علت تزریق فسفات به بویلر چیست؟ کنترل سختی آب بویلر اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل لازم است تمام سختی باقی مانده ناشی از نشتی در آب ورودی بویلر از آن حذف شود. چون داخل بویلر امکان حذف سختی وجود ندارد باید با افزودن مواد شیمیایی (فسفات) مناسب به بویلر سختی باقی مانده را می توان به رسوب تبدیل کرد که به راحتی امکان حذف آن از بویلر وجود داشته باشد. این رسوبات اغلب به شکل ذرات یا لخته هستند و به اصطلاح “لجن” می گویند. با تزریق فسفات به بویلر به راحتی می توانید برای هر فشاری کنترل سختی آب را داشته باشید.
توجه داشته باشید برای بویلرهایی که در فشارهای کمتر از 14 اتمسفر کار می کنند ماده شیمیایی مناسب برای تبدیل به صورت لجن کربنات سدیم است. فسفات های مناسب برای تزریق به بویلر در بازار متنوع هستند و هر کدام از ترکیبات خاصی تشکیل شده اند که می توانند باعث افزایش و یا کاهش قلیاییت شوند.
فهرست مطالب
- عملکرد فسفات تری سدیک در بویلر
- نقش PH و مواد افزودنی به بویلر
- مشکلات احتمالی تزریق فسفات در بویلر
- نحوه عملکرد و کار فسفات در بویلر
- مزایای استفاده از تزریق به بویلرها
- مشخصات جدول استاندارد آب دیگ بخار
- غلظت آب استاندارد دیگ بخار ABMA برای به حداقل رساندن
- مشخصات آب خوراک و آب دیگ بخار مطابق با استانداردهای IS:10392-1982
- مشخصات استانداردهای آب دیگ بخار
- سختی مجاز آب دیگ بخار
- نحوه سختی گیری آب دیگ بخار
- مصرف آب دیگ بخار
- سوالات متداول
جدول مشخصات فسفات های مهم و رایج تجاری
| نام فسفات | فرمول | نوع اسیدی و قلیایی |
| فسفات تری سدیک | Na3 po 4-12H2 O
Na3 po 4 |
خیلی قلیایی |
| فسفات دی سدیک | Na2 Hpo 4 , 12H2 O
Na2 Hpo 4, 2H2 O Na2 Hpo 4 |
کمی قلیایی |
| فسفات منو سدیک | Na H 2po 4 | کمی اسیدی |
| هگزا متا فسفات سدیم | Na Hpo 4 | کمی اسیدی |
در زمانیکه شما می خواهید به هیچ عنوان رسوب ایجاد نشود (حتی در صورت فوق اشباع شدن آب ) باید از هگزا متا فسفات سدیم استفاده کنید که می تواند به محلول ماندن نمک ها کمک کند. اما دقت داشته باشید به هیچ عنوان در حوضچه آهک زنی یا در لجن گیر از هگزا متا فسفات سدیم استفاده نکنید.
عملکرد فسفات تری سدیک در بویلر
فسفات تری سدیک با سختی کلسیم آب بویلر ترکیب شده و در نهایت لجن لخته (فسفات تری کلسیک) تولید می کند. نکته مهمی که در زمان تزریق فسفات تری سدیک به بویلر باید توجه داشته باشید این است که محدوده قلیاییتی آب بویلر مهم است. زمانیکه قلیاییت آب بویلر کمتر باشد از فسفات تری سدیک باید استفاده شود تا بتواند دو نیاز را برطرف کند یکی حذف سختی آب بویلر به صورت لجن فسفات تری کلسیک و دیگری افزایش قلیاییت آب بویلر است.
این در حالی است که اگر قلیاییت آب بویلر بالا باشد فسفات تری کلسیک پیشنهاد نمی شود و باید از فسفات منو یا دی سدیک استفاده شود.
