المواد الكيماوية المستخدمة فى معالجة مياه الغلايات

المواد المختلفة المؤثرة في نظام البخار :
قيم الأس الهيدروجينى و أيونات الهيدروجين :
عادة تساعد القيم المنخفضة من الأس الهيدروجينى على عملية التآكل خاصة فى الحديد العادي حيث يؤدى هذا التآكل إلى حدوث الصدأ أو التأثير في سمك الجدران و ذلك تبعا للقاعدة أن النقر يتوزع بانتظام على الأسطح الداخلية عادة يزيد التآكل مع زيادة درجة الحرارة.
النيتروجين و الأكسجين :
بوجه عام فان النيتروجين لا يؤدى إلى اهلاكات على الرغم من أن وجوده في البخار يمكن أن يؤدى إلى تكون جيوب هوائية في الأنواع المختلفة لأجهزة التسخين حيث تؤثر على انتقال الحرارة .
يعتبر الأكسجين المذاب العامل الأساسي لصدأ الحديدي حيث تظهر المخاطر عند درجات الحرارة الأعلى من 60 إلي 90 درجه مئوية الناتجة من التآكل بالأكسجين و هي عملية النقر في الأسطح الحديدية و الملامسه للمياه . هذا النقر يتخلل بسرعة و يصبح عميقاً و يمكن أن يخترق حائط الأنبوب أو التنك في فتره زمنيه صغيره جداً .
غالباً بتغطي النقر بكرات صغيره مشكله من ناتج التآكل المغناطيسي الأسود و يمكن أن تحيط مساحه كبيره
و يؤدي محتوي الأكسجين الأقل .
الحامض الكربوني و البيكربونات : Carbonic acid & bicarbonate
يتكون الحامض الكربوني من تفاعل المياه مع ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء
CO2 + H2O = H2CO3
يتحلل الحامض الكربوني إلي أيونات الهيدروجين و التي تؤدى انخفاض قيمة PH في المياه و هذا الهبوط يكون نتيجة :
• انخفاض محتوي الحامض الكربوني الحر
• زيادة البيكربونات في المحلول
عند تسخين المياه المحتوية علي البيكربونات إلي درجة الغليان يتحرر ثاني أكسيد الكربون و تتحلل البيكربونات إلي كربونات و تزيد قيمة PH في المياه
2 HCO3 = CO3-2 + CO2 + H2O
عند ارتفاع درجة حرارة مياه الغلاية يحدث تحلل أكثر للكربونات و ثاني أكسيد الكربون
CO3-2 + H2O = 2 OH- + CO2
ثاني أكسيد الكربون المنقسم داخل الغلاية يتصاعد مع البخار و الجزء الأكبر منه يذوب في المتكاثف عندئذ تؤدي الكميات الصغيرة من الحامض الكربوني إلي خفض قيمة PH نسبياً و التي بدورها تعمل علي تآكل مواسير الغلاية
القلويـــــــــــه : ALKALI
عند انفصال ثاني أكسيد الكربون من مياه التغذية أو مياه الغلاية بفعل التسخين تزيد قيمة PH و هذا يقلل التآكل في الغلاية و في نظام مياه التغذية و من المفضل اذا لم تحتوي مياه التعويض علي البيكربونات الكافية لتشكيل القلوية في الغلاية يجب أن تجهز مضيفات قلوية لمياه التغذية .
