أخبار عاجلة
الرئيسية / Industrial water / كيمياء معالجة مياه الغلايات البخارية Chemistry of water treatment for Steam Boiler

كيمياء معالجة مياه الغلايات البخارية Chemistry of water treatment for Steam Boiler

أولا أنواع الغلايات

  • أنبوب الحريق ( Fire Tube )  – يتم تشغيل ولاعة النار أو الغازات الساخنة عبر الأنابيب داخل بيت النار لغلاية البخار ، التي تحيط بها المياه. أنابيب اللهب وهي موزعة بترتيب منتظم لعمل مسارات مختلفة للغازات الساخنة بحيث يمكن تمرير الغازات من خلال المرجل إلى 4 مرات قبل الخروج من المدخنة. هذا النظام يكشف أقصى سطح نقل للحرارة إلى الماء. الغلايات أنبوب النار هي أيضا المعروفة باسم شل المراجل ويمكن أن تنتج ما يصل إلى 750 حصان أو57 طن من البخار في الساعة. 80 ٪ من الغلايات المستخدمة هي من هذا النوع .
  • أنبوب المياه ( Water Tube )- يتم إطلاق النار أو الغازات الساخنة حول وخارج الأنابيب  التي تحتوي على المياه ، مرتبة في وضع عمودي. ماء غلايات الأنبوب عادة ما تكون مستطيلة الشكل ولها اثنين أو أكثرمن اسطوانات ( براميل ). يحدث فصل البخار والماء في البرميل العلوي ، في حين أن الأسطوانة السفلية بمثابة نقطة تجميع للمياه الساخنة. هذه عادة ما يستخدم النظام عند أكثر من 750 حصان أو 57 طن من البخار لكل ساعة ، وهناك تصميمات أخرى بتكوينات خاصة ، تتكيف معها تطبيقات معينة.

المعالجة

تختلف عمليات المعالجة بإختلاف نوع الغلاية من حيث نوع المياه المستخدمة وكذلك ضغط تشغيل الغلاية وكون الغلاية Fire or Water Tube  فكما نعلم انه كلما تم نزع املاح من المياه المستخدمة كلما زادت معدلات التآكل المتوقعة تبعا لهذا الجدول التالى ويوضح تأثير أنواع المياه المختلفة على معدل التآكل عند قيمة pH ثابتة

وخطأً من بعض مستخدمي غلايات البخار يتجهون الي عدم استخدام مياه بدون املاح الكالسيوم ( المياه اليسرة Soft Water ) خوفا من حدوث التآكل الموضح بالجدول السابق لكن لايعلمون أن إستخدام المياه العسرة تؤدي إلى الترسيبات الكلسية التي تعوق الإنتقال الحرارى بصورة جيدة لإنتاج البخار وهذه الخسارة في الطاقة بسبب الترسيبات يوضحها الجدول التالي:-

وهكذا يزداد فقد الطاقة كلما زادت الترسيبات ( Scale )  علي مواسير اللهب إضافا إلي ذلك حدوث تآكل تحت الترسيبات المتكونة  ( Under Deposit Corrosion ) والتي تقلل من العمر الإفتراضى لتحمل الغلاية للضغوط ولو قمنا بمثال بسيط لمعرفة تكلفة الفقد الحراري الذى يزيد من استهلاك الوقود في حالة غلاية 4 طن / ساعة  فقط وفي حالة تكوين 1 مللي فقط من الترسيبات سنجد الآتي :-

نعرف أن كل طن سولار ينتج متوسط 14 طن بخار وحيث ان تكلفة طن السولار فى عام 2019 حوالي 5000 جنيه ولكي نصل إلي ماننشد من التكلفة في حالة ترسيبات 1 مللي سيكون زيادة في استهلاك السولار 90 لتر لكل طن سولار وحيث ان استهلاك الغلاية المفروض يكون 6816 لتر سولار في اليوم ونسبة الفقد اليومي ستكون

613.44 لتر ( فقد يومي 9% ) اي إستهلاك سنوى في حالة تشغيل 300 يوم يكون الاستهلاك السنوي الزائد بسبب الترسبات ( 1 مللي ) تكون 184.0 طن سولار اي زيادة في التكلفة السنوية 920160 جنيه وهذه الزيادة في التكلفة فقط بسبب 1 مللي ترسيبات لذلك ننصح دائما بإستخدام ميسرات المياه أو مياه منتجة من محطات التحلية (RO) بحيث أن لاتزيد قيمة العسر الكلي لمياه تغذية الغلاية عن 2 PPM وذلك تبعا للمواصفات القياسية البريطانية والتي تنص علي

 

 

1 – The total alkalinity should be such as to give the desired total alkalinity in the boiler.
2 – The total dissolved solids should be as low as possible to give the maximum possible concentration factor of the boiler water. For boiler systems above 25 Bar refer to  B.S 2486.
3 – Although not a control  parameter  high  feed temperatures  will  tend  to reduce Dissolved  gases levels and –  improve efficiency  of boiler, reduce  oxygen scavenger Requirement and aid in controlling feed system corrosion

والأن نستطيع أن نبين بعض الكيماويات المستخدمة في معالجة الغلايات البخارية

  • Tannic Acid
  • Sodium Sulfite
  • DEHA (Diethyl Hydroxylamine)
  • Iso ascorbic acid
  • Hydrazine

