عیب یابی و رفع مشکلات سیستم های بخار – بخش 1

تلفن زنگ می زند: «الو؟ موتورخانه؟ من از طبقه چهارم تماس میگیرم. اینجا دچار ضربه قوچ شده ایم و کمی آب از اتو کلاوها بیرون می ریزد. شما مشکلی ندارید؟» «نه، دیگ ها به خوبی کار می کنند.» «مطمئن هستید؟» «بله، یکی از مهندسان نگهداری هفته قبل اینجا بود و کیفیت بخار ما را از لحاظ شیمیایی تایید کرد.» «ولی کیفیت بخاری که ما دریافت می کنیم اصلا قابل قبول نیست.»
اگر دیگ ها مسبب این شرایط نباشند پس چه عامل و یا عواملی در تولید بخار مرطوب در این مثال دخیل هستند؟ این مقاله شرحی است بر یافتن پاسخ این پرسش و علاوه بر آن می کوشد تا به موضوع زدودن آب از سیستمهای توزیع بخار نیز بپردازد. چنین مشکلی تنها با پرداختن به تله های بخار رفع نخواهد شد بلکه باید کل طرح و نقشه لوله کشی، روال های راه اندازی و آغاز به کار و عملکرد دیگ را مورد بررسی قرار دهیم.

عایقکاری و آب ریزهای(Drips) مناسب

عایقکاری لوله ها نقشی بسیار مهم در جلوگیری از مشکلات مرطوب بودن بخار ایفا می نماید. به عنوان مثال یک فوت لوله بخار ۸ اینچی فاقد عایق به اندازه ای حرارت از دست می دهد(تابشی) که باعث چگالیده شدن بیش از ۲ پوند بخار در ساعت خواهد شد(فشار بخار psi ۱۲۵ و دمای هوای ساکن اطراف ۷۵ درجه فارنهایت فرض شده است). این لوله ظرف مدتی کمتر از نه ساعت به طور کامل از آب پر خواهد شد. البته هر چقدر هم عایقکاری به خوبی انجام شود نمی توان به طور کامل از تشکیل آب در لوله ها جلوگیری نمود. در اینجا آب ریز ها وارد عمل می شوند. (Drain Leg)، لوله جمع آوری گل و رسوبات (Mud Leg) و ایستگاه تله های بخار است و می تواند کل آب و ریزش های ناشی از فرار حرارت از لوله ها به طریق تابشی را به خارج هدایت نماید. آبی که بدین ترتیب خارج می شود به واسطه تله های بخار به داخل لوله های برگشت ریخته می شود. چگالی پر فشار باعث خرابی زود هنگام تله های بخار می شود. بنابراین توجه کنید که در سیستم از تله های بخاری استفاده شود که وضعیت معمول از کارافتادگی آنها بسته نیست و در حالت باز از کار می افتند(به ضمیمه ۱ رجوع نمایید).

لوله کشی سیستم توزیع بخار و تخلیه

بخشی عمده از کار نصب یک دیگ بخار صرف هِدِر سیستم می شود. هدر در واقع لوله است که به طور افقی نصب می گردد. هدر از بالا یا کنار توسط دیگ تغذیه می شود ولی کلیه انشعابات توزیع بخار از بالای آن اجرا می شوند. هدر منطقه ای است که فاز نهایی جدا شدن بخار و آب در آن روی می دهد. اگر یک دیگ مقدار زیادی آب وارد هدر سازد، آب لوله ها را پر کرده و در تمام سیستم ضربه قوچ روی داده و بخار متناسبا “مرطوب” خواهد شد(شکل ۱).

اگر مقدار زیادی آب به درون هدر ریخته شود، لوله ها پر شده و مشکلاتی چون بخار مرطوب و یا ضربه قوچ پدید می آیند.

این آب از کجا می آید؟ مگر نه اینکه دیگ ها را برای تولید بخار به کار می بریم، دیگ ها در صورتی که مجهز به سوپر هیتر نباشند، همواره مقداری آب با بخار خارج می سازند. آبی را تصور کنید که درون یک کتری در حال جوشیدن است. حرارت شعله را تا جایی که امکان دارد زیاد کنید و درِ کتری را بردارید. می بینید که عمل مکانیکی جوشش می تواند چقدرآشفته باشد؟
آبی که بدین ترتیب از دیگ خارج می شود وارد هدر می گردد.
منشا اصلی ورود آب به هدر، انتقال(Carry Over) ۵ تا ۱۰ درصد از بار بخاری که دیگ به صورت مایع بیرون می ریزد. انتقال عادی زمانی روی می دهد که حباب های بخار توربولانس یا اغتشاش ایجاد نمایند و قطرات آب همراه با بخاری که حدودا ۴۵۰۰ فوت در دقیقه سرعت دارد از دیگ خارج می شوند. زمانی که بار از این حد فراتر رود پدیده های کف کردن، فرار ریزش (Surging) و یا اغتشاشات سطح آب دیگ روی خواهند داد. البته ذرات جامد اصلی ترین عامل پدیده کف کردن می باشند. دوباره به مثال جوشش آب در کتری باز می گردیم؛ این بار قابلمه ای را در نظر بگیرید و به آب در حال جوشش مقداری اسپاگتی اضافه نمایید. آب در این حالت بیشتر میل به سر رفتن دارد و زمانی که درِ قابلمه را بر می دارید حبابهای کف داری را ملاحظه می نمایید. پدیده مشابهی در درون دیگ ها روی می دهد و به همین دلیل در داستان اول این مقاله، اپراتور دیگ ها به بازدید مهندس نگهدار اشاره می کند که کیفیت بخار را از لحاظ “شیمیایی” تست نموده است.
متخصصان شیمی با نمونه برداری از بخار و آب هدر، مقدار جامدات موجود در آنها و نیز سطح pH آب درون دیگ را اندازه گیری می نمایند. جامدات و pH به نوعی به هم مرتبط می باشند. اگر pH آب دیگ از ۱۱ بالاتر رود، احتمال تشکیل کف در آب دیگ زیاد است، در حالی که وجود مقادیر زیاد ذرات جامد در هدر نشان دهنده کف کردن آب دیگ می باشد. متخصص نگهداری در چنین شرایطی یا تغییراتی در مواد افزودنی شیمیایی به آب اعمال می کند و یا این که نرخ تخلیه (blowdown) را تصحیح می نماید. افزایش نرخ تخلیه موجب خواهد شد تا جامدات با سرعت بیشتری از دیگ خارج شوند و احتمال کف کردن آب بر اثر مواد معدنی کاهش یابد(شکل ۲).

نوسانات بار و افت فشار نیز به مانند ذرات جامد از عوامل مهم خروج شدید آب از دیگ ها می باشند. افت ناگهاتی فشار سیستم اثری مشابه باز کردن درِ رادیاتور داف یک خودرو را دارد؛ آب به همه جا خواهد پاشید. افت فشار باعث می شود تا آب به شدت بجوشد و به صورت ذرات ریز وارد بخار گردد. در این حالت نه تنها آب می جوشد بلکه حباب هایی که تشکیل می شوند بزرگ تر هستند. کم بودن فشار سبب افزایش حجم بخار می شود. حبابهای بزرگ تر به معنی بالا رفتن سطح آب در دیگ است که به انتقال بیش از معمول آب می انجامد.

دانلود PDF مقاله