من جهة أخري يجب أل تزيد القلوية في مياه الغلاية لأنها تؤدي إلي زيادة الرغوية و الفوران في الغلاية
يمكن بسهوله تحديد شدة القلوية في المياه و ذلك بمعرفة قيمة PH
الصوديوم و البوتاسيوم و الكلوريد و الكبريتات و النترات : sodium , potassium
chloride , sulphate & nitrate
PH تكون جميع هذه الأيونات من النوع القوي و تشكل أملاح طبيعية و لا تؤثر في قيمة عموماً تشترك في أنها تزيد من تكوين الأملاح في مياه الغلاية و بالتالي تزيد من درجة التوصيل و اذا ترسبت علي جدران مواسير الغلاية أدت إلي ضعف كفاءة انتقال الحرارة و تسببت في رفع الضغط مما يؤدي إلي مخاطر كثيرة و يجب ألا تتعدي القيم القياسية المحددة المسموح بها و في بعض الحالات يمكن أن تؤدي القيم العالية للكلوريد إلي زيادة التآكل في النظام
 الأمونيا : ammonia:
نادراً ما توجد كميه كافيه من الآمونيا في المياه الخام و لكن غالباً ما تضاف حيث أنها تزيد من قيمة PH
في المتكاثف و يمكن أن توقف حالة التآكل في الحديد . و تذيب الآمونيا أكسيد النحاس و الذي يتكون عند تفاعل الهواء مع النحاس عموماً فإن طبقة الأكسيد تحمي النحاس من استمرار الأكسدة و لكن تستمر عملية التآكل في حالة وجود كلاً من الآمونيا و الأكسجين معاً
ثاني أكسيد السيلكون و حامض السيليكات : ( silicon dioxide & silicic acid )
يمتص ثاني أكسيد السليكون ( SIO2 ) كميات مختلفة من المياه مؤديه إلي حدوث الحمضية
SIO2 + H2O = H2SIO3
و يتحلل الناتج إلي محلول قلوي و يتشكل أيونات السيليكات
H2SIO3 + OH- = HSIO3- + H2O
و يكون تأثير أيونات السيليكات ضعيف جداً كما أنه لا يمكن تواجدها في محلول حمضي و عل ذلك فإن المياه القلوية بالغلاية تحتوي علي حامض السيليكا و الذي من مكوناته أيونات السيليكات حيث لا تمثل أيونات السيليكات مصاعب أو مشاكل لمياه الغلاية و لا للغلاية نفسها و لكن في وجود العسر تشكل بعض أنواع المشاكل في غلاف الغلاية .
يعتمد ذوبان حمض السيليكا في البخار علي درجة الحرارة و الضغط و يعتمد تركيز حمض السيليكا في البخار علي تركيز حمض السيليكا و علي الحموضة في مياه الغلاية .
للحصول علي بخار بدرجة جوده كافيه لتشغيل التربينه فإنه يتم الاسترشاد بقيم محتوي حمض السيليكا في مياه الغلاية
تشكيلات العسر hardness formers
المواد الرئيسية التي تؤدي إلي عسر المياه هي الكالسيوم و الماغنسيوم في الغلاية تتشكل هذه المواد علي غلاف الغلاية يحدث هذا بنفس طريقة ترسيب الصابون الجيري .
تتشكل طبقة الغلاية عند تكون العسر و في وجود ايونات معينه خاصة الكربونات و السيليكات مؤدية إلي تكون طبقه غير قابله للذوبان و بالتالي تحدث سخونة الأسطح

– المواد العضوية الآخري humus & organic substances
تتعرض بعض عمليات معالجة المياه لمخاطر شديدة نتيجة وجود هذه المواد و عليه يجب التخلص منه و humus خاصة
و هي عبارة عن ماده سمراء تنشأ من تحلل المواد النباتية و الحيوانية و تشكل الجزء العضوي من التربة.
أما المواد العضوية الذائبة الأخرى كشوائب تدخل للغلاية بعد تحميلها للمتكاثف و تعتمد المخاطر علي مدي انفعالها مع الغلاية خلال عمليات التسخين حيث أنها أحياناً تسبب حموضة في مياه الغلاية مما يؤدي إلي الإسراع من عملية تآكل أنابيب الغلاية .
كما يؤدي وجود المنظفات الصناعية الحديثة بالمياه إلي مشاكل مثل حدوث ر غاوي بالغلاية مما يرفع الضغط و قد يتسبب في حدوث انفجار في الغلاية
الحديد و الماغنسيوم iron & magnissium
حيث يكون للحديد و الماغنسيوم رواسب في الغلاية و التي تسبب اضطرا بات و مشاكل في عمليات معالجة المياه أولاً ثم تؤثر في مكونات غلاف الغلاية
 الزيت oil :
عادة يدخل الزيت لمياه لنغذيه عن طريق المتكاثف الملوث .و دائما يحتوي البخار المتكاثف القادم من آلات البخار الترددي reciprocating steam machinery علي ملليجرامات قليلة من الزيت لكل لتر .
