نگهداری از بویلر صنعتی به این دلیل ضورت دارد که بسیاری از صنایع شیمیایی جهت انجام فرآیندهای خود به جریان بخار به صورت مداوم احتیاج دارند که حجم مورد نیاز بخار از طریق بویلر ها تامین می شود. ایجاد مشکل در سیستم بویلر باعث توقف در تولید و اتلاف محصولات و هزینه ها خواهد شد، لذا نگهداری از بویلر ها در صنعت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین اپراتور بویلر باید پارامترهای عملیاتی را به صورت روزانه و سیستم های برقی و مکانیکی را به صورت هفتگی چک کند و در صورت مشاهده هرگونه مشکل سریعتر آن را رفع کند. در بررسی های روزانه اپراتور باید سیستم احتراق ، سطح آب بویلر، دما و فشار آب خوراک بویلر ، سیستم تصفیه آب خوراک، دمای دود ، فشار گاز ، دمای آب بویلر و میزان آب جبرانی را مورد بررسی قرار دهد. تعمیرات و نگهداری از بویلر ها با توجه به طراحی و ویژگی های خاص هر سیستم احتیاج به حضور متخصصین در این زمینه دارد.
به دلیل حضور مواد معدنی و املاح موجود در آب، اگر آب تغذیه بویلر بدون پیش تصفیه وارد سیستم شود، باعث کاهش کارایی، خوردگی و رسوب گذاری در سیستم خواهد شد.
رسوب گذاری در بویلر ها
رسوب گذاری در بویلر در نتیجه واکنش های شیمیایی ، بیولوژیکی و فیزیکی در خط لوله ایجاد می شود. چگونگی و مقدار رسوب تولیده شده در لوله ها به کمک آنالیز برخی پارامترها از قبیل سختی آب، pH و نسبت کلرور به کربنات سنجیده می شود. رسوبات تشکیل شده معمولاً یک ترکیب معدنی از جنس کربنات ها یا سولفات های کلسیم و منیزیم می باشند که در بسیاری از موارد با دیگر مواد از قبیل آهن به صورت مخلوط مشاهده می شود. از شاخص های رسوب گذاری از قبیل شاخص پتانسیل ترسیب کربنات کلسیم، شاخص پایداری رایزنر و شاخص اشباع لانژلیر می توان جهت تعیین پتانسیل رسوب گذاری آب در سیستم استفاده نمود. جهت محاسبه این شاخص ها و تعیین علت رسوب گذاری در سیستم باید پارامترهای آب از قبیل pH ، TDS ، pHeq ، قلیاییت کل ، سختی ، غلظت کلسیم و درجه حرارت اندازه گیری شود. همچنین می توان از تست ماربل برای تعیین میزان رسوب گذاری آب در سیستم استفاده کرد.
عوامل موثر رسوب گذاری در بویلر ها
بطور خلاصه در رابطه با عوامل موثر رسوب گذاری در بویلر ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
کیفیت آب
PH آب
دمای آب
سرعت آب
تاثیر کیفیت آب در رسوب گذاری بویلر صنعتی
عوامل زیادی نظیر غلظت یون های موجود در آب از قبیل یون کلسیم، یون منیزیم و غیره بر روی تشکیل رسوب اثر دارند. فوق اشباع بودن آب عامل درجه اول در رسوب گذاری است. آب در گردش در سیستم به دلایل مختلی از قبیل تغییرات دما، pH، تبخیر، تغلیظ و نیز اضافه شدن موادی که می توانند نقش هسته اولیه رسوب را داشته و تسهیل کننده رسوب گذاری در سیستم باشند، اتفاق می افتد.
تاثیر pH آب در رسوب گذاری بویلر صنعتی
به طور کلی حلالیت رسوب با کاهش pH افزایش یافته و بنابراین میزان رسوب کاهش می یابد.
تاثیر دمای آب در رسوب گذاری بویلر صنعتی
به طور کلی حلالیت ترکیبات رسوب دهنده در آب، با افزایش دما کاهش می یابد.
