آبی که وارد دیگ بخار می‌شود، اگر سختی، اکسیژن محلول یا املاح زیادی داشته باشد، در چند ماه رسوب و خوردگی ایجاد می‌کند. نتیجه، بالا رفتن مصرف سوخت، داغ شدن لوله‌ها و در نهایت تعمیرهای پرهزینه است. تصفیه آب بویلر یعنی مجموعه کارهایی که آب تغذیه و آب داخل دیگ را در محدوده مجاز نگه می‌دارد: سختی‌گیری، هوازدایی، تزریق مواد شیمیایی و زیرآب. در این مقاله هر مرحله را توضیح می‌دهیم و می‌گوییم کدام تجهیز برای چه کاری لازم است. معرفی کلی دیگ و اجزای آن در صفحه دیگ بخار آمده است.
چرا آب دیگ بخار باید تصفیه شود؟
آب شهری یا چاه، حتی وقتی برای مصرف معمولی مشکلی ندارد، برای دیگ بخار مناسب نیست. وقتی آب در دیگ بخار می‌شود، املاح آن جا می‌مانند و غلیظ‌تر می‌شوند. سه مشکل اصلی از همین‌جا شروع می‌شود:
| مشکل | عامل | نتیجه در دیگ |
|---|---|---|
| رسوب (Scale) | کلسیم و منیزیم (سختی آب) | لایه سنگی روی سطوح داغ، کاهش انتقال حرارت، بالا رفتن مصرف سوخت و داغ شدن فلز |
| خوردگی (Corrosion) | اکسیژن و دی‌اکسید کربن محلول، pH نامناسب | خوردگی حفره‌ای لوله‌ها و درام، نشتی و کاهش ضخامت بدنه |
| کف و حمل آب با بخار (Carryover) | TDS بالا، روغن و مواد آلی | بخار مرطوب و آلوده، آسیب به شیرها، تله‌ها و تجهیزات مصرف‌کننده بخار |
رسوب، شایع‌ترین علت تعویض لوله بویلر است و کاهش ضخامت بدنه در اثر خوردگی هم در تست ضخامت‌سنجی دیگ بخار معلوم می‌شود.
مراحل تصفیه آب بویلر
یک سیستم تصفیه آب کامل برای دیگ بخار معمولاً این مراحل را به ترتیب دارد:
- پیش‌تصفیه: حذف ذرات معلق و گل‌ولای با فیلتر شنی یا فیلتر دیسکی، تا رزین سختی‌گیر زود کثیف نشود.
- سختی‌گیری: حذف کلسیم و منیزیم با منبع رزینی.
- هوازدایی: حذف اکسیژن و گازهای محلول با دی‌اریتور یا گرم کردن مخزن آب تغذیه.
- تزریق مواد شیمیایی: تنظیم pH و جذب باقی‌مانده اکسیژن و سختی.
- زیرآب: خارج کردن آب غلیظ‌شده و لجن از دیگ، تا TDS بالا نرود.
- برگشت کندانس: بازگرداندن آب میعان‌شده به مخزن کندانس، چون کندانس آب تقریباً خالص و گرم است.
سختی‌گیر بویلر (منبع رزینی)
سختی‌گیر رزینی رایج‌ترین تجهیز تصفیه آب دیگ است. داخل یک مخزن، دانه‌های رزین تبادل یونی قرار دارند. آب سخت از میان رزین عبور می‌کند و یون‌های کلسیم و منیزیم آن با یون سدیم عوض می‌شوند. آب خروجی، آب نرم است که رسوب سنگی ایجاد نمی‌کند.
احیای رزین
ظرفیت رزین محدود است و بعد از عبور حجم مشخصی آب، اشباع می‌شود. در این حالت رزین با آب‌نمک غلیظ شسته می‌شود تا دوباره سدیم بگیرد و آماده کار شود؛ به این کار احیا می‌گویند. احیا در سه مرحله انجام می‌شود: شست‌وشوی معکوس، عبور آب‌نمک و آبکشی. سختی‌گیرها از نظر نحوه احیا دو نوع‌اند:
- دستی یا نیمه‌اتوماتیک: اپراتور شیرها را برای هر مرحله باز و بسته می‌کند. ارزان‌تر است ولی فراموش شدن احیا، رایج‌ترین علت ورود آب سخت به دیگ است.
