رسوبات تشكیل شده از آب و بخار -قسمت چهارم

مواد شیمیایی بهسازی بویلر بخار، تركیب آب و گرمای ورودی، روی رسوب گذاری تاثیر می گذارد. در فشارهای PSi2500(17/2Mpa) یا بیشتر، معمولا هیدرازین مورد استفاده واقع می شود.

نمك زدایی آب و تصفیه آب كندانس اعمالی هستند كه در تصفیه آب بكار می روند. این امر بدان معناست كه رسوب ها احتمالا فقط شامل اكسید آهن تولید شده به وسیله خوردگی سطوح داخلی، شاید مس، نیكل، فلزات و آلودگی های دیگر هستند (شكل12-1).

هیچ گونه مواد شیمیایی بهسازی كننده یا محصولات حاصل از واكنش آن ها در رسوب ها دیده نمی شود. در فشارهای پایین طیف وسیعی از تركیبات می تواند بوجود آید. تركیب و محل احتمالی ویژگی های انواع رسوب در جدول(5-1) آمده است.

جدول(4-1)-تمیزی لوله دیگ بخار در نتیجه بهسازی بویلر بخار

نوع دیگ بخار	رسوب (mg/cm2)
	تمییز	كمی كثیف	خیلی كثیف
واحدهای فوق بحرانی	<15	15-25	>25
واحدهای زیربحرانی (1800Psi وبالاتر)	<15	15-40	>40

توجه:1 mg/cm²=1 g/ft² ، 1 psi=0/006895 Mpa

اكسیدهای آهن

یك لایه سیاه محكم، نرم و فشرده مگنتیت معمولا روی سطح داخلی دیگ بخار پیدا می شود. مگنتیت در اثر واكنش مستقیم آبادی با فلز تولید می شود. در دیگ های بخار با فشار بالا، مگنتیت شامل دو لایه است كه معمولا بوسیله بررسی میكروسكپی قابل دیدن است. (۱۳-۱)

اگر سرعت ته نشینی بالا و یا تولید بخار زیاد باشد، ذرات اكسید آهن می توانند روی لایه مگنتیت نرم تشكیل شده در اثر گرما، رسوب كنند.(۱۴-۱)

 

معمولا ذرات درشت مگنتیت محكم به سطح نمی چسبند، مگر این كه با دیگر رسوب ها مخلوط شوند. رسوبات كریستالی سوزنی شكل مگنتیت سیاه و براق معمولا در نزدیك نقاط خوردگی ناشی از قلیا دیده می شوند. كریستال های مگنتیت گاهی اوقات یك پوشش براق روی سطح استیم درام و لوله ها تولید می كنند(شكل های 16- و 15-1).

 

تراشیدن مقادیر كمی از این ماده از سطح و نزدیك كردن یك آهن ربا به این ذرات نشان می دهد كه در آن آهن وجود دارد.

از طرف دیگر، تشكیل رسوب هماتیت تا اندازه ای در دماهای پایین تر و غلظت اكسیژن بالاتر اتفاق می افتد و هماتیت یك متصل كننده ذرات است كه تمایل به جمع شدن دارد و سبب می شود بقیه ذرات در رسوب نگهداشته شوند.

هماتیت در صورتی كه غلظت اكسیژن بالا باشد می تواند قرمز شود و معمولا در اكونومایزرها همراه با خوردگی اكسیژن وجود دارد(جدول 5-1).

