تصفیه آب دیگ بخار (روش های بهبود کیفیت آب بویلر)

هدف از تصفیه آب بویلر

از آنجا که آب بویلر حاوی انواع آلاینده‌ها است، وجود یک سیستم تصفیه برای آب خوراک بویلر ضروری است. آب بویلر حاوی آلاینده‌هایی نظیر مواد آلی مانند آهن، سیلیس، کلسیم و منیزیوم، مس و جامدات معلق و محلول است.

بدون تصفیه مناسب، آب تغذیه دیگ می‌تواند باعث پوسته پوسته شدن، خوردگی و رسوب دیگ و تجهیزات پایین دست شود که می‌تواند منجر به توقف پرهزینه کارخانه، هزینه‌های گران تعمیر و نگهداری، افزایش مصرف سوخت و خرابی دیگ شود. در واقع سیستم تصفیه آب بویلر از لوله ها و دیگر اجزای دیگ بخار در برابر آلاینده‌‌ها و آسیب‌های بعدی محافظت می‌کند.

روش ها و مراحل تصفیه آب دیگ بخار

سیستم تصفیه آب خوراک دیگ بخار سیستمی است که هدف آن حذف آلاینده‌ها قبل از ورود به تجهیزات، کنترل pH و هدایت جریان آب است. در حالی که تجهیزات تصفیه در صنایع مختلف، متفاوت هستند، یک سیستم معمولی بسته به فشار دیگ بخار، شامل استفاده از بخار، مواد شیمیایی آب خوراک دیگ بخار و تصفیه اولیه است.

سیستم تصفیه آب خوراک بویلر معمولاً شامل برخی یا همه مراحل زیر است:

فیلتراسیون

بخش فیلتراسیون به منظور پیش تصفیه آب خوراک قبل از ورود آن به رزین تبادل یونی است. در این مرحله کدورات و رسوبات آب تا حدی فیلتر می‌شود. طراحی یک واحد فیلتراسیون راهی مقرون به صرفه برای کاهش هزینه ناشی از مشکلات گرفتگی و رسوب گذاری بقیه تجهیزات است.

نرم کردن آب

رزین تبادل یونی اغلب برای حذف سختی از آب تغذیه دیگ بخار، از جمله بی کربنات‌ها، سولفات‌ها، کلریدها و نیترات‌ها استفاده می‌شود. در این مرحله یون‌های عامل سختی آب معمولا با ایتفاده از یک رزین کاتیونی اسید قوی از آب خوراک حذف می‌شوند.

قلیا زدایی

در مرحله قلیازدایی، گازها و یون‌هایی که باعث کف کردن آب دیگ بخار در مراحل بعدی می‌شوند، حذف می‌شود. قلیایی بودن آب بویلر نه تنها باعث ایجاد کف ناخواسته می‌شود، بلکه خطر ایجاد خوردگی لوله‌ها را نیز افزایش می‌دهد؛ بنابراین، جریان‌های خوراک دیگ بخار اغلب با رزین تبادل یونی آنیون قوی یا رزین تبادل یون اسید ضعیف و به دنبال آن گاز زدایی می‌شوند که برای حذف یون‌های بی کربنات، سولفات و نیترات و کاهش pH عمل می‌کنند.

اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

روس اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون جز روش‌های فیلتراسیون غشایی هستند که به منظور حذف مواد آلی، سختی آب و حذف باکتری‌ها استفاده می‌شوند. البته این دو روش گاهی در سیستم تصفیه آب بویلر استفاده می‎‌شوند.

خرید و فروش مواد شیمیایی اسمز معکوس

رزین تبادل یون اولیه

گاهی در کنار فیلتراسیون غشایی از رزین تبادل یونی استفاده می‌شود. البته در مورد دیگ‌های فشار قوی که حجم آب بالایی نیز دارند این روش بهتر است. رزین تبادل یون معمولاً آب با کیفیت و مقاومت نسبتاً بالاتری تولید می‌کند و عملکرد بهتری دارد.

هوازدایی یا گاز زدایی

در مرحله هوازدایی گاز اکسیژن و دی اکسید کربن از جریان آب خوراک بویلر حذف می‌شوند. در غیر این صورت وجود این گازها باعث افزایش احتمال خوردگی تجهیزات خواهد شد.

بهینه سازی آب دیگ بخار

در برخی موارد با توجه به شرایط آب دیگ بخار، بعد از مراحل اسمز معکوس و یا رزین تبادل یونی از فناوری‌هایی نظیر یون زدایی با بستر مخلوط (DI)، الکترودیونیزاسیون (EDI)، استفاده می‌شود.

