كنترل خوردگي آب در سيستم توليد بخار آب

سیستم تولید بخار و گرمایش

سیستم تولید بخار و گرمایش

بخش اول :

نياز روز افزون به انرژي، اهميت بخار و نقش آن را به عنوان يك واسطه انتقال انرژي محرز ساخته است، افزايش اخير قيمت مواد نفتي و تهديدي هميشگي نسبت به كمبود اين مواد لزوما تاكيد به استفاده بهتر از بخار و بالا بردن كارائي آن در هر زمان گرديده است. از اين رو پيشرفت مستمر در طراحي ديگ هاي مولد بخار و بالا بردن عملکرد خوب وسائل و تجهيزات فرعي و كمكي آنها مد نظر قرار گرفته است. بازيافت روزافزون از گرماي تلف شده و آب مقطر برگشتي مخصوصا به عنوان گامي پيشتاز از توليد ملحوظ نظر بوده است.

بهبود سازي اوليه بطور كامل و پاك و تميز نگه داشتن آب مقطر و آب تغذيه به ديگ بخار به هنگام استفاده از مواد شيميايي موجب كارائي و انعطاف پذيري بهتري مي شود كه دست يابي به موارد فوق تحقق پيدا مي نمايد.

بخش هاي زير مربوط به مراحلي است كه اشاره به افزايش  بازدهي و بهبود سازي داخلي سيستم به بهترين روش مي نمايد.

اجزاء مربوط به سيستم   System Components

قبل از بررسي مسائل مربوط به بهبود سازي داخلي آب تغذيه به ديگ بخار اشاره مختصر به اجزاء عملي مهم يك سيستم توليد بخار خالي از فايده نيست. شكل ۱-۱۱ يك ديگ مولد بخار فشار قوي (۶۰۰ پاوند بر اينچ مربع و بالاتر) را نشان مي دهد. اجزاء و عملكرد هر كدام از آنها به ترتيب ذيل عبارتند از:

سیستم تولید بخار و گرمایش

 شكل۱-۱۱ سيستم توليد بخار و گرمايش

 

تجهيزات بهبود سازي خارجي External Treatment Equipment 

 مشخصات فيزيكي و شيميائي آب خام، فشار عملياتي سيستم، كيفيت بخار مورد نياز، ميزان متوسط مصرف بخار، مقدار آب مقطر برگشتي، نوع ديگ مولد بخار و هزينه سوخت، تماما مشخص كننده اهميتي از بازيافت حرارت و مجموع هزينه ها در اين مورد مي باشد.

بهبود سازي خارجي آب جهت تغذيه به ديگ هاي بخار با فشار كمتر از ۱۰۰ پاوند بر اينچ مربع و ديگ هاي بخاري كه مصرف بسيار كمي از آب جبراني دارند از اهميت بالائي برخوردار نمي باشد. در ديگ هاي بخار با فشار متوسط بين ۱۰۰ الي ۶۰۰ پاوند بر اينچ مربع معمولا از نرم كننده مبادله يوني زئوليت سديم و يا از روش هاي نرم كننده يا آهك سرد و يا گرم براي بهبود سازي خارجي آب تغذيه به ديگ بخار استفاده مي گردد، ولي در ديگ هاي بخار با فشار بالاتر از ۶۰۰ پاوند بر اينچ مربع سيستم هاي حذف كننده آنيوني و كاتيوني بكار گرفته مي شود. استفاده از سيستم پوليشر جهت حذف ذرات آهن و يا مس از آب مقطر برگشتي مخصوصا واحدهائي كه امكان كنترل خوردگي روي لوله هاي برگشتي موجود نبوده و يا كنترل خوردگي به نحو مطلوب صورت نگيرد براي ديگ هاي بخار با فشار بالا غالبا معمول مي باشد. ولي در پالايشگاه ها، كارخانجات روغن نباتي و ريخته گري ها، ضروري است نسبت به جدا كردن مواد روغني از آب حتي براي ديگ هاي بخار با فشار متوسط به عنوان بخشي از بهبود سازي قبلي اقدام گردد.

حذف اصلي از سيستم بهبود سازي اوليه تقليل رسوبات در ديگ بخار و سوپرهيتر مي باشد. موضوع تخليه از طريق زيرآب و خوردگي روي لوله هاي آب مقطر برگشتي از مسائل متعارف و معمول است، كه مورد بحث قرار خواهد گرفت.

گرم كننده هاي هوازداي آب تغذيه    Deaerating Feedwater Heaters

گرم كننده هاي مذكور دو هدف را در سيستم توليد بخار دنبال مي كنند، اين دو شامل:

الف – افزايش درجه حرارت آب تغذيه از طريق تماس مستقيم با ديگ بخار برگشتي كم فشار

ب- آزاد كردن نامطلوب ترين گازهاي محلول در آب تغذيه به ديگ بخار

طبق شكل ۲-۱۱ حلاليت اكسيژن نسبت عكس با افزايش درجه حرارت دارد. با شستشوي آب گرم از طريق بخار، اكسيژن جدا شده  و به هوا تخليه مي گردد. اين عمل تا رسيدن به حد تعادل ادامه دارد.

