تصفیه آب دیگ بخار

روش های بهبود کیفیت آب بویلر

در صنایع مختلفی همچون نفت، گاز، پتروشیمی، و فولاد، دیگ‌های بخار یا بویلرها به عنوان یکی از عناصر اساسی تجهیزات تولید بخار و انجام عملیات گرمایشی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها نقش بسیار حیاتی در فرآیندهای تولیدی دارند و عملکرد صحیح آنها بستگی زیادی به کیفیت آب مورد استفاده دارد.

یکی از چالش‌های اصلی در حفظ عملکرد بهینه و طول عمر دیگ‌های بخار، کیفیت آب وارد شده به آنها است. آب مورد استفاده در بویلرها به طور معمول ممکن است حاوی جامدات معلق، املاح محلول، یون‌ها، و آلاینده‌های شیمیایی دیگر باشد که می‌توانند عملکرد دیگ را تحت تأثیر قرار دهند.

به منظور بهبود کیفیت آب ورودی به دیگ‌های بخار و افزایش عمر مفید و کارایی آنها، استفاده از روش‌های تصفیه آب بویلر بسیار حائز اهمیت است. این روش‌ها شامل تصفیه مکانیکی، شیمیایی، حرارتی، و استفاده از آب تصفیه شده می‌شود که هرکدام نقش مهمی در بهبود کیفیت آب و محافظت از دیگ‌ها دارند.

در این مقاله، به بررسی روش‌های تصفیه آب بویلر و اهمیت آنها در بهبود کیفیت آب و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات دیگ‌های بخار خواهیم پرداخت. همچنین، تأثیر این روش‌ها بر بهره‌وری و عمر مفید دیگ‌ها و انتخاب بهترین روش تصفیه آب با توجه به نیازهای خاص هر صنعت را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

هدف از تصفیه آب بویلر

دیگ‌های بخار یا بویلرها به عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات در صنایع مختلف استفاده می‌شوند، که وظیفه تولید بخار برای انجام فرآیندهای صنعتی و گرمایش فضاها را بر عهده دارند. هدف اصلی از تصفیه آب بویلر، بهبود کیفیت آب وارد شده به دیگ‌ها و کاهش عوامل مخربی است که می‌توانند عملکرد دیگ‌ها را تحت تأثیر قرار دهند. این اصطلاحات عمدتاً شامل موارد زیر می‌شوند:

کاهش تشکیل رسوبات

آب هایی که حاوی املاح معدنی مانند کربنات‌ها، سولفات‌ها، کلریدها و … هستند، می‌توانند به تشکیل رسوبات در دیگ‌ها بیانجامند. این رسوبات می‌توانند به روی سطوح دیگ و لوله‌های آبگرم متصل به آنها تجمع کرده و باعث کاهش کارایی و بازدهی دیگ‌ها شوند.

کاهش خوردگی

وجود آلاینده‌های شیمیایی مختلف مانند اکسیژن، کربن دی‌اکسید و … در آب، می‌تواند باعث خوردگی و آسیب به قطعات فلزی دیگ‌ها شود. تصفیه آب باعث کاهش میزان این آلاینده‌ها و حفظ سلامت قطعات دیگ می‌شود.

کاهش خطر انفجار

حضور جامدات معلق در آب می‌تواند باعث تشکیل رسوب در لوله‌ها و سیستم‌های بویلر شود که در نهایت می‌تواند به افزایش فشار و دما و در نتیجه خطر انفجار دیگ منجر شود.

افزایش عمر مفید دیگ

با بهبود کیفیت آب ورودی به دیگ‌ها، عمر مفید و بازدهی آنها افزایش می‌یابد. رسوبات و آلاینده‌های مختلف می‌توانند به طور مستقیم یا غیرمستقیم باعث خرابی و آسیب به قطعات دیگ شوند که با تصفیه آب، این خطرات کاهش می‌یابد.

کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات

با بهبود کیفیت آب ورودی، هزینه‌های مرتبط با نگهداری و تعمیرات دیگ‌ها به دلیل کاهش خرابی‌ها و خطرات کاهش می‌یابد.

بنابراین، هدف اصلی از تصفیه آب بویلر، بهبود کیفیت آب ورودی به دیگ‌ها به نحوی است که عمر مفید و کارایی آنها را افزایش دهد و در نتیجه باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های نگهداری و تعمیرات آنها شود.