جدول(5-1)-اجزای رسوب های تشكیل شده از آب

معدنی فرمول طبیعت رسوب محل و شكل معمول

اكمیت Na2O.Fe2O3.4SiO2————- سخت و چسبنده رسوب لوله تحت هیدروكسی آپاتیت یا سرپنتین آلفاكوارتز—————– SiO2 ———————سخت و چسبنده تیغه های دوربین ، مد درام ، رسوب لوله آمفی بول ————- MgO.siO2 ——————–پیوند چسبنده ————–رسوب و لجن لوله آنالیست —-Na2O.A12O3.4Sio2.2HO2 —-سخت،چسبنده—رسوب لوله تحت هیدروكسی آپاتیت یا سرپنتین انهیدریت ——— CaSo4—————–سخت، چسبنده —— رسوب لوله ، لوله های مولد آرگونیت——— CaCO2 ——————سخت،چسبنده رسوب لوله خطوط خوراك ، لجن براسیت —— Mg(OH)2 —————-سخت،چسبنده لجن در درام و خطوط اصلی دیواره آب مس——————- CU ———————– لخته كننده لوله های دیگ بخار و تیغه های توربین كوپریت ————— CU2O ——————– لایه الكتروپلیت —- تیغه های توربین ، رسوب های دیگ بخار جیپسم ———— CaSO4.2H2O—————– لایه چسبنده ———- رسوب لوله ، لوله های مولد هماتیت ————— Fe2O3 ———————————————سخت ، چسبنده درسراسر دیگ بخار هیدروكسی آپاتیت — Ca10(OH)2(PO4)6 ————–لخته كننده ———– مد درام ، دیواره آب ، لجن فسفات منیزیم Mg3(po4)6 ——————————-لایه پیونددهنده لوله ها ، مد درام ، دیواره های آب مگنتیت ———- Fe3O4 ———————————-فیلم محافظ همه سطوح داخلی نوزلیت———3 Na2O.3A12O3.6Sio2.Na2SO4 ————–سخت و چسبنده رسوب لوله پكتولیت ————– Na2o.4Cao.6sio2.H2O. ———– سخت و چسبنده ———–رسوب لوله سرپنتین —————- 3Mgo.2sio2.H2O ———- لخته كننده ————————— لجن سودالیت 3 Na2O.3A12O3.6Sio2.2NaC1 سخت و چسبنده ——————— رسوب لوله گزنولیت ——————-5Cao.5Sio2 H2O —————– سخت و چسبنده————-رسوب لوله

بهسازی بویلر بخار از دیگر فلزات و اكسیدهایشان

مس یا از طریق جا به جایی مستقیم با آهن و یا احیای اكسید مس توسط هیدروژن تولید شده ضمن خوردگی رسوب می كند. به طور عادی می توان لكه های بزرگ و قرمز مس را كه با محصولات خوردگی مثل مگنتیت و هماتیت مخلوط است، در نزدیكی نقاط خوردگی ناشی از قلیا (خوردگی ناشی از قلیا-باعث تولید هیدروژن می شود) مشاهده كرد شكل (12-1).

رنگ قرمز سطحی شباهت به هماتیت دارد. مس فلزی را به راحتی می توان از دیگر مواد با آزمایش نیترات نقره تشخیص داد. در صورت وجود مس فلزی با افزایش یك قطره نیترات نقره كریستال های سفید رنگ نقره سریعا رسوب خواهد كرد.

اكسید مس تشكیل شده، تحت شرایط دیگ بخار، سیاه رنگ و غیرمغناطیسی است. خوردگی گالوانیكی در اثر رسوبات (یا به صورت مس فلزی یا به صورت اكسید) به ندرت در دیگ های بخاری كه خوب رویین شده اند، اتفاق می افتد.

اكسیدهای روی و نیكل گاهی همراه با رسوبات مس دیده می شوند. این مورد قابل انتظار است، زیرا روی و نیكل اغلب در آلیاژهای برنج و مس-نیكل به كار رفته در ساخت كندانسورها و هیترهای آب خوراك وجود دارد.

معمولا غلظت این عناصر در رسوب ها كم تر از مس است. اكسیدنیكل بعنوان یك اتصال دهنده ،رسوب گذاری بسیاری با لایه محكم می نماید. به هرحال، غلظت نیكل معمولا پایین است و می تواند با روش تجزیه شیمیایی و اشعه ایكس فلورسانس یا تفرق شناسایی و تعیین مقدار شود.

 

رسوب دیگ بخار از مواد مختلفی تشکیل شده و جنس لایه های رسوبی بستگی به عوامل متعددی از جمله آب تغذیه دیگ بخار دارد که در هر منطقه متفاوت است.

نمك ها

هنگامی كه جوشیدن شروع می شود ابتدا تركیباتی كه دارای حداقل حلالیت هستند رسوب می كنند. كربنات كلسیم سریعا رسوب سفید و ترد تشكیل می دهد كه اگر اسید هیدروكلریك بر روی آن ریخته شود كف خواهد كرد(شكل17-1).

سولفات كلسیم به غلظت های بالاتر از كربنات نیاز دارد تا رسوب كند. برخی اوقات حضور فسفات ها را می توان با رسوبات ترد (اما خیلی كم تر ازكربنات كلسیم) حدس زد.

