تشکیل رسوب در بویلر و مبدل های حرارتی

تشکیل رسوب در مبدل حرارتی

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.

آب مهم‌ترین سیالی است که در سامانه‌های حرارتی و برودتی وظیفه انتقال حرارت را بر عهده دارد. هرگاه دمای آب افزايش يابد و يا مقداری از آن تبخير گردد، لايه‌هايی از رسوب در جداره‌ی لوله‌ها، مخازن و شيرآلات تشکيل می‌شود.

شوره‌ی سفيد رنگی که در دهانه‌ی 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 شيمياييی 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 بدنه‌ی 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 های حرارتی و… امكان تشكيل رسوب افزايش مي‌يابد.

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

خرید انتی اسکالانت فلوکن 260 از دکتر کمیکال

خرید انتی اسکالانت فلوکن 260

فرایند تشكيل رسوب در اثر اشباع شدن یون ها

املاح كلسيم به صورت بی كربنات (HCO₃^–) به فراوانی در آب يافت می‌شوند. در سطوح حرارتی، دمای آب بالا رفته، بی كربنات به صورت كربنات (CO₃ –²) رسوب می‌کند. به عنوان مثال می‌توان به جرم يا رسوب كتر یو سماور اشاره كرد كه با حرارت دادن آب، كلسيم و منيزيم بی كربنات به كلسيم و منيزيم كربنات تبديل می‌شوند. وقتی يون‌های كلسيم، منيزيم و كربنات به حد اشباع و سیرشده می‌رسند، روی جداره‌ی داخلی كتری يا سماور رسوب می‌كنند.

وجود رسوبات سبب كاهش قطر داخلی لوله‌ها و درنتيجه كاهش جریان آب می‌شود. همچنين رسوبات به عنوان يک عايق حرارتی 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 می‌رود 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 روش‌های دیگر پیشگیری از رسوب‌گذاری در سامانه‌های حرارتی می‌توان به تزريق اسيد، بهسازی با جريان‌های جانبی و استفاده از مواد بازدارنده  شيميایی، اشاره کرد.

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-H و R-OH در نظر بگیرید. طبق واکنش‌های زیر یون‌های سدیم و کلرید با یون‌های هیدروژن و هیدروکسید مبادله می‌شوند. 

بیشتر بخوانید: اکسیژن زدای آب دیگ بخار

واکنش یون سدیم و کلرید