نقش PH و مواد افزودنی به بویلر
علت تزریق فسفات به بویلر این است که فسفات نقش مهمی برای جلوگیری از ایجاد رسوبات سخت و چسبنده در بویلرها دارند به بیان ساده تر به عنوان رسوب گیر دیگ بخار عمل می کنند. اما در برخی از شرایط، به جای رسوب گیر دیگ بخار خود یک عامل رسوب محسوب می شوند و تولید رسوب کلسیم هیدروکسی آپاتیت می کنند. این دقیقاً به PH وابسته است. PH حتماً باید از 9.5 بیشتر باشد تا رسوب و لجن تولید نشود. معمولاً برای محلولی حدود 30 تا 60 PPM بر حسب PO3-4 فسفات محلول اضافی باشد. این مساله دو نیاز را براورده می کند که عبارتند از:
- اول اینکه : به کامل شدن واکنش سختی و فسفات کمک می کند
- دوم اینکه: حذف هر نمونه سختی در آب بویلر را تضمین می کند
به صورت معمول از برخی مواد افزودنی دیگ بخار در حدود PPM استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود رسوبات به صورت لجن در
می آیند. این مواد می توانند طبیعی باشند مانند نشاسته، تانین، الکینات ها یا می توانند مواد سنتزی پلیمری مانند پلی آکریلات سدیم باشند.
مشکلات احتمالی تزریق فسفات در بویلر
یکی از مشکلات احتمالی تزریق فسفات در بویلرها تغییر PH و احتمال رسوب فسفات در بویلر است. ایجاد رسوب در دیگ بخار می تواند باعث کاهش جذب حرارت بخار و افزایش دمای گازهای خروجی شود که می تواند راندمان دیگ را کمتر کند.
علاوه بر این، با افزایش دما (به دلیل ایجاد رسوب) ممکن است دمای دیواره لوله از دمای حدی فلز بیشتر شود و باعث سوختگی بیش از حد لوله شود. اما ممکن است رسوب در قسمت جریان توربین بخار اتفاق بیفتد که باعث تغییر شکل پره ها و کاهش سطح جریان بخار می شود.
نحوه عملکرد و کار فسفات در بویلر
دلیل تزریق فسفات به بویلر حذف ناخالصی ها و کنترل سختی آب از املاحی مانند آهن، منگنز، کلسیم و … است. این املاح در صورت رسوب می توانند مشکلات زیادی را برای بویلرها ایجاد کنند و یا باعث خوردگی آن شوند. در اصل تزریق فسفات به بویلر مشابه تزریق آنتی اسکالانت درتصفیه آب است. در اصل فسفات مانند مواد ضد رسوب دیگ عمل میکند و اجازه رسوب املاح سخت مانند کلسیم و منزیم را نمی دهد.
طی این فرآیند یونهای کلسیم موجود در آب دیگ با فسفات واکنش میدهند و فسفات کلسیم به شکل لجن تولید می شود. این لجن به فولاد نمی چسبد و رسوب تشکیل نمی دهد و به راحتی با دمیدن دیگ قابل جداسازی است.
تری سدیم فسفات به صورت معمول برای تصفیه آب دیگ استفاده می شود. زمانیکه تری سدیم فسفات با نمک کلسیم و منیزیم واکنش نشان می دهد [Ca3(PO4)2] و [Mg3(PO4)2] را تشکیل می دهد که نمک های غیر چسبنده هستند که می توانند به راحتی با دمیدن حذف شوند.
مزایای استفاده از تزریق به بویلرها
استفاده از فسفات در دیگ بخار می تواند مزایای زیادی برای کاربران و صنایع داشته باشد که برخی از آنها عبارتند از:
- تا اندازه ای درجه خلوص آب تغدیه را بهبود می بخشد
- قابلیت استفاده در فشارهای بالا را دارد.
- باعث صرفه جویی در هزینه ها می شود
- خروج راحت مواد از سیستم بویلر با دمنده
- کنترل و تشخیص دقیق و آسان
مشخصات جدول استاندارد آب دیگ بخار
جدول زیر یک استاندارد و حد تعیین شده برای دیگ فشار قوی می باشد. دستورالعمل های ASME برای کیفیت آب در لوله آب صنعتی مدرن است.
