دی اریتور (هوازدا)

دی اریتور چیست؟

هوازدا یا دی اریتور به دستگاه و فرآیندی گفته میشود که در آن گازهای نامحلول اکسیژن و کربن دی اکسید از آب ورودی به بویلر حذف می گردد. بویلر به دیگ های بخاری یا آب گرم تحت فشار گفته میشود که در صنایع مختلف از قبیل نیروگاه ها، کارخانجات صنعتی و مواد غذایی و غیره کاربرد دارد. در این گروه از تجهیزات به مرور و بخاطر رسوب کردن اکسیژن آب در دیواره های آن و همچنین واکنش شیمیایی که با کربن دی اکسید انجام می دهند منجر به خوردگی دیواره ها و آسیب وارد شدن به دیگ بخار می گردد. اکسیژن موجود در آب با واکنش به کربن دی اکسید در نهایت اسید کربنیک تولید می کند که به شدت در خوردگی فلزات موثر است.

استفاده از دی اریتور (Deaerator) باعث میشود تا میزان اکسیژن نامحلول در آب و کربن دی اکسید کاهش پیدا کرده و در نهایت از خوردگی دیواره های دیگ بخار بویلر جلوگیری شود. توجه داشته باشید که با افزایش کربن دی اکسید در آب ورودی به دیگ بخار، PH آب تا حد زیادی کاسته میشود و در نهایت محیط شرایط اسیدی پیدا می کند و خوردگی به مرور رخ خواهد داد.

روال و اساس کار دی اریتورها بر این قانون مهم بنا شده است که در دمای اشباع، گازهای اکسیژن و نیتروژن در آب با کمترین فشار از آن جدا شده و با خروج از دی اریتور امکان ورود به دیگ بخار را پیدا نخواهند کرد. این قانون به قانون هری دالتون شهرت دارد.

کاربرد دی اریتور چیست؟

در واقع دی اریتور دو کاربرد بسیار مهم در دیگ بخار دارد که عبارتند از:

• هوا زدایی از آب ورودی به بویلر
• پیش گرم کردن آب ورودی به بویلر

به هوازدایی و علت اصلی استفاده از آن در ابتدای متن اشاره شد اما یکی از دیگر از کاربردهای بسیار مهم دی اریتور، استفاده از آن در مرحله پیش گرمایش آب می باشد که تاثیر بسیار زیادی بر کارایی و عملکرد بویلر خواهد داشت. ورود آب با دمای پایین به دیگ بخار باعث میشود تا شوک حرارتی صورت گیرد که آسیب بسیار زیادی بر دیگ وارد خواهد کرد. علاوه بر کاهش طول عمر دیگ بخار، ظرفیت بخار دهی دستگاه نیز با ورود آب با دمای پایین به آن با کاهش زیادی مواجه می گردد. به همین منظور از دی اریتور در پیش گرمایش آب ورودی به بویلر استفاده میشود.

مراحل کار دی اریتورها چیست؟

بدون در نظر گرفتن شیوه هوا زدایی در Deaerator می توان مراحل انجام این کار را به این صورت بیان نمود:

• ورود آب به دی اریتور
• هوا زدایی با بخار
• هوا زدایی با جذب کننده اسکیژن

به اختصار می توان شیوه کار انواع مختلف سیستم های هوازدایی به این صورت است که ابتدا آب وارد دستگاه شده و حجم بالایی از گازهای نامحلول در آن و کربن دی اکسید حذف شده و از شیر خروجی به بیرون منتقل می گردد. به منظور حذف میزان اکسیژن باقی مانده در آب از مواد جاذب اکسیژن استفاده میشود که پرکاربردترین آنها شامل موارد زیر می باشد:

• سولفیت سدیم (Na2SO3)
• کربوهیدرازین
• دی اتیل هیدرکسیل آمین (DEHA)
• نیتریل تری استیک اسید (NTA)
• اتیلن دی آمین تتراستیک اسید (EDTA)
• هیدروکینون
• هیدرازین (N2H4)

