معيارهاي انتخاب حلال مناسب براي شستشوی شيميايي بويلر
تشكيل رسوب در لولههاي ديگ بخار و تشديد خوردگي روي سطوح فلزاتي كه انواع راكتور و مخازن از آنها ساخته شده غالبا در صنايع، مشكلات عمدهاي را به وجود ميآورد. از آنجا كه انتخاب حلال تا حدي تجربي است، به تستهاي آزمايشگاهي نياز است تا كارايي آن را بر روي نمونههاي مربوط تعيين كرده و موثرترين دما را مشخص كند. با اينكه امروزه حلالهاي متنوعي براي شستشو بويلرها در بازار وجود دارد ولي هنوز كارشناسانحلالهايي را بكار ميگيرند كه از قبل استفاده ميكردهاند. در برنامههاي شست وشوي بويلر، از هر حلالي ميتوان استفاده كرد ولي غالبا يكي از آنها نتايج بهتري را بهدست خواهدداد، كه اين موضوع به نوع بويلر، ساختمان شيميايي رسوبات، ايمني و مسائل زيست محيطي و برخي عوامل ديگر بستگي دارد. فرآيند شستشو شيميايي با اسيدها و ديگر حلالها، يكي از روشهاي اصلي شست وشو و تميزكاري است ولي هنوز موارد زيادي از تميزكاري، با استفاده از روشهاي مكانيكي يا روشهاي جتزني با آب فشار قوي انجام ميشود. درروشهاي مكانيكي از ضربه زدن، ارتعاش و سندبلاست استفاده ميشود تا رسوبات، زدودهشوند. در روش جتزني با آب فشار قوي نيز، آب با فشاري معادل 10000psiبه رسوبات برخورد كرده و سطح لولهها را تميز ميكند. در اين نوشتار سعي شده جزييات مهم مربوط به معمولترين و موثرترين حلالهاي شست وشو و تاثير طراحي بويلر و ساختمان شيمياييرسوبات در انتخاب حلال، بررسي و تشريح شود.
شيمي رسوبات سمت آب بويلر در خلال بهرهبرداري عادي از بويلر، روي سطح كربن استيل لولههاي داخل بويلر، يك لايه نازك Fe304 تشكيل ميشود كه از خوردگي بيشتر سطوح جلوگيري ميكند.
به طور مشابه در مبدلهاي حرارتي از جنس مس نيز يك لايه Cu2O تشكيل شده و لولهها را از خوردگي محافظت ميكند. اينلايهها به مرور زمان، كلفت تر ميشوند. خوردگي تدريجي درسيستمهاي آب تغذيه، سبب توليد يونهاي فلزي محلول و ذرات ميشود كه با ورود به بويلر در دماي بالا رسوب ميكنند. حتي بهترين برنامههاي تصفيه آب نيز قادر نخواهند بود جلوي اين پديده را بگيرند. اين رسوبات سرانجام سبب مسائلي از قبيلخوردگي زير رسوبي و محدوديت در انتقال حرارت ميشوند. در اغلب بويلرها، حتي بويلرهاي داراي برنامههاي پايش منظم نيز اكسيد آهن، مس و اكسيدهاي مس و مقادير كمي از فلزات آلياژي (نيكل، كروم وروي) در رسوبات ديده ميشود.
نشتي لولههاي كندانسور و ديگر خرابيها ميتواند سبب افزايش تشكيل رسوبات شود. آلودگيهاي اصلي، شامل نمكهايحاصل از سختي و سيليس آب است كه حلاليت اغلب اين مواد با افزايش دما كاهش مييابد. اين رسوبات بسيار مضر بوده و سبب بالا رفتن دماي مجاز و خوردگي بيشترميشود. به عنوان نمونه در يك مورد نشتي كندانسور، تشكيل رسوبات و خوردگي زير رسوبي، سبب وارد شدن خسارتهاي چند ميليون دلاري به لولهها شد. در مورد ديگر نيز نشتي در كندانسورهاي بزرگ سبب كاهش pH از 2/9 به 8/5 در كمتر از يك ساعت و تبديل كلريد منيزيم به هيدرواكسيدمنيزيم شد و كاركنان واحد به صورت مقطعي كندانسور را از خط خارج و آلودگي را تخليه كرده و در اسرع وقت شستشو شيميايي بويلر را انجام دادند. از ديگرعاملهاي بسيار مهم در انتخاب حلال و فرآيند شستشو، نوع لايههاي رسوبگذاري شده است، كه متداولترين آنها رسوبات اكسيد آهن و مس است. خرابي هاي گاه بهگاه در سيستم شيميايي آب ورودي، سبب خوردگي آلياژهاي مس در كندانسور و لوله هاي مبدلهاي حرارتي شده و باعث انتقال محصولات خوردگي به بويلر ميشود. بازگشت به وضعيت عادي سببكاهش خوردگي مس و توقف پديده رسوبگذاري ميشود، ولي حتما در اين حال نيز مشكلات ديگر به قوت خود باقي است.
