عمل تصفیه آب تغذیه دیگ بخار با توجه به نوع دیگ، فشار کاری، فرآیند کاری و نوع محصول سیستم می تواند شامل سختی گیری (دیگهای بخار فایر تیوپ فشار پایین و متوسط) و یا حذف کلیه املاح (نمک زدایی در دیگ های واتر تیوپ فشار بالا، شامل نیروگاه ها و صنایع قند و شکر و …) باشد.
با توجه به اینکه عمده مطالب این سایت در مورد دیگ های بخار فایر تیوپ می باشد، لذا کلیات روش سختی گیری به اختصار بیان می شود. یادآور می گردد که همواره منتظر نظرات و راهنمایی ها و مقالات متخصصین دیگ های بخار و صنایع وابسته هستیم.
کیفیت آب تغذیه دیگ بخار در هر شرایطی از دو نظر مقدار املاح مضر (رسوبات) و مقدار گازهای محلول در آب باید کنترل و در صورت لزوم بهینه سازی گردد.
گازهای محلول در آب شامل اکسیژن و دی اکسید کربن می توانند با فلز ترکیب شده و اکسید آهن نامحلول تولید کنند. که در نهایت منجر به ایجاد خوردگی بر روی فلز و از کار افتادگی قطعه تحت فشار خواهد شد.
هیدروژن نیز با کربن فولاد ترکیب شده و در شرایط اسیدی باعث شکنندگی و از هم پاشیدگی فولاد (شکنندگی هیدروژنی) خواهد شد.
جهت حذف این گازها می توان از دو روش ۱- تزریق مواد شیمیایی کمکی و یا ۲- هوازدایی فیزیکی (دی اریتور)، استفاده نمود، که جهت حصول به نتایج مطمئن تر استفاده از هردو روش به عنوان مکمل پیشنهاد می گردد.
جهت حذف سختی های موقت، شامل بی کربناتهای کلسیم و منیزیم می توان از نرم کننده های آهکی استفاده کرد.
جهت حذف سختی گیرهای دائم (قلیایی و غیر قلیایی ها) از نرم کننده های آهکی – کاستکی استفاده نمود. این روش غالبا به عنوان اولین مرحله سختی گیری و قبل از سختی گیرهای تبادل یونی قابل استفاده می باشد. و جهت کاهش بار وارده بر روی رزینها قابل استفاده است.
سختی گیرهای رزینی که بر اساس تبادل یونها کار می کنند. در حال حاضر از نظر بازده کاری و صرفه اقتصادی پرمصرف ترین نوع سختی گیر هستند.
در روش تبادل یونی، یونهای ناخالص آب از طریق انتقال آنها به یک ماده جاهد واسط، موسوم به تبادل کننده های یونی، حذف می شوند. به این صورت که در ازای جذب آنها به میزان معال از ساختار ماده تبادل کننده یون، ذرات ذخیره شده غیر مضر نیز جدا می شوند.
تبادل کننده های بنا به ساختار از ظرفیت محدودی جهت نگهداری از یونها برخوردارند. از این رو هرگاه این ظرفیت تبادل به علت اشباع توسط یونهای نامطلوب کاهش یابد، لازم است ماده تبادل کننده طی یک فرآیند شیمیایی به نحوی احیاء گردد. که یونهای مضر از روی ماده تبادل کننده ششتشو شده و یونهای مفید لازم جایگزین شود.
روشهای تبادل یونی، گستردگی فراوانی دارند، و حتی قادرند کلیه املاح محلول در آب را حذف نمایند (نمک زدایی). با توجه به اینکه ناخالصی ها در آب تفکیک شده و یون های مثبت (کاتیونها)، و یونهای منفی (آنیونها)، را ایجاد می کنند، تبادل کننده های یونی به طور کلی به دو دسته تبادل کننده های کاتیونی و تبادل کننده های آنیونی تقسیم می شوند.
از آنجا که در دیگهای بخار لوله دودی فشار پایین و متوسط، عموما حذف املاح کلسیم Ca2+ و منیزیم Mg2++ که در داخل دیگ ایجاد رسوب می کنند مدنظر می باشد، لذا بیشتر از سختی گیرهای تبادل یونی کاتیونی با چرخه سدیمی استفاه می شود.
در این سیستم آب خام در تماس با ماده تبادل کننده، کاتیونهای خود را با سدیم موجود بر روی زئولیت (رزین) تعویض می نماید.
Ca2+ + Na2R –> CaR + 2Na+
Mg2++ + Na2R –> MgR + 2Na+
|
ماده تبادل کننده (رزین) دارای انتخاب پذیری وابسته به غلظت می باشد. بطوریکه در، |
Na+بهCa2+ 1000ppm |
ترجیح دارد. |
تبادل یونی (رزینی) کاتیونی شامل چهار مرحله: ۱– بهره برداری، ۲- شتشوی معکوس، ۳- احیاء و ۴- شستشو، می باشد.
دوره احیاء به شدت جریان آب (دبی)، سختی آب خام و میزان نمک مصرف شده برای احیاء بستگی دارد.
ظرفیت رزین به افزایش ماده احیاء کننده (آب نمک) افزایش می یابد، ولی این افزایش لزوما متناسب برای دستیابی به تاثیر بهینه غلظت آب نمک بین ۱۰-۳۰ درصد مطلوب خواهد بود.
| CaCl2 | R Ca | ||
| + ۲NaCl –> Na2R + | |||
| MgCl2 | R Mg |
همانطورکه گفه شد، یک سختی گیر تبادل یونی کاتیونی می تواند املاح مسبب سختی را از ۰ تا ۲۰ ppm کاهش دهد.
|
چنانچه لازم باشد آب باخلوص بیشتری بدست آورده شود وکلیه مواد محلول ازقبیل سدیم، سیلیکا، قلیائیت و یونهای معدنی |
Cl-، So42- ، No3– |
حذف گردند و لازم است آب نمک زدایی گردد.
نمک زدایی، تا تولید آب بدون املاح عبارت است از: حذف دقیق کلیه نمکهای معدنی به وسیله فرآیند تبادل یونی. در این فرآیند رزین کاتیونی (اسیدقوی) با چرخه هیدروژن، تمام نمکهای محلول در آب را به اسید مربوطه تبدیل می کند و رزین آنیونی (بازی قوی) با چرخه هیدروکسید، آنها را، حذف می کند.
هزینه این روش در مقایسه با روش تبخیر و تقطیر کمتر می باشد. جهت نمک زدایی امروزه می توان از روش اسمز معکوس استفاده کرد.