مختص  نیروگاههای تولید برق است.

خوردگی در کندانسورها، تله های بخار و  لولههای تقطیر بطور متداول صورت می گیرد. لذا   پهاش آب می بایست توسط مواد شیمیایی نظیر آمین ها در حد خنثی قرار گیرد. متداول ترین  آمینهایی که مورد استفاده قرار  میگیرند مورفولین، سیکلوهکسیلامین و دی اتیل آمینو اتانول (DEAE) هستند. بهترین گزینه استفاده همزمان از مخلوط  آمینها است و برای این منظور باید درصد اختلاط انواع آمین ها توسط مشاورین ذیصلاح تعیین گردد. در اثر استفاده از انواع  آمینها لایه نازکی بر سطوح داخلی تأسیسات یاد شده ایجاد  میگردد که مانع واکنش اکسیژن محلول با فلز بدنه تأسیسات می شود و بدین ترتیب از خوردگی جلوگیری بعمل می آید.

سود اقتصادی ناشی از اجرای صحیح برنامه های اصلاح آب

در بخش های مختلف این فصل قویاً و مکرراً توصیه شد تا برای اصلاح آب خام و جلوگیری از خوردگی و دیگر صدمات از مشاورین خبره و ذیصلاح استفاده شود. در یکی از کارخانه های واقع در آریزونا، مشاورین پی بردند که یکی از شش واحد کارخانه با بازدهی 56% مشغول فعالیت است. پس از بررسی های دقیق مشخص شد که مشکل رسوب گذاری در سیستم حادث شده است و با استفاده از اسیدهای مناسب نسبت به رفع مشکل اقدام و بازدهی 5/99 درصدی حاصل شد. ادامه بررسی ها نشان داد که تعداد 5 واحد از 6 واحد برج های خنک کن نیز دارای گرفتگی و تجمع بیولوژیکی است که با استفاده از آب فشار قوی، نسبت به رفع  گرفتگیها اقدام شد. نهایتاً در اثر  پاکسازی واجرای  برنامههای جدید اصلاح آب خام مجموعاً 26 هزار دلار در مصرف مواد شیمیایی و 70 هزار دلار در مصرف انرژی صرفه جوئی بعمل آمد. همچنین مصرف آب به میزان ده میلیون لیتر کاهش یافت.

لذا اقدامات اصلاحی نه تنها موجب افزایش بهره وری می شود، بلکه از توقف خط تولید برای اجرای تعمیرات کلی نیز جلوگیری  مینماید.

جهت مشاهده ادامه مقاله کلیک کنید

 

 

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

تماس - بخش فروش