معیارهای انتخاب حلال مناسب برای شست و شوی شیمیایی بویلر

0
2624

تشکیل‌ رسوب‌ در لوله‌های‌ دیگ‌ بخار و تشدید خوردگی‌ روی‌ سطوح‌ فلزاتی‌ که‌ انواع‌راکتور 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 کارایی‌آن‌ را بر روی‌ نمونه‌های‌ مربوط تعیین‌ کرده‌ و موثرترین‌ دما را مشخص‌ کند. با این‌که‌ امروزه‌ حلالهای‌ متنوعی‌ برای‌ شست‌وشوی‌ بویلرها در بازار وجود دارد ولی‌ هنوز کارشناسان‌حلالهایی‌ را بکار می‌گیرند که‌ از قبل‌ استفاده‌ می‌کرده‌اند. در برنامه‌های‌ شست‌وشوی‌ بویلر،از هر حلالی‌ می‌توان‌ استفاده‌ کرد ولی‌ غالبا یکی‌ از آنها نتایج‌ بهتری‌ را به‌دست‌ خواهد دادکه‌ این‌ موضوع‌ به‌ نوع‌ بویلر، ساختمان‌ شیمیایی‌ رسوبات‌، ایمنی‌ و مسائل‌ زیست‌ محیطی‌و برخی‌ عوامل‌ دیگر بستگی‌ دارد. فرایند شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ با اسیدها و دیگر حلالها،یکی‌ از روشهای‌ اصلی‌ شست‌وشو 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 ۱۰۰۰۰psi به‌ رسوبات‌ برخورد کرده‌ و سطح‌ لوله‌ها را تمیز می‌کند. در این‌ نوشتار سعی‌ شده‌ جزییات‌ مهم‌ مربوطبه‌ معمولترین‌ و موثرترین‌ حلالهای‌ شست‌وشو 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 بویلریک‌ لایه‌ نازک‌ Fe304 تشکیل‌ می‌شود که‌ ازخوردگی‌ بیشتر سطوح‌، جلوگیری‌ می‌کند.به‌طور مشابه‌ در مبدلهای‌ حرارتی‌ از جنس‌ مس‌ نیز یک‌ لایه‌ Cu2O تشکیل‌ شده‌ ولوله‌ها را از خوردگی‌ محافظت‌ می‌کند. این‌لایه‌ها به‌ مرور زمان‌، کلفت‌ترمی‌شوند.خوردگی‌ تدریجی‌ درسیستمهای‌ آب‌ تغذیه‌، سبب‌ تولید یونهای‌فلزی‌ محلول‌ و ذرات‌ می‌شود که‌ با ورود به‌بویلر در دمای‌ بالا رسوب‌ می‌کنند. حتی‌ بهترین‌ برنامه‌های‌ تصفیه‌ آب‌ نیز قادرنخواهند بود جلوی‌ این‌ پدیده‌ را بگیرند. این‌رسوبات‌ سرانجام‌ سبب‌ مسائلی‌ از قبیل‌خوردگی‌ زیر رسوبی‌ و محدودیت‌ در انتقال‌حرارت‌ می‌شوند.در اغلب‌ بویلرها،حتی‌ بویلرهای‌ دارای‌ برنامه‌های‌ پایش‌ منظم‌نیز اکسید آهن‌، مس‌ و اکسیدهای‌ مس‌ و مقادیر کمی‌ از فلزات‌ آلیاژی‌ (نیکل‌، کروم‌ وروی‌) در رسوبات‌ دیده‌ می‌شود.
