اسیدشویی دیگ بخار چگونه است؟
اسیدشویی دیگ های بخار یکی از اقدامات اساسی برای نگهداری از دیگ بخار می باشد. در این مطلب آموزش اسیدشویی دیگ بخار یا همان شستشوی بویلر ارائه خواهد شد. برای درک بهتر لازم است ابتدا ببینیم دلیل لزوم اسیدشویی دیگ بخار چیست؟
بویلر بخار عمدتا از جنس فولادهای کربنی ساخته می شوند که سطح داخلی این فلزات که با آب در تماس است می بایست بدون رسوبات ناخواسته باشد. رسوبات دارای هدایت حرارتی پایین تری نسبت به فلزات هستند که باعث بالا رفتن دمای فلز در سمت دیواره احتراق می گردد. بنابراین سوخت بیشتری برای تولید بخار نیاز می شود. (ضریب انتقال حرارت کاهش می یابد.)
بخار در دمای بالا با یون آهن واکنش داده و تشکیل یک لایه یکنواخت از اکسید آهن fe3o4 که به مگنتیت معروف است را می دهد. در یک اتمسفر کاهنده در دمای بالای 100 درجه سانتی گراد آب به عنوان یک ماده اکسید کننده عمل کرده و واکنش الکتروشیمیایی شکل گرفته و باعث تشکیل لایه ای از مگنتیت می گردد.
لایه مگنتیت ایجاد شده تیره رنگ، نازک و به شدت چسبنده می باشد که به عنوان لایه پسیو در سطح فولاد از ادامه خوردگی سطح جلوگیری می نماید. تشکیل این لایه مگنتیت در دیگ بخار یک مزیت محسوب می شود که در شرایط ایده آل سطوح سمت دیواره آبی این فلزات با این فیلم نازک پوشش داده می شوند.
گرچه با گذشت زمان لایه مگنتیت رشد کرده و متخلخل و یا حتی شکسته و جدا می گردد. پس به صورت موضعی این لایه رسوب به شدت ضخیم می شود. بعلاوه تاثیر منفی بر روی انتقال حرارت گذاشته و همچنین غیر یکنواختی ضخامت رسوب باعث چسبیدن دیگر رسوبات نمکی ناخواسته مانند کربنات کلسیم می شود.
زمانی که راندمان بویلر بسیار کم می شود و یا انسداد و یا سوراخ شدن در لوله ها اتفاق می افتد، معمولا تصمیم به تمیزکاری بویلر می نمایند. این کار معمولا با بریدن چند لوله از قسمت هایی که انتظار بیشتری در تجمع رسوب در آن مناطق وجود دارد صورت می پذیرد. پس از بررسی های گسترده متالورژیکی نمونه لوله به همراه رسوب مربوطه جهت تمیزکاری یا اصطلاحا فرایند اسیدشویی دیگ بخار مورد تست قرار می گیرد.
مراحل اسید شویی دیگ بخار
جهت انجام پروسه مناسب در جهت اسیدشویی دانستن میزان رسوبات در واحد سطح از مقدمات فرایند می باشد. مراحل به صورت زیر انجام می پذیرد:
- چربی گیری
- اسیدشویی با مخلوطی از اسید HF و hcl
- پسیو کردن با استفاده از سیترات آمونیوم و یک معرف اکسید کننده
در طول پروسه اسیدشویی دیگ های بخار که با چرخش اسیدکلریدریک و فلوریدریک گرم صورت می گیرد، لایه مگنتیت با اسید واکنش می دهد. بنابراین غلظت آهن در محلول شوینده افزایش خواهد یافت، چرا که مگنتیت را در خود حل می کند. برای محافظت از فولاد لخت شده در مقابل اثر اسید، یک محافظت کننده اسیدی به آن اضافه می شود.
این محافظت کننده اسیدی نرخ خوردگی را تا mpy50 کاهش می دهد. مقدار آهن موجود در محلول شوینده در حقیقت پارامتری از نتیجه اسیدشویی و اینکه اسیدشویی به چه شکل انجام شده می باشد.
