رسوبات تشکیل شده از آب و بخار -قسمت چهارم

مواد شیمیایی بهسازی بویلر بخار، ترکیب آب و گرمای ورودی، روی رسوب گذاری تاثیر می گذارد. در فشارهای PSi2500(17/2Mpa) یا بیشتر، معمولا هیدرازین مورد استفاده واقع می شود.

نمک زدایی آب و تصفیه آب کندانس اعمالی هستند که در تصفیه آب بکار می روند. این امر بدان معناست که رسوب ها احتمالا فقط شامل اکسید آهن تولید شده به وسیله خوردگی سطوح داخلی، شاید مس، نیکل، فلزات و آلودگی های دیگر هستند (شکل۱۲-۱).

بهسازی بویلر بخار

هیچ گونه مواد شیمیایی بهسازی کننده یا محصولات حاصل از واکنش آن ها در رسوب ها دیده نمی شود. در فشارهای پایین طیف وسیعی از ترکیبات می تواند بوجود آید. ترکیب و محل احتمالی ویژگی های انواع رسوب در جدول(۵-۱) آمده است.

جدول(۴-۱)-تمیزی لوله دیگ بخار در نتیجه بهسازی بویلر بخار

توجه:۱ mg/cm^۲=۱ g/ft^۲ ، ۱ psi=0/006895 Mpa

اکسیدهای آهن

یک لایه سیاه محکم، نرم و فشرده مگنتیت معمولا روی سطح داخلی دیگ بخار پیدا می شود. مگنتیت در اثر واکنش مستقیم آبادی با فلز تولید می شود. در دیگ های بخار با فشار بالا، مگنتیت شامل دو لایه است که معمولا بوسیله بررسی میکروسکپی قابل دیدن است. (۱۳-۱)

بهسازی بویلر بخار

اگر سرعت ته نشینی بالا و یا تولید بخار زیاد باشد، ذرات اکسید آهن می توانند روی لایه مگنتیت نرم تشکیل شده در اثر گرما، رسوب کنند.(۱۴-۱)

رسوبات تشکیل شده از آب و بخار-بهسازی بویلر بخار

معمولا ذرات درشت مگنتیت محکم به سطح نمی چسبند، مگر این که با دیگر رسوب ها مخلوط شوند. رسوبات کریستالی سوزنی شکل مگنتیت سیاه و براق معمولا در نزدیک نقاط خوردگی ناشی از قلیا دیده می شوند. کریستال های مگنتیت گاهی اوقات یک پوشش براق روی سطح استیم درام و لوله ها تولید می کنند(شکل های ۱۶- و ۱۵-۱).

بهسازی بویلر بخار

بهسازی بویلر بخار

تراشیدن مقادیر کمی از این ماده از سطح و نزدیک کردن یک آهن ربا به این ذرات نشان می دهد که در آن آهن وجود دارد.

از طرف دیگر، تشکیل رسوب هماتیت تا اندازه ای در دماهای پایین تر و غلظت اکسیژن بالاتر اتفاق می افتد و هماتیت یک متصل کننده ذرات است که تمایل به جمع شدن دارد و سبب می شود بقیه ذرات در رسوب نگهداشته شوند.

هماتیت در صورتی که غلظت اکسیژن بالا باشد می تواند قرمز شود و معمولا در اکونومایزرها همراه با خوردگی اکسیژن وجود دارد(جدول ۵-۱).

جدول(۵-۱)-اجزای رسوب های تشکیل شده از آب

بهسازی بویلر بخار از دیگر فلزات و اکسیدهایشان

مس یا از طریق جا به جایی مستقیم با آهن و یا احیای اکسید مس توسط هیدروژن تولید شده ضمن خوردگی رسوب می کند. به طور عادی می توان لکه های بزرگ و قرمز مس را که با محصولات خوردگی مثل مگنتیت و هماتیت مخلوط است، در نزدیکی نقاط خوردگی ناشی از قلیا (خوردگی ناشی از قلیا-باعث تولید هیدروژن می شود) مشاهده کرد شکل (۱۲-۱).

رنگ قرمز سطحی شباهت به هماتیت دارد. مس فلزی را به راحتی می توان از دیگر مواد با آزمایش نیترات نقره تشخیص داد. در صورت وجود مس فلزی با افزایش یک قطره نیترات نقره کریستال های سفید رنگ نقره سریعا رسوب خواهد کرد.

اکسید مس تشکیل شده، تحت شرایط دیگ بخار، سیاه رنگ و غیرمغناطیسی است. خوردگی گالوانیکی در اثر رسوبات (یا به صورت مس فلزی یا به صورت اکسید) به ندرت در دیگ های بخاری که خوب رویین شده اند، اتفاق می افتد.

اکسیدهای روی و نیکل گاهی همراه با رسوبات مس دیده می شوند. این مورد قابل انتظار است، زیرا روی و نیکل اغلب در آلیاژهای برنج و مس-نیکل به کار رفته در ساخت کندانسورها و هیترهای آب خوراک وجود دارد.