پس از اتمام مراحل تصفیه آب بویلر، جریان آب وارد دیگ بخار شده و در نهایت مجدد این چرخه تکرار خواهد شد. اگرچه این مراحلی که برای سیستم تصفیه آب خوراک دیگ بخار شرح داده شد، شکل رایج اکثر سیستم‌ها است. اما باید مراحل دقیق این سیستم، فناوریهای لازم و مواد شیمیایی مناسب را با توجه به شرایط دیگ بخار و آب خوراک آن به دقت طراحی کرد.

مواد شیمیایی تصفیه آب دیگ بخار

مواد شیمیایی اکسیژن زدا

اکسیژن زداها به طور خاص برای کاهش میزان اکسیژن و اکسیدهای محلول در آب طراحی شده‌اند. اگر از حسگر DO استفاده می‌کنید و متوجه می‌شوید که مقدار اکسیژن محلول در آب دیگ شما بسیار زیاد است، مواد جاذب اکسیژن مانند هیدرازین و سولفیت سدیم می‌توانند به طور مؤثری هم DO و هم اکسیدها را برای آب خالص‌تر کاهش دهند.

آمونیوم بی سولفیت 60 درصد نیز یک اکسیژن زدای مؤثر است که با تنظیم pH محلول نیز می‌تواند مانع از خوردگی سیستم شود. اکسیژن‌زداها معمولاً سطوح مختلف فلزی را نیز غیرفعال می‌کنند که به جلوگیری از زنگ زدگی و سایر مسائل کمک می‎‌کند.

با استفاده از اکسیژن‌زدای شیمیایی مناسب، می‌توان دیگ بخار و سایر تجهیزات را از خطر خوردگی ناشی از اکسیژن محافظت نمود به خصوص مواد شیمیایی اکسیژن‌زدای بر پایه تانن و سولفیت در حذف اکسیژن مؤثر هستند. برای مقاصد آزمایشی، شما باید همیشه دوز اکسیژن‌زدا را در حد 20 پی پی ام در آب تغذیه دیگ خود نگه دارید. اگر می‌خواهید مطمئن شوید که دیگ‌تان خورده نمی‌شود، به شدت توصیه می‌شود که از مواد اکسیژن‌ زدا استفاده کنید.

مواد شیمیایی ضدخوردگی

محلول‌های ضدخوردگی قلیایی به طور خاص طراحی شده‌اند تا سطح pH آبی را که در آن قرار می‌دهند بالا ببرند. حفظ راندمان مناسب دیگ بخار در حالیکه اگر آب خوراک شما دارای قلیائیت بالایی است، همیشه لازم نیست از سازنده قلیایی استفاده کنید، در صورتی که آب دیگ شما بیش از حد اسیدی شود، باید از محلول‌های ضد خوردگی قلیایی استفاده کنید.

تنها کاری که برای تعیین سطح pH آب دیگ خود باید انجام دهید این است که آن را با یک سنسور pH آزمایش کنید. اگر سطح pH بیش از حد کاهش یافته باشد، محلول‌های ضدخوردگی قلیایی به شما کمک می‌کنند تا قلیایی بودن آب را افزایش دهید. مقدار این ماده شیمیایی که شما به آن نیاز دارید بستگی به این دارد که سطح pH آب خوراک شما چقدر پایین است.

رایج‌ترین محلول‌های ضد خوردگی قلیایی برای آب دیگ بخار شامل هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم است. این محصولات با غلظت 25 درصد یا غلظت 50 درصد معمولا در بازار موجود هستند. اگر نیاز به افزایش قابل توجه میزان قلیائیت آب خوراک خود دارید، محلول 50 درصدی می‌تواند مؤثرترین گزینه برای شما باشد. برخی از محلول‌های ضدخوردگی از فسفونات‌های ضدخوردگی استفاده می‌کنند که کارایی بالایی در ممانعت از خوردگی دارند.

آمین‌ها نیز از دیگر ترکیبات شیمیایی خنثی کننده هستند که می‌توانند از خوردگی لوله میعانات روی دیگ جلوگیری کنند.

آمین‌هایی که برای جلوگیری از خوردگی بویلر کاربرد دارند عبارتند از:

• مورفولین
• دی اتیل هیدروکسیل آمین یا DEHA
• سیکلوهگزیل آمین

در حالیکه خرید این آمین‌های خنثی کننده به عنوان یک جزء منفرد امکان‌پذیر است، اکثر محلول‌ها با هر سه ترکیب می‌شوند.

