شستشوی شیمیایی بویلر

درصورتیکه املاح و سختی به همراه آب وارد بویلر شود و به مرور زمان در جداره داخلی بویلر تشکیل رسوب دهد، به منظور کاهش مصرف انرژی و یا جلوگیری از آسیب به سیستم و یا بررسی های سالانه، نیاز است تا سیستم بویلر مورد بازبینی قرار گیرد و جداره سطح داخلی، به اصطلاح “اسید شویی” شود.

 

هدف از اسیدشویی و تمیز کردن جداره بویلر:

1-کاهش مصرف سوخت: یکی از مهمترین دلایل شستشوی جداره بویلر، افزایش راندمان عملکرد سیستم و جلوگیری از هدر رفت انرژی است. اضافه شدن حدود یک میلیمتر رسوب بر روی جداره مخزن، میزان انتقال حرارت را تا حدود 50% کاهش می دهد.

 

نحوه شستشوی بویلر

 

نقش ایجاد رسوب و اتلاف انرژی

2- جلوگیری از آسیب به جداره بویلر: درصورتیکه رسوبات موجود بر روی جدار بویلر مانع از انتقال حرارت شود، سطح فلزی جداره که در تماس با حرارت مشعل بویلر است بیش از حد گرم شده و دچار آسیب و شکست می شود. در این حالت نیاز است که بویلر تعمیر و یا تعویض گردد.

3- بررسی جداره از نظر خوردگی و آسیب احتمالی: رسوبات موجود بر روی جداره مانع از بررسی دقیق جداره بویلر شده و نمی توان میزان خوردگی و یا ترک های موجود را بررسی کرد.

 

نحوه اسید شویی بویلر:

با توجه به حساسیت های موجود در مورد شستشوی بویلر، بهتر است این کار توسط متخصصین این رشته و افرادی که تجربه کافی در این امر دارند انجام شود. بویژه اینکه برای اینکار نیاز به داشتن آگاهی کافی از مواد شیمیایی مورد استفاده ضروری است.

نکته مهم: اگر چه از لفظ اسیدشویی برای شستشوی اسیدی بویلر استفاده می شود اما نمی توان از هرنوع اسیدی برای این منظور استفاده کرد، استفاده از اسیدهای معمولی و یا مواد بی کیفیت می تواند خسارت های جبران ناپذیری بر روی سیستم برجای گذارد. به عنوان مثال ماده CHEMIC – 109 ارائه شده توسط شرکت متین کنترل، یک ماده اسیدی قوی بوده و با دارا بودن بازدارنده اسیدی(metal inhibitor) مانع از ایجاد خوردگی بر روی سطح فلز می شود. کاربرد این ماده در از بین بردن رسوبات پایه کربناتی از سطح فلزات آهن و مس است.

نکته مهم: نحوه شستشو و برطرف کردن رسوبات در هر سیستم متفاوت است و به شدت تابع مواردی مانند، طراحی بویلر، جنس، استحکام، ضخامت و عمر رسوبات است.

 

نحوه شستشوی بویلرهای فایرتیوب:

1- خاموش کردن بویلر .

2- کاهش فشار و دمای بویلر به میزان فشار و دمای محیط.

3- بستن شیر اصلی بخار به منظور جلوگیری از ورود اسید و یا بخار آن به مجاری بخار.

4- باز کردن شیر اطمینان بویلر به منظور خارج شدن گازهای اسیدی.

5- بهتر است پمپ، سیستم کنترل فشار، سیستم اندازه گیری میزان آب درون بویلر ایزوله شوند تا در برابر اسید دچار آسیب نشوند.

6- خارج کردن مکانیکی(دستی) رسوبات در مناطقی که دسترسی به آن امکان پذیر است.

7- درصورتیکه جنس رسوبات از نوع مقاوم نیست، استفاده از واترجت(آب با فشار بالا) جهت زدودن رسوب.

8- استفاده از مخلوط آب و اسید(بسته به جنس و میزان رسوب اسید اضافه می گردد) و پر کردن مخزن تا حدود80% سطح مخزن.

9- روشن کردن مشعل و حرارت دهی به بویلر تا دمای 70 تا 85 درجه سانتی گراد. این کار با هدف تسریع در فرایند واکنش انجام می شود.

10- اضافه کردن شیلینگ هوا و هوادهی به سیستم، می تواند موجب به هم خوردن محلول و عملکرد بهتر سیستم شود.

11- زمان دهی به اسید جهت عملکرد بهتر(4 تا 12 ساعت).