| آب دیگ بخار | آب تغذیه دیگ بخار | |||||
| رسانایی خاص
(micromhos/cm) |
قلیائیت
(ppm) caco3 |
سیلیس
(ppm) sio2 |
سختی کل
(ppm) caco3 |
مس
(ppm) |
آهن
(ppm) |
فشار بر حسب (psi) |
| 7000 | 700 | 150 | 0.300 | 0.050 | 0.100 | 0-300 |
| 6000 | 600 | 90 | 0.300 | 0.025 | 0.050 | 301-450 |
| 5000 | 500 | 40 | 0.200 | 0.020 | 0.030 | 451-600 |
| 4000 | 400 | 30 | 0.200 | 0.020 | 0.025 | 601-750 |
| 3000 | 300 | 20 | 0.100 | 0.015 | 0.020 | 751-900 |
| 2000 | 200 | 8 | 0.050 | 0.015 | 0.020 | 901-1000 |
| 150 | 2 | 0.00 | 0.010 | 0.010 | 1001-1500 | |
| 100 | 1 | 0.00 | 0.010 | 0.010 | 1501-2000 | |
غلظت آب استاندارد دیگ بخار ABMA برای به حداقل رساندن
| رسانایی خاص
(micromhos/cm) |
خاصیت قلیایی
(PPM) |
سیلیس
(PPM) |
فشار
(PSIG) |
| 7000 | 700 | 150 | 0-300 |
| 6000 | 600 | 90 | 301-450 |
| 5000 | 500 | 40 | 451-600 |
| 4000 | 400 | 30 | 601-750 |
| 3000 | 300 | 20 | 751-900 |
| 2000 | 200 | 8 | 901-1000 |
| 150 | 0 | 2 | 1001-1500 |
| 100 | 0 | 1 | 1501-2000 |
این مقدار محتوای سیلیس بخار را به عنوان تابعی از انتخابی به (PPM) 0.25 محدود می کند.
مشخصات آب خوراک و آب دیگ بخار مطابق با استانداردهای IS:10392-1982
| واحد | 40 کیلو گرم بر سانتی متر مربع تا 59 کیلو گرم بر سانتی مربع | 21 کیلو گرم بر سانتی متر مربع تا 39 کیلو گرم بر سانتی متر مربع | حداکثر 20 کیلوگرم بر سانتی متر مربع | مولفه ها |
| بر حسب PPM
caco3 |
<0.5 | <1.0 | <10 | کل سختی |
| 8.5-9.5 | 8.5-9.5 | 8.5-9.5 | مقدار ph | |
| PPM | 0.01 | 0.02 | 0.1 | اکسیژن محلول |
| بر حسب PPM
caco3 |
0.5 | 5 | سیلیس |
مشخصات استانداردهای آب دیگ بخار
| واحد | 40 کیلو گرم بر سانتی متر مربع
59 کیلو گرم بر سانتی متر مربع |
21 کیلو گرم بر سانتی متر مربع تا 39 کیلو گرم بر سانتی متر | حداکثر 20 کیلو گرم بر سانتی متر مربع | مولفه ها |
| قابل تشخیص نیست | قابل تشخیص نیست | قابل تشخیص نیست | سختی کل | |
| ppm به عنوان caco3 | 300 | 500 | 700 | قلیاییت کل |
| ppm به عنوان caco3 | 60 | 200 | 350 | قلیاییت سوزآور |
| 10.5- 11.0 | 11 تا 12 | 11.0- 12.0 | مقدار ph | |
| ppm به عنوان na2so3 | — | 20 تا 30 | 30 تا 50 | سولفیت سدیم باقی مانده |
| ppm به عنوان n2h4 | 0.3 تا 0.05 | 0.1 تا 0.5 | 1.0 تا 0.1 | هیدرازین باقی مانده |
| بالای 2.5 | بالای 2.5 | بالای 2.5 | نسبت قلیاییت /na2so4
سوزآور به صورت naoh |
|
| بالای 0.4 | بالای 0.4 | بالای 0.4 | نسبت قلیاییت /na2so4
کل به عنوان naoh |
|
| ppm
po4 |
5 تا 20 | 15 تا 30 | 20 تا 40 | فسفات |
| ppm | 1500 | 2500 | 3500 | کل جامدات محلول |
| ppm
به صورت sio2 |
15 | قلیاییت سوزآور
<0.4 |
قلیاییت سوزآور
<0.4 |
سیلیس |
برای اطلاعات بیشتر در مورد انواع استانداردهای دیگ بخار می توانید اینجا کلیک کنید.