روش‌ها و مراحل تصفیه آب بویلر

تصفیه آب خوراک دیگ بخار یک سیستم حیاتی است که هدف آن حذف آلاینده‌ها قبل از ورود به تجهیزات، کنترل pH و هدایت جریان آب است. در اینجا به مراحل معمولی تصفیه آب برای دیگ بخار می‌پردازیم:

فیلتراسیون

این مرحله شامل استفاده از فیلتراسیون جهت پیش‌تصفیه آب قبل از ورود به رزین تبادل یونی است. فیلتراسیون باعث حذف کدورت و رسوبات آب تا حدودی می‌شود، که این اقدام به کاهش مشکلات گرفتگی و رسوب‌گذاری در تجهیزات کمک می‌کند.

نرم‌کردن آب

در این مرحله، از رزین تبادل یونی برای حذف سختی آب استفاده می‌شود، از جمله بی‌کربنات‌ها، سولفات‌ها، کلریدها و نیترات‌ها. این اقدام باعث افزایش کیفیت آب و جلوگیری از خرابی‌های مرتبط با سختی آب می‌شود.

قلیازدایی

در این مرحله، گازها و یون‌هایی که ممکن است باعث کفک‌ زدایی و یا خوردگی لوله‌ها شوند، حذف می‌شوند. این اقدام همچنین به جلوگیری از ایجاد کف ناخواسته و خوردگی لوله‌ها کمک می‌کند.

اسمز معکوس (RO) و نانو فیلتراسیون (NF)

در این مرحله، از روش‌های فیلتراسیون غشایی برای حذف مواد آلی، سختی آب و آلاینده‌های دیگر استفاده می‌شود. این اقدام بهبود قابلیت تصفیه آب و جلوگیری از آلودگی آب دیگ بخار را فراهم می‌کند.

رزین تبادل یون اولیه

در برخی موارد، از رزین تبادل یونی برای حذف آلاینده‌ها و بهینه‌سازی کیفیت آب استفاده می‌شود. این اقدام معمولاً در کنار فیلتراسیون غشایی صورت می‌گیرد.

هوازدایی یا گاز زدایی

در این مرحله، گازهایی مانند اکسیژن و دی اکسید کربن از جریان آب خوراک بویلر حذف می‌شوند، تا احتمال خوردگی تجهیزات را کاهش داده و کیفیت آب را بهبود بخشند.

بهینه‌سازی آب دیگ بخار

با توجه به شرایط دیگ بخار، از فناوری‌هایی نظیر یون‌زدایی با بستر مخلوط (DI) و الکترودیونیزاسیون (EDI) برای بهبود کیفیت آب استفاده می‌شود.

این مراحل اساسی تصفیه آب خوراک دیگ بخار را شامل می‌شود. هر دیگ بخار به شرایط خاص خود نیاز دارد و لازم است که مراحل تصفیه آب به شیوه‌ای که بهینه برای آن دیگ بخار است، طراحی شود.

مواد شیمیایی تصفیه آب بویلر

اکسیژن زدا

اکسیژن زداها به طور خاص برای کاهش میزان اکسیژن و اکسیدهای محلول در آب طراحی شده‌اند. مواد جاذب اکسیژن مانند هیدرازین و سولفیت سدیم به طور مؤثری می‌توانند میزان اکسیژن و اکسیدها را برای آب خالص‌تر کاهش دهند. از اکسیژن‌ زدای‌های شیمیایی بر پایه تانن و سولفیت برای حفاظت از دیگ بخار و تجهیزات مختلف استفاده می‌شود.

مواد شیمیایی ضدخوردگی

محلول‌های ضدخوردگی قلیایی به طور خاص برای تنظیم pH آب استفاده می‌شوند و می‌توانند از خوردگی لوله‌ها و تجهیزات جلوگیری کنند. این محلول‌ها معمولاً شامل هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم است. همچنین، آمین‌ها نیز به عنوان مواد خنثی‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند که از خوردگی لوله‌ها جلوگیری می‌کنند.

