بطور معمول از سیستم های پیشرفته تصفیه آب صنعتی برای تامین آب خوراک دیگ بخار یا بویلر (Boiler) استفاده می‌شود. وظیفه سیستم تصفیه آب بویلر حذف ترکیبات و آلاینده‌های موجود در آب، و در نتیجه، محافظت از اجزای واحد دیگ بخار و لوله کشی‌هاست. این آلاینده ها ممکن است شامل مواد جامد محلول، مواد جامد معلق و عناصری مانند آهن ، مس ، سیلیس ، کلسیم ، منیزیم ، آلومینیوم ، سختی و گازهای محلول باشد. بدون تصفیه مناسب ، آب خوراک ورودی به دیگ بخار می‌تواند باعث تشکیل جرم و رسوب، خوردگی و گرفتگی بویلر و تجهیزات پایین دست شود. پس اگر آب بویلر به درستی تصفیه نشود منجر به افزایش چشمگیر هزینه تعمیر و نگهداری سیستم، افزایش مصرف سوخت و خرابی دیگ بخار می‌شود.
اساس کار سیستم تصفیه آب دیگ بخار حذف ناخالصی های مضر قبل از ورود به دیگ بخار و همچنین کنترل اسیدیته و هدایت آب (Conductivity) است. از روش‌های مختلفی به صورت سلسله وار برای تصفیه آب بویلر استفاده می‌شود. ولی در تمام موارد یک سیستم تصفیه آب پیشرفته نظیر دستگاه اسمز معکوس (RO) عملیات اصلی را انجام می‌دهد و در مواردی از سیستم‌های دیگری نظیر رزین‌های تبادل یونی (IX) برای افزایش کیفیت در ادامه سیستم RO نیز استفاده می‌شود. به چنین سیستم‌هایی که بعد از دستگاه RO برای افزایش کیفیت آب استفاده می‌شود در اصطلاح پالیشینگ (Polishing) گفته می‌شود. ولی استفاده و یا عدم استفاده از سیستم پالیشینگ به عوامل مختلفی نظیر فشار عملیاتی بویلر، کاربرد بخار تولیدی و خصوصیات شیمیایی آب وابسته است.
دستگاه تصفیه آب دیگ بخار از چه سیستم‌هایی تشکیل شده است؟
گفتیم که در دستگاه تصفیه آب بویلر از سیستم‌های مختلفی بصورت سلسله وار برای دستیابی به کیفیت مورد نظر استفاده می‌شود. و حالا می‌خوایم نگاه دقیق تری به چنین دستگاهی بیندازیم و اجزای آن را بررسی کنیم:
فیلتراسیون (Filtration)
در اولین مرحله جریان آب بویلر از طریق یک یا چند واحد فیلتراسیون عبور داده می‌شود تا جامدات معلق، کدورت و مواد آلی فیلتر شود. سیستم‌های میکروفیلتر یکی از بهترین گزینه‌ها برای این مرحله هستند. هنگامی که در دستگاه تصفیه آب بویلر قرار است از رزین‌های سختگی‌گیر یا موارد دیگر به عنوان پیش تصفیه استفاده کنیم، میکروفیلترها می‌توانند وسیله‌ای مقرون به صرفه برای جلوگیری از رسوب و گرفتگی و محافظت از تجهیزات تصفیه آب پایین دست باشند.
رزین سختی‌گیر (Ion Exchange Softening )
دستگاه رزین سختی‌گیر (IXS) برای از بین بردن سختی آب خوراک بویلر استفاده می‌شود. سیستم IX قادر است ترکیباتی که باعث ایجاد سختی در آب می‌شوند، نظیر کلسیم، منیزیم و … را به طور کامل حذف کند. این کار با استفاده از یک رزین نرم کننده انجام می شود، که به طور معمول یک رزین کاتیون اسید قوی (SAC) است که یون‌های عامل سختی را با یون دیگری نظیر سدیم مبادله می‌کند. اگر عملیات تصفیه اصلی مبتنی بر فرایند RO باشد استفاده از چنین سیستمی برای نرم کردن آب تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر دوام ممبران‌های اسمز معکوس خواهد داشت.
رزین حذف قلیاییت (Dealkalization)
قلیاییت موجود در آب خوراک بویلر می‌واند باعث ایجاد کف در دیگ بخار و همچنین خوردگی در لوله ها شود. بنابراین، از رزین حذف قلیاییت (IXD) برای تصفیه جریان خوراک دیگ بخار با رزین آنیونی قوی (SBA) یا اسید ضعیف (WAC) استفاده می‌شود. سیستم IXD قابلیت حذف یون‌های بی کربنات ، سولفات و نیترات و کاهش pH را دارد. البته اگر در ادامه فرآیند تصفیه قرار باشد از سیستم‌هایی نظیر اسمز معکوس یا نانوفیلتر استفاده شود، لازم نیست از سیستم IXD استفاده شود.
اسمز معکوس و نانوفیلتر، بخش اصلی سیستم تصفیه آب بویلر
سیستم‌های RO و NF معمولا به عنوان بخش اصلی سیستم تصفیه آب دیگ بخار مورد استفاده قرار می‌گیرند، که می توانند برای از بین بردن باکتری‌ها ، نمک‌ها ، ترکیبات آلی، سیلیس و سختی مفید باشند. فرایند RO و NF هر دو از نوع فیلتراسیون غشایی هستند، به این معنی که از یک غشای نیمه تراوا برای جذب هرگونه آلاینده استفاده می کنند، در حالی که به مولکول های آب اجازه می‌دهند عبور کنند. کیفیت بالای آب تولیدی توسط این سیستم‌ها (بخصوص RO) و هزینه‌های عملیاتی پایین باعث شده که از آن‌ها استفاده‌های گسترده‌ای برای تصفیه آب بویلر شود.
