آب تغذیه دیگ بخار

آب تغذیه دیگ بخار

آب تغذیه دیگ بخار همواره باید از نظر شیمیایی در محدوده مناسبی باشد تا شرایط برای رسوب گذاری و خوردگی آب در کف دیگ های بخار ایجاد نشود. با توجه به اینکه آب دیگ بخار باید حداقل املاح داشته باشد. کیفیت آب تغذیه دیگ بخار شامل یک دسته پارامتر های شیمیایی و یک دسته پارامتر های میکروبی می شود که باید اندازه گیری شود و مقادیر آنها با استاندارد مقایسه شود. به عنوان یک پارامتری که به صورت پیوسته در نظر گرفته می شود شاخص سختی کل آب می باشد. سختی کل آب به معنای غلطت یون کلسیم و یون منیزیم می باشد.  با کاهش املاح آب از جمله کاهش غلظت یون کلسیم و منیزیم و سایر املاح ، کیفیت مناسب آب تغذیه دیگ بخار بدست می آید.

عوامل مؤثر در رسوب­ گذاری

شاخص های مختلفی در رسوب گذاری تاثیر می گذارند که شامل موارد زیر می شود :

•  PH : PH در رسوب ­گذاری کلسیم کربنات، منیزیم هیدروکسید و ترکیبات آهن بسیار مؤثر است. افزایش PH میزان رسوبات را زیاد می کند.
• سرعت سیال: سرعت سیال اثر متفاوتی بر روی رسوب گذاری املاح دارد. افزایش سرعت می ­تواند شدت تشکیل رسوب را کاهش و یا افزایش دهد زیرا سرعت سیال بر لایه مرزی اطراف جداره ­ها تأثیر دارد. بدیهی است هر کدام از پدیده ­های انتقال حرارت، انتقال جرم و انتقال ممنتوم در رسوب­ گذاری و مقدار آن مؤثر می ­باشد.
•  گاز های محلول در آب: افزایش دما موجب کاهش حلالیت گازهای محلول در آب، تشکیل و ترکیدن حباب در سطح آب و موجب فوق اشباع شدن املاح در فصل مشترک آب و بخار می­ شود.

 عوامل ایجاد رسوب

جدول زیر ثابت حاصل ضرب حلالیت برخی مواد شیمیایی را در ℃25 نشان می­ دهد.

کلسیم کربنات در اثر تجزیه کلسیم بی کربنات تولید و رسوب می کند. کلسیم سولفات حلالیت بسیار بیشتری نسبت به کلسیم کربنات دارد. کلسیم فسفات و کلسیم سلیکات رسوبات چسبنده­ ای را در دیگ بخار ایجاد می ­کنند.

منیزیم در دیگ ­های بخار به فرمول هیدروکسید، فسفات و سلیکات رسوب می­ کند. سلیس بیشتر به شکل کمپلکس رسوب می­ کند و بسیار چسبنده می ­باشد که لازم است در آب ورودی به دیگ بخار میزان سلیس به حداقل برسد. همچنین با افزایش قلیائیت میزان رسوب گذاری آن کاهش می­ یابد.

وجود روغن در آب دیگ بخار موجب حمل قطرات حاوی مواد جامد در فاز بخار می­ شود ونیز روغن  در روی سطح آب دیگ بخار همانند عایق عمل می­ نماید، به چه دلیل جلوگیری از انتقال حرارت موجب کاهش دما و افزایش ترکیدگی لوله ها می­ شود. روغن نیز می‌تواند وارد خلل و فرج رسوبات شود و موجب سختی رسوبات گردد.

جلوگیری از تشکیل رسوب آب تغذیه دیگ بخار

برای جلوگیری از ایجاد رسوب از تصفیه خارجی و تصفیه داخلی آب استفاده می­ شود. در تصفیه خارجی معمولاً از شیوه های زلال ­کننده تقطیری، اسمز معکوس، الکترودیالیز و یا تعویض یونی استفاده می گردد. گاهی لازم است از تلفیق دو شیوه مختلف آب مورد لزوم در صنعت تهیه گردد. در تصفیه داخلی سعی می­ گردد از ایجاد رسوب توسط مواد باقی مانده در آب تغذیه جلوگیری گردد. رسوبات لجنی به راحتی توسط زیر آب زدن دیگ بخار حذف می ­شوند. برای حذف رسوبات پوسته ­ای لازم است با افزودن مواد شیمیایی به آب در تصفیه داخلی فرایند تبدیل به رسوبات لجنی انجام پذیرد. در جدول زیر تعدادی از این گونه مواد شیمیایی آورده شده است.

مواد شیمیایی افزودنی به آب برای جلوگیری از رسوب­ گذاری باید به اندازه کافی باشد، ولی به طور معمول مواد شیمیایی را اضافه ­تر از میزان استوکیومتری مصرف می­ کنند. به هر ترتیب قبل از افزودن هر ماده شیمیایی به آب تغذیه دیگ های بخار باید شرایط مناسب برای رسوبات لجنی آماده گردد این شرایط عبارتند از:

الف. سختی آب: سختی آب تغذیه باید حذف گردد.

ب. قلیائیت:  جدول زیر حداقل و حداکثر قلیائیت را برای آب دیگ­ های بخار مشخص می­ کند.

محدوده قلیائیت آب باری یک نمونه دیگ بخار

آب دیگ ­های بخار معمولاً باید قلیایی باشد. در قلیائیت پایین کلسیم کربنات که هنگام افزودن سدیم کربنات تولید شده است، به خوبی رسوب نمی ­کند ترکیبات فسفاته کلسیم نیز در هنگام افزودن فسفات­ ها در قلیائیت­ های بالا  به وجود می­ آیند.

