نرم کنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخار – ۸

نرم كنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخار

فرایند بهینه سازی آب دیگ بخار به دو صورت بهینه سازی داخلی یا بهینه سازی خارجی آب بویلر صورت می گیرد که در هر دو مورد از مواد شیمیایی استفاده می شود.

۶-۷ فرایند بهینه سازی آب دیگ بخار

۷-۱ بهینه سازی داخلی آب دیگ بخار :

در این فرایندجهت جلوگیری از تشکیل رسوب، مواد شیمیایی به آب دیگ بخار اضافه می شود و طی آن ترکیب های تشکیل دهنده رسوب به لجن های سیال و آزاد تبدیل می شوند که با زیرآب زدن خارج می گردند.

مواد شیمیایی ویژه ای برای شرایط متفاوت آب دیگ بخار وجود دارد، که با مشاوره با متخصص های مربوطه، بهترین و مناسب ترین ماده شیمیایی برای هر مورد تعیین می گردد.

این روش بهینه سازی جهت مواردی که حتی آب تغذیه کم، فشار دیگ بخار پایین و امکان بالا نگهداشتن مقدار کل املاح باشد به کار می رود.

در صورت عدم این شرایط ، نیاز به زیرآب بسیار بالایی جهت خارج سازی لجن ها می باشدکه ممکن است از نظر اتلاف حرارت و آب توجیه اقتصادی نداشته باشد.

بهینه سازی داخلی به تنهایی توصیه نمی شود، زیرا دیگ ها را به عنوان یک راکتور شیمیایی طراحی نمی کنند. املاح اضافه شده به آب تغذیه باید حتی الامکان فقط موادی باشند که در واکنش بهینه سازی ،قبل از ورود به دیگ بخار ،شرکت داشته اند. این واکنش ها بعداً توضیح داده می شوند.

 

۷-۲ بهینه سازی خارجی آب دیگ بخار :

در این مرحله، آب قبل از تغذیه به دیگ بخار، هواگیری شده و توسط مبدل های رزینی، بهینه سازی می گردد. البته با وجود این بهینه سازی که در خارج از دیگ بخار انجام می گیرد، مواد شیمیایی دیگری جهت تامین شرایط مطلوب در دیگ بخار و مواد شیمیایی اضافی جهت اطمینان از حصول این شرایط به آب تغذیه تزریق می گردد.

شیوه بهینه سازی بستگی به کیفیت آب موجود و کیفیت مورد نیاز آب دیگ بخار دارد. کیفیت آب دیگ بخار نیز وابسته به نوع دیگ بخار و فشار بهره برداری دیگ بخار است.

موضوع قابل توجه دیگر در این بهینه سازی کمیت آب بهینه شده لازم یا آب جبران کننده جهت جایگزینی اتلاف آب دیگ بخار و شبکه بخار است. دیگ های مرتبط با کارخانجات نیشکر و توربین های بخار مجهز به تقطیر کننده بخار، دارای حجم زیادی از آب مقطر برگشتی تمیز و بدون املاحی هستند که برای استفاده مجدد به دیگ بخار بر می گردند.

در اینگونه موارد که آب جبران کننده کمتر از% ۵ بخار تولیدی است می توان غلظت کل املاح محلول (TDS) آب جبران کننده را در حد بالاتر کنترل نمود، زیرا TDS مخلوط حاصل کمتر از موردی است که مقدار آب جبران کننده حدود %۱۰۰ یعنی بدون آب مقطر برگشتی است.

 

هزینه های عمومی و بهره برداری بهینه سازی آب دیگ بخار

هزینه های عمومی و بهره برداری بهینه سازی آب دیگ بخار نیز از جمله مواردی هستند که باید مورد توجه متخصصین بهینه سازی آب قرار گیرد.

فرآیندهای متداول بهینه سازی آب دیگ بخار شامل : نرم کننده های آهکی، نرم کننده های آهکی/کاستیکی، قلیازدایی تبدیل یونی، املاح زدایی، تقطیر، اسموز معکوس و هواگیری است.

فرایندهای فوق هر یک قادرند کیفیت های متنوعی از آب بهینه شده برای دیگ بخار متناسب با آب خام خاصی را به تنهایی یا با ترکیب چند فرآیند دیگر تامین نمایند.