زمان شستشو شيميايي:
عوامل موثر بر زمان شستشو شيميايي بويلر شامل تعدد راه اندازي و توقف واحد، تعداد نشتي ها و شدت آن در لوله هاي كندانسور، شدت نفوذ هوا در آب سيكل و زمان گذشته از آخرين شست وشو است. مصرف زياد آب بويلر، ورود محصولات خوردگي به بويلر را افزايش ميدهد. اين موضوع در واحدهايي كه تعداد دوره نشتي كندانسور زياد است، از بزرگترين مكانيزم هاي رسوب گذاري بهشمار ميرود. عواملي كه سبب افزايش خوردگي و تشكيل محصولات خوردگي در سيكل ميشوند شامل نفوذ هوا از نشتيها، تنشهاي حرارتي و مكانيكي ناشي از گرم و سردشدن و تغييرات ايجاد شده در تركيب شيميايي آب ورودي و آب بويلر است. در برخي واحدها، اطلاعات مربوط به زمانهاي راهاندازي، توقف، نشتي كندانسور و ديگر مسائل، ثبت ميشود، تا از آنها براي تعيين زمان شست وشو استفاده شود. موسسهتحقيقات برق (EPRI) راهنمايي هايي را براي سازمانهاي عضو به منظور برنامه ريزي و محاسبه اين زمان ارايه كرده است. هواي ورودي ناشي از نشت كندانسور در مدتبهرهبرداري عادي سبب افزايش خوردگي و بالا رفتن يون آهن و مس در آب تغذيه ميشود. يك برنامه پايش خوب، كمكي به كاركنان در شناسايي ميزان نشتي اضافي هوا خواهد بود. بهترين و دقيق ترين راه براي پايش لوله هاي بويلر، گرفتن نمونه هايي ازلولههاي بويلر در تعميرات اساسي و تجزيه و تحليل آن است. بهدليل اينكه عموما دمانسبت به ديگر عوامل، تاثير بيشتري بر رسوبات دارد، نمونهگيري بايد از بخشها و سطوح با بيشترين دما انجام شود. دانسيته رسوبات، يكي از معيارهاي اوليه در تعيين زمان مناسب براي شستشوي شيميايي بويلر است.
بويلرهاي با فشار بالا قادر به تحمل رسوبات كمتري نسبت به بويلرهاي با فشار پايين است. دبي زياد حرارتي و دماي بالا در بويلرهاي با فشار بالا سبب تجاوز از دماي مجاز و تشديد مكانيزم خوردگي زير رسوبي ميشود. با انجام يك سري آناليز بر روي رسوبات ميتوان پي به محتويات رسوبات و محل تشكيل آنها برد. كه اين خود ميتواند در انتخاب حلال شستشوي شيميايي، موثر باشد.
بهعنوان مثال: اگر محتواي رسوبات لولهها اغلب اكسيد آهن به همراه مقدار كمي مس باشد، ميتوان در يك فرآيند تك مرحلهاي، آهن و مس را حذف كرد. اما اگر آلودگي مس به اندازهاي باشد كه غلظت آن در حلال شست وشو از 3/0 درصد تجاوزكند، حداقل به دو مرحله شست وشو نيازاست. هنگامي كه غلظت بالايي از مس درميان باشد، گاه يك مرحله مقدماتي براي حذف مس و يك مرحله حذف آهن و يك مرحله نهايي حذف مس نياز است. از ديگر مزاياي نمونه برداري از لوله ها، آن است كه به پيمانكار اين اجازه را ميدهد كه در مورد استفاده از يك يا تركيبي از حلالها تصميمگيري كند.
