کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار -بخش دوم

boiler-deposit-formation

boiler-deposit-formation

بحث قبلی کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار-بخش اول محدود به مواد شیمیایی نظیر کربنات ها، فسفات ها و کلنت ها با فعل و انفعالات استویکیومتری با رسوبات حاصل از نا خالصی های آب تغذیه به دیگ بخار بود. مبحث  فعلی انتخاب مواد آلی، پولیمرها، تری شولد سیکو استرانت و نقش آنها در بهبود سازی داخلی تغذیه به دیگ های بخار مدرن بر اساس غلظت های کمتر از نیاز مستقیم و متناسب با عوامل رسوب زا می باشد.

 فعل و انفعالات غیر استویکیومتری Nonstoichiometry Raectants

مواد آلی Organic Matters

مواد آلی در این رده معمولا مبنای طبیعی داشته و شامل، لیگنین ها، تانین ها، مشخصات گلوکز، مشتقات سیوید و نشاسته ها می باشند. شروع استفاده از مواد شیمیائی آلی به حدود قرن بیستم بر می گردد. وظیفه مواد آلی بوسیله جذب سطحی بر روی رسوبات می باشد.

این عمل مانع از چسبیدن ذرات در حجم وسیعی گردیده و همزمان آنها را بصورت نرم و نسبتا غیر چسبنده نگاه خواهد داشت. زیرا انتخاب مواد آلی، طبیعی عمل کردن آنها به وسیله پوشش ذرات می باشد، که موثر در جلوگیری از تشکیل رسوبات بوسیله عواملی نظیر سیلیکات آبدار منیزیم، هیدروکسی آپاتیت، کلسیم، فسفات منیزیم، ئیدرات آهن سه ظرفیتی و برخی سیلیس که ذاتا رسوب می گردند، خواهد بود بیشتر مواد آلی در درجات حرارت بالا مستعد به سوختن و تبدیل شدن به مواد کربنی را داشته و رسوب می نمایند. در این میان لیگنین نسبتا در برابر گرما پایدار بوده و تا درجات حرارت بالاتر از ۶۰۰ درجه فارنهایت مقاوم می باشد.

پلیمرها Polymers

امروزه این نکته ثابت شده است که رکن اصلی موادی که با غلظت های کمتر از ” نیاز مستقیم و متناسب ” سیستم کار می کنند. باید پلیمرها باشند، زیرا خواص این مواد جهت چنین مصارفی بسیار ایده آل می باشد. ترکیب پلیمرها با ناخالصی های موجود در آب متناسب با میزان یا مقدار این ناخالصی ها نمی باشد و کارائی آنها بستگی مستقیم به نسبت بین پلیمر و مواد رسوب زا ندارد، بلکه وجود غلظت مشخصی از پلیمره در آب، محیطی را بوجود می آورد که امکان تشکیل رسوب و چسبنگی مواد معلق را غیر محتمل می نماید.

رشد کریستالی پلیمرها

پلیمرها بدین نحو از رشد کریستالی جلوگیری می کنند که نمی گذارند یون های موجود در محل به آنها بچسبد. هنگامی که پلیمر در آب نباشد بلورها بعنوان مراکز تجمع رسوبات ناخالصی های آب عمل می کنند. در این صورت کریستال ها چنان بزرگ خواهند شد که به آسانی از آب جدا شده و به سطح فلز دیگ بخار خواهند چسبید. پلیمرهای کارا به سطوح کریستال ها چسبیده و موجب تغییر در خواص سطحی آنها می گردند. بعلت همین تغییرات سطحی است که کریستال ها خاصیت دفع یون با ذرات معلق را پیدا می نمایند به نحوی که فاقد مراکزی جهت تجمع خود می گردند..شکل۶-۱۴.

boiler-deposit-formation - کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار boiler-deposit-formation - کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار
شکل ۶-۱۴ تغییرات ساختمانی داده شده توسط

پلیمرها به منظور مانعی جهت تجمع ناخالصی های آب

شکل ۷-۱۴ مکانیزم پلیمر بکار گرفته شده به هنگام

جذب ناخالصی های چسبنده در آب به سطوح فلزی

در حالیکه خاصیت تغییر شبکه کریستالی رسوب عامل موثر جلوگیری از تشکیل رسوبات بسیار سخت (بطور اخص رسوبات کلسیم ) می باشد. خاصیت معلق نگاهداری و پراکندگی پلیمرها موجب جلوگیری از رشد کریستالی می گردد که این عمل خود ناشی از برخورد ذرات با ناخالصی ها یا آلودگی های آب می باشد. در یک سیستم عاری از بهبود سازی، ذرات معلق، مجتمع شده و به هم می چسبند که خود منجر به تشکیل ذرات نامناسب بزرگتر خواهد شد. پلیمرها موقعیکه جذب سطوح ذرات می گردند مانع تجمع و چسبندگی شان به یگدیگر و یا چسبندگی آنها به سطح فلز خواهند شد.شکل۷-۱۴