نشتی‌ لوله‌های‌ کندانسور و دیگر خرابیهامی‌تواند سبب‌ افزایش‌ تشکیل‌ رسوبات‌شود. آلودگیهای‌ اصلی‌ شامل‌ نمکهای‌حاصل‌ از سختی‌ و سیلیس‌ آب‌ است‌ که‌حلالیت‌ اغلب‌ این‌ مواد با افزایش‌ دما کاهش‌ می‌یابد. این‌ رسوبات‌ بسیار مضر بوده‌ وسبب‌ بالا رفتن‌ دمای‌ مجاز و خوردگی‌ بیشترمی‌شود. به‌عنوان‌ نمونه‌ در یک‌ مورد نشتی‌کندانسور، تشکیل‌ رسوبات‌ و خوردگی‌ زیررسوبی‌ سبب‌ وارد شدن‌ خسارتهای‌ چندمیلیون‌ دلاری‌ به‌ لوله‌ها شد. در مورد دیگرنیز نشتی‌ در کندانسورهای‌ بزرگ‌ سبب‌کاهش‌ pH از ۲/۹ به ‌۸/۵ در کمتر از یک‌ ساعت‌ و تبدیل‌ کلرید منیزیم‌ به‌ هیدرواکسیدمنیزیم‌ شد و کارکنان‌ واحد به‌صورت‌مقطعی‌ کندانسور را از خط خارج‌ و آلودگی‌ را تخلیه‌ کرده‌ و در اسرع‌ وقت‌ شست‌وشوی‌شیمیایی‌ بویلر را انجام‌ دادند. از دیگرعاملهای‌ بسیار مهم‌ در انتخاب‌ حلال‌ وفرایند شست‌وشو، نوع‌ لایه‌های‌ رسوب‌گذاری‌ شده‌، است‌ که‌ متداولترین‌ آنهارسوبات‌ اکسید آهن‌ و مس‌ است‌. خرابیهای‌گاه‌به‌گاه‌ در سیستم‌ شیمیایی‌ آب‌ ورودی‌، سبب‌ خوردگی‌ آلیاژهای‌ مس‌ در کندانسور ولوله‌های‌ مبدلهای‌ حرارتی‌ شده‌ و باعث‌انتقال‌ محصولات‌ خوردگی‌ به‌ بویلرمی‌شود. بازگشت‌ به‌ وضعیت‌ عادی‌ سبب‌کاهش‌ خوردگی‌ مس‌ و توقف‌ پدیده‌ رسوب‌گذاری‌ می‌شود، ولی‌ حتما در این‌ حال‌ نیزمشکلات‌ دیگر به‌ قوت‌ خود باقی‌ است‌.
زمان‌ شست‌وشوی‌ شیمیایی‌
عوامل‌ موثر بر زمان‌ شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ بویلر شامل‌ تعدد راه‌اندازی‌ و توقف‌ واحد، تعداد نشتی‌ها و شدت‌ آن‌ در لوله‌های‌ کندانسور، شدت‌ نفوذ هوا در آب‌ سیکل‌ وزمان‌ گذشته‌ از آخرین‌ شست‌وشو است‌.مصرف‌ زیاد آب‌ بویلر، ورود محصولات‌خوردگی‌ به‌ بویلر را افزایش‌ می‌دهد. این ‌موضوع‌ در واحدهایی‌ که‌ تعداد دوره‌ نشتی ‌کندانسور زیاد است‌، از بزرگترین‌ مکانیزمهای‌ 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 می‌شودتا از آنهابرای‌تعیین ‌زمان‌ شست‌وشو استفاده‌ شود.
موسسه‌تحقیقات‌ برق‌ (EPRI) راهنمایی‌هایی‌ رابرای‌ سازمانهای‌ عضو به‌ منظور برنامه‌ ریزی‌و محاسبه‌ این‌ زمان‌ ارایه‌ کرده‌ است‌. هوای‌ورودی‌ ناشی‌ از نشت‌ کندانسور در مدت‌بهره‌برداری‌ عادی‌ سبب‌ افزایش‌ خوردگی‌ وبالا رفتن‌ یون‌ آهن‌ و مس‌ در آب‌ تغذیه‌می‌شود. یک‌ برنامه‌ پایش‌ خوب‌، کمکی‌ به‌کارکنان‌ در شناسایی‌ میزان‌ نشتی‌ اضافی‌ هوا خواهد بود. بهترین‌ و دقیق‌ترین‌ راه‌ برای‌پایش‌ لوله‌های‌ بویلر، گرفتن‌ نمونه‌ هایی‌ ازلوله‌های‌ بویلر در تعمیرات‌ اساسی‌ و تجزیه‌و تحلیل‌ آن‌ است‌. به‌دلیل‌ این‌که‌ عموما دمانسبت‌ به‌ دیگر عوامل‌، تاثیر بیشتری‌ بر رسوبات‌ دارد، نمونه‌گیری‌ باید از بخشها وسطوح‌ با بیشترین‌ دما انجام‌ شود.
دانسیته‌ رسوبات‌، یکی‌ از معیارهای‌اولیه‌ در تعیین‌ زمان‌ مناسب‌ برای ‌شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ بویلر است‌.
بویلرهای‌ با فشار بالا قادر به‌ تحمل‌ رسوبات‌ کمتری‌ نسبت‌ به‌ بویلرهای‌ با فشارپایین‌ 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 روی‌رسوبات‌ می‌توان‌ پی‌ به‌ محتویات‌ رسوبات‌و محل‌ تشکیل‌ آنها برد که‌ این‌ خود می‌تواند در انتخاب‌ حلال‌ شست‌وشوی‌ شیمیایی‌،موثر باشد. به‌عنوان‌ مثال‌، اگر محتوای‌ رسوبات‌ لوله‌ها اغلب‌ اکسید آهن‌ به‌همراه‌مقدار کمی‌ مس‌ باشد، می‌توان‌ در یک‌ فرایندتک‌ مرحله‌ای‌، آهن‌ و مس‌ را حذف‌ کرد. اما اگر آلودگی‌ مس‌ به‌ اندازه‌ای‌ باشد که‌ غلظت‌آن‌ در حلال‌ شست‌وشو از ۳/۰ درصد تجاوزکند، حداقل‌ به‌ دو مرحله‌ شست‌وشو 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 لوله‌ها، آن‌ است‌ که‌به‌ پیمانکار این‌ اجازه‌ را می‌دهد که‌ در مورداستفاده‌ از یک‌ یا ترکیبی‌ از حلالها تصمیم‌گیری‌ کند.