انواع بويلر و طراحي هاي آن نوع بويلر، در انتخاب محلولشستشو شيميايي موثر است. سه نوعبويلر، متداول است كه عبارتند از:
- درامدار
- يكبارگذر
- بويلرهاي بازيافت حرارتي
.بويلرهاي درامدار: درام در اين بويلرها همان درام بخار است كه بخارات توليد شده در لولههاي بويلر در آن جمع شده و در هدرهاي بخار و سوپر هيترها توزيع ميشود.
آب داخل لولههاي بويلر توسط دان كامرهاي بويلر سيركوله شده و مستقيما در لوله ها، بخار نميشود. بويلرهاي درامدار به صورت سيركولاسيون طبيعي و يا اجباري هستند. در بويلرهاي سيركولاسيون طبيعي، چرخش آب براساس اختلاف دانسيته آب گرم در بالاي بويلر و آب سرد درپايين آن انجام ميشود. و در چرخش اجباري در مسير دانكامرهاي بويلر از پمپ استفاده ميشود. ساده ترين عمليات شستشو دربويلرهاي درامدار انجام ميشود، زيرا وجود درام باعث جداسازي بين سطح آب و بخارميشود. بنابراين امكان راه يابي مواد شيميايي به سوپر هيترها كمتر است.
بويلرهاي يكبار گذر: در اين بويلرها كل جريان آب مستقيما به بخار تبديل شده و به هدرهاي بخار، هدايت ميشود. به اين دليل كه در اين بويلرها درامي وجود ندارد، حلالهاي شست وشو نه تنها وارد بويلر شده، بلكه به سوپر هيترها و، ري هيترها نيز وارد خواهند شد. اين موضوع سبب محدوديت در انتخاب محلول شستشو شيميايي ميشود. زيرا جنس سوپر هيترها از فولادي است كه نسبت به بعضي از مواد شيميايي بخصوص اسيد كلريدريك مقاوم نيست. پيچيدگي فرآيند شست وشوهاي شيميايي، به علاوهنياز به شست وشوي شيميايي عموما هرسه تا چهار سال يك بار، از عوامل مهم درتعميم يافتن سيستم تصفيه و حذف اكسيژن در بويلرهاي يكبار گذر است. در صورت بكارگيري مناسب اين سيستم تصفيه، انتقال اكسيدهاي آهن به بويلر كاهش مييابد.
بويلرهاي بازيافت حرارت: با افزايش استفاده از نيروگاههاي سيكلتركيبي و سيستمهاي توليد همزمان برق و بخار، استفاده از بويلرهاي بازيافت حرارت نيز به شدت رشد كرده است. اين نوع بويلرها شامل يك درام و چندين شبكه است. اين آرايش شبكهاي، سيستم شستشوي شيميايي را پيچيده كرده است.
عوامل متعددي از نظر راهبري و آرايش ساختاري بر روي انتخاب حلال شستشوي شيميايي موثر است. بويلرها در فشارهاي مختلفي كار ميكنند و اين امر در ميزان رسوبات توليد شده موثر است. علاوه بر آن برنامههاي شيميايي تصفيه آب براي هر بويلر، متفاوت بوده و در تشكيل بالقوه رسوبات، موثر است.
در مورد آرايش ساختاري نيز بايد متذكر شد كه، در بعضي واحدها، بويلرهاي با فشار كم، به سيستم تامين آب تغذيه براي بويلرهاي با فشار متوسط و زياد كمك ميكنند. ممكن است در بعضي از اين آرايش هاي ساختاري به لوله كشي و روش تميز كردن خاصي نياز باشد تا از وارد شدن مواد شيميايي به محلهاي ناخواسته جلوگيري شود. هنوز گروهي به دنبال بهينهسازي روند شست وشو در اين واحدها هستند.
حلالها:
حلالهاي متداول عبارتند از:
- اسيدكلريدريك،
- اتيلن دي آمين تترا استيك اسيد (EDTA)،
- اسيد سيتريك، اسيد هيدروكسي استيك،
- اسيد فرميك (بههمراه تيواوره)،
- برومات آمونيوم و پرسولفات آمونيوم كه بهعنوان ماده كمكيشست وشو دهنده مس است.
البته HCl و EDTA از معمول ترين حلالها بهشمار ميروند، و از اين رو توضيح مفصلتري در مورد آنها ارايه خواهد شد.