مواد شیمیایی جاذب اکسیژن اغلب به آب بویلر افزوده می‌شود تا مقدار ناچیز باقی‌مانده اکسیژن که در دی اریتور حذف نشده را جذب کند. نوع ماده شیمیایی بکار برده شده بستگی به موقعیتی دارد که از آن استفاده می‌شود ممکن است در سیستم‌های فرار یا غیر فرار استفاده شود. اغلب سیستم‌های کم فشار (کمتر از 650 psi) از نوع غیر فرار محسوب می‌شوند؛ و بیشتر سیستم‌های با فشار بالاتر (بیشتر از 650 psi) و تمام سیستم‌هایی که دارای چندین مادهٔ آلیاژی هستند از نوع فرار استفاده می‌کنند.

پرکاربردترین جاذب اکسیژن در سیستم‌های فشار پایین سولفیت سدیم (Na2SO3) است. این ماده بسیار مؤثر بوده و به سرعت با مقدارهای ناچیز اکسیژن واکنش داده و تولید سولفات سدیم (Na2SO4) می‌کند که ماده‌ای غیر رسوبی محسوب می‌شود. جاذب اکسیژن دیگری که استفاده از آن زیاد است و به صورت رقیق و برای سیستم‌های فرار استفاده می‌شود هیدرازین (N2H4) است.

دیگر جاذب‌های اکسیژن شامل کربوهیدرازین، دی اتیل هیدرکسیل آمین (DEHA)، نیتریل تری استیک اسید (NTA)، اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) و هیدروکینون می‌شود.

انواع دی اریتور

با توجه به روال کار و شیوه ای که برای جداسازی اکسیژن و گازهای نا محلول در آب به کار گرفته میشود، سیستم های هوا زدایی از دیگ بخار را می توان به دو گروه کلی تقسیم نمود که عبارتند از:

• دی اریتور سینی دار
• دی اریتور فنری
• دی اریتور خلا

دی اریتور سینی دار

یکی از رایج ترین انواع سیستم هوازدایی دیگ بخار، دی اریتورهای سینی دار می باشد. ساختار کلی این نوع هوازدا شامل یک دیگ افقی با برجستگی در وسط آن می باشد که در بالای قسمت برجستگی نوعی کلاهک به شکل گنبد قوسی شکل قرار گرفته است. آب از قسمت گنبد دستگاه وارد شده و بر روی سینی هایی با منافذ متعدد قرار میگیرد و به صورت قطرات ریز به پایین منتقل میشوند. همزمان با ورود آب به منافذ سینی، بخار هوازدا از پایین با فشار کم رو به بالا حرکت نموده و از منافذ سینی عبور می کنند.

در صورت برخورد آب با بخار هوازدا، به دلیل افزایش دمای آب و رسیدن به دمای اشباع، بخش زیادی از گازهای موجود در آن جدا شده و همراه با بخار هوازدا از شیر تخلیه بالای گنبد به بیرون از دستگاه منتقل میشوند.

پس از این مرحله آب به منبع افقی وارد شده و برای جداسازی اکسیژن باقی مانده در آن از جاذب اکسیژن از قبیل سولفیت سدیم استفاده شده و در نهایت اکسیژن باقی مانده با آن واکنش انجام داده و به سولفات سدیم تبدیل میشود. سولفات سدیم خاصیت خرودگی و رسوب نداشته و برای دیگ بخار مشکلی ایجاد نخواهد کرد. در نهایت آب از شیر تخلیه به منبع تغذیه قرار گرفته شده در بیرون دی اریتور با فشار کم منتقل خواهد شد.

نکته بسیار مهم در این نوع دی اریتور این است که شیر تخلیه گاز در بالای گنبد باید به اندازه ای باز شود که اکسیژن موجود در بخار براحتی از مخزن خارج شود. در صورت عدم توجه به این مساله، بخشی از اکسیژن جدا شده از مرحله هوازدایی مجدد وارد آب خواهد شد.