اقدامات لازم بعد از اسیدشویی دیگ بخار
هنگامی که مقدار آهن در محلول ثابت ماند تمام مگنتیت حل شده و مرحله اسیدشویی پایان یافته است. بعد از مرحله اسیدشویی سطح فولاد واکنش پذیر و مرطوب خواهد بود و اکسیژن باعث تشکیل اکسید خواهد شد.
در حقیقت آخرین مرحله از تمیزکاری بویلر زدودن این زنگ آهن و ایجاد یک لایه فیلم اکسید آهن پسیو می باشد. برای زدودن این زنگ آهن در ابتدا از یک محلول اسید سیتریک استفاده می شود، سپس اسید سیتریک با آمونیاک خنثی شده و تشکیل سیترات آمونیاک با یک PH قلیایی می شود.
معمولا آهن حل شده به شکل هیدروکسید رسوب خواهد کرد. اما به دلیل تمایل شدید سیترات آمونیوم به تشکیل کمپلکس، آهن به صورت محلول باقی می ماند. یک معرف اکسیژن زای قوی به سیترات آمونیوم برای فعال سازی یون های فرو برای اکسید شدن و بنابراین تبدیل آهن فلزی به حالت فریک یکنواخت اضافه می شود. این عمل باعث پدیدار شدن یک لایه نازک، پسیو و چسبنده اکسید آهن fe2o3 می شود.
حلال مناسب در اسیدشویی دیگ بخار
اسیدشویی دیگ بخار (Chemical Cleaning Of Boilers) – با عنایت به اینکه وجود ناخالصی های متعدد در آب سبب بروز اشکال و ایجاد رسوب در دیگ بخار می گردد لذا مقوله اسید شویی یا شستشوی دیگ بخار با مواد شیمیایی همیشه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. لذا در این مطلب سعی شده است در مبحث اسیدشویی دیگ بخار و معرفی حلال های مناسب اسیدشویی دیگ بخار مباحثی مفید برای علاقه مندان ارائه گردد:
خلاصه مقاله اسیدشویی دیگ بخار (برای مشاهده متن کامل مقاله به پایین صفحه مراجعه کنید)
اسید شویی دیگ و بویلر بخار
برای انجام عمل اسید شویی بویلر و دیگ بخار نیاز به مواد زیر داریم:
1- کربنات سدیم
2- فسفات تری سدیک
3- دترژان بدون کف
4- نیترات سدیم
5- اسید کلرئیدریک
6- ماده خیساننده
7- آمونیم بی فلوراید
8- باز دارنده اسید
برای کنترل عملیات اسیدشویی و برای جلوگیری از خوردگی بیش از حد در بویلر و دیگ بخار ، نیاز به آزمایش ترکیبات اسید خواهیم داشت که لازم است مسلط به این آزمایشات باشیم چرا که عمل اسید شویی صد در صد در سیستم سبب ایجاد خوردگی خواهد شد.
اسید پایه که در دیسکلر استفاده شده است اسید کلرئیدریک می باشد هر چند که به این اسید مواد بازدارنده اضافه می گردد ولی مایع دیسکلر تحت شرایط آزمایشگاهی کنترل شده حدود ( 20 )ppm خوردگی ایجاد می کند.
زمانی که اسید شویی یک بویلر انجام می گردد خوردگی فلزات داخلی بویلر و دیگ فراتر از این مقدار خواهد شد. بنابراین ما اسید شویی بدون خوردگی نخواهیم داشت و بهتر است که آب دیگ بخار را به درستی طبق شرایط استاندارد نگهداری کنیم تا نیاز به اسید شویی نداشته باشیم.
جهت اسید شویی دیگ بخار بهتر است که دیسکلر از شرکت های معتبر تهیه شود و حتما در گالن های پلمب شده باشد. در موقع خرید درصد اسید و ترکیبات آنرا درخواست نمایید. حتماً زمان تولید و شرایطی نگهداری شده را بپرسید. چرا که اگر در شرایط مطلوب نگهداری نشده باشد، ترکیبات شیمیایی دیسکلر خاصیت خود را از دست خواهند داد. همچنین نیاز است که بعد از اینکه اسید را به محل کار منتقل کردید دوباره اسید را آزمایش کنید.