این گروه از مواد شیمیایی باعث افزایش سطح pH میعانات آب دیگ بخار شده و از خوردگی، سوراخ شدن تجهیزات و نشت بخار جلوگیری می‌کنند. هنگامی که این ماده شیمیایی روی آب موجود در دیگ شما اعمال شد، قابلیت اطمینان، تمیزی و محافظت بیشتر دیگ برای شما فراهم می‌شود.

در حالی‌که لوله کشی میعانات بر منطقه اصلی متمرکز است، این ماده شیمیایی از تمام سیستم‌های میعانات محافظت می‌کند. به منظور تعیین اینکه آیا این ماده شیمیایی موردنیاز است، توصیه می‌شود از یک سنسور pH برای آزمایش میعانات برگشتی استفاده کنید.

مواد ضد رسوب دیگ بخار  مانند سدیم تری پلی فسفات و سدیم هگزامتافسفات و یا HEDP برای افزایش خواص پراکنده سازی رسوبات موجود در دیگ بخار استفاده می‌شود.

یک ضد رسوب دیگ بخار معمولاً از ترکیبی از پلیمرها و فسفات‌ها تشکیل شده است. این عوامل ضد رسوب به عنوان مواد شیمیایی طبیعی یا مصنوعی در دسترس هستند. رایج‌ترین پلیمرهای طبیعی شامل تانن‌ها و لیگنو سولفونات‌ها هستند، در حالیکه پلیمرهای مصنوعی موجود شامل پلی استایرن سولفونات‌ها و کوپلیمر آکریلات مالئیک است.

مواد ضد رسوب دیگ بخار به عنوان مواد نرم کننده عمل می‌کنند تا رسوب در دیگ شما را به حداقل برسانند. هنگامی که ناخالصی‌های سخت تری مانند نمک منیزیم و کلسیم در آب دیگ شما شروع به افزایش می‌کنند، در نهایت غلیظ می‌شوند، به این معنی که به لوله‌ها و سایر سطوح در دیگ شما می ‌سبند.

منیزیم، آلومینیوم، کلسیم، آهن و سیلیس از رایج‌ترین فلزات آب خوراکی هستند که می‌توانند باعث ایجاد رسوب شوند. اگر در اسرع وقت از پوسته پوسته شدن خلاص نشوید، ابتدا بازده دیگ شما را کاهش می‌دهد.

در نهایت، این امکان وجود دارد که لوله آسیب دیده پاره شود یا بیش از حد گرم شود. مقدار مواد ضد رسوبی که در آب دیگ خود استفاده می‌کنید بستگی به سفت شدن آب و میزان رسوب تشکیل شده دارد. توصیه می‌شود که از کیت‌های تست سختی در حین تصفیه آب با مواد ضد جرم‌گیری استفاده کنید تا مشخص شود این عوامل چقدر مؤثر بوده‌اند.

کنترل کیفیت آب بویلر

امروزه با توجه به رشد جوامع، ایمنی و بهره‌وری تولید در فرایندهای صنعتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. وجود سیستم تصفیه آب و فاضلاب مناسب در اکثر صنایع برای جلوگیری از خوردگی و آسیب تجهیزات و افزایش کیفیت فرایندها الزامی است. در غیراین‌صورت، عللی مانند کیفیت آب متفاوت و خوردگی ممکن است باعث خرابی واحد شده و منجر به خطرات ایمنی غیر ضروری و خسارات اقتصادی شود.

از این رو، تمام پارامترهای موجود در شیمی آب بویلرها باید به طور کامل آزمایش شوند تا درک بهتری از وضعیت واقعی تولید داشته باشیم. به طور خاص، کیفیت آب دیگ بخار از لحاظ پارامترهای دما، اکسیژن، فشار، اسیدیته، محتوای آلی و معدنی و بسیاری از شاخص های دیگر باید مورد بررسی قرار گیرد.

کنترل دقیق کیفیت آب خوراک دیگ بخار برای جلوگیری از رسوب گیری، خوردگی و تجمع نمک در سیستم حرارتی نیروگاه از اهمیت بالایی برخوردار است تا ضمن بهبود ایمنی فرایند تولید، از عملکرد اقتصادی بویلرها اطمینان حاصل شود؛ بنابراین می‌توان گفت نظارت دقیق شیمیایی بر کیفیت آب تغذیه دیگ بخار، به طور خاص، سه هدف زیر را دارد:

برای جلوگیری از تشکیل رسوب

اگر کیفیت آب ورودی به دیگ مطابق با استانداردهای مربوطه نباشد و به موقع تصفیه نشود، پس از مدتی کارکرد، روی سطح گرمایش در تماس با آب، لایه‌ای از ذرات جامد ایجاد می‌شود که همان رسوب است.  رسوب علاوه بر کاهش راندمان انتقال حرارت، باعث کاهش قابل توجه استحکام فلز، ایجاد تغییر شکل موضعی و ایجاد برآمدگی و حتی باعث ترکیدن می شود.