قبل از کاربرد هر یک از فرآیندهای فوق ابتدا باید املاح معلق و مواد رنگی آب خام به خصوص دریاچه ها را خارج ساخت زیرا این مواد باعث آلوده شدن رزین ها در مراحل بعدی بهینه سازی می شوند.

 

اقدامات قبل از فرایند بهینه سازی آب دیگ بخار شامل ته نشین سازی ساده در مخزن های ته نشین کننده است که در صورت لزوم از زلال سازهای انعقادی و لخته ساز نیز به عنوان کمکی و تسریع در ته نشین کنندگی استفاده می شود.

از صافی های شنی تحت فشار و افشانک های هوادهی جهت خارج کردن دی اکسیدکربن و آهن می توان جهت حذف املاح فلزی از آب چاه های عمیق بهره جست.

اولین مرحله بهینه سازی، خارج ساختن املاح سخت و بعضی اوقات نیز املاح نرم است. خارج سازی فقط املاح سخت را نرم کردن آب و خارج سازی کامل همه املاح را از محلول به نام املاح زدایی می نامند.

 

انواع سختی آب عبارتند از سختی موقت و سختی دائم که برای رفع هر کدام باید شیوه ای به کار برد. نرم کننده های آهکی املاح سخت قلیایی (سختی موقت) را با تبدیل بی کربنات کلسیم به کربنات کلسیم و بی کربنات منیزیم به هیدرو اکسید منیزیم، ته نشین می‌نمایند.

نرم کننده آهک/ کاستیکی باعث تقلیل قلیایی ها و غیرقلیایی ها (سختی دایمی) می‌گردد. این نرم کننده در مورد دیگ بخار فشار پایین کارآیی لازم را دارد. از این شیوه نرم کنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخاردر مرحله قبل از بهینه سازی تبادل یونی جهت کاهش با رزین ها استفاده می شود.

نرم کنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخار

در فرآیند تبادل یونی از رزین های مخصوص دانه ای شکل ریز استفاده می شود که قادرند با یون های املاح موجود در آب تبادل یونی انجام دهند. ساده ترین نوع این فرآیند تبدیل یونی یا تبدیل یون سدیم (شکل۶-۹) می‌باشد که در آن یون های کلسیم و منیزیم بایون سدیم عوض می‌شوند.

نمک های سدیم که محلول در آب هستند، در آب دیگ بخار ایجاد رسوب نمی کنند. وقتی تمام سدیم موجود رزین تعویض شد، رزین قدرت تبادل یونی خود را از دست می دهد و اصطلاحا گفته می شود رزین قابل نفوذ می شود.

یعنی آب خام، بدون تبادل یونی، از آن عبور می کند. در این وضعیت با احیای رزین ، یعنی جایگزین کردن مجدد یون سدیم بر روی رزین ، آن را دوباره فعال می سازند. این عمل توسط شستشوی رزین با آب نمک غلیظ (کلرورسدیم) انجام می گردد.

نرم کنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخار

نرم کنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخار

چون تبادل یونی به کمک جایگزینی کلسیم و منیزیم با سدیم صورت می گیرد. بنابراین کل املاح محلول کاهش نمی یابد و باعث افزایش زیر آب زدن دیگ بخار و در نتیجه افزایش میزان آب جبران کننده می گردد.

علاوه بر این میزان قلیایی ها نیز در این فرآیند کاهش نمی یابد. چنانچه میزان آب جبران کننده دیگ بخار زیاد باشد، شاید لازم باشد این قلیایی ها حذف شوند. این عمل با فرآیند قلیایی زدایی که قبل از تبادل یونی انجام می شود،صورت می گیرد.

قلیایی زدایی نوعی تبادل یونی است که درآن یون های هیدروژن رزین با کلسیم و منیزیم بی کربنات ها جایگزین می گردند و محلولی از دی اکسید کربن را در آب بر جای می گذارند. دی اکسیدکربن را با گذراندن جریان آّب از یک برج جداکننده گاز، خارج می سازند و به آب خروجی از برج مقداری سودسوز آور اضافه می شود تا PH آن بالا رود.