فاکتورهای موثر در انتخاب پلیمر کارا شامل :

الف : پلیمر انتخابی باید با نوع بهبود سازی سازگاری داشته و نیز با شرایط عملی دیگ بخار نظیر فشار، درجه حرارت و میزان آلودگی که به نوع آب تغذیه مربوط می گردد هماهنگ باشد.

ب: وزن ملکولی مناسب داشته باشد زیرا در غیر اینصورت احتمال فولینگ در اثر بالا بودن وزن ملکولی و با راندمان پایین در اثر کم بودن وزن ملکولی خواهد داشت.

ج: وجود پلیمر کافی که دانسیته تزریقی کافی برای جذب ترکیبات را داشته باشد. زیرا در غیر این صورت ترکیبات محلول ضعیف شده و عمل معکوس صورت خواهد گرفت.

د : پلیمر بکار گرفته شده باید چنان انتخاب  گردد که ابعاد فعال خود را بتواند تحت درجات حرارت بالا حفظ نموده و پایداری خود را که تابعی از خصوصیات آب تغذیه به دیگ بخار است ثابت نگاه دارد.

تری شولد سکواسترنت Threshold Sequestrants

گروه دیگری از مواد شیمیایی که بعنوان جلوگیری کننده از تشکیل رسوب در دیگ بخار مصرف می گردد شامل تری شولد سکواسترانت و بالاخص پخش کننده های فلزی می باشند. تری شولد سکواسترانت با ممانعت کننده های رسوب هستند که قابلیت بیشتری نسبت به کلنت ها را در روش استویکیومتری دارا می باشند. بعنوان مثال از فسفونات می توان جهت جلوگیری از رسوب آهن در سدیم استفاده نمود.

فسفونات ها Phosphonates

فسفونات ها مجموعه ای از خواص پلیمرها را بطور یک جا دارا می باشند. در مرحله اول فسفونات ها قادر به جدا و محدود نگاه داشتن کاتیون های رسوب زا بوده و از ترکیب این کاتیون ها با آنیون های مختلف به همان نحوی که کلنت ها عمل می کنند جلوگیری می نمایند در نتیجه از رسوب کردن نمک هائی که از ترکیب کاتیون و آنیون مربوطه حاصل می شوند جلوگیری می کنند.

ولی مهم ترین خاصیت فسفونات ها توانائی آنها در جلوگیری از رسوب هیدروکسید آهن است که حتی در محیط های قلیائی شدید دیگ های بخار قادر به انجام این کار می باشند. هم اکنون فسفونات ها بعنوان یک رکن اساسی در برنامه های بهبود سازی نوین که با “غلظت های کمتر از نیاز مستقیم و متناسب سیستم” کار می کنند مورد استفاده بوده و روی دو خاصیت اساسی آنها یعنی جلوگیری کردن از تشکیل رسوب در مرحله ابتدائی و خاصیت پراکندگی مواد معلق مخصوصا آهن و مس به سطوح فلزی داخل دیگ بخار می باشد. به هرحال حضور کلنت ها در دیگ بخار موجب می گردد تا لجن های تشکیل یافته به آسانی پخش گردند.

روش محلول سازی Solubilizing Method

ترکیبات ممانعت کننده از رسوب شامل محلول نگاه دارنده می باشند. وجه مشترک بین انواع مواد شیمیایی محلول نگاهدارنده در آن است که این ترکیبات یون های رسوب زا را بصورت محلول در فاز آب نگاه می دارند. روش سنتی تر این نوع از برنامه ها مبتنی بر نگاه داشتن باقیمانده کلنت در آب دیگ بخار است. هدف از این نوع بهبود سازی آن است که به جای اینکه کاتیون عامل رسوب زا با آنیون مربوطه ترکیب و ایجاد رسوب نماید، شیمیائی با کاتیون مورد نظر ترکیب و ایجاد کمپلکس کاملا محلول می دهد.

موفقیت یا عدم موفقیت این نوع بهبود سازی منوط به نگاهداری مقدار باقیمانده کلنت در آب دیگ بخار است. ضمنا به واسطه خوردگی شدید از ذخیره اضافی کلنت ها باید به نگاه داشتن مقدار کمی از آن در دیگ بخار کوشش گردد. باید در نظر داشت که ذخیره کمی از کلنت در آب دیگ بخار و مصرف سریع آن، سیستم را به شدت در برابر تغییر کیفیت آب تغذیه و کم و زیاد شدن سختی آن آسیب پذیر می نماید.

