از مهمترین اهداف بهینه سازی آب بویلر حفاظت از قطعات مختلف دیگ بخار در برابر زنگ زدگی و خوردگی می باشد. در صورتی كه مسایل اقتصادی واحد مطرح باشد. بازیافت حرارت از زیرآب و شاید بازیافت بخار تبخیر شده توسط آب ذخیره، قابل توجیه است.
بازیافت حرارت از طریق گذراندن آب به درون یك مبدل حرارتی و گرم كردن آ ب تغذیه (كه حالت واسطه خنك كنندگی را دارد ) عملی می گردد (شكل 6-6/ب) باید فشار مخزن زیرآب، حداقل معادل فشار مخزن هواگیر باشد (بخش 6-8) بازیافت حرارت و بخار معمولا فقط در زیرآب های پیوسته، با ارزش هستند.
6-4 اهداف بهینه سازی آب بویلر
بهینه سازی آب در دیگ بخار با اهداف حفاظت قطعات تحت فشار دیگ بخار كه در تماس با آب هستند-در مقابل خوردگی از ایجاد رسوبات، امری ضروری است. این امر مستلزم ایجاد شرایط مطلوبی در واحد تهیه بخار و برقراری ضوابطی برای كنترل TDS در آب دیگ بخار و كاهش مقدار زیرآب، می باشد.
تشكیل پوسته های رسوبی یا ته نشست ها بر اجزایی از دیگ بخار كه در مقابل حرارت گازهای حاصل از احتراق هستند منجر به افزایش دمای فلز بر اثر خاصیت عایق بودن رسوبات می شود چنانچه این موضوع ادامه یابد، باعث تغییر شكل فلز و در نهایت جر خوردن قطعات حرارت دیده بر اثر كاهش مقاومت مكانیكی فلز در دماهای بالا می گردد.
در سطح داخلی لوله های تمیز و بدون رسوب ،دمای فلز دیگ بخار تقریبا با دمای آب دیگ برابر است.در دیگ بخاری كه در فشار 7bar gauge كار می كند، دمای آ ب 170 .C و در فشار ba gauge30 به 236 .C می رسد.
اهداف بهینه سازی آب بویلر
در دیگ های لوله-آتشی،ضخامت فلز كوره تا mm22 و ضخامت صفحات لوله ممكن است از این مقدار هم بیشتر شود. شارهای حرارتی در این مناطق حدود KWM-2300-150 و در نقاطی نیز بالاتر می باشد. شیب حرارتی نسبتا قابل توجهی در این فلزها ایجاد می شود كه باعث تنش حرارتی می گردد.
وجود یك لایه رسوب پوسته ای در جدار داخلی لوله آب دیگ بخار باعث افزایش دمای فلز و در مواردی به محدوده خزش می شود. در وضعیت خزش، فلزی كه بر اثر تنش تغیر شكل و خمش پیدا كرده، به ابعاد اولیه خود برنمی گردد و منجر به تورم كوره می گردد.
گرم شدن و سرد شدن های متوالی مقدار این پیچش را زیاد كرده، به نحوی كه ممكن است در نهایت باعث تركیدگی و پیامدهای مصیبت باری شود. بنابراین ضروری است كه تشكیل رسوب های پیوسته را به حداقل كاهش داد و ترجیحا آن را حذف نمود، كه این امر با توجه به روش های پیشرفته بهینه سازی آب، كاملا امكان پذیر است.
اثر رسوب بر دمای فلز در ضخامت های متوسط در نمودار 6-7 نشان داده شده است. این نمودار مربوط به لایه رسوب پوسته ای با هدایت گرمایی متوسط، به طور مثال رسوب كربنات، می باشد.
رسوب های متخلخل و رسوب های سیلیسی هدایت گرمایی بسیار كمتری دارند، به طوری كه حتی ضخامت كمتر از 1میلی متر آنها می تواند اثرات شدیدی داشته باشد. جدول 6-2 هدایت گرمایی چند رسوب متداول دیگ بخار را نشان می دهد.
جدول 6-2 هدایت گرمایی چند نوع رسوب متداول دیگ ها
هدایت گرمایی(Wm-1K-1) نوع رسوب
0.86-2.6 كربنات كلسیم
0.69-1.3 سولفات كلسیم
0.08-0.13 رسوب های سیلیكات
0.09-0.90 رسوب های متخلخل
3.5-2.2 رسوب های متراكم
وضعیت فیزیكی رسوب بیشتر از ماهیت شیمیایی آن بر هدایت گرمایی آن موثر است.در شرایط عملیاتی ،رسوب های متخلخل، بخار را كه دارای هدایت گرمایی بسیار پایینی است، درون خود جای می دهد.
رسوب های پوسته ای تاثیرات متفاوتی بر صفحه لوله ها می گذارند. این صفحات كه توسط میله های نگهدارنده، به همدیگر وصل شده اند، از تورم های شدید و ترك خوردگی محافظت می شوند، ولی ممكن است تنش های حاصل باعث ترك خوردگی و نشتی اطراف محل اتصال لوله به صفحه لوله بشود.
رسوب هایی كه در فاصله بین لوله ها در سمت آب، می نشینند از دسترس خارج هستند و قابل تمیز كردن نیستند و فقط به كمك مواد شیمیایی پاك می‌شوند.
رسوب های كربنات توسط اسیدهای ضعیف ازبین می روند ولی رسوب های سیلیسی به آسانی زدوده نمی شوند و استفاده از شستشوی شیمیایی به كمك سود سوزآور، یكی از روش های تمیز كردن آن ها است (بخش6-13) آب هایی كه اسیدی یا قلیایی شدید باشند به فولاد قطعات تحت فشار دیگ بخار حمله می كنند و منجر به خوردگی و از كار افتادگی این قطعات می گردند.