لا تسبب الكميات البسيطة جداً من الزيت أي انهيارات عند الضغط المنخفض و لكن تؤدي الكميات الكبيرة
( في حالة التسريب ) إلي مخاطر شديدة لأن الزيت يؤدي إلي سخونة الأسطح و يشكل طبقات عازله علي غلاف الغلاية يمكن أن يسبب ذلك مخاطر مكلفه في وقت قصير .
الطين و الرواسب الطينية sludge & clays:
يؤدي الطين و الرواسب الطينية في مياه الغلاية إلي تكون طبقات علي الجدران و بالتالي يؤثر علي عملية انتقال الحرارة كما أنه يشارك في حدوث الرغاوي في الغلاية
معالجة المياه الخام
تم علي عدة مراحل :
المعالجة الأولية : pretreatment
يجب إزالة المواد الموجودة بالمياه الخام raw water قبل تنظيفها بالمبادل الأيوني . هذه المواد هي :
مواد طينيه sludge
الحديد : و يتم ا:سدة الحديد باستخدام أكسجين الهواء الجوي .
المواد العضوية الناتجة عن تحلل المواد النباتية و الحيوانية و يتم التخلص منها عن طريق المرشحات الرملية
التبادل الأيوني لنزع الأملاح :ion exchange
يستخدم التبادل الأيوني في معالجة المياه للتخلص من الأملاح الآيونيه المذابة في المياه و هي أما كاتيونات cations موجبة الشحنة أو انيونات anions سالبة الشحنة و الحصول علي مياه عالية الجودة و ذلك لأن الغلاية ذات الضغط العالي تحتاج إلي مياه عالية الجودة .
نزع الغازات deaerion
توجد نظريتين لشرح نزع الغازات
قانون دالتون Dalton,s law
و التي تنص علي أن الضغط الكلي المبذول علي حوائط الوعاء يساوي مجموع الضغوط الجزيئيه لكل الغازات الموجودة بالوعاء و هذا يعني أنه اذا تواجدت عدة غازات بالوعاء مثل النتروجين و الأكسجين و البخار فإن الضغط داخل حاوية نزع الغازات = مجموع ضغط كل غاز موجود بها
قانون هنري Henry,s alw
و الذي ينص علي أن كمية الغازات المذابة في المحلول تتناسب مباشرة مع الضغط الجزئي لهذا الغاز في الجو المحيط أعلي المذيب .
في نازع الغازات يكون المذيب هو المياه و تكون أغلب الغازات المذابة عبارة عن نتروجين و أكسجين
يقترح قانون هنرىتقليل كمية الغازات المذابة في المياه عن طريق تقليل ضغط الغازات الموجودة بالمياه المحيطة بنازع الغازات أي بتقليل الضغوط الجزيئيه .
فكرة عمل نازع الغازات :
يمكن ببساطه توضيح عمل نازع الغازات بأنه عند تسخين المياه إلي درجة حرارة الغليان يتصاعد الأكسجين مع البخار .