احیا رزین های قلیایی توسط اسیدسولفوریک یا اسیدکلریدریک رقیق صورت می گیرد. در این عمل که بعد از تبادل یونی صورت می گیرد، سختی های غیرقلیایی به املاح سدیم تبدیل می گردند. آب بهینه شده حاصل دارای املاح محلول کمتری از آب خام است، زیرا املاح سخت قلیایی آن خارج شده‌اند.

املاح زدایی عبارت از خارج کردن همه املاح است. این فرآیند به صورت شماتیک در شکل ۶-۱۰ نشان داده شده است.

نرم کنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخار

نرم کنندگی و بهینه سازی آب دیگ بخار

که در آن با استفاده از یک رزین کاتیونی، کاتیون های آب خام را با یون های هیدروژن جایگزین می کند و تولید اسیدکلریدریک، اسیدسولفوریک، یا اسیدکربنیک می نماید.

اسیدکربنیک را در برج جداکننده گازها ،با دمیدن هوا به میان آب اسیدی، خارج می سازند. بعد از این عمل، آب را از میان رزین های آنیونی که در آن تبادل یون ها با اسیدهای معدنی انجام و منجر به تشکیل آب، طبق فرمول زیر می شود. عبور می‌دهند.

آب+رزین بعدازتبادل یونی =اسیدسولفوریک +رزین آنیونی

R۴NOH+H۲SO۴ = R۴NHSO۴+H۲O

هنگامی که هر دو نوع رزین (آنیونی و کاتیونی) در یک مخزن به صورت مخلوط استفاده شوند، آن را بستر مرکب می نامند.

احیاء کاتیون ها و آنیون ها نیز در فواصل زمانی معین، به ترتیب با اسیدهای معدنی و سود سوزآور انجام می شود. با انتخاب رزین آنیونی مناسب، سیلیس زدایی کامل نیز صورت می گیرد.

فرآیند اسمز معکوس بر این اساس است که وقتی دو محلول با غلظت های متفاوت توسط غشاء نیمه تراوا از هم جدا شوند، مایعی که غلظت پایین تری دارد از غشاء عبور کرده به مایع غلیظ تر تراوش می کند و باعث رقیق ترشدن آن (مایع غلیظ تر) می‌گردد.

اگر مایع غلیظ تر تحت فشار باشد، این فرآیند برعکس خواهد شد و آب غلیظ تر به طرف مایع رقیق تر جاری می شود که آن را اسمز معکوس می‌نامند.

کیفیت آب حاصل بستگی به غلظت مایع تحت فشار و اختلاف فشار دو طرف غشاء دارد. این فرآیند جهت آب هایی که مانند آب دریا دارای TDS هستند مناسب است.

امروزه تقطیر و تبخیر به علت هزینه بالای عملیاتی با روش های تبادل یونی و اسموز معکوس جایگزین شده است. تقطیر نیاز به منبع حرارتی جهت تبخیر آب و نیز وسیله خنک کننده ای جهت تقطیر دارد که هزینه بالایی را شامل می گردد.

 

هواگیری از آب دیگ بخار

علت اصلی خوردگی قطعات تحت فشار داخلی دیگ بخار، گازهای محلول موجود در آب تغذیه است. برای جلوگیری از خوردگی و حفظ لایه محافظ مغناطیسی سطوح داخلی دیگ بخار ،باید آب دیگ بخار در شرایط قلیایی و احیاکنندگی باشد.

برای اطمینان از حصول چنین شرایطی، باید تمام اکسیژن موجود در آب دیگ بخار خارج شود. این عمل با هواگیری فیزیکی در خارج دیگ بخار، تزریق مواد شیمیایی به آب دیگ بخار، یه هر دو فرآیند به طور هم زمان استفاده می شود.

این مطالب را هم ببینید:

نحوه محاسبه زیرآب ناپیوسته و مقایسه انواع زیرآب – بهینه سازی آب دیگ بخار

ناخالصی های رسوب زا در دیگ بخار – بهینه سازی آب دیگ بخار

آزمایش آب تغذیه و آب دیگ بخار – بهینه سازی آب دیگ بخار

منبع مطالب :کتاب تکنولوژی دیگ های بخار صنعتی تالیف David Gunn & Robert Horten و با ترجمه مهندس رفیعی پور کپی ممنوع !

دیدگاهتان را بنویسید

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