تصفیه آب بویلرها

تصفیه مناسب آب در گردش بویلرها، یکی از مهمترین عوامل افزایش عملکرد و طول عمر این تجهیزات به شمار می رود. در غیر اینصورت، معمولاً عملکرد و راندمان بویلر به سرعت در سالهای اولیه کاهش پیدا کرده و طول عمر دستگاه نیز به شدت کاهش خواهد یافت. علائمی که معمولاً در بویلرها به دلیل عدم تصفیه مناسب آب اتفاق می افتند عبارتند از داغ شدن بیش اندازه فلزات حاوی آب، عدم توان تولید آب و بخار با کیفیت و دمای مد نظر و نیز افت جریان و راندمان دستگاه.

مشخصات کیفیت آب مناسب برای بویلر

مشخصات دقیق کیفیت آب بویلر، بستگی به عوامل مختلفی از جمله فشار کاری و نوع استفاده بویلر (آب یا بخار) دارد. اما به صورت کلی برای بویلرهای با فشار پایین، برای پیشگیری و جلوگیری از خوردگی و رسوبگذاری، می توان جدول راهنمای زیر را ارائه نمود:

اهداف مهمی که از تصفیه آب ورودی بویلر به دنبال آن هستیم، عبارتند از:

- جلوگیری از رسوب گذاری بر روی سطوح فلزی که موجب تضعیف فلز و اتلاف حرارت می شود.

- جلوگیری از خوردگی به وسیله اکسیژن

- جلوگیری از کاهش pH به زیر عدد 9 که باعث ایجاد خوردگی می شود.

- جلوگیری از آلوده شدن بخار کندانس شده

مشکلات موجود در آب تصفیه نشده برای بویلر

آب تصفیه نشده، حتی اگر از آب شهری تأمین شده باشد، حاوی نمک های محلولی است که با افزایش دمای آب تبدیل به رسوب می شوند. بخش عمده رسوبگذاری ناشی از املاح به واسطه وجود یونهای "کلسیم" و "منیزیوم" می باشد که پارامتری به نام سختی آب را تشکیل میدهند. مهمترین و اصلی ترین مشکلی که این موضوع به وجود می آورد، کاهش انتقال حرارت و به دنبال آن داغ شدن بیش از حد فلز و افت راندمان بویلر خواهد بود. رسوبگذاری علاوه بر مشکلات ذکر شده، باعث گرفتگی در لوله ها و افت دبی شده و با کاهش نرخ بخار خروجی می تواند برای تجهیزات و دستگاه هایی که در پایین دست بویلر قرار گرفته اند، مشکلاتی ایجاد نماید.

علاوه بر سختی آب، معمولاً آب خوراک بویلر حاوی گازهایی از جمله "دی اکسید کربن" و "اکسیژن" است که باعث ایجاد خوردگی در اجزای داخلی بویلر و نیز سیستم لوله کشی می شود. اگر این گازها پیش از ورود به بویلر از آب خارج نشوند، ممکن است به تدریج باعث گسترش خوردگی و ایجاد نشتی در لوله های بویلر و خرابی آن و در برخی موارد بروز حادثه شود.

روشهای مختلف تصفیه آب بویلر

روشها و راهکارهای مختلف مکانیکی و شیمیایی برای تصفیه آب بویلر وجود دارد. کارآمدترین روش، استفاده همزمان از هر دو روش "مکانیکی" و "شیمیایی" است. با استفاده از تجهیزات مکانیکی تصفیه آب مناسب، می توان حدود 90 تا 97 درصد ناخالصی های آب ورودی بویلر را حذف نمود. ناخالصی های باقیمانده، با روش شیمیایی به سادگی قابل از بین بردن خواهند بود.

استفاده از روش "شیمیایی" به تنهایی برای تصفیه آب بویلر ، چند مشکل اساسی دارد:

- روش شیمیایی، به دلیل بالا بودن قیمت مواد شیمیایی مورد استفاده، روش گران و هزینه بری است.

- ورود مواد شیمیایی اضافه در عملیات فلاشینگ به محیط زیست، اثرات نامطلوبی را در پی دارد.

- تصفیه شیمیایی، نیاز به کنترل و پایش دائمی داشته و زمان زیادی از بهره برداران می گیرد.

بنابراین همانطور که اشاره شد، بهترین روش، استفاده از تجهیزات تصفیه آب مکانیکی برای کاهش بخش عمده ناخالصی ها و سپس تزریق مواد شیمیایی برای حذف ناخالصی های باقیمانده می باشد.