اسيد كلريدريك سالهاست كه حلال عمده براي شستشو شيميايي بويلر، اسيد كلريدريك است. روش متداول براي استفاده از اين ماده آن است كه بويلر با محلول 5 تا 10 درصد آن كه داراي دماي حدود 150 تا 160 درجه فارنهايت است، پر شود. از معايب عمدهاستفاده از اين اسيد نياز به سيستم موقت چرخش محلول است. از اين اسيد در حالت ساكن نميتوان استفاده كرد. همچنينحبابهاي نيتروژن نيز ميتواند سبب اختلاط شود. بهدليل وجود خوردگي، تزريق يك بازدارنده خوردگي توام با اسيد، ضروري است همچنين از آنجا كه اين ماده شيميايي، بسيارقوي است، زمان و تعداد مراحل شستشو بايد به چندين ساعت محدود شود. رسوبات معمولا طي چند ساعت ازبين ميروند. HCl محتوي 25/0 تا 1 درصد آمونيوم با فلورايد (ABF يا NH4F.HF) معمولا براي حذف رسوبات سيليسي ترجيح داده ميشود. تركيب ABFبه اسيد فلوريدريك HFتبديل ميشود. و به همين دليل اين ماده يكي از چندين ماده شيميايي است كه براي حذف سيليكاتها بسيار موثراست. اگر غلظت مس، زير 3/0 درصد باقي بماند، محلول HClبا تيو اوره دو درصد NH42CS قادر به حذف آن خواهد بود. اين تركيب از HCl و NH42CS حلال خوبي براي شستشوي لايه هاي پوشيده شده با مس است.
غلظت هاي بيشتر مس نيازمند مرحله شستشوي جداگانهاي است، كه با آمونيوم برمات (NH4BrO3) ياآمونيوم پرسولفات [(NH4(2S2O8] با غلظت 1 تا 3 درصد براي اكسيداسيون و حل كردن آن انجام ميشود.
غلظت اسيد آزاد در محلول شستشوي HCl زير دو درصد كارا نبوده و اگر استفاده شود بشدت ضعيف شده و بايد تخليه و اسيد تازه جايگزين آن شود. در شست وشوي با محلول اسيد و تيو اوره، غلظت آهن و مس نبايد به ترتيب از 5/1 تا3 درصد فراتر رود، زيرا در غير اين صورت عمل رسوب گذاري مجدد انجام ميشود. به همين دليل استفاده از اين اسيد نياز به پمپ چرخش دارد. سرعت چرخش محلول نبايد از 8/0 m/s بيشتر شود. استفاده از HCl داراي چندين مزيت است كه از جمله ميتوان به عملكرد و تاثير سريع بر رسوبات و قابليت حذف مناسب رسوبات اكسيد آهن پوشيده شده با مس اشاره كرد. در صورتي كهرسوبات سيليسي طي فرآيند قلياشويي قبل از اسيدشويي به سيليكاتهاي محلول مانند سيليكات سديم تبديل شوند، استفاده از HCl ميتواند به حل كردن اين نوع رسوبات كمك كند.
از مزاياي ديگر HCl ارزان بودن آن در ايران است. اين اسيد در بويلرهاي كوچك كه انجام سيركولاسيون با محدوديت مواجه است، خوب عمل نميكند. قابل ذكر است كه اين ماده شيميايي، بسيار خطرناك و خورنده است و بايد موارد ايمني را مورد توجه قرار داد.
براي حفاظت از بويلر، محلول شستشو بايد تخليه شده و خنثي سازي و آبكشي بويلر انجام شود تا از خوردگي ناشي از اكسيژن هوا جلوگيري بعمل آيد. اسيد باقي مانده ميتواند سبب تخريب شديد بويلر در هنگام راهاندازي مجدد شود. بنابراين يك شستشو با قلياي گرم قبل از راهاندازي، ضروري است و براي اين منظور بايد مشعلهاي راهانداز روشن باشد. در انتها نيز بايد توجه داشت كه پساب شستشو شيميايي بويلر يك فاضلاب خطرناك است.در برخي واحدها اين فاضلاب دراستخرهايي با آهك، خنثي شده و يونهاي فلزي آن رسوب ميشود و در برخي ديگر فاضلاب به خارج واحد و در مناطق مجاز و قابل اطمينان تخليه و دفع ميشود.
منبع:steemboiler.com
علاقه مندي ها (Bookmarks)