مواد شیمیایی بویلر

مواد شیمیایی مورد استفاده در بویلرها باعث بهبود عملکرد و کاهش هزینه های مربوط به رسوبات می شود. عملکرد اولیه یک بویلر، بخاطر انتقال گرما از گازهای داغ تولید شده توسط احتراق سوخت به آب است تا زمانیکه داغ شود یا تبدیل به بخار شود. سپس بخار یا آب گرم می تواند در فرایندهای ساختمان یا تسهیلات مورد استفاده قرار گیرد.
بجز تعداد کمی از مدل های تخصصی، دیگ های بخار به طور معمول در یکی از دو دسته مشترک قرار می گیرند: بویلرهای (دیگ بخار) لوله آتشی و بویلرهای لوله آبی. دیگ های لوله آتشی، گازهای احتراق داغ را از طریق لوله های غوطه ور در آب عبور می دهند. از سوی دیگر، دیگ های بخاری لوله آبی، آب داخل لوله ها را در یک مخزن بسته پر از گازهای احتراق گرم گردش می دهند. در هر دو دسته، آب تغذیه دیگ و سوخت اغلب حاوی ناخالصی است که باعث کاهش عملکرد و کارایی دیگ بخار می شود. مواد افزودنی شیمیایی می تواند برای حل مشکلات ناشی از این ناخالصی مورد استفاده قرار گیرد. برای بهبود کیفیت غذا، شرایط سوخت و خلوص بخار، این مواد شیمیایی را می توان به طور مستقیم به آب خوراکی، بخار یا روغن سوخت تزریق کرد.

مزایای استفاده از مواد شیمیایی در بویلرها

• افزایش کارایی دیگ بخار؛
• کاهش هزینه سوخت، هزینه عملیات و تعمیر و نگهداری؛
• کمینه نگهداری و خرابی و
• محافظت تجهیزات از خوردگی و افزایش طول عمر دستگاه

استفاده مواد شیمیایی برای جریان آب لوله های بویلر

آب تغذیه از آب آشامیدنی (معمولا آب شهر خارج از اتاق دیگ بخار / فرایند) و مایع (بخار مایع شده در دیگ بخار) تشکیل شده است. آب خوراکی به طور معمول حاوی ناخالصی است که می تواند باعث رسوب و سایر مشکلات مرتبط در داخل دیگ بخار شود. ناخالصی های معمول در آب عبارتند از قلیا، سیلیس، آهن، اکسیژن محلول و کلسیم و منیزیم (سختی). تخلیه ، فرآیند حذف فاضلاب دوره ای یا پیوسته، برای محدود کردن غلظت ناخالصی ها در آب دیگ بخار و کنترل تولید سطح جامد محلول در دیگ بخار استفاده می شود. تخلیه بویلر علاوه بر استفاده از مواد شیمیایی ضروری است.

رسوب بویلر

رسوب یکی از رایج ترین مشکلات مربوط در بویلرهاست. رسوب بزرگ شدن مواد جامد از واکنش بین ناخالصی ها در آب و فلز لوله، در سطح لوله دارای آب است. رسوب بعنوان مانعی عمل می کند که انتقال حرارت را کاهش می دهد و باعث کاهش کارایی دیگ بخار و مصرف بیش از حد سوخت می شود. اثرات جدی تر ،خوردگی لوله ها و عدم توانایی لوله (آسیب تجهیزات) می باشد. سوخت مصرف شده ناشی از رسوب ممکن است بسته به ضخامت رسوب تقریبا ۲ تا ۵ درصد باشد.

حمله اکسیژن

حمله اکسیژن شایع ترین علل خوردگی داخل دیگ های بخار است. اکسیژن حل شده در مواد غذایی می تواند هنگام خنک شدن و واکنش با سطح داخلی دیگ بخاطر، تشکیل اجسام خوردگی بر روی سطح فلز دهد که بسیار تهاجمی عمل می کند. حمله اکسیژن می تواند باعث آسیب بیشتر به درام های بخار، هدر های دیگ بخار و لوله های کندانسور شود.

حمله اسید

حمله اسید یکی دیگر از علل شایع خوردگی است. حمله اسیدی زمانی اتفاق می افتد که pH آب خوراکی زیر ۵/۵ است. قلیایی بودن کربنات در آب به دلیل گرما و فشار دیگ های بخار به گاز دی اکسید کربن (CO2) تبدیل می شود. CO2 در بخار حمل می شود. هنگامیکه بخار تغلیظ شده CO2 در آب به شکل اسید کربنیک (H2CO3) تشکیل می شود، pH میعانات در دیگ های بخار کاهش می یابد. حمله اسید همچنین ممکن است خط لوله کندانسور را تحت تاثیر قرار دهد.