معمولا غلظت این عناصر در رسوب ها کم تر از مس است. اکسیدنیکل بعنوان یک اتصال دهنده ،رسوب گذاری بسیاری با لایه محکم می نماید. به هرحال، غلظت نیکل معمولا پایین است و می تواند با روش تجزیه شیمیایی و اشعه ایکس فلورسانس یا تفرق شناسایی و تعیین مقدار شود.

رسوب دیگ بخار از مواد مختلفی تشکیل شده و جنس لایه های رسوبی بستگی به عوامل متعددی از جمله آب تغذیه دیگ بخار دارد که در هر منطقه متفاوت است.

نمک ها

هنگامی که جوشیدن شروع می شود ابتدا ترکیباتی که دارای حداقل حلالیت هستند رسوب می کنند. کربنات کلسیم سریعا رسوب سفید و ترد تشکیل می دهد که اگر اسید هیدروکلریک بر روی آن ریخته شود کف خواهد کرد(شکل۱۷-۱).

سولفات کلسیم به غلظت های بالاتر از کربنات نیاز دارد تا رسوب کند. برخی اوقات حضور فسفات ها را می توان با رسوبات ترد (اما خیلی کم تر ازکربنات کلسیم) حدس زد.

فسفات منیزیم یک اتصال دهنده است که می تواند رسوبات سخت و چسبنده تولید کند. بیشتر رسوبات فسفات منیزیم بی رنگ هستند اما اگر با اکسیدهای آهن همراه باشند رنگ قرمز، قهوه ای یا سیاه به خود می گیرند.

سیلیکات های نامحلول در اکثر دیگ های بخار وجود دارند. بیشتر سیلیکات های بسیار سخت و غیرقابل حل در اسید هستند به جز اسید هیدروفلوریک.

کمپلکس سیلیکات ها مثل آنالیست (Na_۲OA1_۲O_۳ ۴SiO_۲ ۲H_۲O) آکمیت ( Na_۲O.Fe_۲O_۳.۴SiO_۲) یا سود الیت (Na_۲O.3A1_۲O_۳ .SiO_۲. ۲NaC1) می تواند گواهی بر پوشش بخار باشد زیرا جزو ترکیبات واسطه سدیم محلول هستند.

در صورتی که آلوم از زلال کننده ها تراوش کند آنالیست تشکیل می شود.(شکل ۱۸-۱).

بطور کلی اگر مکانیسم تراکم موضعی شدید باشد می توان رسوب ها را در آب محلول نگه داشت. بنابراین وجود ترکیباتی مثل هیدروکسیدسدیم، فسفات سدیم و سولفات سدیم در رسوب را بایستی به عنوان دلیلی بر تبخیر تا مرحله خشک شدن در نظر گرفت.

گزارش شده که بوی شدید سولفید هیدروژن ناشی از تجزیه سولفیت در نزدیکی دیگ بخاری که دارای نقاط داغ بوده تشخیص داده شده است.

نمک های قابل هیدرولیز مثل MgC1_۲ می توانند از طریق نشست کندانسوزهای آب دریا وارد آب دیگ بخار شوند. کلریدها در رسوب های متخلخل متراکم شده و به اسید هیدرولیک هیدرولیز می گردند. تجزیه روغن، گریس و دیگر مواد آلی می توانند شرایط اسیدی را ایجاد کنند.

مرفولوژی رسوب دیگ بخار

در بحث های قبلی رسوب ها بیشتر بر اساس ماهیت شیمیایی خاص آنها بود. به هرحال، بیشتر رسوب های واقعی دیگ بخار شامل ترکیبات زیادی هستند. ساختمان رسوب می تواند روی نوع ترکیبات رسوب تاثیر بگذارد، همچنین می تواند برای تعیین حرارت ورودی، شرایط آب و نوع مکانیسم های خوردگی بکار برده شود.

هر نوع رسوبی که در مقابل شستشو مقاومت کند نامطلوب است. بخصوص رسوبات غیر محلول و نفوذپذیر مثل مواد با ذرات درشت بسیار مضر هستند. این رسوبات اجازه می دهند که ذرات محلول در داخل خلل و فرج آنها متراکم شوند.

بنابراین هیدروکسیدسدیم که خلل و فرج آن پیدا می شود ممکن است نامحلول باشد. رسوب گذاری ترکیبات متخلخل اغلب سبب می شود که تجمع ترکیبات محلول بیشتر شود.

بطورکلی رسوب قدیمی تر، سخت تر است و به سختی، به دیواره های لوله می چسبد با افزایش سن رسوب، شکاف رسوب با مواد جامد پر می شود وسبب افزایش حجم، دانسیته و سختی می‌گردد.

استثنائاتی در این قانون وجود دارد و این قضاوت ها طبیعتا فرضی هستند. با وجود این، حضور رسوبات سخت و محکم اغلب نشان دهنده این است که رسوب گذاری در مدت طولانی در دماهای بالای فلز انجام شده است و تشکیل رسوبات به صورت لایه لایه نشان دهنده تغییر در شیمی آب می توان تاریخچه ای از زمان رسوب گذاری تهیه کرد.