اهداف بهینه سازی آب بویلر
ناخالصی های رسوب زا در دیگ بخار ترکیباتی است که به سختی قلیایی معروف شده است.
6-5 – ناخالصی های رسوب زا در دیگ بخار
5-1 سختی چیست؟
مهم ترین مواد شیمیایی رسوب در ایجاد رسوب در دیگ ها، املاح كلسیم و منیزیم هستند كه به نام املاح سختی زا معروفند.
بی كربنات های كلسیم و منیزیم، در آب حل شده و ایجاد محلولی قلیایی می كنند كه سختی های قلیایی نامیده می شوند. بر اثر حرارت، این املاح تجزیه شده و دی اكسید كربن آزاد می كنند.
مواد شیمیایی ته نشین شده در این عمل به صورت لجن های نرم می باشد. سختی های بی كربنات سختی موقت نامیده می شوند. بدین معنی كه در اثر جوشاندن از آب خارج می گردند.
محلول سولفات های كلسیم و منیزیم،كلریدها و نیترات ها و غیره در آب از نظر شیمیایی خنثی هستند و به سختی غیر قلیایی نامیده می شوند. این سختی ها را كه به صورت رسوب های پوسته ای سخت به سطوح دیگ می نشینند و به آسانی خارج نمی گردند.
به نام سختی دایم نامیده می شوند سختی های غیر قلیایی بر اثر كاهش قدرت حلالیت شان در دمای بالا و افزایش غلضت شان به علت عمل تبخیر در دیگ بخار و یا ضمن اعمال شیمیایی كه به تركیبات نامحلول تری تبدیل می شوند، ازآب جدا می گردند.
5-2 سیلیس
وجود سیلیس در آب دیگ بخار موجب تسریع در ایجاد رسوب های سیلیسی سخت می شود، كه در صورت همراه شدن با رسوب های كلسیم و منیزیم تولید سیلیكات های كلسیم و منیزیم با هدایت گرمایی بسیار پایین می نماید. سیلیس ممكن است بر روی پره های توربین ها بنشیند.
این سیلیس بر اثر تراوش قطرات آب به درون جریان بخار و یا در دیگ های جریان بخار و یا در دیگ های با فشار بالا، توسط تبخیر مستقیم سیلیس به جریان بخار وارد می گردد.
6-6 ناخالصی های عامل خوردگی
خوردگی بر اثر عامل الكترولیت ایجاد شده توسط گازهای محلول اكسیژن، هیدروژن و یا دی اكسید كربن در آب انجام می شود.
اكسیژن و دی اكسید كربن با فلز تركیب شده و منجر به حل آهن با تبدیل آن به اكسید نامحلول می شود، كه نتیجه این عمل ایجاد حفره در سطح فلز و در نهایت از كار افتادگی قطعات تحت فشار می باشد.
معمولا خوردگی های سطوح داخلی، در زیر رسوب های متخلخل كه محل تغلیظ مواد شیمیایی موجود در آب است، صورت می گیرد. مواد تغلیظ شده خورنده هستند و باعث خوردگی فلز می شوند.
شكل 6- 8 نمونه ای از این نوع است.
ناخالصی های رسوب زا در دیگ بخار
خوردگی هیدروژن بر اثر اسیدی شدن آب دیگ بخار صوت می گیرد، كه در آن كربن موجود در فولاد با هیدروژن تركیب شده و باعث از هم پاشیدگی ساختار فلز و شكنندگی آن می گردد (شكنندگی هیدروژنی)، مشخصه این نوع از كار افتادگی ایجاد حفره با لبه های ضخیم است.
شكنندگی كاستیكی نوعی خوردگی فلزی است كه هنگام افزایش تنش به بالاتر از نقطه تسلیم فلز، و تماس با محلول قوی هیدرو اكسید سدیم با محلول هیدرو اكسید پتاسیم (بالاتر از غلظت %5 كه بسیار بالاتر از حد نرمال در آب دیگ بخار است) پیش می‌آید.
احتمال شكنندگی كاستیگی در دیگ های مدرن جوشی بسیار كم است ولی در محل نشتی انبساط لوله ها، بر اثر تبخیر آب دیگ بخار ممكن است غلظت كاستیك به شدت افزایش یابد و در مسیر نشتی، كاستیك تغلیظ شده بر جای بماند.
نوعی خوردگی مفید نیز در دیگ ها پیش می آید كه عبارت از واكنش بین آهن و آب كه در نهایت منجر به ایجاد فیلم مغناطیسی آهن (Fe3 O4) می گردد.
این فیلم، اجزاء تحت فشار دیگ بخار را در مقابل خوردگی الكتریكی مذكور در بالا محافظت می نماید. برای ایجاد این فیلم محافظ، آب دیگ بخار باید قلیایی باشد و شرایط احیاكنندگی داشته باشد.
منبع مطالب :كتاب تكنولوژی دیگ های بخار صنعتی تالیف David Gunn & Robert Horten و با ترجمه مهندس رفیعی پور
طبقه بندی بویلرها – سری مقالات روش های پیشگیری از رسوبات بویلرها (قسمت اول)
انواع بویلرها و عملکرد آن ها – روش های پیشگیری از رسوبات بویلرها (قسمت دوم)
روش های پیشگیری از رسوب دیگ بخار و بویلرها (قسمت سوم)
روش های پیشگیری از رسوبات بویلرها (قسمت پنجم)
روش های حفاظت و نگهداری از بویلر در مقابل خوردگی
کپی ممنوع استفاده از مطالب اين سايت فقط با ذكر نام منبع بلامانع می باشد کپی ممنوع