حلال های متداول جهت اسیدشویی دیگ بخار
- اسيدكلريدريك
- اتيلن دی آمين تترا استيك اسيد (EDTA)
- اسيد سيتريك، اسيد هيدروكسی استيك
- اسيد فرميك (به همراه تيواوره)
- برومات آمونيوم و پرسولفات آمونيوم كه به عنوان ماده كمكی شست و شو دهنده مس است.
البته HCl و EDTA از معمول ترين حلال ها به‌شمار می‌روند و از اين رو توضيح مفصل‌تری در مورد آنها ارايه خواهد شد.
اسيد كلريدريك (HCl)
اسيد كلريدريك سالهاست كه حلال عمده برای شستشو شيميایی دیگ بخار، اسيد كلريدريك است. روش متداول برايی استفاده از اين ماده آن است كه دیگ بخار با محلول 5 تا 10 درصد آن كه دارای دمای حدود 150 تا 160 درجه فارنهايت است، پر شود.
از معايب عمده استفاده از اين اسيد جهت اسیدشویی دیگ بخار نياز به سيستم موقت چرخش محلول است. از اين اسيد در حالت ساكن نمی توان استفاده كرد. همچنين حباب های نيتروژن نيز می تواند سبب اختلاط شود. به دليل وجود خوردگی، تزريق يك بازدارنده خوردگی توام با اسيد، ضروری است. همچنين از آنجا كه اين ماده شيميایی، بسيار قوی است، زمان و تعداد مراحل شستشو بايد به چندين ساعت محدود شود. رسوبات معمولا طی چند ساعت از بين می روند.
حلال (EDTA)
هم اكنون تعداد زيادی از شستشو شيميایی توسط حلال (EDTA) انجام می شود. (EDTA) جزو تركيباتی از گروه كيلانت ها است كه به شدت در تشكيل كمپلكس كاتيون های دو و سه ظرفيتی موثر است. اين ارتباط پيوندی از طريق نيتروژن و نيمی از اتم های اكسيژن موجود در ملكول EDTA ايجاد می شود و ساختمان يون ها به صورت يك قفس است. در اغلب روش ها، عمدتا از تترا آمونيوم (EDTA) استفاده می كنند كه در اين ماده دو اتم از چهار اتم هيدروژن موجود، در آخر ملكول (EDTA) با يون های آمونيوم (NH4+) جايگزين شده‌اند.
حلال اسيدسيتريك
اسيدسيتريك نيز مانند (EDTA) سبب اتصال يون های آهن و مس می شود. فرآيند شستشو با اسيدسيتريك شبيه فرآيند (EDTA) است. دو نوع از اين حلال به‌صورت مونوآمونيومی و دی آمونيومی مورد استفاده قرار می گيرد. در اولی pH محلول حدود 5/3 تا 4 و دمای بهينه در محدوده 180 تا 200 درجه فارنهايت است.
حلال دی آمونيوم سيتريك اسيد دارای pH بالاتری (در حدود 5 تا 6) بوده و تاثيرگذاری كمتری بر روی رسوبات دارد. از اين رو دمای بالاتر (240 تا 275 درجه فارنهايت) برای عملكرد بهينه مورد نياز است. اسيد سيتريك به‌قدرت (EDTA) نيست. اين ماده در برخی موارد برای شستشو اسيدی توصيه می شود و بيشتر در بويلرهای بخار كه محدوديت خوردگی آلياژ توسط ساير اسيدها وجود داشته باشد از آن استفاده می شود. استفاده از اين ماده برای شستشو اوليه بويلرهای بخار بازيافت حرارت از كاربردهای اين حلال است.
برای مشاهده متن کامل مقاله فایل پی دی اف را دریافت کنید.
اصول مهم اسیدشویی در چهار طرح عمده دیگ بخار
همانطور که مطلع هستید دیگ های بخار در طراحی های مختلفی و برای کاربردهای متفاوتی ساخته می شوند. از طرف دیگر باید توجه داشت که انواع بویلر و دیگ بخار و نوع طراحی های آن، در اسیدشویی مناسب از آن موثر است. در صنایع و مصرف کننده های مهم، معمولا استفاده از چهار طرح بویلر و دیگ بخار، متداول است كه عبارتند از:
دیگ های بخار مخزنی فایرتیوب
بویلر های بخار درام دار
دیگ های بخار یك بار گذر
بویلرهای بخار بازیافت حرارتی
دیگ های بخار و بویلرهای درام‌دار:
درام در این دیگ ها همان درام بخار است كه بخارات تولید شده در لوله‌های بویلر در آن جمع شده و در هدرهای بخار و سوپر هیترها توزیع می گردند. آب داخل لوله‌های دیگ بخار توسط دان كامرهای بویلر سیركوله شده و مستقیما در لوله ها، بخار نمی‌شود.
