آب دیگ بخار

دیگ بخار یا بویلر بخار اصطلاحا یک مخزن یا ظرف یا محفظه بسته میباشد که در آن آب توسط منبع گرمایی (مشعل) گرم شده و نهایتا طبق فرآیند تبخیر تبدیل به بخار می شود.

دیگهای بخار دارای لوله آتشخوار با نام های دیگری از جمله بویلر دود Smoke یا دیگهای دارای محفظه و لوله نیز شناخته می شوند. دیگهای بخار آتشخوار، حاوی لوله های فولادی طولانی است که از طریق آن گازهای گرم از کوره عبور می کنند و در اطراف آن آب به بخار تبدیل می شود. 

پالایش آب دیگ بخار

تولید با کیفیت بخار، متناسب با نیاز، وابسته به مدیریت صحیح پالایش آب، برای کنترل خلوص بخار، رسوب ها و خوردگی است. یک دیگ بخار، مخزنی از آب کثیف سامانه دیگ است که در نهایت تمام آلاینده های ورودی به دیگ را دریافت می کند. کارایی، بازده، و عمر مفید دیگ بخار، متناسب با انتخاب آب تغذیه مصرفی دیگ و کنترل آن است.

هنگامی که آب تغذیه وارد دیگ بخار می شود، افزایش دما و فشار آب تغذیه سبب تغییر رفتار عناصر موجود در آب می گردد. اکثر عناصر موجود در آب تغذیه محلول هستند. هر چند، تحت دما و فشار، اکثر عناصر موجود در آب تغذیه محلول هستند. هر چند، تحت دما و فشار، اکثر عناصر محلول از محلول خارج شده و ذرات جامد، گاهی به شکل متبلور و گاهی به شکل غیرمتبلور تشکیل می شوند.

کنترل رسوب

آب دیگ باید به طور کافی عاری از هر گونه ذرات جامد رسوبی باشد تا انتقال گرما کارا و سریع را تامین کرده و موجب خوردگی فلز دیگ نگردد.

علت تشکیل رسوب در دیگ بخار، سختی آب تغذیه و عناصر موجود از خوردگی ناشی از مواد چگالیده و سامانه آب تغذیه است. آلودگی ناشی از سختی آب تغذیه ممکن است به علت غیر کارا بودن سامانه سختی گیر باشد.

تاثیر سختی آب بر کیفیت آب بویلر

سختی آب یکی از بزرگترین مشکلات در صنعت تصفیه آب می باشد که کنترل مقدار آن در آب های ورودی به بویلر کاملا ضروری می باشد. این فاکتور در واقع مقدار مواد معدنی و یون های کلسیم، منزیم، آلومینیوم و روی و سایر فلزات سنگین را در آب اندازه گیری می کند. این فاکتور با واحد ppm اندازه گیری شده و بالا بودن مقدار آن می تواند مشکلاتی از قبیل رسوب گذاری در دیواره های دیگ و لوله ها را به همراه داشته باشد.

مشکلات رسوب دیگ ها

رسوب ها و خوردگی موجب اتلاف بازده (کاهش بازده) می شوند وممکن است موجب خرابی لوله های دیگ و ناتوانی دیگ در تولید بخار شوند. رسوب ها به مانند عایق عمل کرده و انتقال گرما را کاهش می دهند. مقادیر زیاد رسوب در سرتاسر دیگ می توانند موجب کاهش کافی انتقال گرما و در نتیجه موجب کاهش قابل توجه بازده دیگ گردند. انواع مختلف رسوب ها تاثیر متفاوتی روی بازده دیگ دارند. بنابراین تجزیه و تحلیل مشخصات رسوب ها، مفید می باشد. تاثیرات عایقی رسوبات، سبب افزایش دمای سطوح فلزی دیگ شده و ممکن است موجب خرابی لوله بر اثر گرمایش بیش از حد شوند.

پالایش داخلی آب دیگ بخار

پالایش داخلی به وسیله افزودن مواد شیمیایی به دیگ بخار انجام می گیرد، این مواد شیمیایی به وسیله تبدیل اجزاء تشکیل دهنده رسوب به لجن های با جریان آزاد، از تشکیل رسوب جلوگیری می کنند و سپس این لجن به خارج دیگ ، تخلیه می گردد.

این روش محدود به دیگ هایی می گردد که آب تغذیه در آن ها دارای املاح نمکی کمی بوده و نیز آب تغذیه ، کم فشار است- محتوای TDS در آب دیگ قابل تحمل است، و همچنین هنگامی که تنها نیاز به پالایش مقدار کمی از آب باشد، از این روش استفاده می گردد. در صورت عدم وجود این شرایط، نرخ بالای تخلیه برای دفع لجن ، الزامی است و این شرایط از لحاظ اتلاف آب و گرما، غیر اقتصادی است.

