در حوزه تبخیر صنعتی، رسوب گیری و پوسته پوسته شدن چالش های مداومی را ایجاد می کند که می تواند به طور قابل توجهی مانع کارایی و طول عمر سیستم شود. اواپراتورهای فشرده سازی مجدد بخار مکانیکی (MVR) که به دلیل کارایی انرژی خود مشهور هستند، از این مسائل مصون نیستند. با این حال، ترکیبی از استراتژی‌های پیشگیرانه و اقدامات پیشگیرانه می‌تواند این خطرات را کاهش داده و عملکرد بهینه را تضمین کند و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد.
درک رسوب و مقیاس بندی
رسوب به تجمع مواد نامطلوب - مانند نمک ها، ترکیبات آلی یا جامدات معلق - بر روی سطوح داخلی مبدل های حرارتی و تبخیر کننده ها اشاره دارد. پوسته پوسته شدن، نوع خاصی از رسوب گیری، زمانی اتفاق می افتد که مواد معدنی محلول، در درجه اول کلسیم، منیزیم و سیلیس، به دلیل تغییرات دما یا فشار، رسوب می کنند و رسوبات سختی را روی سطوح انتقال حرارت ایجاد می کنند.
در یک اواپراتور MVR ، فرآیند فشرده سازی بخار باعث افزایش غلظت املاح در جریان تغذیه می شود که به نوبه خود پتانسیل پوسته پوسته شدن را افزایش می دهد. در صورت عدم کنترل، این رسوبات می توانند به شدت مانع انتقال گرما شوند، کارایی اواپراتور را کاهش دهند، نیازهای تعمیر و نگهداری را افزایش دهند و حتی در موارد شدید منجر به خرابی های فاجعه بار شوند.
پیشگیری از طریق طراحی و بهره برداری مناسب
یکی از خطوط اولیه دفاع در برابر رسوب و پوسته پوسته شدن در اواپراتورهای MVR در پارامترهای طراحی و عملکرد نهفته است. اجرای مواد و کنترل های مهندسی مناسب می تواند پتانسیل رسوب را به شدت کاهش دهد.
انتخاب مواد
انتخاب مواد با خاصیت ضد رسوب برای سطوح مبدل حرارتی یک مرحله حیاتی است. فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و آلیاژهای تخصصی مختلف اغلب استفاده می شوند زیرا در برابر خوردگی و تشکیل رسوب مقاوم هستند و دوام سیستم را افزایش می دهند.
خوراک قبل از درمان
پیش تصفیه مناسب آب تغذیه یک جنبه ضروری برای کنترل رسوب است. این به طور معمول شامل حذف جامدات معلق، مواد آلی و یون‌های ایجاد کننده سختی (کلسیم و منیزیم) از طریق فیلتر کردن، نرم شدن یا اسمز معکوس است. با اطمینان از عاری بودن خوراک از ذرات و پیش سازهای پوسته پوسته شدن، احتمال رسوب گیری و پوسته پوسته شدن تا حد زیادی کاهش می یابد.
شرایط عملیاتی بهینه
حفظ شرایط بهینه دما و فشار برای به حداقل رساندن خطر پوسته پوسته شدن بسیار مهم است. در سیستم‌های MVR، فرآیند فشرده‌سازی می‌تواند دمای بخار را افزایش دهد، که اگر غلظت املاح از آستانه حلالیت بیشتر شود، می‌تواند باعث بارش شود. با کنترل فاکتورهای غلظت و حصول اطمینان از عملکرد سیستم در آستانه ایمن، می توان شروع پوسته پوسته شدن را به تاخیر انداخت یا از آن جلوگیری کرد.
درمان شیمیایی
علاوه بر کنترل های مکانیکی، اغلب از درمان های شیمیایی برای جلوگیری از تشکیل فلس ها و رسوب ها استفاده می شود. مواد شیمیایی ضد اسکالانت که از تبلور نمک ها جلوگیری می کنند، معمولاً در آب تغذیه دوز می شوند. این مواد شیمیایی به یون های پوسته پوسته شده متصل می شوند و آنها را در محلول نگه می دارند و از رسوب روی سطوح انتقال حرارت جلوگیری می کنند. برای رسوب ناشی از ترکیبات آلی یا بیوفیلم ها، بیوسیدها و مواد پراکنده می توانند اضافه شوند تا تجمع را مختل کنند و تمیزی سیستم را بهبود بخشند.
انتخاب روش شیمیایی به ماهیت خاص رسوب در سیستم بستگی دارد. نظارت و تنظیمات منظم برای اطمینان از اعمال دوز صحیح مورد نیاز است و از خطرات ناشی از درمان بیش از حد یا کم‌درمان جلوگیری می‌شود.
نظافت و نگهداری دوره ای
با وجود تمام اقدامات پیشگیرانه، درجاتی از رسوب در طول زمان اجتناب ناپذیر است. از این رو، تمیز کردن دوره ای سطوح مبدل حرارتی برای حفظ کارایی سیستم ضروری است. هر دو روش تمیز کردن مکانیکی و تمیز کردن شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند، که اولی معمولاً شامل روش هایی مانند برس زدن یا جت های آب با فشار بالا برای حذف رسوبات سست است. از سوی دیگر، تمیز کردن شیمیایی شامل گردش مواد پاک کننده در سیستم برای حل کردن رسوب ها و رسوبات سرسخت تر است.
برنامه تمیز کردن به شدت رسوب بستگی دارد که اغلب از طریق نظارت منظم بر پارامترهای کلیدی سیستم مانند افت فشار و راندمان انتقال حرارت ارزیابی می شود. در بیشتر موارد، تعمیر و نگهداری به موقع و تمیز کردن می تواند عملکرد اواپراتور را به سطوح تقریباً اولیه بازگرداند.
نظارت و کنترل زمان واقعی
نظارت در زمان واقعی نقش مهمی در کنترل رسوب و پوسته پوسته شدن دارد. سنسورها و سیستم‌های مانیتورینگ پیشرفته می‌توانند تغییرات فشار، دما و نرخ جریان را تشخیص دهند و هشدارهای اولیه در مورد رسوب احتمالی را ارائه دهند. علاوه بر این، نظارت مداوم بر کیفیت آب تغذیه تضمین می کند که پیش سازهای رسوب گذاری در محدوده قابل قبولی هستند.
سیستم های کنترل خودکار می توانند پارامترهای عملیاتی را به صورت پویا تنظیم کنند و اطمینان حاصل کنند که اواپراتور در شرایط عملیاتی بهینه باقی می ماند. به عنوان مثال، تنظیم نرخ گردش مجدد یا اصلاح نسبت تراکم بخار می تواند به مدیریت سطوح غلظت کمک کند و از پوسته پوسته شدن قبل از وقوع جلوگیری کند.
رسوب گیری و پوسته پوسته شدن در اواپراتورهای MVR چالش های بزرگی هستند، اما با ترکیب مناسب طراحی، عملیات شیمیایی، تعمیر و نگهداری منظم و نظارت در زمان واقعی، می توان این مسائل را به طور موثر مدیریت کرد. با اتخاذ یک رویکرد جامع که بر پیشگیری به جای اصلاح تاکید دارد، صنایع می توانند طول عمر و کارایی سیستم های اواپراتور خود را به حداکثر برسانند و از عملکرد مقرون به صرفه و قابل اعتماد در دراز مدت اطمینان حاصل کنند.3
