نزع الهواء (deaeration)
Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4
نزع الهواء (deaeration)
تتم خلال هذه العملية إزالة الأكسجين من المياه عن طريق التسخين فقابلية الأكسجين للذوبان في المياه تنخفض بارتفاع درجات الحرارة. و بذلك يمكن التخلص من الأكسجين في المياه برفع درجة حرارتها إلى درجة الغليان عند مستوى ضغط التشغيل (operating pressure) . و هناك تصميمات خاصة بالضغط و التفريغ تستخدم لهذا الغرض. في أنظمة نزع الهواء التي تعتمد على الضغط يتم ضخ البخار الساخن في المياه لإزالة الأكسجين و رفع درجة حرارة مياه تغذية الغلاية في نفس الوقت. أما وحدات التفريغ فتستخدم في الحالات التي لا تتضمن تسخيناً للمياه.
و تقوم معدات نزع الهواء البخارية (steam deaerators) بنشر المياه على شكل رذاذ أو غشاء رقيق جداً يدفع من خلالة البخار لطرد الغازات الذائبة مثل الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون. و يمكن بهذه الطريقة خفض محتوى المياه من الأكسجين إلى أدنى من 0.005 سم3/لتر ، أي عند الحد الذي يسمح بالكشف عن محتوى الأكسجين في العينات بالوسائل الكيميائية.
و يعكس ارتفاع الأس الهيدروجيني للمياه كفاءة نظام نزع الغاز، حيث يؤدي التخلص من ثاني أكسيد الكربون الذائب إلى ارتفاع الأس الهيدروجيني للمياه.
تقنيات معالجة المياه
تعتبر نوعية الميـاه عنصراً أسـاسياً و مؤثراً في كفاءة الغلايـات و أنظمـة البخار. و تحتوي مصادر المياه المختلفة على شوائب متنوعة مثل الغازات الذائبة، و المواد الصلبة العالقة و الذائبة. و تعتمد عمليات معالجة المياه إما على إزالة تلك المواد أو تخفيض تركيزاتها إلى المستوى الذي يحد من تأثيراتها السلبية أو على إضافة مواد أخرى للحصول على نفس النتائج. و تهدف معالجة مياه التعويض في الغلاية (make up water) إلى:
منع تكون القشور في الغلاية (scales) و في المعدات الملحقة بها و التي تؤدي إلى انخفاض كفاءتها و حدوث أضرار جسيمة بها.
الحد من تكون الرغوة و تجنب تلوث البخار بالمواد التي تحتويها مياه الغلاية.
الحد من تآكل جسم الغلاية بسبب الأكسجين الذائب في مياه التغذية، و تآكل مواسير شبكة البخار بسبب تواجد ثاني أكسيد الكربون . و يحدد الملحق (C) نوعية المياه التي يوصى باستخدامها لتغذية الغلايات.
و هناك طريقتين أساسيتين في معالجة المياه: المعالجة الخارجية و المعالجة الداخلية.
المعالجة الخارجية للمياه
تعتمد هذه الطريقة على إزالة الشوائب الموجودة في المياه أو تخفيض تركيزاتها قبل دخولها إلى الغلاية. و تستخدم هذه الطريقة في حالة ارتفاع نسبة بعض الشوائب في المياه إلى الحد الذي لا يستطيع معه نظام الغلاية التعامل معها. و أكثر الطرق شيوعاً في المعالجة الخارجية للمياه هي التبادل الآيوني (ion exchange) و نزع الغازات من المياه (deaeration) و نزع المعادن (demineralization) . و تجدر الإشارة إلى أنه من الضروري إجراء كشف دوري على المتغيرات الأساسية التي تحدد نوعية المياه و تسجيلها، و يوضح الجدول (2-4) أهم تلك المتغيرات.
و تستخدم مجموعة الاختبارات الجاهزة للكشف عن نوعية المياه (water test kits)، أما الكشف عن الأملاح الذائبة الكليـة فيتم بواسطة جهاز قياس القدرة التوصيلية (conductivity meters) .
جدول (2-4): أهم المتغيرات التي ينبغي الكشف عنها
المياه التعويضية
المتكثفات
مياه التغذية
مياه الغلاية
مياه التفوير
الأملاح الذائبة الكلية
X
X
X
X
X
القلوية
X
X
X
X
الكلوريدات
X
X
X
X
X
العسر
X
X
X
X
الأس الهيدروجيني
X
X
X
تكون القشور و الحمأة
تحتوي المياه على نسب متفاوتة من بيكربونات و كلوريدات و كبريتات و نترات الكالسيوم و الماغنسيوم و الصوديوم، بالإضافة إلى السيليكا و بعض آثار الحديد و المنجنيز والألومنيوم .
تتسبب أمـلاح الكالسيوم و الماغنسيوم في عسر الميـاه، أما معظم قشـور الغلايات و الترسيبات الأخرى في أنظمة التبريد فتتسبب فيها مركبات الكالسيوم و الماغنسيوم. و يمكن تقسيم أملاح الكالسيوم و الماغنسيوم إلى مجموعتين:
بيكربونات الكالسيوم و الماغنسيوم التي تتسبب في العسر القلوي للمياه (العسر المؤقت أو عسر الكربونات) و يسهل التخلص منها بالتسخين، فيتحرر غاز ثاني أكسيد الكربون مما يؤدي إلى تكثف البخار الحمضي الذي يرتبط بمشاكل التآكل في شبكة توزيع البخار .
كبريتات وكلوريدات و نترات الكالسيوم و الماغنسيوم التي تتسبب في العسر الغير قلوي (non-alkaline hardness) (العسر المستديم) و لا يمكن التخلص من هذه الأملاح بالغليان. و عادة ما تتواجد النترات بكميات صغيرة للغاية.
إن استخدام المياه الخام مباشرة في الغلاية ينتج عنه تكون القشور الصلبة التي تلتصق بأسطح التسخين . و تتميز هذه القشور بانخفاض توصيلها الحراري (1.15 3.45 وات/متر ْم) مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المعدن فيلين و تحدث به نتوءات و انبعاجات و شقوق عند الضغط المرتفع مما قد يتسبب في نتائج خطيرة.
و تعتبر أكثر الأجزاء تأثراً بهذه الظاهرة هي أنابيب المياه التي تتعرض للإشعاع الحراري ، أو مواسير الأفران في الغلايات ذات الغلاف الخارجي، حيث تكون معدلات انتقال الحرارة و بخر المياه مرتفعة. أما المواسير المعرضة للحرارة بواسطة الحمل الحراري أو التوصيل فإنها تستطيع تحمل سمكاً أكبر من القشور المترسبة قبل توقفها عن العمل. و تقدر الخسارة المباشرة في الحرارة أو في الوقود نتيجة ترسب القشور بـ 2% أو أقل في غلايات مواسير المياه بينما تصل إلى 5 أو 6% في غلايات مواسير اللهب حيث تكون أسطح التسخين أصغر حجماً.
و تمثل الغازات الذائبة نوعاً آخر من المشكلات إضافة إلى مشكلات ترسب الحمأة والقشور. فتتسبب غازات ثاني أكسيد الكربون و الأكسجين الذائبة و ثاني أكسيد الكربون الذي يتحرر عند تسخين المياه التي تحتوي على البيكربونات في تآكل الموفرات و مكونات الغلاية الأخرى. و حيث أن البخار المتولد يحتوي أيضاً على هذه الغازات الذائبة فإن متكثفاته تؤدي كذلك إلى تآكل المواد المعدنية. و تحت ظروف معينة، قد يحمل البخار المتولد بعض الأملاح و المواد الصلبة العالقة إلى شبكة توزيع البخار و الآلات التي تستخدم البخار فتترسب بها تلك الأملاح و المواد الصلبة.