12- خارج کردن مخلوط آب و اسید و بررسی وضعیت از نظر رسوب.

13-  در موارد معدود و درصورتیکه همچنان بخشی از رسوبات بجا مانده، مراحل فوق مجددا تکرار می گردد.

14-  استفاده از ماده خنثی کننده مانند سود و یا ماده CHEMIC – 7272 جهت رساندن میزان pH به عدد 7.

15-  باز کردن تمامی شیرها و مجاری بسته شده.

 

 

انتخاب حلال برای شستشوی شیمیایی بویلر

در لوله‌های‌ دیگ‌ بخار و تشدید خوردگی‌ روی‌ سطوح‌ فلزاتی‌ که‌ انواع ‌راکتور و مخازن‌ از آنها ساخته‌ شده‌ غالبا در صنایع‌، مشکلات‌ عمده‌ای‌ را به‌ وجود می‌آورد. از آن‌جا که‌ انتخاب‌ حلال‌ تا حدی‌ تجربی‌ است‌، به‌ تستهای‌ آزمایشگاهی‌ نیاز است‌ تا کارایی‌ آن‌ را بر روی‌ نمونه‌های‌ مربوط تعیین‌ کرده‌ و موثرترین‌ دما را مشخص‌ کند. با این‌که‌ امروزه‌ حلالهای‌ متنوعی‌ برای‌ شستشو‌ بویلرها در بازار وجود دارد ولی‌ هنوز کارشناسان‌حلالهایی‌ را بکار می‌گیرند که‌ از قبل‌ استفاده‌ می‌کرده‌اند. در برنامه‌های‌ شست‌ وشوی‌ بویلر، از هر حلالی‌ می‌توان‌ استفاده‌ کرد ولی‌ غالبا یکی‌ از آنها نتایج‌ بهتری‌ را به‌دست‌ خواهدداد، که‌ این‌ موضوع‌ به‌ نوع‌ بویلر، ساختمان‌ شیمیایی‌ رسوبات‌، ایمنی‌ و مسائل‌ زیست‌ محیطی ‌و برخی‌ عوامل‌ دیگر بستگی‌ دارد. فرآیند شستشو‌ شیمیایی‌ با اسیدها و دیگر حلالها، یکی‌ از روشهای‌ اصلی‌ شست ‌وشو و تمیزکاری‌ است‌ ولی‌ هنوز موارد زیادی‌ از تمیزکاری‌، با استفاده‌ از روشهای‌ مکانیکی‌ یا روشهای‌ جت‌زنی‌ با آب‌ فشار قوی‌ انجام‌ می‌شود. درروشهای‌ مکانیکی‌ از ضربه‌ زدن‌، ارتعاش‌ و سندبلاست‌ استفاده‌ می‌شود تا رسوبات‌، زدوده‌شوند. در روش‌ جت‌زنی‌ با آب‌ فشار قوی‌ نیز، آب‌ با فشاری‌ معادل ‌ 10000psiبه‌ رسوبات‌ برخورد کرده‌ و سطح‌ لوله‌ها را تمیز می‌کند. در این‌ نوشتار سعی‌ شده‌ جزییات‌ مهم‌ مربوط به‌ معمولترین‌ و موثرترین‌ حلالهای‌ شست ‌وشو و تاثیر طراحی‌ بویلر و ساختمان‌ شیمیایی‌رسوبات‌ در انتخاب‌ حلال‌، بررسی‌ و تشریح‌ شود.

 

شیمی‌ رسوبات‌ سمت‌ آب‌ بویلر در خلال‌ بهره‌برداری‌ عادی‌ از بویلر، روی‌ سطح‌ کربن‌ استیل‌ لوله‌های‌ داخل‌ بویلر، یک‌ لایه‌ نازک ‌ Fe304 تشکیل‌ می‌شود که‌ از خوردگی‌ بیشتر سطوح‌ جلوگیری‌ می‌کند.

 