مواد شیمیایی مورد استفاده در بویلرها

سختی گیری آب

آهک سریع یا آهک (معمولا هیدروکسید کلسیم) به آب سخت اضافه می شود تا رسوب کلسیم، منیزیم و تا حدودی سیلیس در آب ایجاد شود. خاکستر سودا به سختی غیر بیکربنات اضافه می شود. فرآیندی که معمولا در یک کلریفایر وجود دارد به دنبال آن یک تبادل کاتدی هیدروژنی و یک تبادل آنیونی هیدروکسید انجام می گیرد.

فسفات

مونو، دی، تری سدیم فسفات و پلی فسفات سدیم می تواند به تغذیه آب بویلر اضافه شود. فسفات آب را به منظور به حداقل رساندن نوسان pH بافری می کند. همچنین کلسیم یا منیزیم را به جای یک رسوب سخت به یک رسوب نرم تبدیل می کند. علاوه بر این، به ارتقاء لایه محافظ روی سطوح فلز دیگ کمک می کند. با این حال، فسفات وقتی با سختی واکنش می دهد بعنوان لجن ایجاد می شود. تخلیه و یا سایر روش ها باید برای حذف لجن طی خاموش شدن معمولی دیگ بخار، انجام شود.

کی لیت ها

نیتریلوتری استیک اسید (NTA) و اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) شایعترین ترکیبات مورد استفاده هستند. کی لیت ها با سختی در آب ترکیب می شوند تا ترکیبات محلول را تشکیل دهند. سپس ترکیبات می توانند با تخلیه حذف شوند. محل تغذیه ترجیح داده شده برای کی لیت ها در پایین پمپ آب تغذیه است. تزریق فولاد ضدزنگ مورد نیاز است. با این حال، استفاده از کی لیت ها برای آب تغیه با غلظت سختی بالا توصیه نمی شود.

پلیمرها

اکثر پلیمرهای مورد استفاده در فاضلاب، مصنوعی هستند. آنها مانند کی لیت ها عمل می کنند، اما به اندازه آن ها موثر نیستند. بعضی از پلیمرها در کنترل رسوبات سختی موثر هستند، در حالیکه برخی دیگر در کنترل ذخایر آهن مفید هستند. پلیمرها اغلب با کی لیت جهت تاثیر بیشتر ترکیب می شوند.

اکسیژن زدا ها

یک هوازدا تمام اکسیژن را از آب تغذیه حذف می کند اگر چه پس از حذف اکسیژن هنوز مقدار بسیار کمی از آن باقی مانده که متعاقبا باعث مشکلات خوردگی می شود. اکسیژن زداها به آب های تغذیه اضافه شده و ترجیحاً در مخزن ذخیره آب خوراک اضافه می شوند تا اکسیژن باقی مانده از هوازدا را از بین ببرند . متداول ترین اکسیژن زدا سولفیت سدیم است. سولفیت سدیم ارزان ، مؤثر است و به راحتی در آب قابل اندازه گیری است.

آمین های خنثی کننده

آمین های خنثی کننده، مواد شیمیایی با pH بالا هستند که می توانند مستقیماً به آب خوراک یا هدر بخار اضافه شوند تا اسید کربنیک تشکیل شده در میعانات (حمله اسید) خنثی شود. سه آمین خنثی کننده معمولا مورفولین، دی اتیل آمینو اتانال (DEAE) و سیکلوهگزیل آمین هستند. آمین های خنثی کننده نمی توانند در برابر حمله اکسیژن محافظت کنند؛ اما با حفظ pH قلیایی، واکنش پذیری اکسیژن را کاهش می دهند.

آمین های محافظ

آمین های محافظ مواد شیمیایی مختلفی هستند که باعث تشکیل یک لایه محافظ روی سطح لوله ها شده و لوله ها را از حمله اسید و اکسیژن محافظت می کنند. آمین های محافظ باید به طور مداوم به هدر بخار اضافه شوند. دو آمین متداول محافظی اکتادسیل آمین (ODA) و آمین سویا اتوکسیله (ESA) هستند. ترکیب آمین های خنثی ساز و محافظ یک جایگزین موفق برای محافظت در برابر هر دو حمله اسیدی و اکسیژن است.
سیستم دیگ بخار نشان داده شده در زیر، نقاط افزودنی مواد شیمیایی برای تصفیه آب دیگ بخار را نشان می دهد.