و تتضمن المعالجة الخارجية للبخار:
أ- التبادل الآيوني:
يهدف التبادل الآيوني إلى خفض درجة عسر المياه، أو تيسير المياه. فالأملاح الذائبة في المياه تتحلل إلى أيونات تحمل شحنات موجبة أو سالبة و لها درجات مختلفة من الحركة و تتضمن الأيونات الموجبة (الكاتيونات cations) أيونات المعادن و الهيدروجين. أما الأيونات السالبة (أنيونات anions) فلها أهمية خاصة في عمليات تيسير المياه و منها :
كب أ4 ، كل- ، ن أ3- ، يد ك أ3- ، ك أ3
إن العديد من التفاعلات الكيميائية، مثل عمليات الترسيب، تعتمد في الأساس على التفاعل بين الأيونات المختلفة في المحاليل. و عند تمرير المياه على بعض المواد الصلبة تتبادل الأخيرة آيوناتها مع آيونات المواد الصلبة الذائبة في المياه. و قد تم رصد ظاهرة التبادل الآيوني أولاً في بعض المعادن (الزيوليت zeolites) و خاصة سليكات صوديوم الألومنيوم (sodium (aluminium silicates . و عند تخلل المياه الخام لطبقة متدرجة من الزيوليتات يتم إحلال أيونات الصوديوم محل أيونات الكالسيوم و الماغنسيوم و بالتالي تنخفض درجة عسر المياه. و بمرور الوقت تستنفذ أيونات الصوديوم في الزيوليت و تتحول الطبقة إلى زيوليت الكالسيوم و الماغنسيوم. و من الممكن استعادة طبقة زيوليت الصوديوم عن طريق المعالجة بمحلول قوي من كلوريد الصوديوم (brine) . إن الزيوليت التخليقي يعد أكثر كفاءة في تيسير المياه عن المعادن الطبيعية. أما المواد الراتينجية (الراتنجات resins) فتتفوق على الزيوليت في تيسير المياه. و الراتنجات المصنوعة بتكثيف الفينولات و الفورمالدهيد تتميز بقدرة فائقة على التبادل الأيوني. و قد تم تطوير أنواع حديثة من الراتنجات و بنفس الخصائص مثل البوليستيرين (polysterene) و الراتنجات الكربوكسيلية (carboxylic resins) .
و تعمل هذه الميسرات بكفاءة أعلى في المياه النظيفة، حيث تتم إزالة المواد الصلبة العالقة من المياه الخام عن طريق الترشيح باستخدام المخثرات (coagulants) ، و إلا فإنها سوف تسد مسام مادة التبادل و تقـلل من كفاءتها. و تتعرض الميسرات أيضاً إلى أضرار بسبب الاحتكاك بالمواد الدقيقة المحمولة في تيار الماء، لذلك يصبح من الضروري إضافة كميات جديدة من المادة المبادلة سنوياً (أو كل سنتين) لاستعادة كفاءة الميسرات . و تختلف الأضرار التي تحدث للميسرات وفقاً لظروف التشغيل ، لذلك ينبغي استشارة موردي الميسرات بخصوص الخسائر المتوقعة وفقاً لظروف التشغيل المختلفة.
لماذا الغازات التي يجب إزالتها من feed water المرجل
الأكسجين هو السبب الرئيسي للتآكل في صهاريج hot well ، feed lines ، feed pumps والمراجل. إذا كان غاز ثاني أكسيد الكربون موجود أيضا ثم ستكون منخفضة الحموضة ، سوف تميل الى ان تكون المياه الحمضية ، وسيتم زيادة معدل التآكل. وعادة ما تآكل من نوع تأليب حيث ، على الرغم من خسارة المعادن قد لا تكون كبيرة ، والتغلغل العميق وانثقاب يمكن أن تحدث في فترة قصيرة.
ويمكن تحقيق القضاء على الأوكسجين المذاب بواسطة الطرق الفيزيائية أو الكيميائية ، ولكن أكثر عادة عن طريق مزيج من الاثنين معا.
المتطلبات الأساسية للحد من التآكل والحفاظ على درجة الحموضة في feed water لا تقل عن 8.5 إلى 9 ، وهو أدنى مستوى ثاني أكسيد الكربون الذي هو غائب ، وإزالة كل آثار الأوكسجين. وعودة من المكثفات من محطة لها تأثير كبير على علاج feed water المرجل -- المكثفات حار وتعامل بالفعل كيميائيا ، وبالتالي كما عاد أكثر من المكثفات ، مطلوب أقل feed water العلاج.
يمكن أن تصبح المياه المعرضة للهواء مشبع بالأكسجين ، والتركيز سوف تختلف مع درجة الحرارة : ارتفاع درجة الحرارة ، وانخفاض محتوى الاكسجين.
الخطوة الأولى في العلاج هي feed water لتسخين المياه لابعاد الأوكسجين. وينبغي أن تكون عادة تدير feed tank المرجل في 85 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية. هذا يترك محتوى الاكسجين من حوالي 2 ملغ / لتر (جزء في المليون). ويمكن تشغيل في درجات حرارة أعلى من ذلك في الضغط الجوي يكون صعبا نظرا لقربها من درجة حرارة التشبع ، واحتمال التجويف في feed pump ، ما لم يتم تثبيت feed tank على مستوى عال جدا فوق feed pump المرجل.
وإضافة مادة كيميائية الأكسجين الكسح (الصوديوم سلفيت ، الهيدرازين أو التانين) إزالة الأكسجين المتبقي ومنع التآكل.
هذا هو العلاج الطبيعي لمصنع المراجل الصناعية في المملكة المتحدة. ومع ذلك ، والنباتات التي توجد ، وذلك بسبب حجمها ، وتطبيق المعايير الخاصة أو المحلية ، وسوف تحتاج لخفض أو زيادة كمية المواد الكيميائية المستخدمة. بالنسبة للنباتات التي تحتاج إلى تقليل كمية من العلاج الكيميائي ، فإنه من الشائع استخدام Dearator مضغوطة.
الترتيب العام للضغط Dearator
التشغيل مبادئ Dearator الضغط
إذا كان السائل في درجة حرارة التشبع به ، وذوبان غاز في ذلك هو الصفر ، على الرغم من يجب أن يكون السائل المغلي أو تحريكها بقوة لضمان deaerated تماما.
ويتحقق هذا في مقطع رأس Dearator عن طريق كسر الماء إلى قطرات صغيرة وكثيرة ممكن ، وهذه القطرات المحيطة مع جو من البخار. وهذا يعطي مساحة عالية لنسبة الشامل والسريع يسمح بنقل الحرارة من البخار إلى الماء ، والذي يبلغ درجة حرارة البخار بسرعة التشبع. هذا إصدارات الغازات الذائبة ، والتي تقوم بعد ذلك مع بخار الزائد أن يكون تنفيس إلى الغلاف الجوي. (وهذا مزيج من الغازات والبخار في درجة حرارة أقل من التشبع وتنفيس ستعمل حراريا). Deaerated الماء يسقط بعد ذلك إلى قسم تخزين للسفينة.
يتم الاحتفاظ غطاء من البخار فوق المياه المخزنة لضمان عدم إعادة امتصاص الغازات.
توزيع المياه
ولا بد من كسر في المياه الواردة الى اسفل قطرات صغيرة لزيادة مساحة سطح المياه إلى نسبة الشامل. هذا أمر أساسي في رفع درجة حرارة المياه ، والافراج عن الغازات خلال فترة قصيرة جدا في إقامة القبة deaerator (أو رئيس).
يمكن كسر المياه تصل الى قطرات صغيرة يمكن تحقيقه باستخدام واحدة من الأساليب المستخدمة داخل بيئة البخار القبة.
خيارات Dearator مدخل المياه
هناك بالطبع من المزايا والعيوب المرتبطة بكل نوع من توزيع المياه ، بالإضافة إلى التكاليف المترتبة. يقارن الجدول 3.21.1 ويلخص بعض العوامل أهمها :
المقارنة بين الدرج وdeaerators اكتب رذاذ
نظم الرقابة
التحكم في المياه
ويستخدم صمام التحكم تحوير للحفاظ على مستوى المياه في قسم تخزين للسفينة. مطلوب مراقبة تحوير لإعطاء ظروف التشغيل مستقرة ، كما inrush المفاجئ للماء بارد نسبيا مع نظام الرقابة على / قبالة التحكم في المياه يمكن أن يكون لها تأثير عميق على السيطرة على ضغط ، وكذلك قدرة deaerator على الاستجابة بسرعة للتغيرات في الطلب .
مطلوب منذ سيطرة تحوير ، لا يمكن تحقيق مستوى نوع السعة المطلوبة توفير إشارة تناظرية لمنسوب المياه.
البخار السيطرة
صمام التحكم تحوير ينظم العرض بخار. هذا الصمام هو منظم عبر وحدة تحكم الضغط للحفاظ على الضغط داخل السفينة. دقة التحكم في ضغط مهم جدا لأنه هو الأساس لضبط درجة الحرارة في deaerator ، ولذلك يتصرف بسرعة ، سوف تستخدم هوائيا دفعتها صمام التحكم. ملاحظة : يمكن استخدام الطيار السيطرة على ضغط صمام تعمل على أصغر التطبيقات ، ويمكن استخدامه ذاتيا تتصرف الحجاب الحاجز صمام التحكم دفعتها عندما يتم ضمان أن تكون حمولة ثابتة إلى حد ما.