آمونیوم بی‌سولفیت 60 درصد

این ماده شیمیایی نیز یکی از اکسیژن‌زدای‌های مؤثر است که با تنظیم pH محلول می‌تواند از خوردگی سیستم جلوگیری کند. مواد شیمیایی متداول دیگری نظیر فسفونات‌های ضدخوردگی نیز برای ممانعت از خوردگی استفاده می‌شوند.

با استفاده از این مواد شیمیایی مناسب، می‌توان دیگ بخار و تجهیزات مرتبط را از خطرات خوردگی ناشی از اکسیژن و خوردگی محافظت کرد. همچنین، حفظ pH مناسب آب خوراک برای بخار نیز از اهمیت بسیاری برخوردار است، که با استفاده از مواد شیمیایی ضدخوردگی قلیایی می‌توان این موضوع را تنظیم و کنترل کرد.

محلول‌های ضد اسید

محلول‌های ضد اسید نیز در تصفیه آب دیگ بخار استفاده می‌شوند تا از خوردگی لوله‌ها و تجهیزات جلوگیری کنند. این محلول‌ها معمولاً شامل فسفات‌ها و کربنات‌های قلیایی هستند که با تنظیم pH محلول، میزان اسیدیته را کاهش می‌دهند و از ایجاد خوردگی در سطوح فلزی جلوگیری می‌کنند.

مواد ضد رسوب

در سیستم‌های تصفیه آب دیگ بخار، مواد ضد رسوب نیز استفاده می‌شود تا از تشکیل رسوبات معدنی مختلف مانند کلسیم و منیزیم در دیگ بخار جلوگیری کند. این مواد معمولاً شامل پلی‌فسفات‌ها، سیترات‌ها، و پلی‌آمین‌ها هستند که با تشکیل کمپلکس‌های قابل حل با یون‌های فلزی، از تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کنند و از سطوح دیگ و تجهیزات حفاظت می‌کنند.

مواد ضد جلبک

در برخی موارد، جلوگیری از رشد و تکثیر جلبک‌ها در سیستم آب دیگ بخار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای این منظور، مواد ضد جلبک مورد استفاده قرار می‌گیرند که معمولاً شامل بیوساید‌ها، یون‌های مس، و مواد آلی مختلف می‌شوند که جلبک‌ها را از رشد و تکثیر خود باز دارند.

استفاده از این مواد شیمیایی در سیستم تصفیه آب دیگ بخار، علاوه بر حفظ عمر و کارایی تجهیزات، به بهره‌وری و کارایی سیستم کمک می‌کند و از احتمالات خرابی و نقصان در دیگ بخار جلوگیری می‌کند.

با توجه به موارد گفته شده، می‌توانید از آمین‌هایی مانند مورفولین، دی اتیل هیدروکسیل آمین (DEHA)، و سیکلوهگزیل آمین برای جلوگیری از خوردگی بویلر استفاده کنید. این آمین‌ها با افزایش سطح pH میعانات آب خوراک دیگ بخار از خوردگی، سوراخ شدن تجهیزات و نشت بخار جلوگیری می‌کنند.

مواد ضد رسوب نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. موادی مانند سدیم تری پلی فسفات، سدیم هگزامتافسفات (HEDP)، و دیگر مواد ضد رسوب، باعث کاهش تشکیل رسوبات معدنی مختلف مانند کلسیم و منیزیم در دیگ بخار می‌شوند.
این مواد به عنوان مواد نرم‌کننده عمل می‌کنند و رسوبات را به حداقل می‌رسانند، از سطوح دیگ و تجهیزات حفاظت می‌کنند و به بهره‌وری سیستم کمک می‌کنند.

استفاده از مواد شیمیایی مناسب برای تصفیه آب دیگ بخار، علاوه بر افزایش عمر و کارایی تجهیزات، باعث بهبود کارایی و بهره‌وری سیستم نیز می‌شود. به منظور انتخاب مواد مناسب، توصیه می‌شود از ابزارهای تست مانند سنسور pH و کیت‌های تست سختی آب استفاده کنید تا مقدار موردنیاز مواد را به دقت تعیین کنید و از بهترین عملکرد سیستم خود بهره‌مند شوید.