سختی مجاز آب دیگ بخار
جدول زیر محدودیت آب دیگ بخار را نمایش می دهد. بر اساس محدود کردن سیلیس در بخار از 0.02 تا 0.03 ppm و همچنین بر اساس نسبت sio2 / total anion
| سیلیس | جامدات معلق | قلیایی بودن | (سختی آب دیگ بخار) tds | فشار دیگ psig |
| 125 | 300 | 700 | 3500 | 0- 300 |
| 90 | 250 | 600 | 3000 | 450-301 |
| 50 | 150 | 500 | 2500 | 600-451 |
| 35 | 100 | 400 | 2000 | 750-601 |
| 20 | 60 | 300 | 1500 | 900-751 |
| 8.0 | 40 | 250 | 1250 | 901-1000 |
| 2.5 | 20 | 200 | 1000 | 1001-1500 |
| 1.0 | 10 | 150 | 750 | 1501-2000 |
| 0.5 | 5 | 100 | 500 | بیش از 2000 |
نحوه سختی گیری آب دیگ بخار
آب سخت متشکل از یون های کلسیم و منیزیم است که نباید در دیگ های صنعتی استفاده شود زیرا نمک های نامحلول کلسیم و منیزیم بر روی دیواره های داخلی دیگ ها فلس هایی تولید می کنند که راندمان گرمایش را کاهش می دهند و باعث خوردگی در دیگ می شوند.
از این رو، لازم است آب سخت دیگ بخار را به آب نرم تبدیل کرد. طریقه سختی گیری آب دیگ بخار بدین صورت است که ابتدا باید قبل از ورود آب به بویلر اقدامات لازم انجام شود. برای این منظور می توان از سختی گیر مغناطیسی (در زمانیکه tds آب کمتر است) و یا از دستگاه سختی گیر رزینی استفاده کرد. دستگاه سختی گیر رزینی متشکل از رزین سختی گیر آب هستند که با استفاده از تبادل یون های سدیم و جایگزینی آنها با یون های کلسیم و منیزیم کار می کنند.
مصرف آب دیگ بخار
مصرف آب دیگ بخار که شامل آب آرایشی، آب دمنده و مقادیر آب تغلیظ شده است از این فرمول محاسبه می شود. مصرف آب شامل کنترل آب آرایشی، آب دمنده و مقادیر آب تغلیظ شده است. بسته به بخار چرخشی و غلظت آب تشکیل دهنده، مصرف آب معمولاً با آب نمک دمنده تعیین می شود.
B=S x (1 – r) xm / b – m
B = بویلر
S = نرخ بخار
b = غلظت TDS آب دیگ
m = غلظت TDS آب آرایشی
r = بازگشت میعانات کسری
کیفیت آب دیگ باید با توجه به فشار دیگ و نوع بخار تنظیم شود.
سوالات متداول
- علت تزریق فسفات به بویلر چیست؟
علت تزریق فسفات به بویلر این است که می تواند از ایجاد رسوبات سخت و چسبنده در بویلرها جلوگیری کند و به بیان ساده تر به عنوان رسوب گیر دیگ بخار عمل می کند.
- اگر سطح فسفات در دیگ بخار خیلی زیاد باشد چه اتفاقی می افتد؟
اگر فسفات در دیگ بخار زیاد باشد با رسوبات دیگر واکنش نشان می دهد و باعث ایجاد آهن و فسفات سدیم آهن می شود که می تواند باعث رسوب روی لوله های داغ دیگ بخار در سراسر سیستم شود. از این رو لازم است سطح فسفات تعدیل شود.
- آیا فسفات باعث افزایش PH آب دیگ می شود؟
بهترین حالت برای دیگ های فشار کم (دیگ هایی با فشار <600 psi) استفاده از دوز تری سدیم فسفات (TSP) است که با آب در دمای بالا واکنش می دهد و هیدروکسید سدیم می دهد تا pH آب دیگ ها را افزایش دهد.
- PH آب دیگ بخار چقدر باشد؟
کنترل ph بویلر برای کارکرد موثر و اقتصادی ضرورت دارد. PH آب دیگ بخار باید بین 9.5 تا 10.5 باشد. محدوده PH پایین
می تواند باعث از هم پاشیدگی لایه مگنتیت شود و pH بالاتر می تواند ایجاد خوردگی کند. کنترل pH در محدوده ایمن باعث می شود مقدار و مصرف مواد شیمیایی به طور قابل توجهی کاهش یابد و میزان pH باعث کاهش سرعت دمیدن دیگ بخار می شود. علاوه بر این، پایداری pH یک پیش نیاز برای کنترل دقیق TDS آب است.