به‌ طور مشابه‌ در مبدلهای‌ حرارتی‌ از جنس‌ مس‌ نیز یک‌ لایه ‌ Cu2O تشکیل‌ شده‌ و لوله‌ها را از خوردگی‌ محافظت‌ می‌کند. این‌لایه‌ها به‌ مرور زمان‌، کلفت ‌تر می‌شوند. خوردگی‌ تدریجی‌ درسیستمهای‌ آب‌ تغذیه‌، سبب‌ تولید یونهای ‌فلزی‌ محلول‌ و ذرات‌ می‌شود که‌ با ورود به ‌بویلر در دمای‌ بالا رسوب‌ می‌کنند. حتی‌ بهترین‌ برنامه‌های‌ تصفیه‌ آب‌ نیز قادر نخواهند بود جلوی‌ این‌ پدیده‌ را بگیرند. این‌ رسوبات‌ سرانجام‌ سبب‌ مسائلی‌ از قبیل‌خوردگی‌ زیر رسوبی‌ و محدودیت‌ در انتقال ‌حرارت‌ می‌شوند. در اغلب‌ بویلرها، حتی‌ بویلرهای‌ دارای‌ برنامه‌های‌ پایش‌ منظم ‌نیز اکسید آهن‌، مس‌ و اکسیدهای‌ مس‌ و مقادیر کمی‌ از فلزات‌ آلیاژی‌ (نیکل‌، کروم‌ وروی‌) در رسوبات‌ دیده‌ می‌شود.

 

نشتی‌ لوله‌های‌ کندانسور و دیگر خرابیها می‌تواند سبب‌ افزایش‌ تشکیل‌ رسوبات‌ شود. آلودگیهای‌ اصلی،‌ شامل‌ نمکهای‌حاصل‌ از سختی‌ و سیلیس‌ آب‌ است‌ که ‌حلالیت‌ اغلب‌ این‌ مواد با افزایش‌ دما کاهش‌ می‌یابد. این‌ رسوبات‌ بسیار مضر بوده‌ و سبب‌ بالا رفتن‌ دمای‌ مجاز و خوردگی‌ بیشترمی‌شود. به‌ عنوان‌ نمونه‌ در یک‌ مورد نشتی‌ کندانسور، تشکیل‌ رسوبات‌ و خوردگی‌ زیر رسوبی،‌ سبب‌ وارد شدن‌ خسارتهای‌ چند میلیون‌ دلاری‌ به‌ لوله‌ها شد. در مورد دیگر نیز نشتی‌ در کندانسورهای‌ بزرگ‌ سبب ‌کاهش  pH از 2/9 به ‌8/5 در کمتر از یک‌ ساعت‌ و تبدیل‌ کلرید منیزیم‌ به‌ هیدرواکسیدمنیزیم‌ شد و کارکنان‌ واحد به‌ صورت‌ مقطعی‌ کندانسور را از خط خارج‌ و آلودگی‌ را تخلیه‌ کرده‌ و در اسرع‌ وقت‌ شستشو‌ شیمیایی‌ بویلر را انجام‌ دادند. از دیگرعاملهای‌ بسیار مهم‌ در انتخاب‌ حلال‌ و فرآیند شستشو، نوع‌ لایه‌های‌ رسوب‌گذاری‌ شده‌ است،‌ که‌ متداولترین‌ آنها رسوبات‌ اکسید آهن‌ و مس‌ است‌. خرابی های‌ گاه ‌به‌گاه‌ در سیستم‌ شیمیایی‌ آب‌ ورودی‌، سبب‌ خوردگی‌ آلیاژهای‌ مس‌ در کندانسور و لوله ‌های‌ مبدلهای‌ حرارتی‌ شده‌ و باعث‌ انتقال‌ محصولات‌ خوردگی‌ به‌ بویلر می‌شود. بازگشت‌ به‌ وضعیت‌ عادی‌ سبب‌کاهش‌ خوردگی‌ مس‌ و توقف‌ پدیده‌ رسوب‌گذاری‌ می‌شود، ولی‌ حتما در این‌ حال‌ نیز مشکلات‌ دیگر به‌ قوت‌ خود باقی‌ است‌.

 

زمان‌ شستشو‌ی شیمیایی:‌

 