ضمن اینکه آمین‌ها و مواد ضد رسوب از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند، برخی مواد شیمیایی دیگر نیز در تصفیه آب دیگ بخار استفاده می‌شوند:

برخی مواد شیمیایی تاثیر گذار

مواد ضد اکسیداسیون (ضد اکسیژن)

این مواد با کاهش میزان اکسیژن موجود در آب، از خوردگی و زنگ زدگی تجهیزات جلوگیری می‌کنند. موادی مانند هیدرازین و سولفیت سدیم از این دسته محسوب می‌شوند.

مواد ضد جلبک و باکتری

برای جلوگیری از رشد جلبک و باکتری‌ها در سیستم آب بخار، از موادی مانند بیوساید و مواد ضد باکتری استفاده می‌شود.

مواد نرم‌کننده آب

این مواد با کمک به تشکیل کمتر رسوبات معدنی در دیگ بخار، از افزایش فشارهای سطحی جلوگیری می‌کنند. بنابراین، از خوردگی و کاهش کارایی تجهیزات پیشگیری می‌شود.

مواد ضد کشش سطحی

این مواد با کاهش کشش سطحی آب، از تشکیل حباب‌های هوا در لوله‌ها و تجهیزات جلوگیری می‌کنند که می‌تواند به افزایش مقاومت هیدرولیکی و کاهش بهره‌وری سیستم منجر شود.

مواد ضد کششی و ضد تشکیل پوسته (Antifoam/Antiscalant)

این مواد از تشکیل حباب‌های زیادی در سیستم و ایجاد پوسته‌های رسوبی جلوگیری می‌کنند که می‌تواند عملکرد تجهیزات را تضعیف کند.

با استفاده هماهنگ و متعادل از این مواد شیمیایی، عملکرد بهینه دیگ بخار حفظ می‌شود و از مشکلات مانند خوردگی، رسوبات و باکتری‌های مضر جلوگیری می‌شود. انتخاب مواد مناسب بستگی به شرایط خاص سیستم، ویژگی‌های آب منطقه و نیازهای سیستم دارد.

با توجه به مطالب فوق، کنترل کیفیت آب بویلر به عنوان یکی از مراحل اساسی در بهره‌وری و ایمنی فرایندهای صنعتی دارای اهمیت ویژه‌ای است. در این راستا، این فرآیند به‌طور کامل و دقیق باید اجرا شود تا از خوردگی، رسوب گیری و تجمع نمک در سیستم حرارتی بویلر جلوگیری شود و عملکرد بهینه و ایمنی فرآیندها تضمین شود.

اجرای فرایندهای حفاظتی در تصفیه

جلوگیری از تشکیل رسوب

رسوباتی که از تجمع مواد معدنی در آب بویلر ناشی می‌شوند، می‌توانند باعث کاهش راندمان انتقال حرارت و کاهش قابل توجه استحکام فلزات، ایجاد تغییر شکل موضعی و حتی ترکیدگی شوند. برای جلوگیری از این اثرات مخرب، نظارت دقیق بر پارامترهای شیمیایی آب از جمله سختی، pH، اکسیژن محلول و مقادیر آلی و معدنی ضروری است.

جلوگیری از خوردگی

کیفیت پایین آب ورودی می‌تواند به خوردگی قطعات دیگ بخار منجر شود، که در نتیجه به کاهش عمر مفید تجهیزات و خسارات اقتصادی جبران‌ ناپذیری منجر می‌شود. این خوردگی ممکن است باعث تشدید یا توسعه رسوبات و به وجود آمدن یک سیکل باطل از خوردگی و رسوب گیری شود. برای جلوگیری از این مشکلات، نظارت دقیق بر شاخص‌هایی نظیر pH، مقدار اکسیژن محلول، سطح هیدرازین و سایر فاکتورهای مرتبط ضروری است.

جلوگیری از تجمع نمک

تجمع نمک باعث افزایش هزینه‌ها و زیان اقتصادی می‌شود و همچنین می‌تواند به کاهش کارایی و حتی ترکیدن تجهیزات منجر شود. برای جلوگیری از این مشکل، نظارت بر پارامترهایی مانند سختی آب، محتوای ناخالصی‌ها، وجود مواد آلی و معدنی‌ها در آب ضروری است.