گرم كننده هاي هوازداي اوليه روش مذكور را به وسيله تزريق بخار به آب در يك مخزن سرباز انجام مي دادند. بديهي است كه در روش بالا مسير آب و بخار عكس يكديگر مي باشند. طراحي اوليه هوازداها كاهش اكسيژن تا حدود ۳/۰ سانتي متر مكعب در ليتر بوده است، ولي در هوازداهاي اخير مقدار غلظت اكسيژن تا حد ۰۰۳/۰  سانتي متر مكعب در ليتر مي رسد. استفاده از تجهيزات داخلي نظير هوازداهاي سيني و يا اسپري دار و تركيبي از اين دو مي تواند در بهبود كارائي موثر باشد.

قابليت حلاليت اكسيژن موجود هوا در آب در درجه حرارت مختلف و فشارهاي عمومي

شكل ۲-۱۱ قابليت حلاليت اكسيژن موجود هوا در آب در درجه حرارت مختلف و فشارهاي عمومي

گرم كننده هوازدايي سيني دار شكل ۳-۱۱ كار شستشو و هوازدايي را به وسيله تبديل آب به ذرات بسيار ريزي كه از بالا به پايين روي سيني هاي متعدد مي ريزند انجام مي دهد (اين سيني ها با سوراخ هاي ريزي كه در آن تعبيه شده است اجازه عبور را به صورت آزاد مي دهند.) بخار زيادي در عبور از اين ذرات به مايع تبديل شده و درجه حرارت آب را تا حد اشباع افزايش مي دهد. حركت بخار برخلاف جريان آب، اكسيژن موجود در آب را تقليل داده و گازهاي موجود در آب را خارج مي نمايد. بخشي از بخار به همراه گازهاي غير قابل ميعان كه از ناحيه تبادل حرارت مي گذرد به مجراي خروجي چگالنده هدايت مي گردد.

گازهاي غيرقابل ميعان، همراه مقدار كمي از بخار (حدود يك درصد) از طريق هواكش بيرون خواهد رفت. سيني هاي تعبيه شده در هوازدا مي بايستي بطور منظم عدم تشكيل رسوب روي آنها و جابجا نشدن بازرسي گردند. عملكرد صحيح مجراي ورودي پخش كننده ها و افشانك ها از اهميت ويژه اي برخوردار است.

طرح گرم كننده سيني دار به منظور هوازدائي اوليه و ثانويه

شكل ۳-۱۱ طرح گرم كننده سيني دار به منظور هوازدائي اوليه و ثانويه

گرم كننده هاي هوازدايي از نوع اسپري شكل ۴-۱۱ مشابه گرم كننده هاي هوازداي سيني دار عمل مي كنند. ولي در اين حالت افشانك های فنردار كه در قسمت فوقاني ظرف نصب شده اند آب ورودي را در فضاي مربوطه بصورت ذرات ريز به منظور تماس مستقيم با بخار گرم و انجام هوازدائي اوليه مي باشند. لازم به ذكر است كه در بيشتر طرح ها اولين مرحله پاشش بعنوان ميعان كننده مسير تخليه كه در مركز افشانك ها قرار دارد عمل مي كند هوازدايي ثانويه يا در ناحيه سوپاپ هاي شش بعدي يا در محل پودر كننده سرريز و يا در ناحيه سيني هائي كه بخار ورودي از سوراخ هاي آن عبور مي كند انجام مي شود. جهت اطمينان كافي نسبت به پودر شدن كامل آب جهت اكسيژن زدائي كامل لازم است افشانك هاي آب پاش بطور مرتب از رسوبات و زنگ زدگي تميز گردند.

در بعضي مواقع دو جريان جداگانه آب شامل آب جبراني بهبود سازي شده و آب مقطر برگشتي وارد هوازدا مي شود. چنانچه اين دو جريان در خارج از هوازدا با هم اختلاط نمايند. تبخير موضعي موجب خوردگي در لوله خواهد گرديد. روشي كه به صورت استاندارد در اكثر واحدها استفاده گرديده و مانع خوردگي مي گردد وارد كردن هر دو جريان آب تغذيه و آب مقطر برگشتي از دو نازل جداگانه به داخل هواگير مي باشد.

جديدترين مبدل هاي هوازدا علاوه بر فضاي اكسيژن زدا و پيش گرم خود داراي يك مخزن ذخيره نيز مي باشد. اين مخزن آب هوازدا شده را براي مصرف در ديگ بخار در خود نگهداري مي نمايد.

مزيت خاص اين مخزن به نحوي است كه زمان كافي جهت مخلوط شدن مواد زايل كننده اكسيژن را در آب تغذيه به ديگ بخار قبل از وارد شدن به ديگ بخار خواهد داد.

اكثر هوازداها در فشار مثبت ۳ و يا بيشتري كار مي كنند. اگر تماس كافي بين بخار و آب وجود داشته باشد. درجه حرارت آب تا حدود يك درجه فارنهايت بخار اشباع در فشار عملياتي افزايش پيدا مي كند. محاسبه ساده فوق بدين صورت است كه درجه حرارت آب اشباع بين فشار صفر تا ۱۰ پاوند بر اينچ مربع به ميزان ۳ درجه فارنهايت در هر واحد فشار افزايش مي يابد. ولي چنانچه از بخار خروجي براي هوازدائي استفاده شود تغييرات فشار سبب عمليات نامنظم مي شود.

بنابراين استفاده از بخار زنده (اوليه) به منظور حفظ توازن فشار سيستم مطلوب تر مي باشد. ملاحظه يك جريان خروجي بخار از مسير دودكش هوازدا حاكي از گاززدايي مطلوب و كامل مي باشد.

منبع : نقش آب و کنترل خوردگی در صنایع     مولف : مهندس سید احمد پیشنمازی