انواع‌ بویلر و طراحیهای‌ آن‌
نوع‌ بویلر در انتخاب‌ محلول‌شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ موثر است‌. سه‌ نوع‌بویلر، متداول‌ است‌ که‌ عبارتند از: درام‌دار،یک‌بارگذر و بویلرهای‌ بازیافت‌ حرارتی‌.
بویلرهای‌ درام‌دار
درام‌ در این‌ بویلرها همان‌ درام‌ بخار است‌ که‌ بخارات‌ تولید شده‌ در لوله‌های ‌بویلر در آن‌ جمع‌ شده‌ و در هدرهای‌ بخار وسوپر هیترها توزیع‌ می‌شود.
آب‌ داخل‌ لوله‌های‌ بویلر توسط دان‌کامرهای‌ بویلر سیرکوله‌ شده‌ و مستقیما در لوله‌ها، بخار نمی‌شود. بویلرهای‌ درام‌دار به‌ صورت‌ سیرکولاسیون‌ طبیعی‌ و یا اجباری‌ هستند. در بویلرهای‌ سیرکولاسیون‌ طبیعی‌، چرخش‌ آب‌ براساس‌ اختلاف‌دانسیته‌ آب‌ گرم‌ در بالای‌ بویلر و آب‌ سرد درپایین‌ آن‌ انجام‌ می‌شود و در چرخش‌ اجباری‌در مسیر دان‌کامرهای‌ بویلر از پمپ‌ استفاده‌می‌شود. ساده‌ترین‌ عملیات‌ شست‌وشو دربویلرهای‌ درام‌دار انجام‌ می‌شود، زیرا وجود درام‌ باعث‌ جداسازی‌ بین‌ سطح‌ آب‌ و بخارمی‌شود. بنابراین‌ امکان‌ راه‌ یابی‌ مواد شیمیایی‌ به‌ سوپرهیترها کمتر است‌.
بویلرهای‌ یک‌بار گذر
در این‌ بویلرها کل‌ جریان‌ آب‌ مستقیما به‌بخار تبدیل‌ شده‌ و به‌ هدرهای‌ بخار، هدایت‌می‌شود. به‌ این‌ دلیل‌ که‌ در این‌ بویلرهادرامی‌ وجود ندارد، حلالهای‌ شست‌وشو نه‌تنها وارد بویلر شده‌ بلکه‌ به‌ سوپر هیترها وری‌ هیترها نیز وارد خواهند شد. این‌ موضوع‌سبب‌ محدودیت‌ در انتخاب‌ محلول ‌شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ می‌شود زیرا جنس‌سوپر هیترها از فولادی‌ است‌ که‌ نسبت‌ به ‌بعضی‌ از مواد شیمیایی‌ بخصوص‌ اسید کلریدریک‌ مقاوم‌ نیست‌. پیچیدگی‌ فرایند شست‌وشوهای‌ شیمیایی‌، به‌ علاوه‌نیاز به‌ شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ عموما هرسه‌ تا چهار سال‌ یک‌ بار، از عوامل‌ مهم‌ درتعمیم‌ یافتن‌ سیستم‌ تصفیه‌ و حذف‌ اکسیژن‌ در بویلرهای‌ یک‌بار گذر است‌. در صورت‌بکارگیری‌ مناسب‌ این‌ سیستم‌ تصفیه‌، انتقال‌اکسیدهای‌ آهن‌ به‌ بویلر کاهش‌ می‌یابد.
بویلرهای‌ بازیافت‌ حرارت‌
با افزایش‌ استفاده‌ از نیروگاههای‌سیکل‌ترکیبی‌ و سیستمهای‌ تولید همزمان‌ برق‌ و بخار، استفاده‌ از بویلرهای‌ بازیافت‌حرارت‌ نیز به‌ شدت‌ رشد کرده‌ است‌. این‌ نوع‌ بویلرها شامل‌ یک‌ درام‌ و چندین‌ شبکه ‌است‌. این‌ آرایش‌ شبکه‌ای‌، سیستم‌شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ را پیچیده‌ کرده‌ است‌.