تاثیر سرعت آب در رسوب گذاری بویلر صنعتی
با افزایش سرعت آب، میزان رسوب کاهش خواهد یافت. بنابراین تشکیل رسوب در قسمت هایی از سیستم که سرعت آب کم است و یا فضاهای مرده که آب جریان ندارد، بیشتر است.
رفع مشکل رسوب گذاری در بویلر های صنعتی
در حالت کلی پیشنهادات لازم در جهت رفع مشکل رسوب گذاری در سیستم به شرح زیر قابل بررسی می باشد.
اسید زنی
اضافه کردن اسید موجب تخریب یون های کربنات شده و این امر باعث حذف یکی از واکنشگرهای لازم جهت رسوب کربنات کلسیم می گردد. اگرچه این روش در جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم بسیار مؤثر می باشد، اما تزریق اسید در باز داشتن انواع دیگر رسوب ها همچون سولفات کلسیم بی تأثیر است. یکی دیگر از معایب استفاده از این روش شامل خوردگی اسیدی می باشد، که باعث ایجاد محدودیت هایی در استفاده از آن می باشد.
استفاده از سیستم تصفیه جهت کاهش سختی آب
سختی گیری به معنای کم کردن یون های کلسیم و منیزیم و سایر کاتیون های فلزی از آب است. در حالت کلی می توان سختی گیرها را به سه دسته تقسیم بندی کرد.
استفاده از سختی گیرهای مکانیکی (تعویض یونی)
روش تعویض یونی برای کاهش سختی آب، متداول ترین نوع سختی گیری محسوب می شود. جهت استفاده طولانی مدت از این سیستم، در بازه های زمانی مشخص عملیات احیا با استفاده از نمک کلرید سدیم انجام می شود. مکانیزم کاهش سختی در سیستم تبادل یونی بر اساس جایگزینی یون های کلسیم و منیزم موجود در آب سخت با یون های سدیم و یا پتاسیم می باشد و به این ترتیب، سختی آب به میزان قابل توجهی کاهش یافته و رسوب گذاری در سیستم های مرتبط با آب مشاهده نخواهد شد.
استفاده از سختی گیرهای فیزیکی
این سختی گیرها بطور فیزیکی خواص آب را به منظور کاهش یا جلوگیری از تشکیل رسوبات تغییر می دهند و دارای سه نوع مختلف می باشند؛ الکترونیکی، الکترولیتی و مغناطیسی.
استفاده از فیلترهای اسمز معکوس
اشکال اصلی واحدهای اسمز معکوس، مصرف زیاد آب و احتیاج به پاک سازی و تعویض دوره ای فیلترها و غشاهای سیستم می باشد و در مواردی استفاده می شود که حساسیت سیستم بالا باشد. هزینه های این سیستم برای حالتی که نیاز به آب با کیفیت بسیار بالا نباشد، مقرون به صرفه نبوده و برای اجرا در آن شرکت محترم پیشنهاد نمی شود.
مواد شیمیایی بازدارنده جهت جلوگیری از رسوب گذاری در بویلر ها
آنتی اسکالانت ها مواد فعال سطحی می باشند که در واکنش های رسوب به سه صورت وارد می شوند:
جلوگیری در غلظت های کم آستانه ای
وقتی کریستال ها در سطح زیر میکروسکوپی شروع به شکل گیری می کنند، گروه های منفی قرار گرفته بر روی مولکول آنتی اسکالانت به بارهای مثبت هسته رسوب حمله کرده و باعث توقف تعادل الکترونیکی لازم جهت ادامه رشد کریستال می شوند.
تصحیح کریستال
تصحیح کریستال نیز عبارت است از خاصیت یک آنتی اسکالانت در دگرگون کردن شکل های کریستال و در نتیجه نرم و یا غیر چسبناک کردن رسوب.
پراکندگی
پراکندگی به معنای توانایی بعضی آنتی اسکالانت ها در جذب شدن بر روی کریستال و یا ذرات کلوئیدی و انتقال مقدار بالایی بار آنیونی به آنها می باشد. بار زیاد سبب پراکنده شدن کریستال ها می شود.