از سوی دیگر، رسوب گذاری باعث افزایش هزینه‌ها و زیان اقتصادی می‌شود. به عنوان مثال، اگر مقیاس ضخامت 1 میلی‌متر در اکونومایزر وجود داشته باشد، مصرف سوخت 1.5٪ – 2.0٪ بیشتر خواهد بود.

برای جلوگیری از خوردگی

تمام اجزای دیگ بخار ممکن است به علت کیفیت پایین آب ورودی در معرض خوردگی باشد. این خوردگی باعث کوتاه شدن عمر مفید تجهیزات و در نتیجه خسارات اقتصادی جبران‌ناپذیری می‌شود.  در همین حال، بخشی از ناخالصی‌های ایجاد شده در اثر خوردگی مجدداً به آب موجود در سیستم بازگردانده می‌شود و به طور مداوم آب را آلوده می‌کند. در نتیجه نهایتا یک سیکل باطل از خوردگی و رسوب شکل می‌گیرد که مکمل یکدیگر هستند و همدیگر را تشدید می‌کنند.

برای جلوگیری از تجمع نمک

تجمع نمک به این معنی است که در بویلر، همراه بخار بخشی از ناخالصی‌ها و املاح مخلوط شده در آب تغذیه خارج می‌شود و پس از رسوب در سوپرهیتر و توربین ظاهر می‌شود.  گرم شدن بیش از حد دیواره لوله فلزی ناشی از تجمع نمک در سوپرهیتر است و در موارد جدی حتی می‌تواند منجر به ترکیدن شود و خطرات ایمنی را تا حد زیادی افزایش دهد.

در این مورد، شاخص‌هایی که باید بررسی شوند عبارتند از سختی آب، محتوای روغن، اکسیژن محلول، هیدرازین، pH، دی اکسید کربن، محتوای سیلیکون، محتوای آهن و محتوای مس. با توجه به تحقیقات انجام شده می‌توان نتیجه گرفت که در کیفیت آب دیگ بخار، pH مهم‌ترین شاخص است، در حالی که سه شاخص اکسیژن محلول، رسانایی و محتوای سیلیکون هم قابل توجه است.

به طور کلی مواد شیمیایی که در تصفیه آب بویلر به کار می‌روند را می‌توان به صورت زیر دسته‌بندی کرد:

• مواد شیمیایی دیسپرسنت فسفات و پلی فسفات (مواد شیمیایی نرم کننده): این محصولات در واکنش با قلیایی بودن آب دیگ، سختی آب را با تشکیل تری کلسیم فسفات خنثی می‌کنند و ترکیبی نامحلول که می‌تواند به طور مداوم یا دوره‌ای از آب دیگ بخار خارج شود، تشکیل می‌دهند.
• مواد شیمیایی دیسپرسنت طبیعی و سنتزی (عوامل شیمیایی ضدرسوب): خاصیت پراکندگی ذرات را افزایش می‌دهند که می‌تواند شامل پلیمرهای طبیعی مانند لیگنوسولفونات و پلیمرهای مانند پلی آکریلات‌ها، کوپلیمر آکریلات مالئیک، کوپلیمر مالئیک استایرن، پلی استایرن سولفونات‌ها و غیره باشد.
• عوامل جدا کننده: مانند فسفات‌های معدنی که به عنوان بازدارنده عمل می کنند و اثر ضدرسوب دارند.
• مواد شیمیایی اکسیژن زدا: مانند سولفیت سدیم، هیدرازین، مشتقات مبتنی بر هیدروکینون، مشتقات هیدروکسیل آمین، مشتقات اسید اسکوربیک و غیره.
• مواد ضد کف و آنتی فوم: مخلوطی از عوامل فعال سطحی که کشش سطحی مایع را اصلاح می‌کند و از این طریق از تشکیل کف جلوگیری می‌کند.

جهت دریافت مشاوره در زمینه خرید مواد شیمیایی صنعتی و مواد تصفیه کننده آب با واحد فروش دکتر کمیکال در ارتباط باشید.