عوامل‌ متعددی‌ از نظر راهبری‌ و آرایش‌ساختاری‌ بر روی‌ انتخاب‌ حلال ‌شست‌وشوی‌ شیمیایی‌ موثر است‌. بویلرهادر فشارهای‌ مختلفی‌ کار می‌کنند و این‌ امردر میزان‌ رسوبات‌ تولید شده‌ موثر است‌.علاوه‌ بر آن‌ برنامه‌های‌ شیمیایی‌ تصفیه‌ آب‌برای‌ هر بویلر، متفاوت‌ بوده‌ و در تشکیل ‌بالقوه‌ رسوبات‌، موثر است‌.
در مورد آرایش‌ ساختاری‌ نیز باید متذکر شدکه‌ در بعضی‌ واحدها، بویلرهای‌ با فشار کم‌،به‌ سیستم‌ تامین‌ آب‌ تغذیه‌ برای‌ بویلرهای‌ با فشار متوسط و زیاد کمک‌ می‌کنند. ممکن‌ است‌ در بعضی‌ از این‌ آرایشهای‌ ساختاری‌ به‌ لوله‌ کشی‌ و روش‌تمیز کردن‌ خاصی‌ نیاز باشد تا از وارد شدن‌مواد شیمیایی‌ به‌ محلهای‌ ناخواسته‌جلوگیری‌ شود. هنوز گروهی‌ به‌دنبال‌ بهینه‌سازی‌ روند شست‌وشو در این‌ واحدها هستند.
حلالها
حلالهای‌ متداول‌ عبارتند از: اسیدکلریدریک‌، اتیلن‌ دی‌آمین ‌تترا استیک‌ اسید(EDTA)، اسید سیتریک‌، اسید هیدروکسی‌استیک‌، اسید فرمیک‌(به‌همراه‌ تیواوره‌)، برومات‌ آمونیوم‌ وپرسولفات‌ آمونیوم‌ که‌ به‌عنوان‌ ماده‌ کمکی‌شست‌وشو دهنده‌ مس‌ است‌. البته‌ Hc1 وEDTA از معمول‌ترین‌ حلالها به‌شمارمی‌روند و از این‌ رو توضیح‌ مفصل‌تری‌ درمورد آنها ارایه‌ خواهد شد.
اسید کلریدریک‌
سالهاست‌ که‌ حلال‌ عمده‌ برای‌شست‌وشو شیمیایی‌ بویلر، اسید کلریدریک‌ است‌. روش‌ متداول‌ برای‌ استفاده‌ از این‌ ماده‌آن‌ است‌ که‌ بویلر با محلول‌ ۵ تا ۱۰ درصدآن‌ که‌ دارای‌ دمای‌ حدود ۱۵۰ تا ۱۶۰ درجه‌ فارنهایت‌ است‌، پر شود. از معایب‌ عمده‌استفاده‌ ازا ین‌ اسید نیاز به‌ سیستم‌ موقت‌چرخش‌ محلول‌ است‌. از این‌ اسید در حالت‌ساکن‌ نمی‌توان‌ استفاده‌ کرد. همچنین‌حبابهای‌ نیتروژن‌ نیز می‌تواند سبب‌ اختلاط شود. به‌دلیل‌ وجود خوردگی‌، تزریق‌ یک‌بازدارنده‌ خوردگی‌ توام‌ با اسید، ضروری ‌است‌ همچنین‌ از آن‌جا که‌ این‌ ماده‌ شیمیایی‌،بسیارقوی‌ است‌، زمان‌ و تعداد مراحل‌شست‌وشو باید به‌ چندین‌ ساعت‌ محدود شود. رسوبات‌ معمولا طی‌ چند ساعت‌ ازبین‌ می‌روند. Hc1 محتوی‌۲۵/۰ تا ۱ درصدآمونیوم‌ بای‌ فلوراید(ABF یا NH4F.HF)معمولا برای‌ حذف‌ رسوبات‌ سیلیسی‌ترجیح‌ داده‌ می‌شود. ترکیب‌ ABFبه‌ اسیدفلوریدریک‌ (HF) تبدیل‌ می‌شود و به‌ همین‌دلیل‌ این‌ ماده‌ یکی‌ از چندین‌ ماده‌ شیمیایی‌ است‌ که‌ برای‌ حذف‌ سیلیکاتها بسیار موثراست‌. اگر غلظت‌ مس‌، زیر ۳/۰ درصد باقی‌بماند، محلول‌ Hc1 با تیو اوره‌ دو درصد(NH4)2CS، قادر به‌ حذف‌ آن‌ خواهد بود.این‌ ترکیب‌ از Hc1 و (NH4)2CS، حلال‌ خوبی‌ برای‌ شست‌وشوی‌ لایه‌های‌ پوشیده‌شده‌ با مس‌ است‌. غلظت‌های‌ بیشتر مس‌نیازمند مرحله‌ شست‌وشوی‌ جداگانه‌ای‌است‌ که‌ با آمونیوم‌ برمات‌ (NH4BrO3)یاآمونیوم‌ پرسولفات‌ [(NH4)2S2O8] با غلظت‌یک‌ تا سه‌ درصد برای‌ اکسیداسیون‌ و حل‌کردن‌ آن‌ انجام‌ می‌شود.