الحقن بالبخار قد يحدث في قاعدة الرأس ، وتتدفق في الاتجاه المعاكس للمياه (تدفق العداد) ، أو من الجانبين ، وعبور لتدفق المياه (عبر تدفق). أيهما الاتجاه الذي يأتي من البخار ، والهدف هو توفير أقصى قدر من الإثارة والاتصال بين التدفقات البخار والمياه لرفع المياه إلى درجة الحرارة المطلوبة.
يتم حقن البخار عن طريق تقديم الناشر التوزيع الجيد للبخار داخل قبة deaerator.
البخار واردة يوفر أيضا :
في الدروس السابقة ، فقد نقلت feed water درجات الحرارة النموذجية في حوالي 85 درجة مئوية ، وهو الحد الأقصى لقيمة عملية لتشغيل المراجل feed tank تنفيس في الضغط الجوي. وكما هو معروف أن المياه على 85 درجة مئوية تحتوي على حوالي 3.5 غرام لكل كيلوغرام من الاوكسجين من المياه 000 1 ، وأنه هو الأكسجين الذي يسبب أضرار كبيرة في نظم البخار لسببين رئيسيين. الأولى ، فإنه يرفق نفسه إلى داخل الأنابيب والأجهزة ، وتشكيل أكاسيد والصدأ ، وحجم ، وثانيا ، فإنه يتحد مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج حمض الكربونيك ، والتي لها قابلية طبيعية لتآكل المعدن عموما وحل الحديد. وبسبب هذا ، فمن المفيد لإزالة الأكسجين من feed water المرجل قبل أن يدخل المرجل. والضغط المنخفض والضغط المتوسط ??النباتية المتوفرة مع البخار المشبع من نوع المراجل قذيفة تعمل بسعادة تماما مع feed tank مصممة بعناية ادراج شركة deaerator الغلاف الجوي (المشار إليها بوصفها deaerator نصف). تتم إزالة أي آثار متبقية من الاوكسجين عن طريق المواد الكيميائية ، وهذه هي عادة الاقتصادية لهذا النوع من النبات بخار. ومع ذلك ، لأنبوب مياه الغلايات عالية الضغط ومحطة معالجة البخار البخار ، فمن الأهمية بمكان أن يتم الحفاظ على مستوى الأوكسجين في مياه الغلايات أقل بكثير (عادة أقل من سبعة أجزاء من البليون -- 7 جزء في البليون) ، وذلك لأن معدل هجوم بسبب الغازات الذائبة تزداد بسرعة مع ارتفاع درجات الحرارة. لتحقيق مثل انخفاض مستويات الأكسجين ، ويمكن استخدام deaerators مضغوطة.
تم تصميم deaerator غالبا ما يضغط لتعمل في بار ز 0.2 ، أي ما يعادل درجة حرارة التشبع من 105 درجة مئوية ، وعلى الرغم من أن لا تزال كمية معينة من بخار أن تضيع في الغلاف الجوي عن طريق تنفيس الاختناق ، فإن الخسارة ستكون أقل بكثير من تلك من feed tank تنفيس.
ليس الأوكسجين فقط التي تحتاج إلى تنفيس ، وسيتم رفض أخرى غير قابلة للتكثف الغازات في نفس الوقت. سوف deaerator بالتالي تنفيس الأخرى المكونة من الهواء والنيتروجين في الغالب ، جنبا إلى جنب مع كمية معينة من بخار. ويترتب على ذلك أن نسبة الرفض من الهواء من الماء يجب أن يكون أعلى قليلا من 3.5 غرام لكل كيلوغرام من الاوكسجين من المياه 000 1. في الواقع ، وكمية من الهواء في الماء عند 80 درجة مئوية تحت ظروف الجو هو 5.9 جرام لكل 000 كجم من الماء 1. لذا ، لا بد من رفض 5.9 غرام لكل كيلوغرام من الهواء 000 1 من المياه لضمان ان يتم الافراج عن المبلغ المطلوب من 3.5 غرام من الأوكسجين. لأن هذا الهواء يختلط مع البخار في الفضاء فوق سطح الماء ، والطريقة الوحيدة التي يمكن رفضه من deaerator هي الافراج في وقت واحد من البخار.
ويمكن تقدير كمية بخار / خليط الهواء والتي تحتاج إلى أن يكون صدر من خلال النظر في الآثار المترتبة على قانون دالتون للضغوط الجزئية وقانون هنري.
النظر في إمكانية تركيب deaerator. قبل التثبيت ، ويتم تغذية مصنع المراجل التي تعمل من feed water feed tank تنفيس عند 80 درجة مئوية. وهذا يعني بالضرورة أن كل 1 000 كيلوغرام من feed water يحتوي 5.9 غرام من الهواء. سوف deaerator المقترحة تعمل على الضغط من شريط ز 0.2 ، والتي تتطابق مع درجة حرارة التشبع من 105 درجة مئوية. يفترض ، بالتالي ، أن يكون الدافع وراء كل الهواء من الماء في deaerator. ويترتب على ذلك من تنفيس يجب أن نرفض 5.9 غرام لكل كيلوغرام من الهواء 000 1 من القدرات feed water.
نعتبر أن يطلق سراحه في الهواء من الماء يمزج مع البخار فوق سطح الماء. على الرغم من ضغط التشغيل deaerator هو 0.2 بار ز (1.2 بار) ، ودرجة الحرارة للخليط البخار / الهواء قد يكون فقط 100 درجة مئوية.
الضغط الكلي في deaerator = 1.2 بار
درجة حرارة البخار في deaerator = 100 درجة مئوية
100 درجة مئوية يناظر ضغط التشبع من 1 بار = 1.013 25 ATM a
لذا ، من قانون دالتون : --
الضغط الجزئي الناجم عن الغازات غير مكثف (الهواء) وبالتالي فإن الفرق بين هذين الرقمين = 1،2-1،013 25 = 0.186 75 ألف شريط
ولكن :
من المهم أيضا أن نتذكر أن الهدف الرئيسي لdeaerator هو إزالة الغازات. فمن الأهمية بمكان ، بالتالي ، أن فصل من مرة واحدة ، هي إزالة هذه الغازات في أسرع وقت ممكن ، وقبل أن تكون هناك أي فرصة لإعادة entrainment.
على الرغم من أن نظرية تشير إلى أن هناك حاجة 22،4 غراما من بخار / خليط الهواء للطن الواحد من قدرة deaerator ، في الممارسة العملية وهذا هو المستحيل مراقبة أو تنظيم بنجاح.
ولذلك ، استنادا إلى الخبرة العملية ، وسوف مصنعين deaerator تميل إلى التوصية معدل تنفيس ما بين 0.5 و 2 كيلوغرام من البخار / خليط الهواء لكل 000 كجم 1 / ح القدرات deaerator أن تكون في الجانب الآمن. يقترح أن تؤخذ المشورة الصانع deaerator بشأن هذه المسألة.
وهناك طريقة نموذجية من السيطرة على معدل تنفيس لاستخدام البخار واجب DN20 الكرة صمام الضغط على تصنيف من مناسبة ، والتي يمكن أن تكون آمنة في حالة فتح جزء.
التين.3.21.3
داخل قبة deaerator
معايير التشغيل النموذجي لضغط deaerator
المعلومات التالية هو نموذجي وأي تثبيت الفعلية قد تختلف عن بعد في عدد من الطرق لتناسب الاحتياجات الفردية لهذا النبات :
وعادة ما يكون التوازن الحراري على deaerator (ولكن ليس دائما) حسبت على زيادة قدرها 20 درجة مئوية في حرارة المياه الواردة.
فمن الطبيعي للمياه في 85 درجة مئوية إلى أن يتم توفير لdeaerator. إذا كانت درجة حرارة المياه الواردة أعلى بكثير من هذا ، فإن كمية البخار اللازمة لتحقيق مجموعة ضغط أقل. هذا ، بدوره ، يعني أن صمام البخار وخنق أسفل وflow rate البخار قد تكون منخفضة للغاية لضمان الانتشار السليم في فوهة بخار.
هذا قد يوحي أنه ، مع نسبة عالية جدا من المكثفات التي يتم إرجاعها ، قد تكون هناك حاجة لاتخاذ بعض الإجراءات البديلة المناسبة لdeaeration تحدث.
في هذه الحالة ، قد تكون محسوبة على التوازن الحراري deaerator باستخدام معايير مختلفة ، أو deaerator قد تعمل على ارتفاع الضغط.