عوامل‌ موثر بر زمان‌ شستشو‌ شیمیایی‌ بویلر شامل‌ تعدد راه ‌اندازی‌ و توقف‌ واحد، تعداد نشتی ‌ها و شدت‌ آن‌ در لوله ‌های‌ کندانسور، شدت‌ نفوذ هوا در آب‌ سیکل‌ و زمان‌ گذشته‌ از آخرین‌ شست ‌وشو است‌. مصرف‌ زیاد آب‌ بویلر، ورود محصولات ‌خوردگی‌ به‌ بویلر را افزایش‌ می‌دهد. این ‌موضوع‌ در واحدهایی‌ که‌ تعداد دوره‌ نشتی ‌کندانسور زیاد است‌، از بزرگترین‌ مکانیزم های‌ رسوب‌ گذاری‌ به‌شمار می‌رود. عواملی‌ که‌ سبب‌ افزایش‌ خوردگی‌ و تشکیل ‌محصولات‌ خوردگی‌ در سیکل‌ می‌شوند شامل‌ نفوذ هوا از نشتی‌ها، تنش‌های ‌حرارتی‌ و مکانیکی‌ ناشی‌ از گرم‌ و سردشدن‌ و تغییرات‌ ایجاد شده‌ در ترکیب‌ شیمیایی‌ آب‌ ورودی‌ و آب‌ بویلر است‌. در برخی‌ واحدها، اطلاعات‌ مربوط به‌ زمانهای ‌راه‌اندازی‌، توقف‌، نشتی‌ کندانسور و دیگر مسائل‌، ثبت‌ می‌شود، تا از آنها برای ‌تعیین ‌زمان‌ شست ‌وشو استفاده‌ شود. موسسه‌تحقیقات‌ برق (EPRI) راهنمایی‌ هایی‌ را برای‌ سازمانهای‌ عضو به‌ منظور برنامه‌ ریزی‌ و محاسبه‌ این‌ زمان‌ ارایه‌ کرده‌ است‌. هوای ‌ورودی‌ ناشی‌ از نشت‌ کندانسور در مدت‌بهره‌برداری‌ عادی‌ سبب‌ افزایش‌ خوردگی‌ و بالا رفتن‌ یون‌ آهن‌ و مس‌ در آب‌ تغذیه ‌می‌شود. یک‌ برنامه‌ پایش‌ خوب‌، کمکی‌ به ‌کارکنان‌ در شناسایی‌ میزان‌ نشتی‌ اضافی‌ هوا خواهد بود. بهترین‌ و دقیق ‌ترین‌ راه‌ برای‌ پایش‌ لوله ‌های‌ بویلر، گرفتن‌ نمونه‌ هایی‌ ازلوله‌های‌ بویلر در تعمیرات‌ اساسی‌ و تجزیه ‌و تحلیل‌ آن‌ است‌. به‌دلیل‌ اینکه‌ عموما دمانسبت‌ به‌ دیگر عوامل‌، تاثیر بیشتری‌ بر رسوبات‌ دارد، نمونه‌گیری‌ باید از بخشها و سطوح‌ با بیشترین‌ دما انجام‌ شود. دانسیته‌ رسوبات‌، یکی‌ از معیارهای ‌اولیه‌ در تعیین‌ زمان‌ مناسب‌ برای ‌شستشوی‌ شیمیایی‌ بویلر است‌.

 

بویلرهای‌ با فشار بالا قادر به‌ تحمل‌ رسوبات‌ کمتری‌ نسبت‌ به‌ بویلرهای‌ با فشار پایین‌ است‌. دبی‌ زیاد حرارتی‌ و دمای‌ بالا در بویلرهای‌ با فشار بالا سبب‌ تجاوز از دمای‌ مجاز و تشدید مکانیزم‌ خوردگی‌ زیر رسوبی‌ می‌شود. با انجام‌ یک‌ سری‌ آنالیز بر روی ‌رسوبات‌ می‌توان‌ پی‌ به‌ محتویات‌ رسوبات ‌و محل‌ تشکیل‌ آنها برد. که‌ این‌ خود می‌تواند در انتخاب‌ حلال‌ شستشوی‌ شیمیایی‌، موثر باشد.

 

به‌عنوان‌ مثال‌: اگر محتوای‌ رسوبات‌ لوله‌ها اغلب‌ اکسید آهن‌ به‌ همراه‌ مقدار کمی‌ مس‌ باشد، می‌توان‌ در یک‌ فرآیند تک‌ مرحله‌ای‌، آهن‌ و مس‌ را حذف‌ کرد. اما اگر آلودگی‌ مس‌ به‌ اندازه‌ای‌ باشد که‌ غلظت ‌آن‌ در حلال‌ شست ‌وشو از 3/0 درصد تجاوزکند، حداقل‌ به‌ دو مرحله‌ شست ‌وشو نیازاست‌. هنگامی‌ که‌ غلظت‌ بالایی‌ از مس‌ درمیان‌ باشد، گاه‌ یک‌ مرحله‌ مقدماتی‌ برای ‌حذف‌ مس‌ و یک‌ مرحله‌ حذف‌ آهن‌ و یک‌ مرحله‌ نهایی‌ حذف‌ مس‌ نیاز است‌. از دیگر مزایای‌ نمونه‌ برداری‌ از لوله ‌ها، آن‌ است‌ که ‌به‌ پیمانکار این‌ اجازه‌ را می‌دهد که‌ در مورد استفاده‌ از یک‌ یا ترکیبی‌ از حلالها تصمیم‌گیری‌ کند.