غلظت‌ اسید آزاد در محلول‌ شست‌وشوی‌Hc1 زیر دو درصد کارا نبوده‌ و اگر استفاده‌شود بشدت‌ ضعیف‌ شده‌ و باید تخلیه‌ واسید تازه‌ جایگزین‌ آن‌ شود. درشست‌وشوی‌ با محلول‌ اسید و تیو اوره‌،غلظت‌ آهن‌ و مس‌ نباید به‌ ترتیب‌ از ۵/۱ تا۳ درصد فراتر رود، زیرا در غیر این‌ صورت‌ عمل‌ رسوب‌گذاری‌ مجدد انجام‌ می‌شود.به‌همین‌ دلیل‌ استفاده‌ از این‌ اسید نیاز به‌پمپ‌ چرخش‌ دارد. سرعت‌ چرخش‌ محلول‌نباید از ۸/۰ m/s بیشتر شود. استفاده‌ از Hc1دارای‌ چندین‌ مزیت‌ است‌ که‌ از جمله‌می‌توان‌ به‌ عملکرد و تاثیر سریع‌ بر رسوبات‌و قابلیت‌ حذف‌ مناسب‌ رسوبات‌ اکسید آهن‌ پوشیده‌ شده‌ با مس‌ اشاره‌ کرد. در صورتی‌ که‌رسوبات‌ سیلیسی‌ طی‌ فرایند قلیاشویی‌ قبل‌از اسیدشویی‌ به‌ سیلیکاتهای‌ محلول‌ مانند سیلیکات‌ سدیم‌ تبدیل‌ شوند، استفاده‌ از Hclمی‌تواند به‌ حل‌ کردن‌ این‌ نوع‌ رسوبات‌ کمک‌ کند. از مزایای‌ دیگر Hc1 ارزان‌ بودن‌ آن‌ در ایران‌ است‌. این‌ اسید در بویلرهای‌ کوچک ‌که‌ انجام‌ سیرکولاسیون‌ با محدودیت‌ مواجه ‌است‌، خوب‌ عمل‌ نمی‌کند. قابل‌ ذکر است‌که‌ این‌ ماده‌ شیمیایی‌، بسیار خطرناک‌ وخورنده‌ است‌ و باید موارد ایمنی‌ را مورد توجه‌ قرار داد.
برای‌ حفاظت‌ از بویلر، محلول‌شست‌وشو باید تخلیه‌ شده‌ و خنثی‌ سازی‌ وآبکشی‌ بویلر انجام‌ شود تا از خوردگی‌ ناشی‌از اکسیژن‌ هوا جلوگیری‌ بعمل‌ آید. اسیدباقی‌مانده‌ می‌تواند سبب‌ تخریب‌ شدیدبویلر در هنگام‌ راه‌اندازی‌ مجدد شود. بنابراین‌ یک‌ شست‌وشو با قلیای‌ گرم‌ قبل‌ ازراه‌اندازی‌، ضروری‌ است‌ و برای‌ این‌ منظورباید مشعلهای‌ راه‌انداز روشن‌ باشد. در انتهانیز باید توجه‌ داشت‌ که‌ پساب‌ شست‌وشوی ‌شیمیایی‌ بویلر یک‌ فاضلاب‌ خطرناک‌ است‌.در برخی‌ واحدها این‌ فاضلاب‌ دراستخرهایی‌ با آهک‌، خنثی‌ شده‌ و یونهای‌فلزی‌ آن‌ رسوب‌ می‌شود و در برخی‌ دیگرفاضلاب‌ به‌ خارج‌ واحد و در مناطق‌ مجاز و قابل‌ اطمینان‌ تخلیه‌ و دفع‌ می‌شود.
حلال EDTA
هم‌ اکنون‌ تعداد زیادی‌ ازشست‌وشوهای‌ شیمیایی‌ توسط حلال‌ EDTAانجام‌ می‌شود. EDTA جزوترکیباتی‌ از گروه‌ کیلانت‌ها است‌ که‌ به ‌شدت‌ در تشکیل‌ کمپلکس‌ کاتیونهای‌ دو و سه‌ظرفیتی‌ موثر است‌. این‌ ارتباط پیوندی‌ ازطریق‌ نیتروژن‌ و نیمی‌ از اتمهای‌ اکسیژن‌ موجود در ملکول‌ EDTA ایجاد می‌شود وساختمان‌ یونها به‌صورت‌ یک‌ قفس‌ است‌.
