نحوه محاسبه زیرآب ناپیوسته و مقایسه انواع زیرآب – بهینه سازی آب دیگ بخار -2
كف كردن دیگ بخار ناشی از ناخالصی های موجود در آب دیگ بخار، عبارت از تشكیل حباب هایی در سطح بالای آب است كه به آسانی نمی تركند و در نتیجه باعث تجمع حباب ها و حمل آنها توسط بخار می شود كه ضمن آن ذرات آب و املاح نیز همراه آنها خارج می گردد.
شكل 3-6 وقوع پدیده كف كردن دیگ بخار را در نوع لوله -آتشی در حال كشیده شدن حباب ها به داخل لوله خروجی بخار نشان می دهد. آب خالص كف نمی كند و بنابراین حباب های بخاری كه از آب بهینه شده كامل، خارج می شوند، به مجرد رسیدن به سطح آب می تركند.
كف كردن دیگ بخار، ناشی از وجود عوامل زیر در آب دیگ بخار است:
1-بالا بودن املاح معلق در دیگ بخار
2- بالا بودن قلیائیات در دیگ بخار
3-بالا بودن كل املاح محلول در دیگ بخار
4-آلودگی توسط پاك كننده ها، و روغن و سایر مواد ارگانیكی در دیگ بخار
جلوگیری از كف كردن دیگ بخار، با اضافه كردن مواد ضد كف صورت می گیرد، ولی جلوگیری از شرایط ایجاد كننده كف در دیگ بخار از طریق بهینه سازی كامل آب نتایج موثرتری را می دهد، علاوه بر اینكه مواد ضد كف نیز نتیجه بخش نیستند. روغن ها، علاوه بر ایجاد كف باعث نشستن بر جداره های سطوح حرارتی سمت آب دیگ بخار و در نتیجه عایق كردن این سطوح در مقابل آثار خنك كنندگی آب دیگ بخار می شوند كه در نهایت منجر به گداختگی و از كار افتادن دیگ بخار می گردند. بنابراین از ورود روغن به دیگ باید اكیدا خودداری كرد.
3-3 زیرآب زدن دیگ ها
با جوشش آب و ایجاد بخار، تمامی املاح محلول آب، در دیگ باقی می مانند. چنانچه همراه با آب تغذیه املاح بیشتری به دیگ بخار وارد شود، این املاح تغلیظ شده و ممكن است به حدی برسند كه حلالیت آنها در آب كاهش یافته و به صورت رسوب از آب جدا شوند.
در این حالت، رسوب ها در حفره های سراسر دیگ بخار پخش میشوند و ایمنی و چرخش آب دیگ بخار را مختل میسازند. برای جلوگیری از وقوع چنین حالتی، باید املاح موجود در آب محدود شوند (بخش 2-1). این عمل كه با خارج سازی قسمتی از آب تغلیظ شده دیگ بخار، كنترل می گردد به نام زیر آب زدن نامیده می شود كه به صورت دستی یا خودكار توسط شیر تخلیه، در نقطه ای كه بالاترین غلظت املاح را دارد، صورت می گیرد.
آب تخلیه شده، به مخزن تخلیه یا حوضچه ای كه درآن تبخیر صورت می گیرد وارد می شود و به این صورت فشار آب دیگ بخار، به طور ایمن به فشار جو تقلیل می یابد. تراوش املاح فرار در دیگ بخار نظیر سیلیس، توسط اجزاء جداكننده بخار تقلیل پیدا نمی كند، ولی مقدار حمل شده توسط بخار ارتباط زیادی با غلظت آب دیگ بخار دارد و بنابراین زیر آب زدن مقدار املاح فرار را نیز كنترل می نماید.
مزایای زیرآب زدن پیوسته
زیر آب زدن می تواند به صورت ناپیوسته یا پیوسته و یا تركیبی از هر دو باشد و بستگی به مقدار آب خارج شده و جایگزین آب با آب تغذیه دارد. تا حد امكان باید از زیر آب پیوسته استفاده كرد كه دارای مزایای زیر است :
- مقدار زیر آب و بنابراین مقدار آب جایگزین، به جای جریان های شدید كوتاه مدت، دارای جریان یكنواختی است.
- مقدار كل املاح محلول (TDS) در بار ثابت دیگ، مقدار ثابتی است و بنابراین درجه خلوص بخار نیز یكنواخت است.
- با تنظیم میزان تخلیه در یك وضعیت ثابت،نیازی به دخالت های بعدی نیست.
زیرآب زدن ناپیوسته
در زیر آب ناپیوسته املاح موجود در آب دیگ بخار دایم در حال تغییر است (6-4) این امر باعث نوسانات سطح آب در دیگ بخار به علت تغییرات اندازه حباب های بخار و توزیع آنهاست كه تغییرات غلظت املاح رابه همراه دارد.
در دیگ های لوله-آبی، چنانچه زیرآب زدن از مخزن های پایینی یا سرشاخه ها انجام شود، این امر موجب اختلال در چرخش آب و ایمنی دیگ بخار خواهد شد. از طرف دیگر زیر آب ناپیوسته باعث جریان شدید كوتاه مدتی خواهد شد كه می تواند رسوبات جمع شده در قسمت های تحتانی دیگ بخار را جابجا كند.
