فهرست:
سختی گیر جزء دستگاه های مورد نیاز در هر تاسیسات مبتنی بر بویلر می باشد .سختی گیری آب دیگ بخار یکی از اقدامات ضروری در موتورخانه ها می باشد. اما تعریف سختی آب چیست ؟
در حقیقت اکثر منابع موجود آب حاوی مواد معدنی همچون منیزیم، کلسیم، آهن و … به صورت محلول می باشند. به این مواد محلول سختی می گویند. وجود سختی آب در سیستم های تأسیساتی باعث بوجود آمدن رسوب در بویلرها، مبدل حرارتی، لوله و … می شود.
راه حل معمول برای از بین بردن سختی آب استفاده از سختی گیرهای رزینی می باشد. در صورت عدم استفاده از سختی گیر بعد از گرم شدن آب حاوی مواد معدنی مثل کلسیم و منیزیم درون بویلر این مواد بصورت رسوب ته نشین می شود.
سختی گیر آب بویلر
نحوه عملکرد سختی گیر
در صورت عدم استفاده از سختی گیر و تشکیل رسوب درون بویلر میزان انتقال حرارت به شدن کاهش پیدا می کند. سختی گیر رزینی سختی آب را از قبل وارد شدن به بویلر حذف می کند. بعد از حذف سختی آب بویلر آن را به بخار تبدیل نموده و مورد استفاده قرار می دهد.
در حین عملیات میزانی از بخار تولید شده پس از سرد شدن مجدد به آب تبدیل شده و در صورت بسته بودن سیکل بویلر مجدد به مخزن بویلر فرستاده می شود.
در بویلر آب گرم بدلیل استفاده از سیکل کاملا بسته آبی که یک بار وارد سیستم می شود بطور دائم در حال چرخش است و فقط کمی آب بدلیل باز بودن برخی اتصالات یا وجود درزها هدر می رود که باید بوسیله آب جبرانی جایگزین شود. این بویلرها در زمان راه اندازی آب گیری میشوند.
لازم است قبل از ورود آب به بویلر سختی آن به طور کامل و تا حد امکان گرفته شود و میزان سختی آب باید نزدیک به صفر باشد تا از تشکیل رسوب جلوگیری شود.
رایجترین روش تبدیل آب سخت به آب نرم استفاده از دستگاه سختی گیر رزینی یا سختی گیرهای تبادل یونی است . با کمک این سختی‌گیرها مواد معدنی از جمله کلسیم و منیزیم از آب حذف می شوند.
انواع سختی گیرهای موجود در بازار در نوع های اتوماتیک، نیمه اتوماتیک، و دستی هستند . در این بین سختی‌گیرهای نیمه اتوماتیک رواج بیشتری دارند.
رفع سختی آب دیگ بخار چگونه انجام می شود؟
رفع سختی آب دیگ بخار یکی از اقدامات ضروری در استفاده از دیگ بخار می باشد. آب سخت به بدنه بویلر آسیب می رساند. برای اینکار از دستگاه سختی گیر استفاده می شود.
آبی سخت است که حاوی ترکیبات کربنات های هیدروژنی، کلسیم و منیزیم و دیگر نمک های معدنی باشد.
میزان سختی آب به این موضوع بستگی دارد که در موقع زمان نفوذ آب در زمین از لایه های آهکی و منیزیمی و گچی گذشته باشد یا نه، و بر این اساس ممکن است کم یا زیاد شود.
آبهای نواحی آهکی از آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی سخت تر هستند.
سختی آب در فصول مختلف هم متغیر است. بطور معمول سختی آب در فصل های پربارش کمتر و در فصل خشکی زیاد می شود.
انواع سختی آب
سختی آب به دو صورت می باشد: سختی دائمی و سختی موقت
سختی موقت یا سختی کربناتی بدلیل وجود بی‌کربنات کلسیم و منیزیم در آب بوجود می آید. این نوع سختی را عمدتا می توان با کمک حرارت بالا و یا بالابردن PH کم نمود.
از آنجاییکه سختی موقت به دلیل وجود کربنات‌های کلسیم و منیزیم و آهن میباشد و برای حذف این سختی باید آب را جوشاند تا مواد معدنی به صورت کربناتت رسوب کند. به همین دلیل این سختی را سختی موقت می گویند.
اما اگر آب حاوی (NoncarbonateHardner) یا سختی غیر کربناتی باشد دارای سختی دائم است. این نوع سختی با حرارت دادن قابل از بین رفتن نیست و مربوط به دیگر املاح کلسیم و منیزیم مثل نمک‌های سولفات‌ها، کلرید یا نیترات آنهاست.
در واقع تنها نمك كربنات اين يون‌ها با جوشاندن ته‌نشين می شوند و نمك‌های سولفات، كلريد و نيترات تنها بوسیله جوشاندن از محلول خارج نمی شوند. باقی ماندن این اين نمك‌ها در لوله‌های ديگ بخار ايجاد خوردگی می كند. برای از بین بردن اين رسوبات معمولا مواد شيميايی به کار برده می شود.
اگر بخواهیم سختی دایم آب را از بین ببریم کافی است به کمک رزین های مخصوص یون‌های عامل سختی را از آب جدا نماییم.
آب سخت چه ضررهایی دارد؟
جهت آب مصرفی کارخانجات نمی توان از آب سخت استفاده نمود مخصوصا اگر تجهیزات گرمایشی مانند دیگ بخار وجود داشته باشد باعث ایجاد رسوبات آهکی بر روی جداره بویلر و خوردگی آن می شود. رفع سختی آب دیگ بخار یکی از الزامات هر کارخانه ای می باشد
اگر از آب سخت استفاده شود باعث می شود دیگ های بخار، مبدل های حرارتی، برج های خنک کننده و سیستم های سردکننده رسوب بگیرند.