التكلفة والتبرير
كلفة
ليس هناك تكلفة الطاقة الإضافية المرتبطة تشغيل deaerator ، والحد الأقصى من البخار المصدرة للمصنع هو نفسه مع أو بدون deaerator ، لأن بخار يستخدم لزيادة درجة حرارة feed water يأتي من ارتفاع انتاج المرجل.
ولكن :
الأسباب لاختيار مبدأ deaerator الضغط هي :
لتمكين تصحيح لتصميم النظام وحجم العرض صمام البخار ، فمن المهم أن نعرف كم هو بحاجة لتسخين البخار deaerator. ويستخدم هذا البخار لتسخين feed water من درجة الحرارة المعتادة من ذوي الخبرة قبل تثبيت deaerator إلى درجة الحرارة المطلوبة للحد من الأوكسجين المذاب الى المستوى المطلوب.
يحسب flow rate البخار اللازم عن طريق توازن الكتلة / الحرارة. التوازن الشامل / الحرارة يعمل على مبدأ أن المبلغ الأولي للحرارة في feed water ، بالإضافة إلى الحرارة المضافة بواسطة كتلة بخار حقن يجب يساوي المبلغ النهائي للحرارة في feed water بالإضافة إلى كتلة من البخار الذي تكثفت خلال عملية .
2.11.3 المعادلة هي معادلة توازن الكتلة / الحرارة المستخدمة لهذا الغرض.
المعادلة 2.11.3
حيث :
=
الحد الأقصى لانتاج المرجل في درجة الحرارة feed water الأولي (كغ / ح) -- وهذا هو المرجل "من ووفي' س الرقم المرجل عامل التبخر.
ق
=
ليتم حقنه الشامل من البخار (كغم / ساعة)
ح 1
=
المحتوى الحراري للمياه في درجة الحرارة الأولية (كج / كلغ)
ح 2
=
المحتوى الحراري للمياه على درجة الحرارة المطلوبة (كج / كلغ)
ح ز
=
المحتوى الحراري للبخار تزويد صمام التحكم (كج / كلغ) -- ملاحظة : إذا تم محمص البخار العرض ، وهذه القيمة هي مجموع الحرارة في البخار (ح).
لحساب flow rate البخار اللازم ، ونقلها إلى حل المعادلات 2.11.4 ل ق ، وتصبح المعادلة 3.21.1.
المعادلة 3.21.1
هناك حاجة مثلا 3.21.1 تحديد كمية البخار لتسخين deaerator
التين.3.21.4
التثبيت ضغط نموذجي deaerator
ويتم تغذية مصنع المراجل القائمة مع feed water عند درجة حرارة 85 درجة مئوية. نظرا لارتفاع تكاليف العلاج الكيميائي ، فمن المقترح أن يتم تثبيت deaerator الضغط ، التي تعمل في بار ز 0.2 إلى رفع درجة الحرارة إلى 105 feed water درجة مئوية ، والحد من ذوبان الأكسجين إلى كميات تقاس عادة في أجزاء من البليون. البخار ، وينتج في المرجل في شريط ز 10 ، لاستخدامه كعامل التدفئة.إذا كان "من ووفي" تصنيف النبات المرجل هو 10 طن / ساعة ، وتحديد flow rate من البخار اللازم لتدفئة deaerator.
حيث :
المرجل "من ووفي" تصنيف ح / 10 = 000 كجم
درجة الحرارة الأولية feed water = 85 درجة مئوية
السخانة feed water الأولي في 85 درجة مئوية (ح 1) = 356 كج / كلغ (من جداول البخار)
مرجل الضغط = 10 شريط ز
المحتوى الحراري للبخار مشبع في شريط ز 10 (ح ز) = 2 781 كج / كلغ
قبل أن تتمكن من إجراء أية عمليات حسابية لتقدير حجم deaerator ، فمن المهم معرفة الحد الأقصى لمتطلبات feed water احتمالا. ويتحدد ذلك من خلال حساب المرجل (ق ') أقصى معدل تبخير مفيدة ، والذي بدوره يعتمد على درجة الحرارة feed water الأولي. تم العثور على أقصى معدل تبخير بواسطة تحديد عامل التبخر المرجل.
الأكسجين هو السبب الرئيسي من التآكل في خزانات hot well ، feed lines ، feed pumps والمراجل. إذا كان ثاني أكسيد الكربون موجود أيضا ثم الرقم الهيدروجيني سيكون منخفضا ، فإن الماء تميل إلى أن تكون حمضية ، وسيتم زيادة معدل التآكل. وعادة ما تآكل من النوع تأليب حيث ، على الرغم من أن فقدان المعادن قد لا تكون كبيرة ، والاختراق العميق ويمكن أن يحدث ثقب في فترة قصيرة.
ويمكن تحقيق القضاء على الأوكسجين المذاب بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية ، ولكن أكثر عادة عن طريق مزيج من الاثنين معا.
المتطلبات الأساسية للحد من التآكل والحفاظ على الماء المغذي في الرقم الهيدروجيني لا تقل عن 8،5 حتي 9 ، وهو أدنى مستوى في ثاني أكسيد الكربون الذي تغيب ، وإزالة كل آثار من الأكسجين. عودة من المكثفات من المصنع سيكون له أثر كبير على علاج الماء المغذي المرجل -- المكثفات حار والمعالجة كيميائيا بالفعل ، وبالتالي أكثر والمكثفات يتم إرجاعها ، وأقل من المطلوب معالجة الماء المغذي.
يتعرض الماء إلى الهواء يمكن أن تصبح مشبعة مع الأكسجين ، والتركيز سوف تختلف مع درجة الحرارة : فكلما ارتفعت درجة الحرارة ، وانخفاض محتوى الاكسجين.
الخطوة الأولى في العلاج هي الماء المغذي لتسخين المياه لابعاد الأوكسجين. وينبغي أن يكون نموذجيا يدار feed tank المرجل عند درجة حرارة 85 حتي 90 درجة مئوية. هذا يترك محتوى الاكسجين من حوالي 2 ملغ / لتر (جزء في المليون). هذه العملية يمكن أن عند ارتفاع درجات الحرارة من هذا في الضغط الجوي يكون صعبا بسبب القرب الشديد لدرجات الحرارة واحتمال تشبع من التجويف في feed pump ، ما لم يتم تثبيت feed tank على مستوى عال جدا فوق feed pump المرجل.
وسيكون لإضافة مادة كيميائية الأكسجين الكسح (سلفيت الصوديوم ، الهيدرازين أو التانين) إزالة الأكسجين المتبقية ومنع التآكل.
هذا هو العلاج الطبيعي لمصنع المراجل الصناعية في المملكة المتحدة. ومع ذلك ، والنباتات التي توجد ، وذلك بسبب حجمها ، وتطبيق المعايير الخاصة أو المحلية ، والحاجة إلى خفض أو زيادة كمية المواد الكيميائية المستخدمة. بالنسبة للنباتات التي تحتاج إلى تقليل كمية المعالجة الكيميائية ، ومن الممارسات الشائعة لاستخدام deaerator الضغط.
نزع الهواء (deaeration)
تتم خلال هذه العملية إزالة الأكسجين من المياه عن طريق التسخين فقابلية الأكسجين للذوبان في المياه تنخفض بارتفاع درجات الحرارة. و بذلك يمكن التخلص من الأكسجين في المياه برفع درجة حرارتها إلى درجة الغليان عند مستوى ضغط التشغيل (operating pressure) . و هناك تصميمات خاصة بالضغط و التفريغ تستخدم لهذا الغرض. في أنظمة نزع الهواء التي تعتمد على الضغط يتم ضخ البخار الساخن في المياه لإزالة الأكسجين و رفع درجة حرارة مياه تغذية الغلاية في نفس الوقت. أما وحدات التفريغ فتستخدم في الحالات التي لا تتضمن تسخيناً للمياه.
و تقوم معدات نزع الهواء البخارية (steam deaerators) بنشر المياه على شكل رذاذ أو غشاء رقيق جداً يدفع من خلالة البخار لطرد الغازات الذائبة مثل الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون. و يمكن بهذه الطريقة خفض محتوى المياه من الأكسجين إلى أدنى من 0.005 سم3/لتر ، أي عند الحد الذي يسمح بالكشف عن محتوى الأكسجين في العينات بالوسائل الكيميائية.
و يعكس ارتفاع الأس الهيدروجيني للمياه كفاءة نظام نزع الغاز، حيث يؤدي التخلص من ثاني أكسيد الكربون الذائب إلى ارتفاع الأس الهيدروجيني للمياه.