معمولا دیگ و بویلرهای درام‌دار به صورت سیركولاسیون طبیعی و یا اجباری هستند. در بویلرهای سیركولاسیون طبیعی، چرخش آب براساس اختلاف دانسیته آب گرم در بالای بویلر و آب سرد در پایین آن انجام می‌شودو در چرخش اجباری در مسیر دان كامرهای بویلر از پمپ استفاده می‌شود.
ساده ترین عملیات شستشو در بویلرهای درام دار انجام می‌شود، زیرا وجود درام باعث جداسازی بین سطح آب و بخار می‌شود. بنابراین امكان راه یابی مواد شیمیایی به سوپرهیترها كمتر است.
دیگ و بویلرهای بخار یك بار گذر:
در این دیگ های بخار كل جریان آب مستقیما به بخار تبدیل شده و به هدرهای بخار، هدایت می‌شود. به این دلیل كه در این بویلرها درامی وجود ندارد، حلال های شستشو نه تنها وارد بویلر شده، بلكه به سوپرهیترها و ری هیترها نیز وارد خواهند شد.
این موضوع سبب محدودیت در انتخاب محلول شستشو شیمیایی می‌شود. زیرا جنس سوپرهیترها از فولادی است كه نسبت به بعضی از مواد شیمیایی بخصوص اسید كلریدریك مقاوم نیست. پیچیدگی فرآیند شستشوهای شیمیایی، به علاوه نیاز به شستشوی شیمیایی عموما هرسه تا چهار سال یك بار، از عوامل مهم در تعمیم یافتن سیستم تصفیه و حذف اكسیژن در بویلرهای یك‌بار گذر است. در صورت بكارگیری مناسب این سیستم تصفیه، انتقال اكسیدهای آهن به بویلر كاهش می‌یابد.
بویلرهای بخار بازیافت حرارت:
با افزایش استفاده از نیروگاه های سیكل‌تركیبی و سیستم های تولید همزمان برق و بخار، استفاده از بویلرهای بخار بازیافت حرارت نیز به شدت رشد كرده است. این نوع بویلرها شامل یك درام و چندین شبكه است. این آرایش شبكه‌ای، سیستم شستشوی شیمیایی را پیچیده كرده است.
عوامل متعددی از نظر راهبری و آرایش ساختاری بر روی انتخاب حلال شستشوی شیمیایی موثر است. دیگ ها در فشارهای مختلفی كار می‌كنند و این امر در میزان رسوبات تولید شده موثر است. علاوه بر آن برنامه‌های شیمیایی تصفیه آب برای هر بویلر، متفاوت بوده و در تشكیل بالقوه رسوبات، موثر است.
در مورد آرایش ساختاری نیز باید متذكر شد كه در بعضی واحدها، بویلرهای با فشار كم، به سیستم تامین آب تغذیه برای بویلرهای با فشار متوسط و زیاد كمك می‌كنند. ممكن است در بعضی از این آرایش های ساختاری به لوله كشی و روش تمیز كردن خاصی نیاز باشد تا از وارد شدن مواد شیمیایی به محل های ناخواسته جلوگیری گردد.
هنوز گروهی به دنبال بهینه‌سازی روند شستشو در این واحدها هستند.
برای دریافت متن کامل مقاله به صورت پی دی اف روی لینک زیر کلیک نمایید.
برای کسب اطلاعات بیشتر، مقالات مربوطه را مطالعه فرمایید:
حذف ناخالصی های گازی آب-گاز زدایی آب دیگ بخار(بخش اول)
رسوب زدایی دیگ بخار یا شست و شوی شیمیایی بویلرها – تمیز کردن یا تمیز نکردن
