سیستم تولید بخار:
سیستم هاي تولید بخار معمولی شامل بخش پیش – بویلر 1 (هیترهاي هوازدا، لوله کشی، پمپ ها، هیترهاي مرحله اي و اکونومایزر)، بخش تولید کننده ي بخار (شامل بویلر، سوپرهیترها و ري هیترها)، بخش بعد از تولیدکننده ي بخار (شامل تجهیزات فرآیندي، لوله هاي بخار و تله هاي کندانس) و بخش کندانس (شامل .لوله ها، فلاش .تانک ها، پمپ ها و تانک هاي ذخیره ي کندانس) است
خوردگی در سیستم هاي تولید بخار باعث ایجاد مشکلات زیادي در پالایشگاه ها، واحدهاي گاز و پتروشیمی می شود. خوردگی در بویلرها تابعی از غلظت اکسیژن، دي اکسید کربن و آمونیاك و نحوه کنترل این گونه ها و در برخی موارد ناشی از وجود آنیون هاي هیدروکسید و کلراید یا غلظت بالاي مواد شیمیایی چلانت در آب بویلر است. به هر حال، در سیستم هاي پیشرفته تر تولید بخار، معمولاً کنترل گازهاي محلول در آب مانند اکسیژن و دي اکسید کربن منجر به کاهش خوردگی دیواره ي داخلی تیوب هاي مورد استفاده در سیستم هاي تولید بخار می شود. خوردگی حفره اي، تردي قلیایی، گوجینگ بازي، حملات چلانتی و تردي هیدروژنی. متداول ترین مکانیزم هاي خوردگی در سیستم هاي تولید بخار محسوب می شود.
نتایج بسیاري از تحقیقات نشان می دهد کنترل خوردگی در بویلر به میزان زیاد تحت تأثیر کیفیت آب تغذیه و شرایط رسوب گذاري به خوبی کنترل گردد، اکسیژن عامل اصلی pH . اگر مقدار بویلر قرار دارد خوردگی پیش از بویلر و داخل بویلر خواهد بود. خوردگی اکسیژنی و محصولات خوردگی در بویلر باعث تحمیل هزینه ي سنگین نگهداري بویلر می شود. خرابی تجهیزات گران قیمت و رسوب محصولات خوردگی منجر به کاهش بازدهی سیستم بویلر می شود. بنابراین پایش و کنترل غلظت اکسیژن در بویلر از اهمیت ویژه اي برخوردار است. در عمل به منظور جلوگیري از وقوع خوردگی اکسیژنی در بویلر، غلظت اکسیژن در تقلیل یابد و در این مقادیر کم کنترل شود. ppb آب بویلر باید به چند
اکونومایزر و گرم کننده آب تغذیه اولین مناطقی هستند که در یک سیستم در حال کار دچار خوردگی اکسیژنی می شود. در مواردي که مقدار اکسیژن محلول در آب زیاد باشد، خوردگی اکسیژنی ممکن است قسمت هاي دیگر سیستم بویلر را نیز تحت تأثیر قرار دهد. در اکثر موارد، خسارات ناشی از خوردگی اکسیژنی حتی اگر مقدار اکسیژن در یک محدوده زمانی کوتاه از حد مجاز فراتر رفته باشد بسیار زیاد است.
اکونومایزر به دلیل استفاده از انرژي گاز در حال خروج از سیستم بویلر عاملی کلیدي در افزایش بهره وري حرارتی بویلر است. در اکونومایزر فرآیند پیش گرمایش آب تغذیه بویلر انجام می شود. همچنین اکونومایزر ها پتانسیل شوك حرارتی و نوسانات شدید دماي آب ورودي به درام یا واتروال ها را کاهش می دهد. در اکونومایزرها ضریب انتقال حرارت در سمت گاز بسیار کم تر از سمت آب است که براي جبران این مسأله، در تیوب هاي فین دار در اکونومایزرها استفاده می شود. هدف نهایی از طراحی یک اکونومایزر رسیدن به انتقال حرارت مورد نظر با حداقل هزینه است.
خوردگی و شکست تیوب هاي اکونومایزر (مشابه سایر تجهیزات مورد استفاده در سیستم بویلر) به دو دسته سمت آب 1 و سمت شعله 2 تقسیم بندي می شود. البته عمده مشکلات خوردگی در سمت آب مشاهده می شود. به طور کلی سایش توسط جریان گاز، خوردگی در آب با دماي پایین، خوردگی خستگی و خوردگی. حفره اي ناشی از وجود اکسیژن عمده ترین عوامل شکست تیوب هاي اکونومایزر است.
زمانی که فولاد در معرض آب حاوي اکسیژن محلول قرار می گیرد واکنش ( 1) انجام می شود.
2Fe + H2O + O2 = Fe2O3 + H2 (1)
در یک سیستم بویلر در حال کار، به راحتی می توان این نوع خوردگی را با کاهش غلظت اکسیژن محلول در آب ورودي به سیستم، کنترل کرد. اما برخی اوقات وجود اکسیژن محلول در اثر عملکرد نادرست سیستم هوازدا، نامناسب بودن مواد شیمیایی به کار رفته جهت حذف اکسیژن یا نشت هوا به درون سیستم باعث بروز خوردگی اکسیژنی می شود.
با توجه به فشار عملیاتی بالاي بویلر، تنها راه ورود اکسیژن از طریق آب تغذیه خواهد بود. اکسیژن زدایی اولیه ي آب تغذیه توسط هوازداهاي مکانیکی انجام می شود. در این مرحله، آب تغذیه در تماس با بخار قرار گرفته و گازهاي محلول در آن جدا و همراه بخار خارج می شود. هوازد اهاي مدرن باید توانایی کاهش مقدار 10 را داشته باشد. در ادامه مواد شیمیایی اکسیژن زدا براي ppb اکسیژن محلول در آب به مقادیر کم تر از کاهش بیش تر غلظت اکسیژن محلول به تزریق می شود. فرآیند حذف مکانیکی اکسیژن حتماً باید قبل از حذف آن توسط مواد شیمیایی انجام گیرد. در واقع بخش اعظم اکسیژن زدایی آب با روش هاي مکانیکی انجام می شود.
با توجه به این که عملکرد اکسیژن زداها نیاز به گذشت زمان دارد، لازم است یک فاصله زمانی بین تزریق مواد اکسیژن زدا و مصرف آب در بویلر وجود داشته باشد. به همین دلیل براي آن که ماکزیمم مدت زمان براي عملکرد اکسیژن زدا فراهم شود، تزریق آن باید بلافاصله بعد از هوازدایی مکانیکی باشد. معمولا تزریق در تانک ذخیره ي هوازدا انجام می گیرد. علاوه بر این، استفاده از مواد شیمیایی با قابلیت کاتالیزوري در حذف اکسیژن براي کاهش زمان عملکرد آن پیشنهاد می گردد. اکسیژن زداها در شکل کاتالیست شده (نمک هاي کبالت و منگنز به طور معمول براي سولفیت و کاتالیست هاي ارگانیک معمولا براي اکسیژن زداهاي فرار) استفاده می شود.
منبع: تجزیه و تحلیل علل خوردگی تیوب در اکونومایزر سیستم تولید بخار. اکرم نوري دلاور، محسن صبوري، امیر پاشا، مهدي جوانمردي. فصلنامه تخصصی علمی ترویجی/ زمستان 1393 / شماره 4