وتوجد تراكيب أخري للكيماويات المستخدمة في المعالجة تبعا لنوع الغلاية

مايحدث داخل الغلاية

فى البداية يجب أن نعلم أهمية وجود ميسر( Softener )  وقد قمنا بشرح مبسط عن تكلفة الوقود الزائد عن الإستهلاك الطبيعى بسبب وجود ترسيبات وقد أخذنا مثال بسيط علي ذلك وهذه الترسيبات يتم تكوينها بسبب خروح أملاح الكالسيوم من الماء بفعل الحرارة تبعا لهذه المعادلة الآتية :-

Ca (HCO3)2 —-Heat—-> CaCO3 + H2O + CO2          

يتضح من المعادلة السابقة أن أملاح الكالسيوم والمسببة للعسر تترسب بفعل الحرارة ويوضح الشكل القادم تأثير الحرارة علي نسبة ذوبان كربونات الكالسيوم في المياه

والمخطط  التالي يبين أن أملاح كربونات الكالسيوم يقل تركيزها في المياه كلما إرتفعت درجة الحرارة أي تترسب ولذلك كان لابد من إستخدام مياه خالية من أي عسر حتي نتجنب حدوث الترسيبات التي تزيد من إستهلاك الوقود وتسبب التآكل أيضا تحت الترسيبات كما ذكرنا ووضحنا في السابق. 

وهنا ومن خلال المعادلات السابقة نعرف من أين يأتي إرتفاع قيمة ال pH بالغلاية وكذلك إرتفاع نسبة القلوية .

وأود الأن أن أوضح أهمية وجود القلوية بمياه الغلاية وهي فضلا من أنها تحافظ علي الغلاية من التآكل حسب مواصفات مياه الغلاية تبعا للمواصفات البريطانية للغلايات حتي ضغط 25 بار حيث يجب أن لاتزيد نسبة القلوية عن 1200ppm  معبرة عن القلوية الكلية  وأن لاتقل القلوية P2  ( قلوية الصودا الكاوية ) عن 200 ppm   وهذه النسبة أيضا يجب ان تزيد عن ذلك في حالة إرتفاع نسبة السيليكات في مياه التعويض وتكون نسبة القلوية محسوبة علي أساس أن تكون 2.5 ضعف السيليكات بعد حساب معامل التركيز للغلاية.

 

معامل تركيز الغلاية = نسبة أملاح الكلورايد بالغلاية / نسبة أملاح الكلورايد بمياه التعويض

فمثلا لو أملاح الكلورايد في الغلاية 300ppm وأملاح الكلورايد في مياه التعويض 30ppm إذا معامل التركيز هنا 10 .

 

فلو فرضنا أن السيليكات في مياه التعويض 12 ppm

  عندها يجب أن لا تقل القلوية عن300 ppm  أي (P2)

  Silica Value =    12 X 10 = 120 ppm  

                          لذلك  P2 يجب أن تكون =     ppm  300   = 120 X 2.5

ولكي نتابع نتايج تحاليل الغلاية نراجع هذه المعدلات

Sample – Boiler Water  B.S 2486

Shell type up to 25 bar

Alkalinity (P2)

1- Total alkalinity of 1000 ppm may be more practicable to avoid carryover.

2- Corrosion has been know to occur at 30 ppm therefore it must be regarded as an absolute minimum.

3- Value depending on boiler type and plant operating experience.

4- The chloride level is used to ascertain the concentration factor of the boiler water and thus is used to calculate polymer levels.

5- Experience has shown that when the minimum p1 of 350 ppm and a maximum phosphate of 70 ppm are present then deposition of magnesium phosphate will occur. A good rule of thumb to prevent this is a casuistic alkalinity to phosphate ratio of 10:1 and preferably not allowing the phosphate to exceed 40 ppm.

6- P2 Alkalinity should be 2.5 x silica level to ensure that deposition of silica scale does not occur. If boiler water silica level is not know it may be calculated from

Periodic checks of silica levels in make up may be made.

من المعدلات السابقة تبعا للمواصفات البريطانية نلاحظ أن نسبة الأملاح الكلية لايجب أن تزيد عن 3500 جزء في المليون وهنا يجب أن نوضح مسألة هامة ودائما ما نسأل عليها وهي أن قيمة ال pH يمكن أن ترتفع لأكثر من 11.5 ومازالت الأملاح أقل من 3500ppm  عندها أيضا لابد من عمل التفوير اللازم لخفض قيمة ال pH  حتي لاتتعرض الغلاية لمشاكل التآكل بسبب زيادة ال pH .ولكي نسيطر علي قيمة ال pH يجب أن نستخدم المتكاثف من البخار في تغذية الغلاية وهذ سيساعد علي خفض ال pH وكذلك خفض إستهلاك الكيماويات .                  

بقلم

كيميائي / أيمن عوني محمود عيد

مدير عام شركة ريسات مصر لمعالجة المياه

 

 

شاهد أيضاً

تحلية المياه بالاسموزية العكسية ( التناضح العكسي)

مقدمة قي المناطق الجغرافية التي تفتقر إلى المصادر الطبيعية للمياه النقية والصالحة للشرب مثل الأنهار …