فسفات منیزیم یك اتصال دهنده است كه می تواند رسوبات سخت و چسبنده تولید كند. بیشتر رسوبات فسفات منیزیم بی رنگ هستند اما اگر با اكسیدهای آهن همراه باشند رنگ قرمز، قهوه ای یا سیاه به خود می گیرند.

سیلیكات های نامحلول در اكثر دیگ های بخار وجود دارند. بیشتر سیلیكات های بسیار سخت و غیرقابل حل در اسید هستند به جز اسید هیدروفلوریك.

كمپلكس سیلیكات ها مثل آنالیست (Na₂OA1₂O₃ 4SiO₂ 2H₂O) آكمیت ( Na₂O.Fe₂O₃.4SiO₂) یا سود الیت (Na₂O.3A1₂O₃ .SiO_2. 2NaC1) می تواند گواهی بر پوشش بخار باشد زیرا جزو تركیبات واسطه سدیم محلول هستند.

در صورتی كه آلوم از زلال كننده ها تراوش كند آنالیست تشكیل می شود.(شكل 18-1).

بطور كلی اگر مكانیسم تراكم موضعی شدید باشد می توان رسوب ها را در آب محلول نگه داشت. بنابراین وجود تركیباتی مثل هیدروكسیدسدیم، فسفات سدیم و سولفات سدیم در رسوب را بایستی به عنوان دلیلی بر تبخیر تا مرحله خشك شدن در نظر گرفت.

گزارش شده كه بوی شدید سولفید هیدروژن ناشی از تجزیه سولفیت در نزدیكی دیگ بخاری كه دارای نقاط داغ بوده تشخیص داده شده است.

نمك های قابل هیدرولیز مثل MgC1₂ می توانند از طریق نشست كندانسوزهای آب دریا وارد آب دیگ بخار شوند. كلریدها در رسوب های متخلخل متراكم شده و به اسید هیدرولیك هیدرولیز می گردند. تجزیه روغن، گریس و دیگر مواد آلی می توانند شرایط اسیدی را ایجاد كنند.

مرفولوژی رسوب دیگ بخار

در بحث های قبلی رسوب ها بیشتر بر اساس ماهیت شیمیایی خاص آنها بود. به هرحال، بیشتر رسوب های واقعی دیگ بخار شامل تركیبات زیادی هستند. ساختمان رسوب می تواند روی نوع تركیبات رسوب تاثیر بگذارد، همچنین می تواند برای تعیین حرارت ورودی، شرایط آب و نوع مكانیسم های خوردگی بكار برده شود.

هر نوع رسوبی كه در مقابل شستشو مقاومت كند نامطلوب است. بخصوص رسوبات غیر محلول و نفوذپذیر مثل مواد با ذرات درشت بسیار مضر هستند. این رسوبات اجازه می دهند كه ذرات محلول در داخل خلل و فرج آنها متراكم شوند.

بنابراین هیدروكسیدسدیم كه خلل و فرج آن پیدا می شود ممكن است نامحلول باشد. رسوب گذاری تركیبات متخلخل اغلب سبب می شود كه تجمع تركیبات محلول بیشتر شود.

بطوركلی رسوب قدیمی تر، سخت تر است و به سختی، به دیواره های لوله می چسبد با افزایش سن رسوب، شكاف رسوب با مواد جامد پر می شود وسبب افزایش حجم، دانسیته و سختی می‌گردد.

استثنائاتی در این قانون وجود دارد و این قضاوت ها طبیعتا فرضی هستند. با وجود این، حضور رسوبات سخت و محكم اغلب نشان دهنده این است كه رسوب گذاری در مدت طولانی در دماهای بالای فلز انجام شده است و تشكیل رسوبات به صورت لایه لایه نشان دهنده تغییر در شیمی آب می توان تاریخچه ای از زمان رسوب گذاری تهیه كرد.

حذف

تمام رسوب ها نامطلوب، در نهایت ناشی از خواص شیمیایی آب و یا عملكرد دیگ بخار هستند. بهسازی مناسب آب می تواند رسوب گذاری را كاهش دهد. قوانین عمومی بهسازی مناسب آب ، مشخص هستند. تغییرات شیمیایی آب و شرایط عملیات آن باید حداقل باشد.

برای اجتناب از رسوب گذاری باید تلاش نمود تا دیگ بخار همیشه كمی زیر ظرفیت طراحی كاركند و نیز اطمینان حاصل نمود كه تمام تجهیزات به طور مناسب عمل نمایند.

