الغرض الأساسي من غلايات البخار هو توليد البخار عن طريق تسخين الماء واستخدام هذا البخار كمصدر للطاقة. وتُستخدم غلايات البخار عادةً في المنشآت الصناعية، وفي توليد الكهرباء، وفي أنظمة التدفئة، وفي العمليات الصناعية.
يمكن دراسة التآكل الذي يحدث في غلايات البخار تحت عنوانين فرعيين.
- التآكل في الغلايات الثابتة
- التآكل في الغلايات العاملة
التآكل في الغلايات الثابتة
في الغلايات التي يتم إيقاف تشغيلها لأسباب مثل الصيانة أو الإصلاح أو الاحتفاظ بها كاحتياطي، تظهر أنواع التآكل الناتجة عن الأكسجين. يتفاعل الأكسجين مع الحديد مكونًا أكاسيد الحديد وهيدروكسيدات الحديد. في البيئات المائية التي تحتوي على الأكسجين، يتعرض الحديد للتآكل نتيجة لتكوّن خلية تركيز الأكسجين، حيث تتشكلأيونات Fe²⁺ في المناطق الأنودية، بينما تتشكلأيونات OH⁻في المناطق الكاثودية.
يمكن ملاحظة التآكل الناتج عن الأكسجين في البيئات الحمضية أو المتعادلة أو القلوية. في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 5 إلى 8، لا يؤثر الرقم الهيدروجيني على معدل التآكل. ومع ذلك، يجب تجنب انخفاض الرقم الهيدروجيني تمامًا لأنه يؤدي إلى التآكل الحمضي. إذا كان الرقم الهيدروجيني أكبر من 8، تزداد سرعة التآكل في حالة حركة الماء. أما في النطاق بين 11 و13، فتنخفض سرعة التآكل إلى أدنى مستوى لها.
يجب ضمان خروج مياه ذات صلابة مناسبة من جهاز تنقية المياه لمنع تكوّن الترسبات الكلسية.
وبالتالي، من الضروري إزالة الأكسجين والماء من البيئة المحيطة لمنع التآكل الذي قد يحدث في الغلايات أثناء فترات التوقف. وبغض النظر عن الغرض من فتح الغلايات، يجب إغلاقها في أقرب وقت ممكن، وعدم السماح بحدوث التآكل الجوي.
يُطبق على الغلايات الاحتياطية، التي تُحفظ تحت الضغط وعلى أهبة الاستعداد للتشغيل الفوري، برنامج المعالجة الكيميائية نفسه المطبق على الغلايات العاملة.
التآكل في الغلايات العاملة وكيفية التحكم فيه
يمكننا تصنيف الأسباب الرئيسية للتآكل الذي يحدث في غلايات البخار إلى عوامل فيزيائية (هيكل الغلاية، وجودة اللحام، واختيار المواد، والإجهادات الميكانيكية، وسرعة نقل الحرارة، والضغط، ودرجة الحرارة، والتشغيل والصيانة) وعوامل كيميائية (الرقم الهيدروجيني، والأكسجين المذاب وثاني أكسيد الكربون، والكلوريد، هيدروكسيد الصوديوم، الهيدروجين، أكاسيد الحديد، والترسبات).
- التآكل الناتج عن الأكسجين المذاب: يُعد الأكسجين الموجود في الماء في صورة مذابة السبب الأهم للتآكل الذي يحدث في غلايات البخار .
- التآكل في خطوط إعادة تدوير المكثفات: هناك سببان رئيسيان للتآكل الذي يحدث في خطوط المكثفات. السبب الأول هو البيكربونات والكربونات الموجودة في مياه التغذية. فعندما تدخل البيكربونات والكربونات إلى بيئة المرجل، تتحلل وتطلق غاز ثاني أكسيد الكربون. وينجرف غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج مع البخار ليتكثف في خط المكثفات مكونًا حمض الكربونيك. ويؤدي حمض الكربونيك المتكون إلى تآكل يتميز بترقق جدار الأنبوب
- تكوّن الترسبات: تؤدي الترسبات التي تتشكل على أسطح نقل الحرارة في غلايات البخار إلى فقدان الكفاءة من خلال تأثيرها العازل، كما أنها تتسبب في ارتفاع درجة حرارة المواد المعدنية بشكل مفرط، بل وقد تؤدي في بعض الأحيان إلى تليينها. السبب الرئيسي لتكوّن الترسبات هو الشوائب الموجودة في الماء.
- الانجراف: يُعرَّف الانجراف بأنه اختلاط ماء الغلاية بالبخار. ويؤدي البخار الرطب الناتج عن الانجراف إلى انخفاض كفاءة التشغيل، ومشاكل في توازن التوربينات، وتآكل الآلات.
- التصريف: كما هو معروف، فإن البخار هو ماء نقي. وفي أنظمة البخار، يترك الماء الشوائب التي يحتوي عليها في بيئة المرجل أثناء تبخره. ولهذا السبب، يصبح ماء المرجل أكثر تركيزًا ويتلوث باستمرار. ولمنع زيادة التركيز والتلوث، يجب التخلص من جزء من ماء المرجل واستبداله بماء تغذية نظيف. وتُعرف هذه العملية باسم «التصريف».
بعض منتجات معالجة المياه التي قمنا بتطويرها ضمن شركة «جيمكيمسان كيميا» ونقوم بإنتاجها في مصانعنا هي:
Cefopol 1080: مادة كيميائية متعددة الوظائف لمعالجة مياه الغلايات.
Cemolin 1080: مادة كيميائية لتنظيف غلايات البخار، معتمدة من NSF ومناسبة للاستخدام في إنتاج الأغذية.
Cefopol 1040: مانع الترسبات الكلسية والتآكل متعدد الوظائف للغلايات البخارية
Cefolin 1080: مادة كيميائية متعددة الوظائف لمعالجة الغلايات وخطوط البخار
Cefopol 4080: مادة كيميائية معالجة مانعة للتآكل تُستخدم في غلايات البخار.
Cefopol 6018: مادة كيميائية لمعالجة مياه الغلايات ذات خصائص تشتيتية.
هاكان تشوبان
مهندس كيميائي
مستشار معالجة المياه
المصدر:
http://dspace.yildiz.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/1/10398/0042247.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://www.tesisatguncesi.com/2021/01/buhar-kazanlar.html(görsel)
دليل المياه الصادر عن نقابة مهندسي الكيمياء التابعة للاتحاد التركي للمهندسين والمعماريين (TMMOB)
ملاحظات محاضرات كيمياء «جيمكيمسان»