رزین حذف کامل مواد معدنی (Demineralization)
برای مواردی که دبی آب مورد نیاز بویلر بسیار زیاد است و یا فشار عملیاتی دیگ بخار بالاست، کیفیت آب مورد استفاده در بویلر هم باید بالاتر باشد. در چنین مواردی رزین حذف یون می‌تواند به عنوان تصفیه اصلی جایگزین سیستم RO شود. IX به طور معمول آب با کیفیتی تولید می‌کند. ولی انتخاب بین اسمز معکوس و رزین حذف یون مستلزم بررسی و در نظر گرفتن پارامترهای مختلفی است.
سیستم حذف گاز (Degasification)
پس از انجام مراحل تصفیه اصلی، آب تصفیه شده با میعانات حاصل از دیگ بخار ترکیب و وارد سیستم حذف گاز می شوند. این مرحله اکسیژن و دی اکسید کربن محلول در آب را حذف می‌کند که برای جلوگیری از خوردگی بسیار مهم است.
سیستم پرداخت (Polishing)
بسته به نیاز و شرایط و محدودیت‌های دیگ بخار، ممکن است به فناوریهای پرداخت نیاز باشد. این مرحله معمولا بر روی آب تصفیه شده فرایند اصلی تصفیه شامل RO یا IX استفاده می‌شود. فن آوری های پولیش معمولی شامل سیستم‌های رزین ترکیبی (IX Mixed Bed) و الکترودیونیزها (EDI) هستند.
بعد از تمام مراحل تصفیه آب ذکر شده در بالا، آب خوراک بویلر با استفاده از خط لوله به دیگ بخار منتقل می شود و در آنجا حرارت داده می‌شود تا بخار تشکیل شود. میعانات سپس با آب تصفیه شده ترکیب شوند و چرخه دوباره آغاز می شود.
سیستم تصفیه آب کندانس یا (Condensate Polishing Plant (CPP
وظیفه این بخش حذف ذرات جامد معلق و مواد محلول در آب خروجی از کندانسور به منظور حفاظت از اجزای سیکل ترکیبی در برابر خوردگی است. این سیستم وظیفه تصفیه جریان آب تقطیر شده براي اطمینان از اینکه ناخالصیها وارد سیستم تغذیه آب و بخـار نگردنـد و کیفیـت آب در حد استاندارد باشد را بر عهده دارد. این سیستم در چرخه آب تغذیه شده پس از کندانسور سیکل ترکیبی نصب می شود و آب تقطیر شده را قبـل از ورود به بویلر تصفیه می نماید.
وظیفـه سیـستم CPP
در نیروگاه های سیکل ترکیبی که براي تبدیل بخار به آب از جت کندانسورها استفاده می شود، وظیفـه اصـلی سیـستم CPP تـصفیه آب تقطیـر شـده از آلومینیوم یا سیلیس احتمالی موجود است. آلومینیوم یا سیلیس ممکن است در لوله هاي مبدل حرارتی جذب شده باشد. در انواع سیستم خنک کننده تر، CPP براي تصفیه آب تقطیر شده استفاده می شود و باعث می شود فضولات خروجی از بویلر کاهش یابـد. در برخی از نیروگاههای سیکل ترکیبیا این سیستم شامل دو مخزن Filter Sand و Mixed bed میباشد.
در نیروگاههای سیکل ترکیبی ساخت مپنا عموما از فیلتر های pre-coat استفاده می شود.
این فیلترها حاوی رزین های یک بار مصرف بوده و پس از طی مدت تعیین شده تعویض می شود. این سیستم دارای یک مسیر بای پس است که در صورت نیاز آب در گردش در سیکل اصلی از آن مسیر عبور داده می شود. آب خروجی از این بخش پس از تبادل حرارت در کندانسور های اجکتور و gland steam به سمت بویلر HRSG نیروگاه سیکل ترکیبی رفته و وارد دی اریتور یا هوازدا می شود. البته در صورتی که CPP با فشار پایین کار کند بعد از CPP یک بوستر پمپ برای تقویت فشار در نظر گرفته می شود. کنترل CPP در نیروگاه سیکل ترکیبی توسط یک سیستم کنترل منطقیِ متصل به سیستم DCS مرکزي انجام میگیرد.
اگرچه این مراحل نمایانگر سلسله‌ای از فرآیند‌هایی است که همگی می‌توانند برای تصفیه آب بویلر استفاده شوند، اما مهم است که بدانیم شرایط برای هر سیستم بویلر منحصر به فرد است و نیازمند محاسبات بسیار پیچیده‌ای است که ترکیب مورد نیاز واحد تصفیه آب را به طراح دیکته می‌کند. توصیه می‌شود برای این منظور حتما با طراح و سازنده دیگ بخار مشورت کنید. همچنین باید یک مشاور و متخصص تصفیه آب بررسی کاملی روی شرایط شما انجام دهد، که می‌تواند در تعیین اینکه ترکیب کدام یک از این فرآیندها برای تصفیه آب دیگ بخار شما بهترین گزینه است، به شما کمک کند.