مهم ترین فاكتور دیگ بخار كه روی رسوب گذاری تاثیر دارد عمل حرارت دادن است. همچنین، حذف نقاط داغ ، كنترل سطوح آب و ثابت نگه داشتن ظرفیت، از راه های پیشگیری از رسوب گذاری هستند.

علاوه برآن امكان استفاده مناسب از مشعل، تنظیم سوخت و زیر اب كافی در كاهش رسوب گذاری موثر می‌باشند.

موارد احتیاطی

رسوب ها به ندرت شامل فقط یك تركیب هستند. آزمایش شیمیایی برای تعیین نوع و میزان هریك از اجزای رسوب لازم است. اجزای محلول هنگامی كه دیگ بخار سرد شده و تولید بخار متوقف گردد مورد شستشو قرار خواهند گرفت. گاهی اوقات نتایج آزمایشگاهی تركیبات شستشو، منعكس كننده اجزای رسوب در هنگام كار دیگ بخار نیست.

معمولا مطمئن تر است قبول كنیم كه غلظت های اجزای خیلی محلول، در نتایج آزمایشگاه كم تر گزارش شده اند. حضور هر كدام از تركیبات با حلالیت بالا معمولا برای اثبات انحرافات از هسته جوش، كافی است.

مقدار تركیب درصد و لایه لایه شدن رسوب ها در نزدیكی محل پاره شده فرق می كند. خروج مایع از این نقاط موجب خارج شدن رسوب می گردد.

گاهی اوقات محصولات از احتراق در داخل سطوح داخلی نزدیك پارگی پیدا می شوند. وزن رسوب ها در نزدیكی سطوح برآمده یا پاره شده معمولا كم تر از مقدار واقعی آن در هنگام كار دیگ بخار است. اغلب محصولات خوردگی با رسوب ها اشتباه می شوند.

این مطلب بخصوص در مورد سوپرهیترهای دیگ بخاری كه بعلت از سرویس خارج بودن در جایی كه تاول زدگی اغلب با تراوش املاح ناشی از مواد جامد آب دیگ بخار اشتباه می شود، از خوردگی ناشی از اكسیژن متاثر می شوند (به فصل 8 ((خوردگی ناشی از اكسیژن)) مراجعه شود.)

رسوبات سوزنی شكل مگنتیت كه در اثر PH پایین بوجود می آیند می توانند با ذرات آهن وارد شده از تجهیزات قبل از دیگ بخار اشتباه گرفته شوند.

مشكلات مرتبط

سابقه مطالعاتی(1-1)

صنعت	كاغذ و خمیركاغذ
محل نمونه	لوله اكونومایزر از دیگ بخار بازیافتی نزدیك خط اصلی بالایی
جهت نومنه	خمیده- (افقی به عمودی-شكلJ)
مدت كاركرد	10سال
برنامه بهسازی آب	شلانت
فشار درام	600Psi(4/13MPa):فشار آب خوراك 820 Psi(5/65 Mpa)
مشخصات لوله	قطر خارجی2ni
سوخت	مایع

ضمن خارج كردن لوله های اكونومایزر آسیب دیده، رسوب های داخلی زیادی بطور غیرمنتظره دیده شد. سطوح داخلی بعضی از لوله ها بصورت غیر منظم با یك لایه نرم و متورم از اكسید آهن پوشیده شده بود. اكسیدهای زیرین سیاه بودند. یك لایه متراكم با ضخامت یك اینچ از مواد ترد و شكننده در محل خم لوله در شكل(19-1) نشان داده شده است.

مشاهده دقیق نشان می دهد كه مواد متراكم شده شامل ذرات آنتراسیت و دانه های رزین است(شكل20-1).

رسوب از بستر رزین خورده شده انتقال پیدا كرده است. سطح فلز در زیر رسوب، حفره ای و نازك شده است. رسوب های متراكم جریان سردكننده را كند می كند، ولی هنوز بیش گرمایی اتفاق نمی افتد زیرا دمای گاز خروجی از دودكش خیلی پایین است (حدود 288^0c یا 550⁰F).

انحرافات از هسته جوش زیر رسوب ایجاد شده، سبب تجمع هیدروكسید سدیم و سپس خوردگی می گردد.

منبع :كتاب تجزیه و تحلیل از كارافتادگی دیگ های بخار مترجم مهندس محمد رضا نفری

مطالب مرتبط :

رسوبات تشكیل شده از آب و بخار – قسمت دوم

رسوبات تشكیل شده از آب و بخار – قسمت پنجم