حذف

تمام رسوب ها نامطلوب، در نهایت ناشی از خواص شیمیایی آب و یا عملکرد دیگ بخار هستند. بهسازی مناسب آب می تواند رسوب گذاری را کاهش دهد. قوانین عمومی بهسازی مناسب آب ، مشخص هستند. تغییرات شیمیایی آب و شرایط عملیات آن باید حداقل باشد.

برای اجتناب از رسوب گذاری باید تلاش نمود تا دیگ بخار همیشه کمی زیر ظرفیت طراحی کارکند و نیز اطمینان حاصل نمود که تمام تجهیزات به طور مناسب عمل نمایند.

مهم ترین فاکتور دیگ بخار که روی رسوب گذاری تاثیر دارد عمل حرارت دادن است. همچنین، حذف نقاط داغ ، کنترل سطوح آب و ثابت نگه داشتن ظرفیت، از راه های پیشگیری از رسوب گذاری هستند.

علاوه برآن امکان استفاده مناسب از مشعل، تنظیم سوخت و زیر اب کافی در کاهش رسوب گذاری موثر می‌باشند.

موارد احتیاطی

رسوب ها به ندرت شامل فقط یک ترکیب هستند. آزمایش شیمیایی برای تعیین نوع و میزان هریک از اجزای رسوب لازم است. اجزای محلول هنگامی که دیگ بخار سرد شده و تولید بخار متوقف گردد مورد شستشو قرار خواهند گرفت. گاهی اوقات نتایج آزمایشگاهی ترکیبات شستشو، منعکس کننده اجزای رسوب در هنگام کار دیگ بخار نیست.

معمولا مطمئن تر است قبول کنیم که غلظت های اجزای خیلی محلول، در نتایج آزمایشگاه کم تر گزارش شده اند. حضور هر کدام از ترکیبات با حلالیت بالا معمولا برای اثبات انحرافات از هسته جوش، کافی است.

مقدار ترکیب درصد و لایه لایه شدن رسوب ها در نزدیکی محل پاره شده فرق می کند. خروج مایع از این نقاط موجب خارج شدن رسوب می گردد.

گاهی اوقات محصولات از احتراق در داخل سطوح داخلی نزدیک پارگی پیدا می شوند. وزن رسوب ها در نزدیکی سطوح برآمده یا پاره شده معمولا کم تر از مقدار واقعی آن در هنگام کار دیگ بخار است. اغلب محصولات خوردگی با رسوب ها اشتباه می شوند.

این مطلب بخصوص در مورد سوپرهیترهای دیگ بخاری که بعلت از سرویس خارج بودن در جایی که تاول زدگی اغلب با تراوش املاح ناشی از مواد جامد آب دیگ بخار اشتباه می شود، از خوردگی ناشی از اکسیژن متاثر می شوند (به فصل ۸ ((خوردگی ناشی از اکسیژن)) مراجعه شود.)

رسوبات سوزنی شکل مگنتیت که در اثر PH پایین بوجود می آیند می توانند با ذرات آهن وارد شده از تجهیزات قبل از دیگ بخار اشتباه گرفته شوند.

مشکلات مرتبط

سابقه مطالعاتی(۱-۱)

ضمن خارج کردن لوله های اکونومایزر آسیب دیده، رسوب های داخلی زیادی بطور غیرمنتظره دیده شد. سطوح داخلی بعضی از لوله ها بصورت غیر منظم با یک لایه نرم و متورم از اکسید آهن پوشیده شده بود. اکسیدهای زیرین سیاه بودند. یک لایه متراکم با ضخامت یک اینچ از مواد ترد و شکننده در محل خم لوله در شکل(۱۹-۱) نشان داده شده است.

رسوب دیگ بخار

مشاهده دقیق نشان می دهد که مواد متراکم شده شامل ذرات آنتراسیت و دانه های رزین است(شکل۲۰-۱).

رسوب دیگ بخار

رسوب از بستر رزین خورده شده انتقال پیدا کرده است. سطح فلز در زیر رسوب، حفره ای و نازک شده است. رسوب های متراکم جریان سردکننده را کند می کند، ولی هنوز بیش گرمایی اتفاق نمی افتد زیرا دمای گاز خروجی از دودکش خیلی پایین است (حدود ۲۸۸^0c یا ۵۵۰^۰F).

انحرافات از هسته جوش زیر رسوب ایجاد شده، سبب تجمع هیدروکسید سدیم و سپس خوردگی می گردد.

منبع :کتاب تجزیه و تحلیل از کارافتادگی دیگ های بخار مترجم مهندس محمد رضا نفری

مطالب مرتبط :

رسوبات تشکیل شده از آب و بخار – قسمت دوم

رسوبات تشکیل شده از آب و بخار – قسمت پنجم