به طور کلی، برای کنترل کیفیت آب بویلر، لازم است که پارامترهای مختلف شیمیایی آب به‌طور دقیق و دوره‌ای بررسی شود و در صورت نیاز، اقدامات مناسبی برای تصحیح و بهبود کیفیت آب انجام شود. این اقدامات، علاوه بر بهبود عملکرد و ایمنی فرآیندها، به کاهش هزینه‌ها و زیان‌های اقتصادی ناشی از خرابی تجهیزات کمک می‌کند و در نهایت به بهره‌وری و سودآوری بیشتر کمک می‌کند.

با توجه به مطالب فوق، مواد شیمیایی استفاده شده در تصفیه آب بویلر به طور کلی می‌توانند به چند دسته اصلی زیر تقسیم شوند:

مواد شیمیایی استفاده شده در تصفیه

مواد شیمیایی دیسپرسنت فسفات و پلی فسفات (مواد شیمیایی نرم کننده)

این نوع مواد شیمیایی با واکنش به قلیایی بودن آب دیگ، تری کلسیم فسفات خنثی تشکیل می‌دهند که به طور موثر سختی آب را کاهش می‌دهند. این فسفات‌ها می‌توانند به صورت محلول یا نامحلول در آب دیگ بخار حضور داشته باشند.

مواد شیمیایی دیسپرسنت طبیعی و سنتزی (عوامل شیمیایی ضد رسوب)

این مواد با افزایش خاصیت پراکندگی ذرات، از تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کنند. آن‌ها می‌توانند شامل پلیمرهای طبیعی مانند لیگنوسولفونات و پلیمرهای مصنوعی نظیر پلی آکریلات‌ها، کوپلیمر آکریلات مالئیک و سایر پلیمرهای مشابه باشند.

عوامل جدا کننده

مانند فسفات‌های معدنی که علاوه بر افزایش خاصیت جداسازی، از تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کنند و عملکرد ضدرسوب دارند.

مواد شیمیایی اکسیژن زدا

این نوع مواد شیمیایی مانند سولفیت سدیم، هیدرازین، مشتقات مبتنی بر هیدروکینون، مشتقات هیدروکسیل آمین، مشتقات اسید اسکوربیک و سایر ترکیبات مشابه، به کاهش میزان اکسیژن حل شده در آب دیگ بخار کمک می‌کنند و از خوردگی ناشی از اکسیژن جلوگیری می‌کنند.

مواد ضد کف و آنتی فوم

این مواد شامل مخلوطی از عوامل فعال سطحی هستند که با تصحیح کشش سطحی مایع، از تشکیل کف جلوگیری می‌کنند و از تشکیل حباب‌های ناشی از سطح مایع جلوگیری می‌کنند، که در نتیجه باعث کاهش کیفیت جذابیت بویلر می‌شود.

این دسته‌بندی‌ها به کاربران کمک می‌کند تا مواد شیمیایی مورد نیاز برای تصفیه آب بویلر را به روش‌های موثر و اثربخش انتخاب کنند و از عملکرد بهینه بویلرها و ایمنی فرایندهای صنعتی اطمینان حاصل کنند.

خلاصه

مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب بویلر به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند. این دسته‌ها عبارتند از:

مواد شیمیایی دیسپرسنت فسفات و پلی فسفات (مواد شیمیایی نرم کننده): این مواد سختی آب را کاهش داده و از تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کنند.

مواد شیمیایی دیسپرسنت طبیعی و سنتزی (عوامل شیمیایی ضدرسوب): این مواد با افزایش خاصیت پراکندگی ذرات، از تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کنند.

عوامل جدا کننده: این مواد جداسازی رسوبات را تسهیل می‌کنند و از تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کنند.

مواد شیمیایی اکسیژن زدا: این مواد به کاهش میزان اکسیژن حل شده در آب بویلر کمک می‌کنند و از خوردگی ناشی از اکسیژن جلوگیری می‌کنند.

مواد ضد کف و آنتی فوم: این مواد از تشکیل کف و حباب‌های ناشی از سطح مایع جلوگیری می‌کنند.

نتیجه‌گیری

استفاده از مواد شیمیایی مناسب در تصفیه آب بویلر از اهمیت بالایی برخوردار است. این مواد کمک می‌کنند تا از تشکیل رسوبات، خوردگی، تجمع نمک و دیگر مشکلات شیمیایی و عملکردی در بویلرها جلوگیری شود، که بهبود عملکرد، ایمنی و اقتصادی بویلرها را به همراه دارد.