تقنيات معالجة المياه
تعتبر نوعية الميـاه عنصراً أسـاسياً و مؤثراً في كفاءة الغلايـات و أنظمـة البخار. و تحتوي مصادر المياه المختلفة على شوائب متنوعة مثل الغازات الذائبة، و المواد الصلبة العالقة و الذائبة. و تعتمد عمليات معالجة المياه إما على إزالة تلك المواد أو تخفيض تركيزاتها إلى المستوى الذي يحد من تأثيراتها السلبية أو على إضافة مواد أخرى للحصول على نفس النتائج. و تهدف معالجة مياه التعويض في الغلاية (make up water) إلى:
منع تكون القشور في الغلاية (scales) و في المعدات الملحقة بها و التي تؤدي إلى انخفاض كفاءتها و حدوث أضرار جسيمة بها.
الحد من تكون الرغوة و تجنب تلوث البخار بالمواد التي تحتويها مياه الغلاية.
الحد من تآكل جسم الغلاية بسبب الأكسجين الذائب في مياه التغذية، و تآكل مواسير شبكة البخار بسبب تواجد ثاني أكسيد الكربون . و يحدد الملحق (C) نوعية المياه التي يوصى باستخدامها لتغذية الغلايات.
و هناك طريقتين أساسيتين في معالجة المياه: المعالجة الخارجية و المعالجة الداخلية.
المعالجة الخارجية للمياه
تعتمد هذه الطريقة على إزالة الشوائب الموجودة في المياه أو تخفيض تركيزاتها قبل دخولها إلى الغلاية. و تستخدم هذه الطريقة في حالة ارتفاع نسبة بعض الشوائب في المياه إلى الحد الذي لا يستطيع معه نظام الغلاية التعامل معها. و أكثر الطرق شيوعاً في المعالجة الخارجية للمياه هي التبادل الآيوني (ion exchange) و نزع الغازات من المياه (deaeration) و نزع المعادن (demineralization) . و تجدر الإشارة إلى أنه من الضروري إجراء كشف دوري على المتغيرات الأساسية التي تحدد نوعية المياه و تسجيلها، و يوضح الجدول (2-4) أهم تلك المتغيرات.
و تستخدم مجموعة الاختبارات الجاهزة للكشف عن نوعية المياه (water test kits)، أما الكشف عن الأملاح الذائبة الكليـة فيتم بواسطة جهاز قياس القدرة التوصيلية (conductivity meters) .
جدول (2-4): أهم المتغيرات التي ينبغي الكشف عنها
المياه التعويضية
المتكثفات
مياه التغذية
مياه الغلاية
مياه التفوير
الأملاح الذائبة الكلية
X
X
X
X
X
القلوية
X
X
X
X
الكلوريدات
X
X
X
X
X
العسر
X
X
X
X
الأس الهيدروجيني
X
X
X
تكون القشور و الحمأة
تحتوي المياه على نسب متفاوتة من بيكربونات و كلوريدات و كبريتات و نترات الكالسيوم و الماغنسيوم و الصوديوم، بالإضافة إلى السيليكا و بعض آثار الحديد و المنجنيز والألومنيوم .
تتسبب أمـلاح الكالسيوم و الماغنسيوم في عسر الميـاه، أما معظم قشـور الغلايات و الترسيبات الأخرى في أنظمة التبريد فتتسبب فيها مركبات الكالسيوم و الماغنسيوم. و يمكن تقسيم أملاح الكالسيوم و الماغنسيوم إلى مجموعتين:
بيكربونات الكالسيوم و الماغنسيوم التي تتسبب في العسر القلوي للمياه (العسر المؤقت أو عسر الكربونات) و يسهل التخلص منها بالتسخين، فيتحرر غاز ثاني أكسيد الكربون مما يؤدي إلى تكثف البخار الحمضي الذي يرتبط بمشاكل التآكل في شبكة توزيع البخار .
كبريتات وكلوريدات و نترات الكالسيوم و الماغنسيوم التي تتسبب في العسر الغير قلوي (non-alkaline hardness) (العسر المستديم) و لا يمكن التخلص من هذه الأملاح بالغليان. و عادة ما تتواجد النترات بكميات صغيرة للغاية.
إن استخدام المياه الخام مباشرة في الغلاية ينتج عنه تكون القشور الصلبة التي تلتصق بأسطح التسخين . و تتميز هذه القشور بانخفاض توصيلها الحراري (1.15 3.45 وات/متر ْم) مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المعدن فيلين و تحدث به نتوءات و انبعاجات و شقوق عند الضغط المرتفع مما قد يتسبب في نتائج خطيرة.
و تعتبر أكثر الأجزاء تأثراً بهذه الظاهرة هي أنابيب المياه التي تتعرض للإشعاع الحراري ، أو مواسير الأفران في الغلايات ذات الغلاف الخارجي، حيث تكون معدلات انتقال الحرارة و بخر المياه مرتفعة. أما المواسير المعرضة للحرارة بواسطة الحمل الحراري أو التوصيل فإنها تستطيع تحمل سمكاً أكبر من القشور المترسبة قبل توقفها عن العمل. و تقدر الخسارة المباشرة في الحرارة أو في الوقود نتيجة ترسب القشور بـ 2% أو أقل في غلايات مواسير المياه بينما تصل إلى 5 أو 6% في غلايات مواسير اللهب حيث تكون أسطح التسخين أصغر حجماً.
و تمثل الغازات الذائبة نوعاً آخر من المشكلات إضافة إلى مشكلات ترسب الحمأة والقشور. فتتسبب غازات ثاني أكسيد الكربون و الأكسجين الذائبة و ثاني أكسيد الكربون الذي يتحرر عند تسخين المياه التي تحتوي على البيكربونات في تآكل الموفرات و مكونات الغلاية الأخرى. و حيث أن البخار المتولد يحتوي أيضاً على هذه الغازات الذائبة فإن متكثفاته تؤدي كذلك إلى تآكل المواد المعدنية. و تحت ظروف معينة، قد يحمل البخار المتولد بعض الأملاح و المواد الصلبة العالقة إلى شبكة توزيع البخار و الآلات التي تستخدم البخار فتترسب بها تلك الأملاح و المواد الصلبة.
و تتضمن المعالجة الخارجية للبخار:
أ- التبادل الآيوني:
يهدف التبادل الآيوني إلى خفض درجة عسر المياه، أو تيسير المياه. فالأملاح الذائبة في المياه تتحلل إلى أيونات تحمل شحنات موجبة أو سالبة و لها درجات مختلفة من الحركة و تتضمن الأيونات الموجبة (الكاتيونات cations) أيونات المعادن و الهيدروجين. أما الأيونات السالبة (أنيونات anions) فلها أهمية خاصة في عمليات تيسير المياه و منها :
كب أ4 ، كل- ، ن أ3- ، يد ك أ3- ، ك أ3
إن العديد من التفاعلات الكيميائية، مثل عمليات الترسيب، تعتمد في الأساس على التفاعل بين الأيونات المختلفة في المحاليل. و عند تمرير المياه على بعض المواد الصلبة تتبادل الأخيرة آيوناتها مع آيونات المواد الصلبة الذائبة في المياه. و قد تم رصد ظاهرة التبادل الآيوني أولاً في بعض المعادن (الزيوليت zeolites) و خاصة سليكات صوديوم الألومنيوم (sodium (aluminium silicates . و عند تخلل المياه الخام لطبقة متدرجة من الزيوليتات يتم إحلال أيونات الصوديوم محل أيونات الكالسيوم و الماغنسيوم و بالتالي تنخفض درجة عسر المياه. و بمرور الوقت تستنفذ أيونات الصوديوم في الزيوليت و تتحول الطبقة إلى زيوليت الكالسيوم و الماغنسيوم. و من الممكن استعادة طبقة زيوليت الصوديوم عن طريق المعالجة بمحلول قوي من كلوريد الصوديوم (brine) . إن الزيوليت التخليقي يعد أكثر كفاءة في تيسير المياه عن المعادن الطبيعية. أما المواد الراتينجية (الراتنجات resins) فتتفوق على الزيوليت في تيسير المياه. و الراتنجات المصنوعة بتكثيف الفينولات و الفورمالدهيد تتميز بقدرة فائقة على التبادل الأيوني. و قد تم تطوير أنواع حديثة من الراتنجات و بنفس الخصائص مثل البوليستيرين (polysterene) و الراتنجات الكربوكسيلية (carboxylic resins) .