با توجه به شرایط عملیاتی دیگ های بخار مدرن، توانایی ناچیز کلنت ها در جلوگیری از تشکیل رسوباتی است که بوسیله اکسیدهای فلزی حاصل می شوند زیرا تحت شرایط به شدت قلیائی دیگ های بخار یون هیدروکسید می تواند با مواد شیمیایی افزودنی نظیر کلنت ها رقابت کرده و کاتیون ها را بصورت ماده غیر محلولی راسب نماید. هرچند عدم وجود لجن ترکیبات کلسیمی بهنگام مصرف کلنت ها ممکن است نقش هیدروکسیدهای فلزی را بعنوان یک ماده متصل کننده کاهش داده و دیگ های بخار را در مقایسه با روش راسب کردن تمیز نگاه دارد، با این وجود هنوز در روش مبتنی بر نگاه داشتن باقیمانده کلنت، سیستم در معرض تشکیل هیدروکسیدهای فلزی بوده و نیز امکان متصل کردن لجن های منیزیم بوسیله اکسیدهای فلزی وجود دارد زیرا ترکیبات منیزیم حتی در مجاورت باقیمانده کلنت باز هم بصورت نامحلول باقی می ماند.

محلول نگه داشتن عوامل رسوب زدای بویلر

مراتب فوق معلوم می دارد که شرایط عملیاتی فعلی دیگ های بخار نیازمند روش هائی هستند که مبتنی بر محلول نگاه داشتن عوامل رسوب زا باشد، به نحوی که مصرف آنها ارتباط مستقیمی با مقدار عوامل رسوب زا نداشته باشد. استفاده از این مواد که بصورت غلظت کمتر از نیاز متناسب با مقدار عوامل رسوب زا بکار گرفته شده است، شامل یک یا چند ترکیب از پلیمرها، فسفونات ها و بالاخره ترکیبات کلنت ها با غلظت های کمتر از نیاز مستقیم و متناسب سیستم باشد.

کلنت های مورد استفاده در این روش شامل NTA و EDTA می باشد که قبلا در مورد آنها بحث شد. کلنت ها یا کاتیون های موجود در آب تغذیه به دیگ بخار نظیر کلسیم، منیزیم، آهن و مس که در مقابل کاتیون ها قرارد ارند ترکیب می گردد. رادیکال فسفات که به صورت آنیون است می تواند فقط با یون کلسیم و در شرایط استویکیومتری ترکیب گردد. ولی ترکیب منیزیم با کلنت ها در آب دیگ بخار بعلت رقابت یون های هیدروکسید و سیلیکات بندرت کامل می گردد. همراه نمودن مواد شیمیایی آلی با کلنت ها بسیار مفید بوده و موجب تمیز نگهداشتن دیگ های بخار از لجن، مخصوصا سر پنتین که در بهبود سازی آب دیگ بخار با کلنت وجود دارد خواهد گردید ضمنا ضرورت استفاده از زیرآب به هنگام استفاده از کلنت در هر حال ضروری می باشد.

کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار

استفاده از پلیمرهای جلوگیری کننده از تشکیل رسوب همراه با کلنت ها بسیار سودمند می باشد زیرا این امر موجب می گردد تا مقدار کمتری از باقیمانده کلنت در آب دیگ بخار نگهداری گردد. ضمنا گزارش گردیده است که تعدادی از پلیمرها در افزایش پایداری کلنت ها موثر می باشند، همین موضوع موجب می گردد تا کلنت ها به هنگام ترکیب با کاتیون ها باندی قوی تر را دارا باشند. در بعضی اوقات از مصرف کلنت ها به علت خورنده بودشان صرف نظر می گردد.

هرچند کلنت ها تا حدودی خورنده هستند ولی خورده شدن سیستم در بیشتر اوقات مربوط به مصرف ناصحیح آن می باشد. مشکلات پیشین در این مورد بیشتر تزریق مستقیم کلنت ها به داخل دیگ بخار بوده است. در چنین حالتی غلظت زیاد کلنت ها باعث افزایش بیش از حد آنها در داخل دیگ بخار خواهد گردید. مشکل در این مورد استفاده از کلنت ها در دیگ های بخاری است که دارای نقاط گرم حرارتی بعلت افزایش درجه حرارت موضعی می باشند.