مواد موثر جهت کاهش میزان رسوب گذاری در بویلر ها
مواد بسیار مؤثر جهت کاهش میزان رسوب گذاری در سیستم در ادامه آورده شده است.
مشتقات فسفات
این ماده شیمیایی با دارا بودن ترکیبات فسفات و پراکنده کننده رسوب، از تشکیل رسوب های معدنی روی سطوح فلزی جلوگیری می کند. همچنین این ماده شیمیایی یک لایه محافظ بر روی تمامی سطوح فلزی ایجاد می کند که سطح فلز را در برابر گازهای محلول در آب در برابر خوردگی محافظت می کند.
پلی کربوکسیلات سولفاته
این ماده شیمیایی به عنوان پخش کننده انواع رسوبات در سیستم مورد استفاده قرار می گیرد و با باردار کردن ذرات جامد معلق، از بهم چسبیدن این ذرات و تشکیل رسوب جلوگیری می کند.
قابل ذکر است که قبل از انجام عملیات ممانعت از رسوب گذاری در سیستم باید تجهیزات به طور کامل از رسوبات قبلی پاک سازی شود.
روش های رسوب زدایی از تجهیزات بویلر صنعتی
تمیز کاری مکانیکی
ایجاد جریان معکوس، هیدروفرز مکانیکی، جت آب و فشنگی ساینده
تمیز کاری شیمیایی
برای شستشوي شيميايي تجهیزات، ابتدا بايد نوع رسوبات اعم از رسوبات ناشي از سيالات فرایندي و يا رسوبات ناشي از خوردگي مشخص شود. در روش شستشوي شيميايي با اسیدها، برای جلوگیری از اثرات نامطلوب اسید بر سطح فلز از مواد بازدارنده ی خوردگي نیز استفاده مي شود. اسید به کار رفته در این مواد، بسته به جنس رسوبات و متالورژي سامانه ممکن است معدنی، آلی و یا مخلوطی از هر دو باشد. هر رسوبي بايد با توجه به طبيعت شيميايي و خواص فيزيكي مربوطه از روی سطوح برداشته شود. هیدروکلریک اسید یکی از مهمترین اسیدها در شستشوی شیمیایی است. در ادامه متغیرها و موادی که در یک اسیدشویی با اسید هیدروکلریک به کار می روند، آورده شده است.
هیدروکلریک اسید: ۳/۵ تا ۷/۵ درصد
بازدارنده خوردگی: ۰/۲ تا ۰/۳ درصد حجمی
مواد فعال سطحی: ۰/۱ تا ۰/۲ درصد وزنی
تیواوره: ۱ تا ۱/۵ درصد وزنی
دما: ۷۰ تا ۸۲ درجه سانتی گراد
مدت زمان اسیدشویی: ۸ تا ۱۸ ساعت
رسوب گذاری مربوط به سیلیکا نیز همانند رسوب گذاری منیزیم و کلسیم در بویلر ایجاد می شود، اما حذف سیلیکا از آب خوراک ورودی به بویلر در مقایسه با جداسازی منیزیم و کلسیم دشوارتر می باشد. رسوبات سیلیکا به شکل منیزیم سیلیکات و سیلیس در بویلر ایجاد می شود. جداسازی لایه نازک و شیشه ای رسوبات سیلیکات از سطح داخلی بویلر بسیار مشکل است و جهت رفع آن از محلول های هیدرفلوریک اسید استفاده می شود. هرچه قدر که قلیاییت آب کمتر و سیلیکات آب خوراک بیشتر باشد، رسوب گذاری سیلیکات با سرعت بیشتری اتفاق می افتد. رسوبات سیلیکا نسبت به رسوبات منیزیم و کلسیم خاصیت عایقی بیشتری دارد و به دلیل همین موضوع در اثر حضور رسوبات سیلیکاتی بازده بویلر به شدت کاهش می یابد. جهت جلوگیری از ایجاد رسوبات سیلیکاتی در داخل بویلر باید نسبت سیلیکای آب خوراک به قلیاییت در حد ۱ به ۳ نگه داشته شود.