استفاده از آب سخت در صنعت شستشو باعث هدر رفتن مواد شوینده خواهد شد. همچنین نتیجه کار صنایعی مانند نساجی و رنگرزی با افت کیفیت مواجه خواهد شد.
حل شدن سود سوزآور داخل آب باعث تشکیل رسوب هیدروکسید منیزیم می شود. آب سخت برای سلامتی نیز مضر بوده و باعث بروز بیماری های کلیوی خواهد شد.
رفع سختی دیگ بخار
با توجه به همه موارد ذکر شده در هر کاربردی به صرفه تر است که سختی آب حذف شود برای رفع سختی آب دیگ بخار، از مواد شیمیایی حاوی کربنات سدیم استفاده می شود.
در عملیات رفع سختی آب دیگ بخار پیش از ورود آب به درون بویلر، باید این مواد شیمایی را اضافه کنند تا سختی آب گرفته شود در غیر اینصورت در دیگ بر اثر افزودن این مواد، آهک و گچ رسوب پیدا کرده و باعث شناور شدن رسوب در آب دیگ می شود.
مزیت دیگر اضافه کردن مواد شیمیایی به آب سخت این است که دیگر این رسوب به جدار دیگ نمی‌چسبد و می توان آن را به سادگی از بین برد.
نقطه قابل توجه این است که برای خارج کردن رسوبات معلق در دیگ باید یک برنامه زمانبندی شده و منظم داشت. به عنوان مثال عمل زیرآب زنی باید بصورت مداوم انجام شود.
رفع سختی آب دیگ بخار
به وسیله جوشاندن آب و تبدیل کربنات های هیدروژن محلول در آن به کلسیم نامحلول سختی موقت آب برطرف می شود. در مناطق دارای آب سخت، جوشاندن آب باعث تشکیل رسوب می گردد. این رسوب، داخل بویلر مشاهده می شود.
رفع سختی آب دیگ بخار که دائمی هستند با کمک نرم کننده هایی مثل پرموتیت و عمل مبادله یون انجام می شود. آب موجود در طبیعت معمولا دارای ناخالصی است. املاحی مثل گچ، آهک، نمک طعام، ترکیبات منیزیم، آهن، اکسیژن، ازت، انیدرید کربنیک، ترکیبات آلی و غیره در همه آبها وجود دارد اما مقدار این ناخالصی ها در آبهای مناطق مختلف متفاوت است.
یکی از مواد مورد استفاده برای رفع سختی آب دیگ بخار استفاده از تری ناتریم فسفات Na3PO می باشد که با اسم آلبرت تری بکار می رود. یون کلسیم موجود در آب براثر ناتریم فسفات تبدیل به تری کلسیم فسفات PO42Ca3 می گردد و رسوب می کند.
با ریختن آن بی کربنات کلسیم محلول در آب تبدیل به کربنات می شود و رسوب می کند
(Ca3H2Ca”CO3Ca+Co2+H2O))
در نتیجه بی کربنات کلسیم آب، براثر کربنات سدیم، گچ و بی کربنات کلسیم، به کربنات کلسیم تبدیل می شود و رسوب می گردد:
Ca3H2Ca+Co3Na2″CO3Ca+2CO3HNa
SO4Ca+Co3Na2″CO3ca+So4Na2
اخیراً به مقدار زیادی از رزین ها که قادرند تعویض یون کنند، برای رفع سختی آب استفاده می کنند.
درجه سختی آب چیست؟
روشهای تعیین درجه سختی آب در کشورهای مختلف باهم فرق می کند
در آلمان رزین لواتیت و در آمریکا امبرلیت و دووکس استعمال می گردد.
درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می کنند.
در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می گویند درجه سختی آب یک است.
در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می گویند که یک درجه سختی دارد.
برای تعیین سریع سختی آب، کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرص هایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج، آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می نمایند، و به وسیله معرفی که همراه بسته قرص هاست رنگ این آب را قرمز می کنند و آن گاه آنقدر از این قرص ها در آن می اندازند تا رنگ آب سبز گردد.
شماره قرص های ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می باشد. دقت این روش تا نیم درجه است در ایران معمولاً از کیت های خاصی استفاده می شود.
مطلب پیشنهادی: دلایل پدیده تراوش املاح یا Carry Over دیگ و بویلر بخار
انتخاب سختی گیر مناسب برای دیگ بخار
اساس کار سختی‌گیر یونی مبتنی بر جایگذاری بونهای آنیون سخت حل شده در آب با اتمهای سدیم کاتیون می باشد. اتم سدیم مثبت در رزین سختی گیر وجود دارد
برای عملکرد مناسب سختی‌گیر لازم است رزین آن به طور مرتب احیا و بک واش گردد تا از رسوب مواد معدنی سخت در آن جلوگیری شود. فرآیند سختی گیری آب عبارت است از عبور آب نمک از رزین در یک زمان معین.
پارامترهای مهم در انتخاب سختی گیر مناسب
میزان سختی آب ورودی بر حسب ppm
حجم یا دبی آب ورودی به سختی گیر
نوع رزین مصرفی
ظرفیت رزین
سیکل احیاء و شستشو
برای بیان مشخصات اصلی سختی گیر باید حجم رزین، ابعاد سختی گیر از جمله قطر، ارتفاع و متریال بکار رفته در ساخت بدنه آن بیان شود. علاوه براین از روی مشخصاتی از قبیل دبی آب سرویس، دبی احیاء، و دبی شستشو می توان حجم رزین را محاسبه نمود.