و تعمل هذه الميسرات بكفاءة أعلى في المياه النظيفة، حيث تتم إزالة المواد الصلبة العالقة من المياه الخام عن طريق الترشيح باستخدام المخثرات (coagulants) ، و إلا فإنها سوف تسد مسام مادة التبادل و تقـلل من كفاءتها. و تتعرض الميسرات أيضاً إلى أضرار بسبب الاحتكاك بالمواد الدقيقة المحمولة في تيار الماء، لذلك يصبح من الضروري إضافة كميات جديدة من المادة المبادلة سنوياً (أو كل سنتين) لاستعادة كفاءة الميسرات . و تختلف الأضرار التي تحدث للميسرات وفقاً لظروف التشغيل ، لذلك ينبغي استشارة موردي الميسرات بخصوص الخسائر المتوقعة وفقاً لظروف التشغيل المختلفة.
لماذا الغازات التي يجب إزالتها من feed water المرجل
الأكسجين هو السبب الرئيسي للتآكل في صهاريج hot well ، feed lines ، feed pumps والمراجل. إذا كان غاز ثاني أكسيد الكربون موجود أيضا ثم ستكون منخفضة الحموضة ، سوف تميل الى ان تكون المياه الحمضية ، وسيتم زيادة معدل التآكل. وعادة ما تآكل من نوع تأليب حيث ، على الرغم من خسارة المعادن قد لا تكون كبيرة ، والتغلغل العميق وانثقاب يمكن أن تحدث في فترة قصيرة.
ويمكن تحقيق القضاء على الأوكسجين المذاب بواسطة الطرق الفيزيائية أو الكيميائية ، ولكن أكثر عادة عن طريق مزيج من الاثنين معا.
المتطلبات الأساسية للحد من التآكل والحفاظ على درجة الحموضة في feed water لا تقل عن 8.5 إلى 9 ، وهو أدنى مستوى ثاني أكسيد الكربون الذي هو غائب ، وإزالة كل آثار الأوكسجين. وعودة من المكثفات من محطة لها تأثير كبير على علاج feed water المرجل -- المكثفات حار وتعامل بالفعل كيميائيا ، وبالتالي كما عاد أكثر من المكثفات ، مطلوب أقل feed water العلاج.
يمكن أن تصبح المياه المعرضة للهواء مشبع بالأكسجين ، والتركيز سوف تختلف مع درجة الحرارة : ارتفاع درجة الحرارة ، وانخفاض محتوى الاكسجين.
الخطوة الأولى في العلاج هي feed water لتسخين المياه لابعاد الأوكسجين. وينبغي أن تكون عادة تدير feed tank المرجل في 85 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية. هذا يترك محتوى الاكسجين من حوالي 2 ملغ / لتر (جزء في المليون). ويمكن تشغيل في درجات حرارة أعلى من ذلك في الضغط الجوي يكون صعبا نظرا لقربها من درجة حرارة التشبع ، واحتمال التجويف في feed pump ، ما لم يتم تثبيت feed tank على مستوى عال جدا فوق feed pump المرجل.
وإضافة مادة كيميائية الأكسجين الكسح (الصوديوم سلفيت ، الهيدرازين أو التانين) إزالة الأكسجين المتبقي ومنع التآكل.
هذا هو العلاج الطبيعي لمصنع المراجل الصناعية في المملكة المتحدة. ومع ذلك ، والنباتات التي توجد ، وذلك بسبب حجمها ، وتطبيق المعايير الخاصة أو المحلية ، وسوف تحتاج لخفض أو زيادة كمية المواد الكيميائية المستخدمة. بالنسبة للنباتات التي تحتاج إلى تقليل كمية من العلاج الكيميائي ، فإنه من الشائع استخدام Dearator مضغوطة.
الترتيب العام للضغط Dearator
التشغيل مبادئ Dearator الضغط
إذا كان السائل في درجة حرارة التشبع به ، وذوبان غاز في ذلك هو الصفر ، على الرغم من يجب أن يكون السائل المغلي أو تحريكها بقوة لضمان deaerated تماما.
ويتحقق هذا في مقطع رأس Dearator عن طريق كسر الماء إلى قطرات صغيرة وكثيرة ممكن ، وهذه القطرات المحيطة مع جو من البخار. وهذا يعطي مساحة عالية لنسبة الشامل والسريع يسمح بنقل الحرارة من البخار إلى الماء ، والذي يبلغ درجة حرارة البخار بسرعة التشبع. هذا إصدارات الغازات الذائبة ، والتي تقوم بعد ذلك مع بخار الزائد أن يكون تنفيس إلى الغلاف الجوي. (وهذا مزيج من الغازات والبخار في درجة حرارة أقل من التشبع وتنفيس ستعمل حراريا). Deaerated الماء يسقط بعد ذلك إلى قسم تخزين للسفينة.
يتم الاحتفاظ غطاء من البخار فوق المياه المخزنة لضمان عدم إعادة امتصاص الغازات.
توزيع المياه
ولا بد من كسر في المياه الواردة الى اسفل قطرات صغيرة لزيادة مساحة سطح المياه إلى نسبة الشامل. هذا أمر أساسي في رفع درجة حرارة المياه ، والافراج عن الغازات خلال فترة قصيرة جدا في إقامة القبة deaerator (أو رئيس).
يمكن كسر المياه تصل الى قطرات صغيرة يمكن تحقيقه باستخدام واحدة من الأساليب المستخدمة داخل بيئة البخار القبة.
خيارات Dearator مدخل المياه
هناك بالطبع من المزايا والعيوب المرتبطة بكل نوع من توزيع المياه ، بالإضافة إلى التكاليف المترتبة. يقارن الجدول 3.21.1 ويلخص بعض العوامل أهمها :
المقارنة بين الدرج وdeaerators اكتب رذاذ
نظم الرقابة
التحكم في المياه
ويستخدم صمام التحكم تحوير للحفاظ على مستوى المياه في قسم تخزين للسفينة. مطلوب مراقبة تحوير لإعطاء ظروف التشغيل مستقرة ، كما inrush المفاجئ للماء بارد نسبيا مع نظام الرقابة على / قبالة التحكم في المياه يمكن أن يكون لها تأثير عميق على السيطرة على ضغط ، وكذلك قدرة deaerator على الاستجابة بسرعة للتغيرات في الطلب .
مطلوب منذ سيطرة تحوير ، لا يمكن تحقيق مستوى نوع السعة المطلوبة توفير إشارة تناظرية لمنسوب المياه.
البخار السيطرة
صمام التحكم تحوير ينظم العرض بخار. هذا الصمام هو منظم عبر وحدة تحكم الضغط للحفاظ على الضغط داخل السفينة. دقة التحكم في ضغط مهم جدا لأنه هو الأساس لضبط درجة الحرارة في deaerator ، ولذلك يتصرف بسرعة ، سوف تستخدم هوائيا دفعتها صمام التحكم. ملاحظة : يمكن استخدام الطيار السيطرة على ضغط صمام تعمل على أصغر التطبيقات ، ويمكن استخدامه ذاتيا تتصرف الحجاب الحاجز صمام التحكم دفعتها عندما يتم ضمان أن تكون حمولة ثابتة إلى حد ما.
الحقن بالبخار قد يحدث في قاعدة الرأس ، وتتدفق في الاتجاه المعاكس للمياه (تدفق العداد) ، أو من الجانبين ، وعبور لتدفق المياه (عبر تدفق). أيهما الاتجاه الذي يأتي من البخار ، والهدف هو توفير أقصى قدر من الإثارة والاتصال بين التدفقات البخار والمياه لرفع المياه إلى درجة الحرارة المطلوبة.
يتم حقن البخار عن طريق تقديم الناشر التوزيع الجيد للبخار داخل قبة deaerator.
البخار واردة يوفر أيضا :
- وسيلة لنقل الغازات الى تنفيس الهواء
- إن وجود غطاء من البخار المطلوبة أعلاه المياه المخزنة deaerated
في الدروس السابقة ، فقد نقلت feed water درجات الحرارة النموذجية في حوالي 85 درجة مئوية ، وهو الحد الأقصى لقيمة عملية لتشغيل المراجل feed tank تنفيس في الضغط الجوي. وكما هو معروف أن المياه على 85 درجة مئوية تحتوي على حوالي 3.5 غرام لكل كيلوغرام من الاوكسجين من المياه 000 1 ، وأنه هو الأكسجين الذي يسبب أضرار كبيرة في نظم البخار لسببين رئيسيين. الأولى ، فإنه يرفق نفسه إلى داخل الأنابيب والأجهزة ، وتشكيل أكاسيد والصدأ ، وحجم ، وثانيا ، فإنه يتحد مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج حمض الكربونيك ، والتي لها قابلية طبيعية لتآكل المعدن عموما وحل الحديد. وبسبب هذا ، فمن المفيد لإزالة الأكسجين من feed water المرجل قبل أن يدخل المرجل. والضغط المنخفض والضغط المتوسط ??النباتية المتوفرة مع البخار المشبع من نوع المراجل قذيفة تعمل بسعادة تماما مع feed tank مصممة بعناية ادراج شركة deaerator الغلاف الجوي (المشار إليها بوصفها deaerator نصف). تتم إزالة أي آثار متبقية من الاوكسجين عن طريق المواد الكيميائية ، وهذه هي عادة الاقتصادية لهذا النوع من النبات بخار. ومع ذلك ، لأنبوب مياه الغلايات عالية الضغط ومحطة معالجة البخار البخار ، فمن الأهمية بمكان أن يتم الحفاظ على مستوى الأوكسجين في مياه الغلايات أقل بكثير (عادة أقل من سبعة أجزاء من البليون -- 7 جزء في البليون) ، وذلك لأن معدل هجوم بسبب الغازات الذائبة تزداد بسرعة مع ارتفاع درجات الحرارة. لتحقيق مثل انخفاض مستويات الأكسجين ، ويمكن استخدام deaerators مضغوطة.