تسخن المياه ثم تكسر إلي رذاذ صغير فعند دراسة قطره صغيره من مياه هذا الرذاذ يكون الضغط الخارجي الجزيئ لهذه القطرة نتيجة الأكسجين صغير جداً عندئذ أي أكسجين مذاب يهرب إلي البخار المتدفق خارجاً عن قطرة الرذاذ و يقذف إلي الخارج . يخفض نازع الغازات محتزي الأكسجين المذاب إلي أقل من 0.005PPM حيث أن وجود الأكسجين يعد العامل الرئيسي لعمليات التآكل
طلمبات كيميائيه chemical pumps
تحتاج معالجة المياه الداخلية إلي بعض الكيماويات تحقن إلي الغلاية تحت ضغط الغلاية و لإمكانية ذلك تستخدم مضخات حقن كيميائيه و هي عبارة عن طلمبات أزاح ه موجبه Positive displacement pump تحتوي علي دفه قابله للضبط و علي ذلك فأن كمية الكيماويات يجب التحكم فيها بعناية
ثلاثة طرق للتغلب علي حدوث التآكل هي :
زيادة قيمة الPH في المتكاثف
إضافة عناصر لتخلص من الأكسجين المتبقي
إضافة عناصر لمنع المياه من أحداث رطوبة للحديد و بالتالي التغلب علي التآكل
تحلل الأمونبا أكسيد النحاس بسهوله و الذي يتكون من تفاعل الأكسجين مع النحاس و لذلك تسبب إضافة الأمونيا مخاطر لخطوط المتكاثف و المبدلات الحرارية المصنعة من النحاس اذا لم يتم لتخلص من الأكسجين
يزيد معادل الأميدات Neutralizing Amides في البخار من قيمة PH في المتكاثف و بالتالي يقل التآكل
الطاقة و تكلفة الوفر energy cost saving
يجب أن تكون نتيجة البرنامج الجيد و الكامل لمعالجة المياه الوصول إلي وفر في كلا من استهلاك الطاقة 7 البخار المتولد & تكلفة الصيانة و تكاليف الكيماويات المعالجة
يمكن للتوفيرات قصيرة الوقت short term في الطاقة و الكيماويات المعالجة أن نسترجع تكلفة تطبيق برنامج المعالجة عند معدل فعال بالأضافه إلي فوائد و مميزات علي المدى الطويل مثل مقاومة التآكل و تكون القشور في حالة الغلايات الكبيرة فان تقليل الصيانات و انخفاض تكلفة التشغيل يصبح جوهريا.
أ – منع التآكل و القشور : يؤدي تكون القشور في الغلاية إلي انخفاض كفاءتها
ب- تقليل التفوير : يجب تقليل التفوير بقدر الأمكان و يمكن حساب المفقودات نتيجة التفوير
ج – استعادة المتكاثف
د – التسخين المسبق لمياه التغذية
الإجراءات بعد معالجة مياه التغذية و مياه الغلاية و المتكاثف :
تضاف بعض المواد الكيميائية للحصول علي الخصائص المطلوبة في مياه التغذية و مياه الغلاية و المتكاثف للوصول للآتي :
زيادة الأس الهيدروجيني PH في مياه التغذية .
التخلص من العسر المتبقي
التخلص من الأكسجين المتبقي
منع التآكل في نظم المتكاثف
يتم إضافة الآتي لتحقيق ما سبق :
إضافة هيدرازيدالصوديوم و التي تزيد القلوية لمياه الغلاية
إضافة فوسفات ثلاثي الصوديوم : و هو محلول قلوي يكون رواسب غير قابله للذوبان مع مكونات العسر كقاعدة يتم المحافظة علي من 20 : 40 ملليجرام لكل لتر من P2O5 في مياه الغلاية في ضغط حتى 50 بار
يتم إضافة الفوسفات غلي مياه التغذية أو خط مياه التغذية بواسطة مضخة metric pump
في النظم الكبيرة حين يتم التخلص من هذه المخاطر بإضافة الفوسفات مباشرة إلي الغلاية
الهيدرازين : و الذي يخلص مياه التغذية من الأكسجين المتبقي و يزيد قلوية مياه الغلاية كذلك يزيد من قيمة PH في المتكاثف .
لفترات التوقف الطويلة يجب أن تجهز الغلاية بحوالي 100 مجم / لتر هيدرازين في مياه الغلاية
للحماية من حدوث تآكل
الأمونيا : و التي لا تزيد من قلوية مياه الغلاية و لكن تزيد قيمة PH في المتكاثف
حماية التآكل في نظام المتكاثف Prevent corrosion in condensate system
يحدث التآكل في نظام المتكاثف نتيجة تأثير ذوبان الحمض الكربوني و الذي له قيمة PH منخفضة في المتكاثف أيضاً الأكسجين المذاب له تأثير علي التآكل .
ينتج الحمض الكربوني من وجود البيكربونات (أو الحمض الكربوني الحر<sp