در اکثر موارد، مهمترین دستگاه تصفیه آب بویلر، "دستگاه سختی گیر رزینی" است که باعث افزایش قابل توجه کیفیت آب ورودی به بویلر می شود. همانطور که اشاره شد، سختی آب که متشکل از یونهای کلسیم و منیزم محلول در آب می باشد، اصلی ترین دلیل رسوبگذاری روی سطوح محسوب می شود. دستگاه سختی گیر رزینی، طی انجام فرآیند تبادل یون، یونهای کلسیم و منیزیم آب را با یونهای سدیم و یا پتاسیم جایگزین نموده و به این ترتیب، ضمن کاهش قابل توجه رسوبگذاری، باعث افزایش چشمگیر عمر بویلر خواهد شد.

یکی دیگر از مزایای پیشگیری و جلوگیری از رسوبگذاری، کاهش مصرف سوخت در بویلر است. یک لایه رسوب با ضخامت 1/16 اینچ (حدود 1.6 میلیمتر)، باعث کاهش 12 درصدی تبادل حرارت و به همین نسبت افزایش مصرف سوخت می شود.

از آنجائیکه توصیه شده است که میزان سختی آب بویلر، کمتر از 1 ppm باشد، لذا استفاده از سختی گیر رزینی بهترین گزینه برای تصفیه و کاهش سختی آب بویلر محسوب می شود.

در صورتیکه آب بویلر دارای قلیائیت بی کربناتی و سولفات بالا باشد، استفاده از دستگاه دی آلکالایزر (Dealkalizer) توصیه می شود. قلیائیت آب، شاخص توان آب برای خنثی کردن اسیدهای قوی مانند اسید کربنیک ناشی از انحلال گاز دی اکسید کربن در آب می باشد. دستگاه دی آلکالایزر، مشابه دستگاه سختی گیر است با این تفاوت که بجای رزین کاتیونی، از رزین قوی آنیونی با یون آزاد Cl- در آن استفاده شده و مشابه سختی گیر، با آب و نمک احیا می شود. آب کندانس برگشتی در بویلرهای بخار، مهمترین مجرای ورود گاز دی اکسید کربن به داخل آب مدار بویلر می باشد. استفاده از دی آلکالایزر در این موارد، باعث کاهش رسوبگذاری و همچنین کاهش خوردگی ناشی از گاز دی اکسید کربن محلول در آب می شود.

یکی دیگر از دستگاه های مورد استفاده در تصفیه آب بویلر، دی اریتور (Deaerator) یا "هوازدا" است. دی اریتور، باعث حذف اکسیژن و دی اکسید کربن محلول در آب می شود. در دی اریتور، گازهای محلول در آب توسط فشار بخار از آب جدا می شوند. دی اریتور معمولاً در مجتمع های صنعتی بزرگ و معمولاً برای چند بویلر بصورت همزمان مورد استفاده قرار می گیرد. دی اریتور بخش عمده گازهای محلول در آب را حل کرده و گازهای باقیمانده به سادگی با روش شیمیایی از آب قابل حذف خواهند بود. هزینه اولیه انجام شده برای دی اریتور، بسادگی از طریق افزایش عمر بویلر، کاهش هزینه تعمیرات و کاهش زمان خاموشی سیستم جبران می شود.

با انجام تصفیه های مکانیکی اشاره شده، بخش کمی از گازهای محلول در آب باقی می مانند (حدود 3 تا 10 درصد) که این مقادیر اندک بسادگی توسط تزریق مواد شیمیایی از آب قابل حذف شدن می باشند. در این موارد، مواد شیمیایی مورد نیاز را در مخازن 30 تا 100 گالنی محلول کرده و با پمپ تزریق وارد خط آب ورودی بویلر می کنند. ترکیب دو روش مکانیکی و شیمیایی، باعث اطمینان از عملکرد مناسب سیستم تصفیه، کاهش مواد شیمیایی و به تبع آن، جلوگیری از اثرات منفی زیست محیط خواهد شد.

روش های اشاره شده در این مقاله، برای بویلرهای آب داغ و بویلرهای بخار با فشار کم قابل استفاده است. برای بویلرهای بخار با فشار بالا، نیاز به ملاحظات و کنترل کیفیت بالاتری در خصوص تصفیه آب ورودی می باشد.