تم تصميم deaerator غالبا ما يضغط لتعمل في بار ز 0.2 ، أي ما يعادل درجة حرارة التشبع من 105 درجة مئوية ، وعلى الرغم من أن لا تزال كمية معينة من بخار أن تضيع في الغلاف الجوي عن طريق تنفيس الاختناق ، فإن الخسارة ستكون أقل بكثير من تلك من feed tank تنفيس.
ليس الأوكسجين فقط التي تحتاج إلى تنفيس ، وسيتم رفض أخرى غير قابلة للتكثف الغازات في نفس الوقت. سوف deaerator بالتالي تنفيس الأخرى المكونة من الهواء والنيتروجين في الغالب ، جنبا إلى جنب مع كمية معينة من بخار. ويترتب على ذلك أن نسبة الرفض من الهواء من الماء يجب أن يكون أعلى قليلا من 3.5 غرام لكل كيلوغرام من الاوكسجين من المياه 000 1. في الواقع ، وكمية من الهواء في الماء عند 80 درجة مئوية تحت ظروف الجو هو 5.9 جرام لكل 000 كجم من الماء 1. لذا ، لا بد من رفض 5.9 غرام لكل كيلوغرام من الهواء 000 1 من المياه لضمان ان يتم الافراج عن المبلغ المطلوب من 3.5 غرام من الأوكسجين. لأن هذا الهواء يختلط مع البخار في الفضاء فوق سطح الماء ، والطريقة الوحيدة التي يمكن رفضه من deaerator هي الافراج في وقت واحد من البخار.
ويمكن تقدير كمية بخار / خليط الهواء والتي تحتاج إلى أن يكون صدر من خلال النظر في الآثار المترتبة على قانون دالتون للضغوط الجزئية وقانون هنري.
النظر في إمكانية تركيب deaerator. قبل التثبيت ، ويتم تغذية مصنع المراجل التي تعمل من feed water feed tank تنفيس عند 80 درجة مئوية. وهذا يعني بالضرورة أن كل 1 000 كيلوغرام من feed water يحتوي 5.9 غرام من الهواء. سوف deaerator المقترحة تعمل على الضغط من شريط ز 0.2 ، والتي تتطابق مع درجة حرارة التشبع من 105 درجة مئوية. يفترض ، بالتالي ، أن يكون الدافع وراء كل الهواء من الماء في deaerator. ويترتب على ذلك من تنفيس يجب أن نرفض 5.9 غرام لكل كيلوغرام من الهواء 000 1 من القدرات feed water.
نعتبر أن يطلق سراحه في الهواء من الماء يمزج مع البخار فوق سطح الماء. على الرغم من ضغط التشغيل deaerator هو 0.2 بار ز (1.2 بار) ، ودرجة الحرارة للخليط البخار / الهواء قد يكون فقط 100 درجة مئوية.
الضغط الكلي في deaerator = 1.2 بار
درجة حرارة البخار في deaerator = 100 درجة مئوية
100 درجة مئوية يناظر ضغط التشبع من 1 بار = 1.013 25 ATM a
لذا ، من قانون دالتون : --
الضغط الجزئي الناجم عن الغازات غير مكثف (الهواء) وبالتالي فإن الفرق بين هذين الرقمين = 1،2-1،013 25 = 0.186 75 ألف شريط
ولكن :
- لأنه لا توجد طريقة سهلة لقياس درجة الحرارة بدقة التفريغ ؛
- لأن ليس هناك سوى فارق صغير بين الضغط deaerator والضغط الجوي ؛
- لأن معدلات تنفيس صغيرة جدا ،
من المهم أيضا أن نتذكر أن الهدف الرئيسي لdeaerator هو إزالة الغازات. فمن الأهمية بمكان ، بالتالي ، أن فصل من مرة واحدة ، هي إزالة هذه الغازات في أسرع وقت ممكن ، وقبل أن تكون هناك أي فرصة لإعادة entrainment.
على الرغم من أن نظرية تشير إلى أن هناك حاجة 22،4 غراما من بخار / خليط الهواء للطن الواحد من قدرة deaerator ، في الممارسة العملية وهذا هو المستحيل مراقبة أو تنظيم بنجاح.
ولذلك ، استنادا إلى الخبرة العملية ، وسوف مصنعين deaerator تميل إلى التوصية معدل تنفيس ما بين 0.5 و 2 كيلوغرام من البخار / خليط الهواء لكل 000 كجم 1 / ح القدرات deaerator أن تكون في الجانب الآمن. يقترح أن تؤخذ المشورة الصانع deaerator بشأن هذه المسألة.
وهناك طريقة نموذجية من السيطرة على معدل تنفيس لاستخدام البخار واجب DN20 الكرة صمام الضغط على تصنيف من مناسبة ، والتي يمكن أن تكون آمنة في حالة فتح جزء.
التين.3.21.3
داخل قبة deaerator
معايير التشغيل النموذجي لضغط deaerator
المعلومات التالية هو نموذجي وأي تثبيت الفعلية قد تختلف عن بعد في عدد من الطرق لتناسب الاحتياجات الفردية لهذا النبات :
- ضغط التشغيل ستكون عادة ما يقرب من 0.2 بار (3 رطل) ، والذي يعطي درجة حرارة التشبع من 105 درجة مئوية (221 درجة فهرنهايت).
- وسوف السفينة تحتوي على ما بين 10 و 20 دقيقة لتخزين المياه في الغلاية على التحميل الكامل.
- ينبغي الضغط على إمدادات المياه deaerator أن لا يقل عن 2 بار لضمان توزيع جيد في فوهة.
- وضغط البخار العرض للضغط صمام التحكم تكون في شريط 5-10 النطاق.
- والحد الأقصى الهبوط على deaerator تكون 5:01 تقريبا.
- في أسفل هذا flow rates من هذه العملية ، قد يكون هناك ضغط كاف لإعطاء ترذيذ جيدة مع فوهة رذاذ الماء أو الموزعين النوع.
- ويمكن التغلب على ذلك عن طريق وجود أكثر من قبة واحدة على حدة. فإن القدرة الكلية للقباب تكون مساوية لتصنيف المراجل ، ولكن قد يكون اغلاق واحد أو أكثر من أسفل القباب في أوقات انخفاض الطلب.
- قد تكون هناك حاجة التدفئة في منطقة تخزين للسفينة لظروف بدء العمل ، وهذا قد يكون الى جانب لفائف أو الحقن المباشر.
- ومع ذلك ، نوع من النباتات الأكثر احتمالا أن تكون مزودة deaerator الضغط يكون في عملية مستمرة والمشغل قد تنظر في انخفاض الأداء أثناء بدء الباردة بين الحين والآخر قد يكون مقبولا.
وعادة ما يكون التوازن الحراري على deaerator (ولكن ليس دائما) حسبت على زيادة قدرها 20 درجة مئوية في حرارة المياه الواردة.
فمن الطبيعي للمياه في 85 درجة مئوية إلى أن يتم توفير لdeaerator. إذا كانت درجة حرارة المياه الواردة أعلى بكثير من هذا ، فإن كمية البخار اللازمة لتحقيق مجموعة ضغط أقل. هذا ، بدوره ، يعني أن صمام البخار وخنق أسفل وflow rate البخار قد تكون منخفضة للغاية لضمان الانتشار السليم في فوهة بخار.
هذا قد يوحي أنه ، مع نسبة عالية جدا من المكثفات التي يتم إرجاعها ، قد تكون هناك حاجة لاتخاذ بعض الإجراءات البديلة المناسبة لdeaeration تحدث.