- اتوماتیک: شیر کنترلی بر اساس زمان یا حجم آب عبوری، احیا را خودش انجام می‌دهد. برای دیگ‌هایی که شبانه‌روز کار می‌کنند، انتخاب مطمئن‌تری است.
در دیگ‌های پرمصرف، معمولاً دو منبع رزینی به صورت دوقلو نصب می‌شود تا وقتی یکی در حال احیاست، دیگری آب نرم بدهد.
انتخاب ظرفیت سختی‌گیر
ظرفیت سختی‌گیر به سه عدد بستگی دارد: سختی آب خام (با آزمایش آب مشخص می‌شود)، مقدار آب جبرانی (ظرفیت بخار دیگ منهای کندانس برگشتی) و فاصله دلخواه بین دو احیا. هرچه کندانس بیشتری برگردد، آب جبرانی و در نتیجه سختی‌گیر کوچک‌تر می‌شود. ظرفیت بخار مدل‌های ماشین‌سازی اراک در صفحه دیگ بخار ماشین‌سازی اراک آمده است.
دی‌اریتور و حذف اکسیژن
اکسیژن محلول در آب، عامل اصلی خوردگی حفره‌ای در دیگ و لوله‌های آب تغذیه است. حلالیت گازها با بالا رفتن دمای آب کم می‌شود؛ دی‌اریتور از همین اصل استفاده می‌کند. آب تغذیه در دی‌اریتور با بخار تا نزدیک دمای جوش گرم و پخش می‌شود و اکسیژن و دی‌اکسید کربن آزادشده از دریچه هواگیری خارج می‌شوند.
در دیگ‌های کوچک‌تر که دی‌اریتور ندارند، مخزن آب تغذیه را تا حد ممکن گرم نگه می‌دارند و باقی‌مانده اکسیژن را با تزریق ماده اکسیژن‌زدا از بین می‌برند. هرچه فشار دیگ بالاتر باشد، کنترل اکسیژن مهم‌تر است؛ در دیگ‌های فشار بالا و بویلر واترتیوب دی‌اریتور تقریباً همیشه لازم است.
تزریق مواد شیمیایی
حتی با سختی‌گیر و دی‌اریتور، مقدار کمی سختی و اکسیژن به دیگ می‌رسد. تزریق مواد شیمیایی با پمپ دوزینگ این باقی‌مانده را کنترل می‌کند:
- اکسیژن‌زدا: با اکسیژن محلول باقی‌مانده واکنش می‌دهد.
- تنظیم‌کننده pH (قلیایی‌کننده): آب دیگ را در محدوده قلیایی نگه می‌دارد تا فولاد خورده نشود.
- ضد رسوب و پراکنده‌کننده: سختی باقی‌مانده را به لجن نرم تبدیل می‌کند که با زیرآب خارج شود.
- محافظ خط کندانس: از خوردگی لوله‌های برگشت کندانس جلوگیری می‌کند.
نوع و مقدار مواد باید بر اساس آزمایش آب و توصیه سازنده دیگ یا شرکت تأمین‌کننده مواد تعیین شود؛ تزریق بیش از حد هم باعث کف و حمل آب با بخار می‌شود.
زیرآب و کنترل TDS
با تبخیر آب، املاح محلول (TDS) در دیگ جمع می‌شوند. تنها راه خارج کردن آن‌ها، تخلیه بخشی از آب دیگ و جایگزینی با آب تازه است. زیرآب دو نوع دارد:
| نوع زیرآب | محل | هدف | تجهیز |
|---|---|---|---|
| زیرآب سطحی (پیوسته) | کمی زیر سطح آب | کنترل TDS و کف | شیر تنظیم دستی یا کنترلر خودکار TDS |
| زیرآب کف (دوره‌ای) | پایین‌ترین نقطه دیگ | خارج کردن لجن و رسوب ته‌نشین‌شده | شیر زیر موبری و شیر تخلیه |
زیرآب کمتر از حد لازم، TDS را بالا می‌برد؛ زیرآب بیش از حد، آب گرم و مواد شیمیایی را هدر می‌دهد. مقدار درست با اندازه‌گیری منظم TDS آب دیگ مشخص می‌شود. برای جلوگیری از اتلاف انرژی، در دیگ‌های بزرگ از مخزن بلودان و بازیافت حرارت آب زیرآب استفاده می‌شود.