 آب تغذیه دیگ بخار

آب های متفاوت، نیازمند مواد شیمیایی متفاوت می باشند. کربنات سدیم، آلومینات سدیم، فسفات سدیم، سولفیت سدیم و ترکیباتی از منشا گیاهی یا معدنی برای این هدف مورد استفاده قرار می گیرند. مواد شیمیایی اختصاصی برای مطابقت با شرایط متفاوت آب در دسترس می باشند. در هر مورد، برای تعیین استفاده از مناسبترین مواد شیمیایی ، باید از مشورت متخصصصان استفاده گردد. صرفا استفاده از پالایش داخلی توصیه نمی گردد.

پالایش خارجی آب دیگ بخار

پالایش خارجی برای حذف ذرات جامد معلق، ذرات جامد محلول ( به ویژه یون های کلسیم و منیزیم که علت اصلی تشکیل رسوب می باشند) و گازهای محلول ( اکسیژن و دی اکسید کربن) به کار می رود.

فرآیندهای پالایش خارجی در دسترس عبارتنداز: تبادل یونی، کانی زدایی، اسمز معکوس و هواگیری. قبل از استفاده از هر کدام از این روش ها، حذف رنگ و ذرات جامد معلق از آب خام الزامی است، زیرا   این مواد ممکن است موجب آلودگی رزین های بکار رفته در بخش های بعدی عمیات پالایش گردند.

روش پیش تصفیه آب دیگ بخار

روش های پیش تصفیه شامل ته نشینی ساده در مخازن ته نشینی در پالاینده هابا کمک منعقد کننده ها و لخته کننده ها می باشد.

صافی های شنی تحت فشار، همراه با تزریق هوا، که برای دفع دی اکسید کربن و آهن بکار می روند، ممکن است برای زدودن نمک های فلزی از آب چاه حفاری شده نیز استفاده شوند. مرحله اول عملیات پالایش شامل حذف نمک های سختی و در صورت امکان نمک های غیر سختی می باشد.

کانی زدایی

رفع نمک های سختی به تنهایی، نرم کردن (سختی گیری) نامیده می شود، در حالی که حذف تمام نمک ها از محلول، کانی زدایی، نامیده می شود.این فرآیندها عبارتنداز:

• فرایند تبادل یونی( تاسیسات سختی گیر)
• هواگیری (هواگیری مکانیکی و هواگیری شیمیایی)

بازدهی انرژی در دیگ بخار

فرصت های مختلف افزایش بازده انرژی در سامانه دیگ، به احتراق، انتقال گرما، تلفات قابل اجتناب، مصرف بالای توان تجهیزات کمکی ، کیفیت آب و تخلیه آن وابسته است.

با بررسی عوامل ذیل می توان تشخیص داد که آیا یک دیگ با بازده بیشینه کار می کند یا خیر.

• دمای دودکش

دمای دودکش باید تا آنجا که ممکن است پایین باشد. اگرچه، دمای آن نبایدآنقدر کم باشد که موجب میعان بخار آب خروجی روی دیواره های دودکش شود.

• پیش گرمایش آب تغذیه به وسیله صرفه جو ( اکونومایزر)

نوعا گازهای دودکشی که از یک دیگ با پوسته 3 گذری پیشرفته خارج می شوند، در دماهای 200 تا 300 درجه سانتی گراد قرار دارند. بنابراین ، پتانسیل بالقوه ای برای بازیافت گرما از این گازهای دودکش وجود دارد. عموما دمای خروجی گاز دودکش از دیگ در مقدار کمینه 200 درجه سانتی گراد حفظ می گردد، برای اینکه اکسیدان های سولفور موجود در گاز دودکش چگالیده نشده و سبب خوردگی سطوح انتقال گرما نگردند.

• پیش گرمایش هوای احتراق

جایگزینی برای گرمایش آب تغذیه است. برای بهبود بازده گرمای تا 1 درصد، دمای هوای احتراق باید تا 20 درجه سانتی گراد افزایش یابد. اکثر مشعل های گازی و نفتی بکار رفته در تاسیسات دیگ بخار برای دماهای بالای پیش گرمایش هوای احتراق، طراحی نشده اند.

مشعل های پیشرفته بویلرها

مشعل های پیشرفته می توانند در برابر پیش گرمایش بسیار بالای هوای احتراق مقاومت کنند، به طوری که امکان درنظر گرفتن چنین واحدهایی به عنوان مبدل های گرمای، درون گاز دودکش خروجی به عنوان جایگزینی برای صرفه جو امکان پذیر می باشد، هنگامی که دمای فضا و یا دمای بالای آب تغذیه برگشتی این امر را عملی سازد.

• احتراق ناقص

احتراق ناقص می تواند از کمبود هوا یا سوخت اضافی یا توزیع ضعیف سوخت ناشی گردد.احتراق ناقص معمولا از رنگ یا دود مشخص می شود و باید فورا اصلاح گدد.