في هذه الحالة ، قد تكون محسوبة على التوازن الحراري deaerator باستخدام معايير مختلفة ، أو deaerator قد تعمل على ارتفاع الضغط.
التكلفة والتبرير
كلفة
ليس هناك تكلفة الطاقة الإضافية المرتبطة تشغيل deaerator ، والحد الأقصى من البخار المصدرة للمصنع هو نفسه مع أو بدون deaerator ، لأن بخار يستخدم لزيادة درجة حرارة feed water يأتي من ارتفاع انتاج المرجل.
ولكن :
- وسوف يكون هناك فقدان بعض الحرارة من deaerator (سيتم ذلك من خلال التقليل من العزل السليم).
- هناك تكلفة إضافية لتشغيل مضخة نقل بين feed tank وdeaerator و.
- فقد بعضا من قوته مع غازات غير قابلة للتكثف تنفيس.
الأسباب لاختيار مبدأ deaerator الضغط هي :
- للحد من مستويات الأكسجين إلى أدنى حد ممكن (<20 أجزاء لكل مليار دولار) من دون استخدام المواد الكيميائية. وهذا التآكل في القضاء على نظام تغذية المرجل.
- ويمكن تحقيق وفورات في التكاليف بالنسبة للمواد الكيميائية -- هذه الحجة تصبح سارية المفعول بشكل متزايد على نوع كبير المراجل أنبوب مياه حيث flow rates مرتفعة ، وانخفاض مستويات TDS (<1 000 جزء في المليون) يجب أن يتم الاحتفاظ بها في feed water المرجل.
- واضاف المواد الكيميائية للسيطرة على محتوى الاكسجين من الماء المرجل سوف تتطلب تهب نفسها باستمرار. لذلك عن طريق الحد من / القضاء على إضافة مواد كيميائية ، سيتم تخفيض معدل تفوير مع وفورات في التكاليف المرتبطة بها.
- لمنع التلوث حيث البخار هو على اتصال مباشر مع المنتج ، على سبيل المثال : المواد الغذائية أو لأغراض التعقيم.
لتمكين تصحيح لتصميم النظام وحجم العرض صمام البخار ، فمن المهم أن نعرف كم هو بحاجة لتسخين البخار deaerator. ويستخدم هذا البخار لتسخين feed water من درجة الحرارة المعتادة من ذوي الخبرة قبل تثبيت deaerator إلى درجة الحرارة المطلوبة للحد من الأوكسجين المذاب الى المستوى المطلوب.
يحسب flow rate البخار اللازم عن طريق توازن الكتلة / الحرارة. التوازن الشامل / الحرارة يعمل على مبدأ أن المبلغ الأولي للحرارة في feed water ، بالإضافة إلى الحرارة المضافة بواسطة كتلة بخار حقن يجب يساوي المبلغ النهائي للحرارة في feed water بالإضافة إلى كتلة من البخار الذي تكثفت خلال عملية .
2.11.3 المعادلة هي معادلة توازن الكتلة / الحرارة المستخدمة لهذا الغرض.
المعادلة 2.11.3
حيث :
=
الحد الأقصى لانتاج المرجل في درجة الحرارة feed water الأولي (كغ / ح) -- وهذا هو المرجل "من ووفي' س الرقم المرجل عامل التبخر.
ق
=
ليتم حقنه الشامل من البخار (كغم / ساعة)
ح 1
=
المحتوى الحراري للمياه في درجة الحرارة الأولية (كج / كلغ)
ح 2
=
المحتوى الحراري للمياه على درجة الحرارة المطلوبة (كج / كلغ)
ح ز
=
المحتوى الحراري للبخار تزويد صمام التحكم (كج / كلغ) -- ملاحظة : إذا تم محمص البخار العرض ، وهذه القيمة هي مجموع الحرارة في البخار (ح).
لحساب flow rate البخار اللازم ، ونقلها إلى حل المعادلات 2.11.4 ل ق ، وتصبح المعادلة 3.21.1.
المعادلة 3.21.1
هناك حاجة مثلا 3.21.1 تحديد كمية البخار لتسخين deaerator
التين.3.21.4
التثبيت ضغط نموذجي deaerator
ويتم تغذية مصنع المراجل القائمة مع feed water عند درجة حرارة 85 درجة مئوية. نظرا لارتفاع تكاليف العلاج الكيميائي ، فمن المقترح أن يتم تثبيت deaerator الضغط ، التي تعمل في بار ز 0.2 إلى رفع درجة الحرارة إلى 105 feed water درجة مئوية ، والحد من ذوبان الأكسجين إلى كميات تقاس عادة في أجزاء من البليون. البخار ، وينتج في المرجل في شريط ز 10 ، لاستخدامه كعامل التدفئة.إذا كان "من ووفي" تصنيف النبات المرجل هو 10 طن / ساعة ، وتحديد flow rate من البخار اللازم لتدفئة deaerator.
حيث :
المرجل "من ووفي" تصنيف ح / 10 = 000 كجم
درجة الحرارة الأولية feed water = 85 درجة مئوية
السخانة feed water الأولي في 85 درجة مئوية (ح 1) = 356 كج / كلغ (من جداول البخار)
مرجل الضغط = 10 شريط ز
المحتوى الحراري للبخار مشبع في شريط ز 10 (ح ز) = 2 781 كج / كلغ
قبل أن تتمكن من إجراء أية عمليات حسابية لتقدير حجم deaerator ، فمن المهم معرفة الحد الأقصى لمتطلبات feed water احتمالا. ويتحدد ذلك من خلال حساب المرجل (ق ') أقصى معدل تبخير مفيدة ، والذي بدوره يعتمد على درجة الحرارة feed water الأولي. تم العثور على أقصى معدل تبخير بواسطة تحديد عامل التبخر المرجل.
الأكسجين هو السبب الرئيسي من التآكل في خزانات hot well ، feed lines ، feed pumps والمراجل. إذا كان ثاني أكسيد الكربون موجود أيضا ثم الرقم الهيدروجيني سيكون منخفضا ، فإن الماء تميل إلى أن تكون حمضية ، وسيتم زيادة معدل التآكل. وعادة ما تآكل من النوع تأليب حيث ، على الرغم من أن فقدان المعادن قد لا تكون كبيرة ، والاختراق العميق ويمكن أن يحدث ثقب في فترة قصيرة.
ويمكن تحقيق القضاء على الأوكسجين المذاب بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية ، ولكن أكثر عادة عن طريق مزيج من الاثنين معا.
المتطلبات الأساسية للحد من التآكل والحفاظ على الماء المغذي في الرقم الهيدروجيني لا تقل عن 8،5 حتي 9 ، وهو أدنى مستوى في ثاني أكسيد الكربون الذي تغيب ، وإزالة كل آثار من الأكسجين. عودة من المكثفات من المصنع سيكون له أثر كبير على علاج الماء المغذي المرجل -- المكثفات حار والمعالجة كيميائيا بالفعل ، وبالتالي أكثر والمكثفات يتم إرجاعها ، وأقل من المطلوب معالجة الماء المغذي.
يتعرض الماء إلى الهواء يمكن أن تصبح مشبعة مع الأكسجين ، والتركيز سوف تختلف مع درجة الحرارة : فكلما ارتفعت درجة الحرارة ، وانخفاض محتوى الاكسجين.
الخطوة الأولى في العلاج هي الماء المغذي لتسخين المياه لابعاد الأوكسجين. وينبغي أن يكون نموذجيا يدار feed tank المرجل عند درجة حرارة 85 حتي 90 درجة مئوية. هذا يترك محتوى الاكسجين من حوالي 2 ملغ / لتر (جزء في المليون). هذه العملية يمكن أن عند ارتفاع درجات الحرارة من هذا في الضغط الجوي يكون صعبا بسبب القرب الشديد لدرجات الحرارة واحتمال تشبع من التجويف في feed pump ، ما لم يتم تثبيت feed tank على مستوى عال جدا فوق feed pump المرجل.
وسيكون لإضافة مادة كيميائية الأكسجين الكسح (سلفيت الصوديوم ، الهيدرازين أو التانين) إزالة الأكسجين المتبقية ومنع التآكل.
هذا هو العلاج الطبيعي لمصنع المراجل الصناعية في المملكة المتحدة. ومع ذلك ، والنباتات التي توجد ، وذلك بسبب حجمها ، وتطبيق المعايير الخاصة أو المحلية ، والحاجة إلى خفض أو زيادة كمية المواد الكيميائية المستخدمة. بالنسبة للنباتات التي تحتاج إلى تقليل كمية المعالجة الكيميائية ، ومن الممارسات الشائعة لاستخدام deaerator الضغط.