مواد شیمیایی و افزودنی که باید شرایط مورد نظر را تأمین کنند. برای مثال سدیم کربنات باید قلیائیت مورد نظر را تأمین کند و بیشتر از مقدار استوکیومتری نباشد زیرا در صورت مصرف بیش از اندازه گاز کربنیک در فاز بخار نمایان می­ شود که موجب خوردگی می­ گردد. معمولاً سدیم کربنات برای حذف کلسیم سولفات منیزیم سولفات مورد استفاده قرار می­ گیرد.

کلسیم کربنات و منیزیم هیدروکسید هر دو از ترکیباتی می­ باشند که به صورت لجن هستند. سدیم کربنات در دماهای بالا تجزیه می­ شود.

فسفات ها در دماهای بالا تجزیه نمی­ شوند می ­توانند جایگزین سدیم کربنات شوند. کلسیم فسفات حلالیت کمتری از کربنات دارد. بنابراین در دماهای بالا تا فشار 120 اتمسفر می­ توان از ترکیبات فسفات استفاده کرد. تعدادی از این ترکیبات در جدول زیر آورده شده است.

PH مناسب برای رسوب کردن کلسیم فسفات حدود 11 می باشد. در آب­ های با قلیائیت  کم از تری سدیم فسفات و در آب­ های با قلیائیت زیاد از دی یا منوسدیم فسفات و با مخلوطی از مواد ذکر شده استفاده می ­گردد. همچنین می­ توان از سدیم کربنات یا سود سوزآور یا لیتیم هیدروکسید استفاده نمود.

برخی از انواع پلیمرها در تصفیه داخلی آب دیگ های بخار به عنوان پراکنده ساز استفاده می­ گردند. این پلیمرها که به شیوه طبیعی و یا مصنوعی تهیه می­ گردند دارای وزن مولکولی کم و مکان­ های فعال زیاد می­ باشند. این پلیمرها می­ توانند برای حالتی خاص مانند وجود آهن، سختی و یا برای مواد متنوع ­تر مورد استفاده قرار گیرند.

در شیوه استفاده از فسفات ها، منیزیم با سیلیس موجود در آب تشکیل منیزیم سیلیکات می ­دهد و یا با تشکیل منیزیم هیدروکسید در قلیائیت و PH مناسب رسوب می­ کند، در غیر اینصورت منیزیم با فسفات تولید منیزیم فسفات چسبنده می­ نماید. بنابراین کنترل قلیائیت در تصفیه داخلی با فسفات بسیار مهم می­ باشد. پلیمرها در پراکنده ساختن ترکیبات منیزیم از اهمیت ویژه ­ای برخوردار می ­باشند. از پلیمرها موجب تغییر در بار سطحی و سطح توده جامد می­ گردد. با انتخاب پلیمر و مقدار آن می ­توان بار سطحی ذرات را کاهش داد. برخی از پلیمرها در رشد کریستال­ها مؤثر می­باشند. تعدادی از مواد پلیمری که در تصفیه داخلی همراه  با فسفات استفاده می­گردند عبارت اند از:

ـ لیگنین ها:  لیگنین یک کمپلکس آلی است که مانع چسبندگی رسوب به سطح دیگ­ های بخار و تشکیل لجن معلق می­ گردد و به آسانی با عمل زیر آب زدن از دیگ بخار خارج می­ گردد

ـ نشاسته ها [1]: این مواد نیز مانند لیگنین­ ها در اطراف رسوب ایجاد پوشش می­ نماید و با کاهش چسبندگی مانع تشکیل و با پیشرفت رسوب روی دیوارها می­ گردند.

ـ تانن ها:[2] تانن ها ماده آلی طبیعی با وزن مولکولی زیاد و ساختمان پیچیده می ­باشد. با افزایش این مواد به آب دیگ بخار، بلورهای رسوب از شکل تجمعی خارج می گردند و از تشکیل رسوب جلوگیری می­ شود.

ـ کلانت ها:[3] این مواد با کاتیون ها تشکیل کمپلکس می­ دهند و از ایجاد رسوب جلوگیری می­ نمایند. حتی در شرایط مناسب می ­توانند رسوب روی دیواره­ ها را جدا نماید. فعالیت کلانت ­ها بستگی زیادی به PH آب دارند. یک نمونه از کلانت ­ها EDTA[4] می­ باشد که می­ تواند با کلسیم، منیزیم، آهن، مس و … ترکیب با ثباتی تولید کند و از بروز مشکلات به دلیل وجود این مواد جلوگیری نماید.

یکی دیگر از کلانت­های مشهور NTA[5] می­باشد. این ترکیب در مقایسه با EDTA از کیفیت کمتری برخوردار است.

میزان تأثیر کلانت ­ها بستگی به غلظت آنیون­ های رقابت­ کننده موجود در محیط دارد. این نکته در مورد EDTA از اهمیت کمتری برخوردار است ولی برای NTA عوامل محدود کننده ­ای مانند قلیائیت، سیلیس و فسفات حائز اهمیت می­ باشند.

میزان واکنش دو ترکیب EDTA و NTA برای یون های فلزی مختلف

وابستگی تأثیر کلانت ها بر کاتیون ها در حضور یون های رقابت کننده

[1] -Starches

[2] -Tannins

[3][3] -Chelants

[4] -Ethylene Diamine Tetra Acetic acid

[5] – Nilrilo Triacetic Acid