در اغلب‌ روشها عمدتا از تتراآمونیوم ‌EDTA استفاده‌ می‌کنند که‌ در این‌ ماده‌ دواتم‌ از چهار اتم‌ هیدروژن‌ موجود در آخر ملکول‌ EDTA با یونهای‌ آمونیوم‌ (NH4+)جایگزین‌ شده‌اند. آمونیاک‌، یک‌ ماده‌ قلیایی‌بوده‌ و عمدتا شست‌وشوی‌ EDTA در pHبین‌ ۹ تا ۵/۹ انجام‌ می‌شود. تاثیر تتراآمونیوم‌ EDTA بر روی‌ رسوبات‌، کمتر از Hc1 است‌. بنابراین‌ براساس‌ تجربه‌، بویلرهابا یک‌ محلول‌ پنج‌ درصد پر شده‌ و سپس‌توسط مشعلها تا دمای‌ ۲۷۵ درجه‌ فارنهایت‌گرم‌ می‌شوند. این‌ عمل‌ سبب‌ افزایش‌ فعالیت‌ این‌ ماده‌ می‌شود.
در واحدهای‌ با گردش‌ طبیعی‌ پس‌ ازگرمایش‌ اولیه‌ به‌طور مرتب‌، بویلر تا دمای‌۲۴۰ درجه‌ فارنهایت‌ خنک‌ شده‌ و مجددا تادمای‌ ۲۷۵ درجه‌ گرم‌ می‌شود تا گردش‌طبیعی‌ انجام‌ شود. عموما پیمانکاران‌شست‌وشوی‌ بویلر، به‌جای‌ گرم‌ و سرد کردن‌از یک‌ پمپ‌ خارجی‌ (که‌ قبل‌ از عملیات ‌شست‌وشو نصب‌ شده‌ است‌) برای‌ گردش‌حلال‌ از پایین‌ترین‌ جمع‌کننده‌ تا درام‌ بالااستفاده‌ می‌کنند.
مرحله‌ حذف‌ آهن‌ توسط EDTA ممکن‌است‌ به‌منظور پایدار شدن‌ غلظت‌ آهن‌ از ۱۲تا ۳۶ ساعت‌ به‌طول‌ انجامد. غلظت‌ EDTA آزاد نباید به‌ زیر ۴/۰ درصد کاهش‌ یابد و درصورتی‌که‌ این‌ غلظت‌ به‌ نزدیک‌ این‌ عدد برسد باید بخشی‌ از حلال‌، تخلیه‌ شده‌ وحلال‌ جدید اضافه‌ شود. پس‌ از تکمیل‌مرحله‌ حذف‌ آهن‌، سیستم‌ تا دمای‌ ۱۵۰درجه‌ فارنهایت‌ سرد می‌شود. سپس‌ یک‌اکسید کننده‌ مثل‌ هوا با نیتریت‌ سدیم‌،اکسیژن‌ یا پراکساید هیدروژن‌ به‌ محلول‌،تزریق‌ می‌شود تا حذف‌ مس‌ انجام‌ شود. این‌مرحله‌ عموما کوتاهتر از مرحله‌ حذف‌ آهن‌بوده‌ و ممکن‌ است‌ سه‌ تا هشت‌ ساعت‌ به ‌طول‌ انجامد. این‌ ماده‌ اکسید کننده‌، مس‌ رابه‌ درجه‌ اکسیداسیون‌ ۲+ می‌رساند تا باEDTA کمپلکس‌ تشکیل‌ دهد. در مورد مزایای‌ استفاده‌ از تتراآمونیوم‌ EDTA می‌توان‌ گفت‌ که‌ این‌ ماده‌ از خورندگی ‌کمتری‌ نسبت‌ به‌ Hc1 برخوردار بوده‌ و در pH قلیایی‌ عمل‌ می‌کند. بنابراین‌ اگر بخش‌کوچکی‌ از این‌ ماده‌ بعد از شست‌وشو و آب‌کشی‌ در بویلر باقی‌ بماند هیچ‌ صدمه‌ای‌به‌ لوله‌های‌ بویلر نمی‌زند. در ضمن‌ این‌ ماده‌مثل‌ Hc1خطرناک‌ نیست‌، اگر چه‌ بوی‌آمونیاک‌ آن‌ آزار دهنده‌ است‌. از معایب‌ این‌ماده‌ می‌توان‌ به‌ نیاز به‌ گرم‌ بودن‌ محلول ‌هنگام‌ فرایند شست‌وشو اشاره‌ کرد.
یادآوری ‌می‌شود معمولا در طی‌ فرایند شست‌وشوی‌شیمیایی‌ با هر نوع‌ اسید و حلالی‌ مجاز به‌روشن‌ نگاه‌داشتن‌ مشعلهای‌ بویلر برای‌گرم‌کردن‌ نیستیم‌، زیرا گرمای‌ موضعی‌ درسطح‌ لوله‌های‌ در تماس‌ با اسید به‌ شدت‌خوردگی‌ به‌وجود می‌آورد.
