کیفیت آب ورودی به دیگ بخار صنعتی نقش تعیین‌کننده‌ای در ایمنی، کارایی و طول عمر دستگاه دارد. سه پارامتر محوری که در این خصوص باید مورد توجه باشند عبارتند از: میزان کل مواد جامد محلول (TDS)، میزان ذرات معلق (TSS) و pH آب.
مفهوم TDS یا کل مواد جامد محلول چیست؟
عبارتTDS یا همان Total Dissolved Solids عبارت است از مجموع مواد جامد محلول (آیونی یا غیرآیونی) که در آب وجود دارند، مانند کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، کلریدها، سولفات‌ها، بی‌کربنات‌ها و سایر یون‌های محلول. در یک دیگ بخار، وقتی آب تغذیه وارد می‌شود و سپس حرارت می‌بیند و بخار تولید می‌شود، آب باقیمانده علیرغم تولید بخار، باقیمانده مواد محلول را در خود نگه داشته و به عبارتی «غلیظ‌تر» می‌شود. اگر این غلظت (TDS) به حد نامطلوب برسد، امکان دارد مشکلاتی در سیستم تولید بخار ایجاد کند.
مفهوم TSSیا کل ذرات معلق به چه معنی است؟
TSSبه ذرات معلقی گفته می‌شود که در آب شناور هستند، از فیلتر عبور نمی‌کنند یا مگر با ذرات بسیار ریز؛ به عبارت دیگر، آن دسته از جامداتی که در آب حل نشده‌اند بلکه معلق‌اند.
تفاوت TDS و TSS
- TDS: شامل املاحی است که در محلول هستند، قابل فیلتر شدن نیستند (یا پس از فیلتر ریز) و از طریق تبخیر یا روش‌های هدایت الکتریکی قابل اندازه‌گیری‌اند.
- TSS: ذراتی هستند که در آب معلق‌اند، معمولاً قابل فیلتر شدن‌اند و وزن خشک آن‌ها پس از فیلتر و خشک کردن اندازه‌گیری می‌شود
به صورت خلاصه:
TS = TDS + TSS
در کاربرد دیگ بخار، غالباً تمرکز بر TDS است، زیرا مواد محلول با افزایش غلظت در آب دیگ منجر به مشکلات اصلی می‌شوند؛ اما وجود TSS نیز می‌تواند باعث کف، رسوب اولیه و اختلال در عملکرد شود.
pH آب
pH بیانگر اسیدی یا بازی بودن آب است. در سیستم‌های بخار، سطح pH باید در محدوده مناسب باشد تا هم از خوردگی جلوگیری شود و هم از تشکیل رسوب ناخواسته.
ارتباط TDS/TSS با pH: آب با TDS بالا شاید ترکیبات قلیایی یا اسیدی بیشتری داشته باشد؛ علاوه بر این، pH نامتعادل ممکن است رسوب‌گذاری یا خوردگی را تشدید کند.
پیامدهای افزایش TDS
اگر (TDS) به حد نامطلوب برسد، امکان دارد مشکلات زیر رخ دهد:
- تشکیل کف یا فوم (foam) در سطح آب دیگ که باعث همراه شدن آب (carry-over) همراه بخار می‌شود.
- کاهش کیفیت بخار تولیدی و منتقل شدن آب همراه بخار به اجزای فرآیند که سبب تشکیل رسوب در مبدل‌ها، شیرها، تله‌های بخار می‌گردد.
- کاهش انتقال حرارت به دلیل رسوب یا تجمع مواد جامد که موجب می‌شود مصرف سوخت بیشتر، راندمان کمتر شود.
- بالا رفتن احتمال خوردگی یا ترک (به‌ویژه در فشارهای بالا) به واسطه ورود ناخالصی‌ها به سیستم.
پیشنهاد مطالعه: درباره رسوب زدایی دیگ بخار از مهندس علی خادمی بخوانید.
کنترل TDS در دیگ بخار
کنترل TDS معمولاً از دو مسیر انجام می‌شود:
الف) تصفیه آب تغذیه
پیش از ورود آب به دیگ، باید املاح محلول کاهش یابد. این کار با استفاده از سختی‌گیر رزینی، فیلترهای کاتیونی و آنیونی و گاهی سیستم اسمز معکوس (RO) انجام می‌شود.
سختی‌گیر رزینی دابو صنعت با حذف یون‌های کلسیم و منیزیم، مؤثرترین روش برای کاهش سختی آب و کنترل سطح TDS است. این دستگاه‌ها با رزین‌های تبادل یونی کار می‌کنند و پس از اشباع، با محلول نمک بازسازی می‌شوند.
ب) عملیات Blow-down (تخلیه کنترل‌شده)
وقتی TDS به حد تعیین‌شده رسید، اپراتور بخشی از آب دیگ را تخلیه و با آب تازه جایگزین می‌کند تا غلظت مواد محلول کاهش یابد. این کار به‌صورت دستی یا خودکار (با سنسور هدایت الکتریکی) انجام می‌شود.