دی اریتور اسپری شونده (نازل های فنری)

در نوع دیگر Deaerator دستگاه از یک مخزن افقی تشکیل شده که درون آن شامل چند بخش می باشد که هر یک وظایف خاصی را بر عهده دارند. سمت چپ ترین بخش در این دستگاه عمل پیش گرمایش صورت می گیرد تا بخش جداسازی گاز از آب راحت تر صورت گیرد. آب از نازل های فنری شکل با منافذ کوچک عبور کرده و به صورت اسپری و افشانه ای وارد دستگاه می گردد و با بخاری که از پایین دستگاه وارد این بخش میشود گرم خواهد شد.

بعد از این گام، آب وارد بخش دوم دستگاه شده و بخار هوازدا از پایین و با فشار کم به آن برخورد کرده و در نهایت گازهای نامحلول و اکسیژن از آن خارج شده و از شیر بالای دستگاه به بیرون منتقل خواهد شد. آب حاصل بعد از اضافه شدن مواد جذب کننده اسکیژن در صورت لزوم به مخزن پایین دستگاه منتقل شده و برای استفاده در دیگ بخار مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

مزایای استفاده از دی اریتور

اصلی ترین دلایل و مزایایی که کاربرد سیستم هوازدایی دیگ بخار را تا این اندازه گسترده کرده است عبارتند از:

• جلوگیری از خوردگی دیواره های دیگ بویلر و افزایش طول عمر دیگ
• جلوگیری از رسوب روی دیواره های دیگ بولیر و عملکرد بهتر دستگاه تولید بخار
• بهبود بخاردهی بویلر
• افزایش بلودان در بویلر

با توجه به مزایای فوق از این دستگاه هوازدا می توان در پالایشگاه ها، کارخانجات تولید مواد غذایی و لبنی، بیمارستان ها، بخش های کشاورزی صنعتی مانند گلخانه ها استفاده نمود.

 

بمنظور تقلیل گازهای نامحلول در آب می توان با افزایش دمای آب میزان حلالیت را به میزان قابل قبولی کاهش داد. میزان حلالیت گازهای در آب با دما رابطه معکوس دارد. هرچه دمای آب دی اریتور به 100 درجه سانتیگراد نزدیکتر باشد میزان گازهای محلول در آب به 0 PPm نزدیکتر می شود.

بمنظور افزایش دمای آب دی اریتور از بخار تولیدی دیگ استفاده می کنند. بدین معنی که بخشی از بخار دیگ را متناسب با ظرفیت دی اریتور، میزان کندانس برگشتی و آب تغذیه جایگزین شده ، پس از تقلیل فشار به قسمت پایین برجک دی اریتور وارد می کنند همچنین آب ورودی از مخزن کندانس را از نازل بالای برجک بر روی سینی های انتقال حرارت و انتقال جرم درون برجک می ریزند. آب از سمت بالا بر روی سینی ها ریخته و بخار از سمت پایین به بالا حرکت نموده( جریان معکوس) و در روی سینی ها فرایند انتقال جرم و انتقال حرارت انجام می شود به عبارت ساده تر پس از عبور آب از روی سینی ها دمای آن بالا رفته و گازهای نامحلول آن کاسته می شود.

نکات مهم در استفاده از سیستم هوازدا (Deaerator)

در استفاده از سیستم هوازدایی دیگ بخار لازم است چند نکته مهم در نظر گرفته شود که عبارتند از:

• شیر تخلیه گاز باید به اندازه کافی باز باشد تا از انتقال مجدد اکسیژن به آب جلوگیری گردد. با توجه به نوع طراحی در نظر گرفته شده برای دی اریتور ممکن است از کندانس کننده در این بخش استفاده شود تا کلر موجود را از بین ببرد تا شیر بتواند به اندازه کافی باز شود.
• انتقال آب بعد از هوازدایی به منبع پایین دستگاه با فشر پایین انجام میشود و امکان پدیده کاویتاسیون (جوشش آب بخاطر افت فشار) وجود خواهد داشت. در نتیجه لازم است منبع در ارتفاع پایین تر از دی اریتور قرار گیرد تا از بروز این مشکلات جلوگیری گردد.
• به منظور افزایش طول عمر دیگ بخار و جلوگیری از پدیده شوک حرارتی، علاوه بر استفاده از پیش گرمایش در دی اریتور، لازم است دیواره های مخزن آب خروجی از این دستگاه کاملا عایق شود.