EDTA یکی‌ از حلالهایی‌ است‌ که‌ از آن‌به‌صورت‌ ساکن‌ می‌توان‌ برای‌ شست‌وشوی‌ اسیدی‌ استفاده‌ کرد بنابراین‌ این‌ پدیده‌ جزومزایای‌ این‌ اسید است‌ نه‌ معایب‌ آن‌. اگر چه‌ EDTAبه‌ خطرناکی‌ Hc1 نبوده‌ ولی‌ به‌دلیل‌دمای‌ بالای‌ آن‌ باید موارد ایمنی‌، مورد توجه‌قرار گیرد. اگر دمای‌ بویلر به‌ بیش‌ از ۳۰۰درجه‌ فارنهایت‌ برسد EDTA تجزیه‌می‌شود.
در صورت‌ داغ‌ شدن‌، حجم‌ آب‌ بویلرزیاد می‌شود و باید بخشی‌ از آن‌ تخلیه‌ شودو این‌ کار باید در زیر یک‌ پوشش‌ نیتروژن‌انجام‌ شود. آخرین‌ مورد نیز آن‌که‌ EDTAازHC1 گران‌تر است‌. با این‌که‌ تعداد معایب‌ آن ‌نسبتا زیاد به‌نظر می‌رسد، اما مزایای‌موجود، معایب‌ آن‌ را می‌پوشاند که‌عمده‌ترین‌ آن‌ خوردگی‌ کم‌ و توانایی‌ بالای‌آن‌ در اغلب‌ موارد است‌. توانایی‌ حذف‌رسوبات‌ مس‌ با همان‌ حلال‌، هنگام‌ استفاده‌از اکسیژن‌ کمکی‌ یا هوا از دیگر مزایای‌ مهم‌آن‌ است‌.
ترکیب‌ دیگر EDTA، ترکیب‌دی‌آمونیومی‌ آن‌ است‌. این‌ حلال‌ برای‌ pH پنج تا ۶ تنظیم‌ می‌شود، از فعالیت‌ بیشتری‌نسبت‌ به‌ تتراآمونیوم‌ EDTA برخوردار بوده‌و فقط باید دمای‌ آن‌ تا ۲۰۰ درجه‌ فارنهایت‌گرم‌ شود تا تاثیر مناسبی‌ داشته‌ باشد. به‌ هرحال‌ کاهش‌ دما، توانایی‌ این‌ ماده‌ در گردش‌ طبیعی‌ آن‌ در بویلر را کاهش‌ خواهد داد.
اسید سیتریک‌
اسیدسیتریک‌ نیز مانند EDTAسبب‌اتصال‌ یونهای‌ آهن‌ و مس‌ می‌شود. فرایندشست‌وشو با اسید سیتریک‌ شبیه‌ فرایندEDTA است‌. دو نوع‌ از این‌ حلال‌ به‌صورت‌مونوآمونیومی‌ و دی‌ آمونیومی‌ مورد استفاده‌قرار می‌گیرد. در اولی‌ pHمحلول‌ حدود ۵/۳ تا ۴ و دمای‌ بهینه‌ در محدوده‌ ۱۸۰ تا۲۰۰ درجه‌ فارنهایت‌ است‌. حلال‌ دی‌آمونیوم‌ سیتریک‌ اسید دارای‌ pHبالاتری‌(درحدود ۵ تا ۶) بوده‌ و تاثیرگذای‌ کمتری‌ برروی‌ رسوبات‌ دارد. از این‌ رو دمای‌ بالاتر(۲۴۰ تا ۲۷۵ درجه‌ فارنهایت‌) برای‌ عملکردبهینه‌ مورد نیاز است‌. اسید سیتریک‌ به‌قدرت‌ کیلانتی‌ EDTA نیست‌. این‌ ماده‌ دربرخی‌ موارد برای‌ شست‌وشوهای‌ اسیدی‌توصیه‌ می‌شود و بیشتر در بویلرهایی‌ که‌محدودیت‌ خوردگی‌ آلیاژ توسط سایراسیدها وجود داشته‌ باشد از آن‌ استفاده‌می‌شود. استفاده‌ از این‌ ماده‌ برای ‌شست‌وشوی‌ اولیه‌ بویلرهای‌ بازیافت‌حرارت‌ از کابردهای‌ این‌ حلال‌ است‌. اسیدسیتریک‌ مانند EDTAیک‌ ماده‌ آلی‌ است‌ ومی‌تواند پس‌ از انجام‌ مراحل‌ شست‌وشو درصورت‌ مجاز بودن‌ از نظر زیست‌ محیطی‌، باحرارت‌ تبخیر شود.