مقدار مجاز TDS در دیگ بخار
محدوده مجاز TDS بسته به فشار کاری دیگ متغیر است:
| فشار کاری دیگ | محدوده مجاز TDS (ppm) | توضیحات |
| فشار پایین (تا 3 بار) | 2500–3500 | مجاز در صنایع غذایی و گرمایشی |
| فشار متوسط (3–20 بار) | 1000–2500 | نیاز به کنترل دقیق‌تر |
| فشار بالا (>20 بار) | <1000 | نیاز به آب فوق خالص و Blow-down مداوم |
سختی آب و رابطه آن با TDS
سختی آب عمدتاً به حضور یون‌های کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) مربوط است. این یون‌ها هنگام حرارت، رسوب کربنات و سولفات تشکیل داده و سطح انتقال حرارت را عایق می‌کنند.
هرچند سختی بخشی از TDS محسوب می‌شود، اما تأثیر آن در تشکیل رسوب بسیار بیشتر است. حتی اگر مقدار TDS مجاز باشد ولی سختی کنترل نشود، باز هم خطر رسوب وجود دارد.
بنابراین، کاهش سختی آب به صفر یا نزدیک صفر (۰ تا ۱ ppm) توصیه می‌شود.
سختی مجاز آب در دیگ بخار و دیگ چگالشی
| نوع دیگ | سختی کل مجاز (ppm) | TDS مجاز (ppm) | توضیح |
| دیگ بخار معمولی (فشار پایین تا متوسط) | ۰–۲ | 2000–3500 | در صورت Blow-down منظم و استفاده از سختی‌گیر رزینی |
| دیگ بخار فشار بالا | <1 | 500–1000 | نیاز به آب تغذیه بسیار خالص |
| دیگ چگالشی | تقریباً صفر | <1000 | به دلیل طراحی خاص و حساسیت بالا به رسوب |
دیگ‌های چگالشی به دلیل دمای برگشت پایین و طراحی خاص مبدل حرارتی، تحمل کمتری در برابر املاح دارند. حتی مقدار اندک سختی می‌تواند باعث خوردگی و کاهش بازده شود. بنابراین، آب ورودی این نوع دیگ‌ها باید به‌طور کامل نرم و فاقد املاح سخت باشد.
پیشنهاد مطالعه : درباره دودکش دیگ چگالشی از دکتر محمد عابدی بخوانید.
پیامدهای افزایش TDS
- تشکیل کف (Foaming): افزایش TDS باعث افزایش کشش سطحی آب و کف کردن آن می‌شود.
- Carry-over: همراه شدن قطرات آب با بخار، که منجر به ورود ناخالصی به خطوط بخار و تجهیزات بعدی می‌شود.
- رسوب‌گذاری: کاهش انتقال حرارت تا ۱۵٪ و افزایش مصرف سوخت تا ۱۰٪.
- خوردگی: افزایش هدایت الکتریکی محیط، تسریع واکنش‌های الکتروشیمیایی و زنگ‌زدگی.
چک‌لیست فنی کنترل TDS و سختی آب در دیگ بخار
| مورد بررسی | بازه زمانی | محدوده یا اقدام توصیه‌شده |
| اندازه‌گیری TDS آب دیگ | روزانه | کمتر از مقدار طراحی (معمولاً <3000 ppm) |
| بررسی هدایت الکتریکی آب دیگ | روزانه | <2000 µS/cm برای فشار پایین |
| اندازه‌گیری سختی آب تغذیه | روزانه | ۰ تا ۱ ppm (با سختی‌گیر رزینی دابو صنعت) |
| بررسی عملکرد سختی‌گیر رزینی | هفتگی | تست رزین و احیای سیستم با محلول نمک |
| Blow-down (تخلیه کنترل‌شده) | روزانه/اتوماتیک | تا رساندن TDS به محدوده مجاز |
| بازرسی فیزیکی دیگ | ماهانه | کنترل وجود رسوب یا زنگ‌زدگی |
| آنالیز شیمیایی آب تغذیه | فصلی | اندازه‌گیری pH، TDS، سختی کل، آلکالینی |
| ثبت داده‌ها در دفتر اپراتوری | روزانه | نگهداری سوابق برای تحلیل روند |
نتیجه‌گیری
معیار TDS و سختی آب دو پارامتر حیاتی در بهره‌برداری از دیگ‌های بخار و چگالشی هستند. کنترل مداوم این شاخص‌ها با استفاده از سختی‌گیر رزینی، سیستم Blow-down مناسب و پایش هدایت الکتریکی باعث می‌شود:
- راندمان سوخت بالا بماند
- از تشکیل رسوب و خوردگی جلوگیری شود
- عمر مفید دیگ بخار افزایش یابد
- هزینه نگهداری و تعمیرات کاهش یابد
شرکت دابو صنعت با تولید سختی‌گیرهای رزینی صنعتی و انواع دیگ بخار و دیگ چگالشی، می‌تواند راهکار کامل مدیریت آب تغذیه را برای صنایع مختلف فراهم آورد.
سایر مقالات
برخی محصولات دابو صنعت