این امر در دیگ های لوله-آتشی كه دقت كمتری در بهینه سازی آب آنها صورت می گیرد، اهمیت زیادی دارد. در اینگونه موارد، زیر آب زدن باید فقط در حالتی كه بار دیگ بخار پایین است، انجام شود. محاسبه مقدار زیر آب لازم جهت كنترل غلظت املاح توسط موازنه جرمی املاح وارد شده و خارج شده از دیگ بخار انجام می شود.
در فشارهای پایین می توان از مقدار املاح خارج شده توسط بخار از دیگ بخار صرف نظر كرد، زیرا در این مقدار TD مجاززیاد است و تاثیر مهمی بر مقدار محاسبه زیرآب ندارد. در فشارهای بالا كه مقدار TDS مجاز كم است، املاح موجود در بخار نیز نقش عمده ای در محاسبات دارد.
در زیر آب پیوسته، باتوجه به شكل 6-5 داریم:
مقدار آب تبخیر شده برحسب كیلوگرم در لیتركه شامل املاح موجود درآب جبرانی، آب مقطر برگشتی و موادشیمیایی اضافه شده میباشد.
زیرآب پیوسته بر حسب درصد تبخیراز دیگ بخار B
غلظت قابل قبول املاح در دیگ بخار ،میلی گرم در لیتر mg-1) ( C
غلظت محلول در بخار خروجی از دیگ بخار، میلی گرم در لیتر T
املاح خارج شده با بخار + املاح خارج شده بازیرآب =املاح همراه با آب تغذیه
بنابراین اگر املاح همراه با بخار در نظر گرفته شود یعنی T=O
نحوه محاسبه زیرآب ناپیوسته
محاسبه زیرآب ناپیوسته پیچیده تر است زیرا آب موجود در دیگ بخار و مقدار زیر آب در هر نوبت بر نتیجه محاسبه اثر دارد. با تعیین موازنه جرمی املاح وارد شده و خارج شده از دیگ بخار ،و با توجه به شكل 6-4 و 6-5، معادله (2-6) به این صورت در می آید:
كه در آن:
مقدار زیر آب بر حسب درصد تبخیر از دیگ بخار
غلظت املاح در آب تغذیه، میلی گرم در لیتر mg-1) ( s
آب موجود در دیگ، كیلوگرم w
میزان تبخیر از دیگ، كیلوگرم در ساعت E
غلظت قابل قبول املاح در دیگ بخار، میلی گرم در لیتر C
فاصله زمانی بین شروع دو زیر آب متوالی، ساعت t
مدت زمان هر زیر آب ،ساعت d
بهترین راه حل این معادله از طریق آزمایش و خطاست به این صورت كه با قرار دادن مقادیر فرضی دو تا از پارامترهای d , B, t پارامتر سوم را حساب كرد. اگر t=d یعنی زیر آب پیوسته باشد، در این صورت
كه همان معادله (6-1) می باشد.
مقایسه انواع زیرآب
در مقایسه مقدار زیر آب، باید هر نوع ماده شیمیایی كه به آب تغذیه یا به آب دیگ بخار تزریق می شود و باعث افزایش TDS هر یك از این دو (آب تغذیه یا آب دیگ بخار ) می گردد، منظور می شود. مقدار زیر آب را می توان بر حسب TDS یا مقدار سیلیس موجود، بیان نمود.
در هر دو مورد باید با جایگزینی سیلیس موجود با TDS و به كمك معادله های (6-1) و (62-)- مقادیر آنها را بررسی نمود زیر آب پس از خروج از دیگ بخار به صورت آب اشباع در فشار دیگ بخار است در نقطه خروج از لوله تخلیه، زیر آب شامل مخلوطی از بخار و آب است كه پس از آزاد شدن حرارت محسوس از آب بر اثرافت فشار، بخار آن تبخیر می شود.
بنابراین باید زیر آب را وارد مخزن زیرآب یا حوضچه ای نمود تا بتوان بخار ایجاد شده را كنترل نمود و از آسیب یا مزاحمت به اطرافیان جلوگیری كرد. لازم به یادآوری است كه شیر تخلیه حوضچه یا مخزن زیرآب به اتمسفر باید قطر كافی جهت خارج كردن بخار حاصله را داشته باشد تا از فشار گرفتن حوضچه یا مخزن جلوگیری گردد.
باید در نظر داشت آب تخلیه شده از زیر آب به صورت اشباع است، مقداری حرارت مفید كه دمای آن را از دمای آب تغذیه به دمای اشباع رساند (حرارت محسوس) نیز خارج می گردد. مقدار این حرارت تقریبا حرارت لازم برای تبدیل همان مقدار آب به بخار است، كه در موارد بالا بودن مقدار زیر آب، رقم قابل توجهی است.
منبع مطالب :كتاب تكنولوژی دیگ های بخار صنعتی تالیف David Gunn & Robert Horten و با ترجمه مهندس رفیعی پور
برای کسب اطلاعات بیشتر، مقالات مربوطه را مطالعه فرمایید: