در صنایع مختلف مانند نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها، بویلرها نقش اساسی در تولید بخار و آب داغ دارند. عملکرد صحیح بویلرها به‌طور مستقیم به کیفیت آب ورودی آنها وابسته است؛ چراکه آب حاوی املاح، مواد معدنی و گازهای محلول می‌تواند موجب رسوب‌گذاری، خوردگی و در نهایت کاهش کارایی بویلرها شود. در نتیجه، تصفیه آب بویلر در صنعت نه تنها یک نیاز اساسی است، بلکه تضمینی برای بهره‌وری پایدار و کاهش هزینه‌های عملیاتی محسوب می‌شود.
تصفیه آب بویلر
تصفیه، فرآیندی است که با حذف ناخالصی‌های موجود در آب ورودی به بویلر، از آسیب‌های احتمالی به سیستم جلوگیری می‌کند. تصفیه آب بویلر شامل مراحل مختلفی بوده که هر کدام از این مراحل نقش مهمی در تضمین سلامت بویلر و بهبود عملکرد آن دارند. فرآیند تصفیه آب بویلر موجب افزایش بازدهی، کاهش رسوب‌گذاری، و جلوگیری از خوردگی در بویلر می‌شود که در نتیجه، هزینه‌های نگهداری و تعمیرات کاهش یافته و عمر تجهیزات افزایش می‌یابد.
مراحل تصفیه آب بویلر
تصفیه آب شامل فرآیندهایی است که به حذف ناخالصی‌ها، کاهش سختی و کنترل خواص شیمیایی آب کمک می‌کند تا از ایجاد خوردگی، رسوب‌گذاری و آسیب به بویلر جلوگیری شود. این مراحل شامل فیلتراسیون اولیه، سختی‌زدایی به روش تبادل یونی، زدودن مواد معدنی به روش اسمز معکوس، حذف گازهای محلول در آب و تنظیم PH آب به کمک دوزینگ شیمیایی است که هر یک جداگانه توضیح داده شده‌اند.
فیلتراسیون اولیه
در اولین مرحله تصفیه آب بویلر، ناخالصی‌ها و ذرات بزرگ مانند خاک که به سیستم بویلر آسیب می‌زنند، حذف می‌شوند. فیلتراسیون اولیه شامل روش‌های مختلفی از جمله فیلتر شنی، فیلتر کربنی و فیلتر میکرونی است.
فیلتر شنی: این روش فیلتراسیون بسیار رایج است. در فیلتر شنی، آب از یک بستر شنی عبور می‌کند. ناخالصی‌های معلق درلایه‌های بالایی شن به دام می‌افتند و آب تصفیه شده از پایین فیلتر خارج می‌شود.
فیلتر کربنی: برای حذف مواد شیمیایی و آلی محلول در آب از فیلتراسیون کربنی استفاده می‌شود. کربن فعال این قابلیت را دارد که مواد شیمیایی را مانند کلر به خود جذب کند. فیلتراسیون کربنی برای حذف بو و مزه از آب بسیار کاربردی است.
فیلتر میکرونی: به منظور حذف ذرات بسیار ریز (1 تا 100 میکرون)، از فیلتراسیون میکرونی استفاده می‌شود که به دلیل داشتن منافذ بسیار کوچک، ذرات ریز را به دام می‌اندازد. فیلتر میکرونی زمانی استفاده می‌شود که تصفیۀ آب بویلر نیازمند دقت بیشتری باشد.
سختی‌زدایی به روش تبادل یونی
دومین مرحله تصفیه آب بویلر ،سختی‌زدایی به روش تبادل یونی است که برای حذف یون‌های کلسیم و منیزیم، که عامل اصلی سختی آب هستند، استفاده می‌شود. در این روش، از بستر رزینی استفاده می‌شود که دارای یون‌های سدیم یا پتاسیم است. وقتی آب سخت از بستر رزین عبور می‌کند، یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب با یون‌های سدیم یا پتاسیم روی رزین جایگزین می‌شوند. این فرآیند سختی آب را کاهش می‌دهد و مانع از رسوب‌گذاری در تجهیزات می‌شود.
پس از مدتی، رزین اشباع شده و باید با محلول آب‌نمک شستشو داده شود تا یون‌های کلسیم و منیزیم از آن جدا شده و رزین احیا شود. روش تبادل یونی در سختی‌گیری آب برای مصارف صنعتی به کار می‌رود و به افزایش راندمان و عمر تجهیزات کمک می‌کند.
حذف مواد معدنی به روش اسمز معکوس
حذف مواد معدنی به روش اسمز معکوس (Reverse Osmosis) یکی از مراحل تصفیه آب بویلر است که به حذف ناخالصی‌ها و مواد معدنی از آب کمک می‌کند. آب ورودی پس از خروج از فیلتراسیون اولیه، وارد سیستم اسمز معکوس می‌شود. در این مرحله، آب بویلر از یک غشای نیمه تراوا عبور داده شده و مواد معدنی مانند کلرید ، نیترات ، سولفات ، سیلیسیک اسید ، بی‌کربنات و … از آن جدا می‌شوند. این غشا فقط اجازه عبور مولکول‌های آب را می‌دهد و مانع از عبور یون‌ها و ذرات معلق می‌شود. اسمز معکوس در صنایع مختلف، از جمله تولید آب آشامیدنی و تصفیه آب بویلرها، کاربرد دارد.
حذف گازهای محلول در آب
یکی دیگر از مراحل تصفیه آب بویلر، حذف گازهای محلول در آب است. حذف گازهای محلول در آب می‌تواند به کمک دو روش اضافه کردن مواد شیمیایی و استفاده از دی اریتور انجام شود.