سیستم دیگ بخار

بویلرهای لوله آتشی

مواد شیمیایی برای بویلرهای لوله آتشی

برنامه کامل بهره وری دیگ بخار نه تنها باید روی کیفیت آب بلکه در احتراق کارآمد و کامل سوخت ها نیز متمرکز شود. سوخت هایی که معمولاً برای ایجاد گرما در دیگهای بخار مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: ذوب هسته ای ، برق ، ضایعات فرآیندهای خاص ، گاز طبیعی ، زغال سنگ ، چوب و روغن های سوخت. روغن های سوختی ترکیبی پیچیده از ترکیبات شیمیایی هستند – عمدتا هیدروکربنهای اشباع و اشباع نشده. هر دو خاصیت فیزیکی و شیمیایی سوخت ها مانند نقطه فلش ، ویسکوزیته و گوگرد از عوامل مهم در تعیین کیفیت سوخت ها و تأثیر آن بر عملکرد دیگ بخار هستند.

رسوب بویلر لوله آتشی

لجن از واکنش های بین هیدروکربن های سنگین ، آب و اسید تشکیل می شود. با گذشت زمان مصالح لجن سخت شده و در نهایت محکم به دیوارهای جامد می چسبد. لجن اغلب در بخش های کمتر آشفته دیگهای بخار یافت می شود. لجن جدید تشکیل شده بزرگترین نگرانی است زیرا می تواند به راحتی از مخزن شسته شده و به خط مکش سیستم دیگ بخار کشیده شود.
خوردگی به طور کلی با مقدار گوگرد موجود در سوخت مرتبط است. گوگرد نامطلوب ترین ناخالصی روغن سوخت است. نه تنها انتشار آلاینده مضر دارد ، بلکه ترکیبات گوگرد نیز می توانند با آب ترکیب شوند و اسید سولفوریک رقیق را تشکیل می دهند. مشکلات خوردگی همچنین هنگامی که اسید سولفوریک و گوگرد به دلیل دمای محلی زیر نقطه شبنم متراکم می شوند در قسمت سردتر سیستم دیگ بخار مانند دودکش ، بخاری هوا و اکونومایزر می تواند رخ دهد.
دوده ماده ای سیاه نرم است که می تواند روی سطح لوله آتشی دیگ بخار ایجاد شود. دوده همانند رسوب در لوله آبی ، می تواند مانع از انتقال گرما شود ، از این رو باعث کاهش راندمان دیگ می شود. یک لایه از دوده با ۱/۸ اینچ ضخامت می تواند کارایی دیگ بخار را تقریباً ۸٫۵ درصد کاهش دهد. دوده در اثر احتراق نادرست و ناقص ایجاد می شود. علل عمده احتراق ناقص عبارتند از: نقص مکانیکی ، نسبت نامناسب سوخت به هوا ، آماده سازی نامناسب سوخت ، محفظه های احتراق طراحی شده نادرست ، ویسکوزیته متغیر روغن ، مانده های کربن و غیره.

افزودنی های شیمیایی

مواد افزودنی روغن سوخت معمولاً مواد مایع هستند ، و اغلب آنالیز شیمیایی توسط سازنده ارائه نمی شود. افزودنی شیمیایی مناسب با شکستن ناخالصی های موجود در حالت مطلوب از تشکیل لجن جلوگیری می کند. بعضی از مواد شیمیایی لجن موجود را به سوخت قابل سوختن تبدیل می کنند. این ماده شیمیایی باید بتواند اسیدها را خنثی کرده و یک فیلم تک مولکولی را در سطح فلز تشکیل دهد تا از خوردگی و تشکیل زنگ جلوگیری کند. علاوه بر این ، افزودنی شیمیایی باید ویسکوزیته را تثبیت کرده و جریان یکنواخت روغن سوخت را به بهترین وجه احتراق برساند. برخی از محصولات موجود در بازار حتی می توانند با به حداقل رساندن میزان تخلیه هیدروکربن های سوخته ، آلودگی هوا را کاهش دهند.

ملاحظات

برای انتخاب یک افزودنی مناسب شیمیایی برای سوخت ، اپراتور و مهندس باید اصول مهم زیر را در نظر بگیرند:
• جهت انتخاب مواد افزودنی مناسب ، یک تولیدکننده معتبر از مواد شیمیایی را انتخاب کنید.
• باید قبل از انتخاب یک افزودنی، مشکلات مشکوک در مورد روغن سوخت مورد استفاده تعیین شود.
• ویژگی های فیزیکی و شیمیایی معتبر در مورد چگونگی افزودنی های شیمیایی باید توضیح داده شوند.
• روغن های سوختی با درجه پایین باعث رسوب جدی تر در لوله های آتشی می شوند.
• استفاده از سوخت گاز طبیعی احتمال حریق را کاهش می دهد. با این حال ، دیگ های بخار گاز طبیعی باید لوله های خود را حداقل سالی یکبار مورد بازرسی قرار دهند.
• تمیز کردن دوره ای سطح انتقال حرارت لوله دیگ بخار می تواند هزینه سوخت را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.