اسید هیدرواکسی‌ استیک‌ و اسیدفرمیک‌
اسید هیدرواکسی‌ استیک‌ (C2H5O3)و اسید فرمیک‌ (C2H2O2) از اسیدهای‌ قوی‌ آلی‌ است‌ که‌ در شست‌وشوی‌بویلرهای‌ یک‌بارگذر مورد استفاده‌ قرارمی‌گیرند. همان‌طور که‌ قبلا اشاره‌ شد، درشست‌وشوی‌ واحدهای‌ یک‌بارگذر،سوپرهیترها و ری‌هیترها نیز موردشست‌وشو قرار می‌گیرند. اسید کلریدریک‌به‌دلیل‌ آسیب‌ رسانی‌ یون‌ کلر به‌ لوله‌های ‌فولادی‌ در این‌ مناطق‌ قابل‌ استفاده‌ نیست‌.ترکیب‌ اسید هیدروکسی‌ استیک‌ و اسیدفرمیک‌ یک‌ راه‌ حل‌ بسیار خوب‌ برای‌ این‌موضوع‌ است‌.
در شروع‌ کار، غلظت‌ دو درصد از اسیدهیدروکسی‌ استیک‌ و یک‌ درصد اسیدفرمیک‌ متداول‌ بوده‌ و دمای‌ بهینه‌ از ۸۰ تا۲۰۰ درجه‌ فارنهایت‌ است‌. این‌ اسیدهاخطرناکند بنابراین‌ پیش‌ بینی‌های‌ احتیاطی‌ و ایمنی‌ لازم‌ در برابر آنها باید همان‌طور که‌برای‌ دیگر محلولها رعایت‌ می‌شود در نظرگرفته‌ شود.
مشکلات‌ دفع‌ فاضلاب‌
فاضلاب‌ ناشی‌ از فرایندهای‌شست‌وشوی‌ بویلر، مجوز دفع‌ در محیط زیست‌ را ندارند مگر آن‌که‌ به‌ مقدارلازم‌ تصفیه‌ شوند، که‌ هزینه‌ تصفیه‌ بر کل‌هزینه‌ عملیات‌ افزوده‌ خواهد شد. در موردبعضی‌ از حلالها، استانداردهای‌ زیست‌محیطی‌، اجازه‌ تبخیر آنها در بویلر را می‌دهد که‌ این‌ مزیت‌ خوبی‌ برای‌ حلالهای‌ آلی‌ است‌که‌ به ‌راحتی‌ تبخیر شده‌ و برای‌ بویلر نیزمشکل‌ خوردگی‌ ندارند. در برخی‌ واحدها،فاضلابها به‌ استخرهای‌ خنثی‌ سازی‌ هدایت‌می‌شوند. این‌ کار بیشتر در مورد فاضلابهای‌ با محلول‌ Hc1 انجام‌ می‌شود. این‌ فاضلابهابه‌ استخرهایی‌ هدایت‌ می‌شوند که‌ در آنجاشیرآهک‌ تزریق‌ شده‌ و سبب‌ افزایش‌ pH وته‌ نشینی‌ فلزات‌ سنگین‌ می‌شود.
تصفیه‌ شیرآهک‌ برای‌ فاضلابهای‌محتوی‌ زائدات‌ کیلانتی‌ از اثر کمتری ‌برخودار است‌، زیرا کیلانتها ترکیبات‌ فلزی‌خود را با قدرت‌ زیادی‌ حفظ می‌کنند. دربرخی‌ موارد دفع‌ محلی‌ رسوبات‌، مجازنبوده‌ و این‌ موضوع‌ باعث‌ محدود شدن‌انتخاب‌ نوع‌ حلال‌، می‌شود.

مهندس‌ امیر سهرابی‌ کاشانی‌ – مهندس‌ عبدا… مصطفائی
منابع‌:
۱- نفری‌، محمدرضا – شست‌وشوی‌شیمیایی‌ دستگاههای‌ صنعتی‌ – انجمن‌خوردگی‌ ایران‌ – سال‌ ۱۳۷۹
۲-Buecker, B.”A Step-by-Step Guide toChemical Cleaning of Boilers” Chem.Eng. Progress, Sep. 96
3-Buecker, B.”Select the Proper BoilerCleaning Solvent”Chem.Eng.Progress,Oct.2001
4-Herman,K.W.&Gelosa,L.R., WaerTreatment for Heating and ProcessSteam boilers, Power Eng., April 1973.
نشانی‌ مولفان‌ نوشتار: پژوهشگاه‌ نیروانتهای‌ بلوار پونک‌ باختری‌.
ص‌پ‌ ۱۴۶۶۵-۵۱۷
تلفن‌: ۸۰۷۹۴۴۶

ماهنامه صنعت برق

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید