تشکیل رسوب در بویلر و مبدل های حرارتی

تشکیل رسوب در بویلر موضوع این مقاله است که در ادامه به موضوع چگونگی تشکیل رسوب در آن می‌پردازیم.
آب‌هایی که به بویلر ورود می‌کنند دارای متغیری از ناخالصی‌ها می‌باشد که به مرور زمان می‌توانند لایه‌ای از رسوب را روی سطوح لوله و دیگر سطوح بویلرها به ‌وجود بیاورند.

تشکیل رسوب در مبدل حرارتی

آب مهم‌ترین سیالی است که در سامانه‌های حرارتی و برودتی وظیفه انتقال حرارت را بر عهده دارد. هرگاه دماي آب افزايش يابد و يا مقداری از آن تبخير گردد، لايه‌هايی از رسوب در جدارۀ لوله‌ها، مخازن و شيرآلات تشکيل می‌شود. شورۀ سفيد رنگی که در دهانۀ شيرها، روشويی‌ها، ظرفشويی‌ها، زيردوشی‌ها و وان‌های حمام تشکيل می‌شود، نشانگر وجود رسوب‌های کلسيم و منيزيم کربنات است. در کولرهای آبی نيز به علت تبخیر مداوم آب، با افزایش غلظت نمک، شوره تشکیل می‌شود.

زمانی که از آب به عنوان یک سیال حرارتی استفاده می‌شود املاح و سختی موجود در آب بر اثر افزايش دما و يا تغيير شيميايي محيط (مانند تغيير PH) رسوب ايجاد کرده، رسوب حاصله بر روی سطوح می‌نشیند. طبق تعریف، رسوب به لایه‌ی پیوسته و چسبنده ای گفته می‌شود که در سطحی از بدنۀ دیگ بخار  و لوله‌های تبادل حرارت که با آب و یا سیال حرارتی در تماس‌اند، تشکیل می‌گردد. با زیاد شدن غلظت مواد و جامدات حل‌شده و معلق در آب جوش آورها (بويلرها)، مبدل هاي حرارتي و… امكان تشكيل رسوب افزايش مي‌يابد.

1. غلظت مواد و ذرات حل شده در آب (که با افزایش دما و اشباع شدن یون ها رسوب پدید می آید)
2. مواد معلق موجود در آب (که می‌تواند ناشی از محصولات خوردگی، ذرات معلق هوا و یا رشد میکروارگانیسم ها در آب باشد)

خرید مواد شیمیایی ضد رسوب فلوکن 260 (انتی اسکالانت فلوکن 260)

همچنین اگر اطلاعات کافی درباره انتی اسکالانت ندارید، مقاله مربوطه را مطالعه کنید.

خرید انتی اسکالانت فلوکن 260

فرایند تشكيل رسوب در اثر اشباع شدن یون ها

املاح كلسيم به صورت بي كربنات (HCO₃^–) به فراواني در آب يافت مي‌شوند. در سطوح حرارتي، دمای آب بالا رفته، بي كربنات به صورت كربنات (CO₃ –²) رسوب می‌کند. به عنوان مثال مي‌توان به جرم يا رسوب كتري و سماور اشاره كرد كه با حرارت دادن آب، كلسيم و منيزيم بي كربنات به كلسيم و منيزيم كربنات تبديل مي‌شوند. وقتي يون‌هاي كلسيم، منيزيم و كربنات به حد اشباع و سیرشده می‌رسند، روي جدارۀ داخلي كتري يا سماور رسوب می‌كنند.

وجود رسوبات سبب كاهش قطر داخلي لوله‌ها و درنتيجه كاهش جریان آب می‌شود. همچنين رسوبات به عنوان يك عايق حرارتي در سطوح انتقال حرارت عمل می‌کنند. بنابراين هر دو عامل سبب كاهش انتقال حرارت و بازده حرارتی دیگ‌های بخار، مبدل‌های حرارتی و… می‌‎گردند. وجود هرگونه رسوب در تجهیزاتی مانند دیگ‌های بخار، نامطلوب است.

بنابراین عناصر تشكيل دهندۀ آن مثل كلسيم، منيزيم، آهن و سيليس باید از آب ورودی به دیگ بخار جدا شوند. زیرا با كاهش انتقال حرارت و بازده حرارتی دیگ بخار، جذب حرارت از گازهای حاصل از احتراق کاهش می‌یابد، انرژی به هدر مي‌رود و تولید بخار نیز کم می‌گردد. لذا برای جبران کاهش تولید بخار، میزان سوخت مصرفی دیگ بخار افزایش می‌یابد.

مطلب مکمل: رسوب در دیگ بخار

نرم کردن آب

نرم کردن آب به معنی کاهش یون‌های کلسیم و منیزیم است که به دو روش ته نشینی شیمیایی  و استفاده از رزین‌ تبادل یونی صورت می‌گیرد. از روش‌هاي دیگر پیشگیری از رسوب‌گذاری در سامانه‌هاي حرارتی می‌توان به تزريق اسيد، بهسازي با جريان‌هاي جانبي و استفاده از مواد بازدارنده  شيميايي، اشاره کرد. در شکل زیر رزین‌های تبادل یونی نشان داده شده است.

روش‌های تبادل یونی، براساس تبادل برگشت پذیر یون‌ها بین محلول و یک فاز جامد استوار است. فاز جامد در آب، غیر محلول بوده، دارای گروه‌هایی به صورت بنیان اسیدی یا بازی است. این بنیان‌ها عوامل اصلی تبادل یون هستند. رزی نهای تبادل یونی، منشأ آلی دارند و از پلیمرهای با وزن ملکولی زیاد تشکیل شده‌اند. تبادل گرو‌ه‌های یونی، شامل دو گروه آنیونی و کاتیونی هستند. به عنوان مثال و برای روشن‌تر شدن واکنش‌های تبادل یونی، رزی نهای اسیدی و بازی را به صورت R-Hو R-OH در نظر بگیرید. طبق واکنش‌های زیر یون‌های سدیم و کلرید با یون‌های هیدروژن و هیدروکسید مبادله می‌شوند. 

واکنش یون سدیم و کلرید