آزمایش آب دیگ
تصفیه آب بدون آزمایش منظم، کورکورانه است. نمونه آب دیگ از شیر تست هوا و نمونه‌گیری گرفته و پس از خنک شدن آزمایش می‌شود. آزمایش‌های روزانه یا شیفتی معمولاً این‌هاست:
| آزمایش | از کجا | چه چیزی را نشان می‌دهد |
|---|---|---|
| سختی | خروجی سختی‌گیر | اشباع شدن رزین و زمان احیا |
| TDS یا هدایت الکتریکی | آب دیگ | کافی بودن زیرآب |
| pH | آب دیگ و کندانس | خطر خوردگی |
| باقی‌مانده اکسیژن‌زدا | آب دیگ | کافی بودن تزریق مواد |
| ظاهر و رنگ | کندانس برگشتی | ورود روغن یا آلودگی از فرآیند |
حدود مجاز هر پارامتر به فشار کاری و نوع دیگ بستگی دارد و در دفترچه سازنده و استانداردهای مربوط (مانند EN 12953-10 برای دیگ‌های فایرتیوب) آمده است. نتایج را در دفتر روزانه موتورخانه ثبت کنید تا روند تغییرات دیده شود.
علائم مشکل در تصفیه آب
- بالا رفتن تدریجی دمای دود خروجی با همان بار و تنظیم مشعل: نشانه رسوب روی سطوح انتقال حرارت
- رسوب سفید یا قهوه‌ای در آبنما و شیرهای تخلیه
- کف کردن آب در آبنما یا نوسان شدید سطح آب: TDS یا مواد آلی بالا
- بخار مرطوب و ضربه قوچ در خطوط بخار
- نشتی از لوله‌ها یا لکه‌های زنگ در بازدید داخلی
اگر هر کدام از این علائم را دیدید، علاوه بر بررسی سیستم تصفیه، بازدید داخلی دیگ لازم است. فهرست قطعات و تجهیزات جانبی، از جمله منبع رزینی، دی‌اریتور و بلودان، در صفحه قطعات و تجهیزات دیگ بخار آمده است.
تأمین تجهیزات تصفیه آب دیگ
صنعت ماندگار همراه با دیگ بخار ماشین‌سازی اراک، تجهیزات جانبی آب تغذیه را هم تأمین می‌کند: منبع رزینی (سختی‌گیر)، دی‌اریتور، مخزن بلودان، شیر تغذیه و شیرآلات زیرآب. برای سیستم‌های تصفیه آب صنعتی بزرگ‌تر مثل RO، صفحه خدمات تصفیه آب را ببینید.
سؤالات متداول تصفیه آب بویلر
کار می‌کند، ولی در مدت کوتاهی رسوب می‌گیرد؛ مصرف سوخت بالا می‌رود و لوله‌ها زودتر خراب می‌شوند. سختی‌گیر برای همه دیگ‌های بخار لازم است.
بستگی به سختی آب خام، حجم آب مصرفی و ظرفیت رزین دارد. ملاک درست، آزمایش سختی آب خروجی است؛ هر وقت سختی ظاهر شد، احیا لازم است.
سختی‌گیر کلسیم و منیزیم را حذف می‌کند تا رسوب ایجاد نشود؛ دی‌اریتور اکسیژن و گازهای محلول را حذف می‌کند تا خوردگی ایجاد نشود. هر دو لازم‌اند.
زیرآب سطحی معمولاً پیوسته یا بر اساس TDS است؛ زیرآب کف طبق برنامه سازنده و کیفیت آب، معمولاً روزانه یا در هر شیفت انجام می‌شود.