اضافه کردن مواد شیمیایی
استفاده از مواد شیمیایی برای حذف اکسیژن از آب بویلر یک روش مؤثر در جلوگیری از خوردگی و آسیب به تجهیزات است. مواد شیمیایی مانند سدیم سولفیت (Na2SO3) و هیدرازین (N2H4) به آب اضافه می‌شوند تا با اکسیژن واکنش نشان داده و آن را به ترکیبات غیرمضر تبدیل کنند. سدیم سولفیت به سرعت اکسیژن را به سولفات تبدیل می‌کند. هیدرازین نیز می‌تواند به آب تبدیل شود و به عنوان بازدارنده خوردگی عمل کند.
استفاده از دی اریتور
دی‌اریتور یک تجهیز حیاتی در موتورخانه بویلرهای بخار است که وظیفه اصلی آن حذف گازهای محلول در آب، به ویژه اکسیژن و کربن دی‌اکسید، از آب تغذیه بویلر می‌باشد. عملکرد آن به این صورت است که بخشی از بخار آب تولید شوه توسط بویلر، از پایین وارد دی اریتور و باعث افزایش دمای آب می‌شود. با توجه به اینکه انحلال‌پذیری گازهای محلول در آب، با افزایش دما کاهش می‌یابد، با وارد شدن بخار آب، گازهای کربن دی‌اکسید و اکسیژن محلول، از آب جدا شده و از ونت بالای دی اریتور خارج می‌شود.
گازهای اکسیژن و کربن دی‌اکسید ، آب بویلر را اسیدی می‌کنند.اسیدی شدن آب، خوردگی تجهیزات را تسریع کرده و در نتیجه، عمر مفید آنها را کاهش می‌دهد. بنابراین، حذف این گازها از آب با استفاده از دی‌اریتور به طور قابل توجهی باعث افزایش عمر تجهیزات، بهبود راندمان بویلر و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری می‌شود.
تنظیم PH آب به کمک دوزینگ شیمیایی
دوزینگ شیمیایی (Chemical Dosing) به فرآیند اضافه‌کردن مواد شیمیایی به آب به مقدار مشخص و کنترل‌شده به منظور تنظیم PH آن اطلاق می‌شود. مقدار PH، اندازه‌ی میزان اسیدی یا بازی بودن یک ماده را ارزیابی می‌کند.مقدار PH پائین‌تر، مقدار محتوای CO2 بیشتری را نشان می‌دهد. معمولاً برای جلوگیری از خوردگی PH آب باید بیشتر از 9 باشد. وظیفه سیستم دوزینگ، حفاظت از بویلر در برابر رسوب مواد غیرقابل حل در آب و ایجاد خوردگی در قسمت‌های مختلف آن به واسطه‌ی PH اسیدی آب داخل بویلر است. افزایش PH آب بویلر، با افزودن مواد قلیایی مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) و تری سدیم فسفات (Na3PO4) امکان پذیر است.
نحوه عملکرد فرآیند تصفیه آب بویلر بخار
آب تصفیه نشده (معمولا آب چاه) در ابتدا وارد فیلتراسیون شنی شده و ذرات درشت مانند خاک و سنگریزه‌ها از آب جدا می‌شود. پس از آن وارد سختی‌گیر آب می‌شود. در سختی‌گیر از بسترهای رزینی که دارای یون‌های سدیم و یا پتاسیم هستند استفاده می‌شود. یون‌های کلسیم و منیزیم که عامل سختی آب هستند از طریق این بسترهای رزینی از آب جدا شده و در اصطلاح آب نرم شده وارد محفظه دی‌اریتور می‌شود. در کنار آب نرم شده، آب کندانس نیز که در محفظه کندانس قرار دارد وارد دی اریتور می‌شود.
در دی اریتور، بخشی از بخار تولید شده توسط بویلر بخار از پایین وارد دی اریتور می‌شود. با افزایش دمای آب، گازهای اکسیژن و کربن دی‌اکسید محلول از آب جدا شده و از ونت دی اریتور خارج می‌شود. در سیستم دوزینگ با تزریق مواد قلیایی مانند هیدروکسید سدیم، PH آب داخل دی اریتور افزایش یافته و آب در اصطلاح قلیایی می‌شود. در نهایت آب تصفیه شده از طریق پمپ آب تغذیه وارد ذیگ بخار می‌شود.
تصفیه آب بویلر؛ حفظ تجهیزات و بهبود فرآیندهای صنعتی
فرآیند تصفیه آب دیگ بخار نقش کلیدی در حفظ عملکرد بهینه و افزایش طول عمر بویلر و تجهیزات مرتبط با آن را دارد. با حذف مؤثر املاح و گازهای محلول، تنظیم pH آب و جلوگیری از خوردگی و رسوب‌گذاری، تصفیه آب بویلر از آسیب‌های جدی به اجزای بویلر جلوگیری کرده و موجب افزایش بهره‌وری کلی سیستم می‌شود. کاهش نیاز به تعمیرات مکرر و افزایش بازده انرژی از مزایای دیگر این فرآیند است که در نهایت به کاهش هزینه‌های عملیاتی منجر می‌شود. پیاده‌سازی یک سیستم جامع تصفیه آب، به‌طور مستقیم و غیرمستقیم به بهبود راندمان بویلر، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری کلی صنعت کمک می‌کند و تضمینی برای عملکرد پایدار و اقتصادی در بلندمدت به شمار می‌آید.