انتخاب هریک از دو روش مذکور مربوط به ملاحظات اقتصادی می گردد. بعنوان مثال استفاده از کلنت برای بهبود سازی آب تغذیه به دیگ بخار که دارای سختی بالا باشد. بعلت مصرف زیاد مقرون به صرفه نمی باشد چنانچه استفاده از روش رسوب گذاری با عدم دستیابی به نمک های هیدروکسی آپاتیت از کلسیم و منیزیم غیر چسبنده همراه باشد، منجر به رسوب می گردد. در این وضعیت افزایش درجه حرارت پوسته خارجی تیوب موجب مصرف زیاد سوخت و نهایتا پارگی لوله و از کار افتادگی دیگ بخار خواهد گردید. در استفاده از فسفات هزینه های نربوط به شستشوی شیمیائی دیگ بخار نباید فراموش گردد. به هرحال چنانچه دیگ بخار مخصوصا مشکل لجن گرفتگی را دارد استفاده از روش محلول سازی توصیه می گردد.

شستشوی قلیائی Boiling Out

هدف از بویل اوت، شستشوی شیمیائی قلیائی دیگ های بخار قبل از گذاشته شدن در سرویس می باشد. کلا دیگ های بخار ساخته شده و یا تعمیر شده آغشته به مواد نفتی، گریس، و پاره ای از آلودگی ها است. چنانچه دیگ بخاری با داشتن آلودگی هایی در سرویس گذاشته شود مشکلاتی را بوجود خواهد آورد که در طولانی مدت منجر به از کارافتادگی آن خواهد گردید. لذا جهت احتراز از مشکلات فوق ضروری است نسبت به شستشوی شیمیائی قلیائی اقدام گردد. البته در بعضی موارد قبل از شستشوی قلیائی، انجام شستشوی شیمیائی با اسید بعلت داشتن اکسیداهن ملایم بصورت دستورالعملی معتدل با EDTA و یا اسیدکلرئیدریک حداکثر ۴ درصد محافظت شده با ماده بازدارنده توصیه می گردد.

مواد شیمیائی مصرفی در شستشوی شیمیائی قلیائی شامل کاستیک سودا به مقدار ۲% الی ۴% درصد، کربنات سدیم به مقدار ۲% الی ۴% درصد، تری سدیم فسفات به مقدار ۴% الی ۱ درصد، وسولفیت سدیم به مقدار ۰۲% الی ۰۴% درصد می باشد. استفاده از نیترات سدیم در برابر افزودن کاستیک سودا جهت جلوگیری از تردی قلیائی ضروری می باشد.

چنانچه دیگ بخار دارای آلودگی زیادی باشد می توان نسبت به تجدید شستشوی شیمیائی قلیائی با مواد شیمیائی ذکر شده اقدام نمود. استفاده از تسهیل کننده تماس مواد شیمیائی به سطح فلز توصیه می گردد.

کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار

دیگ بخار به اندازه نصف آب نمای مدرج مربوط به درام بالا با آب بهبود سازی شده پر و نسبت به اضافه نمودن مواد شیمیائی طبق مراتب فوق به داخل درام بالایی اقدام گردد. کوره را روشن کرده و حرارت آن را تدریجا برای مدت ۵ الی ½ ۵ ساعت به ۱۸۰ درجه سانتی گراد رسانیده و فشار مربوط به دیگ بخار در این شرایط حدود ۱۵۵ پاوند بر اینچ مربع خواهد گردید. دیگ بخار به مدت چهار ساعت در همین شرایط باید نگاه داشته شود.

آزمایش مربوطه از نظر حذف مواد روغنی با گرفتن نمونه ای از زیرآب دیگ بخار و تعیین مقدار روغن با دستگاه اینفرارد مشخص خواهد گردید. چنانچه مقدار روغن حداکثر یک قسمت در میلیون باشد، می توان نسبت به اتمام عمل شستشوی شیمیائی قلیائی بسنده کرد. ولی با مقدار روغن بیشتر از یک قسمت در میلیون بایستی نسبت به تخلیه نصف آب نما، پرکردن مجدد و افزایش مواد شیمیائی مورد ذکر نمود.

بعد از حصول اطمینان از نظر پاک شدن دیگ بخار از مواد روغنی کوره را خاموش و دیگ بخار باید تدریجا سرد شود بعد از رسیدن حرارت به ۶۰ درجه سانتی گراد نسبت به تخلیه آب و شستشوی آن با آب فشار قوی اقدام گردد.

منبع : نقش آب و کنترل خوردگی در صنایع        مولف:سید احمد پیشنمازی

دیدگاهتان را بنویسید

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

یک × یک =