보일러 워터 및 스팀 화학

보일러 물 및 증기 화학의 중요성

증기 순도

Steam의 순도 또는 화학 요구 사항은 지정된 최대 수분 함량만큼 간단하거나 다양한 화학 종에 대한 최대 농도를 포함 할 수 있습니다. 종종 저압 건물 또는 공정 히터 증기의 경우 최대 수분 함량 만 지정됩니다. 이것은 0.5% 또는 0.1%로 높을 수 있습니다. 반대로, 일부 터빈 제조업체는 총 용존 고체, 나트륨 및 칼륨, 실리카, 철 및 구리에 대한 증기 응축수 최대 양이온 전도도, pH 및 최대 농도를 지정합니다. 터빈 증기는 일반적으로 총 용존 고형물이 0.050 ppm 미만이며 경우에 따라 0.030 ppm 미만이어야합니다. 개별 종 한계는 훨씬 낮을 수 있습니다. 스팀이 과열되는 경우, 과열기의 과도한 증착 및 부식을 피하기 위해 최대 증기 용해 고체 한계를 부과해야합니다. 이 한계는 일반적으로 0.100 ppm 이하입니다. 적용에 의해 증기 순도 요구 사항이 부과되지 않는 경우에도 1.0 ppm 미만의 용해 된 고체 농도는 최대 600psig (4.1 MPa), 600 ~ 1000 psig (4.1 ~ 6.9 MPa)에서 0.5 ppm 미만, 1000 psig 이상 0.1 ppm 미만 (6.9 MPa).

최대 2000 PSIG (13.8 MPa)까지 작동하는 드럼 보일러의 경우, 증기의 대부분의 비 휘발성 화학 물질 및 불순물은 분리 된 증기에 발생하는 작은 물방울에 의해 운반됩니다. 이들 액 적은 보일러 물과 동일한 농도에서 용해 된 고체를 함유하기 때문에,이 기계적 이월에 의해 기여하는 증기의 불순물의 양은 증기 수분 함량을 곱한 보일러 물 불순물 농도의 합입니다. 기계적 이월은 증기 경로에 배치 된 수분 분리 장치에 의해 제한됩니다.

드럼의 수도 라인 위에 거품 또는 과도한 스프레이의 형성은 과도한 수분 이월과 과도한 증기 불순물 농도를 유발할 수 있습니다. 거품의 일반적인 원인은 과도한 고체 또는 알칼리성이며, 오일과 같은 유기물의 존재입니다. 용해 된 고체를 농도 아래로 유지하는 것은 보일러의 연속적이거나주기적인 블로우 다운이 필요합니다. 높은 보일러 물 알칼리도는 특히 부유 물질이 있으면 거품의 잠재력을 증가시킵니다.

화학 종이 충분히 휘발성 인 경우 증기의 증기로도 전달됩니다. 총 이월은 기계적 및 기발한 이월의 합계입니다. 증기의 이월은 증기의 용해도에 의존하며 각 화학 종마다 다릅니다. 보일러 수에서 발견되는 대부분의 용해 된 고체의 경우, 2000 PSIG (13.8 MPa) 미만의 압력에서 기계적 이월과 비교하여 무시할 수 있습니다. 낮은 압력에서는 vaporous carryover가 상당 할 수있는 실리카가 예외입니다. vaporous areryover는 압력과 보일러 물 화학에 따라 다릅니다. 보일러 설계의 영향을받지 않습니다. 따라서, 종에 대한 기발한 이월이 과도한 경우, 보일러 물 화학을 변경 함으로써만 이월을 줄일 수 있습니다. 기계적 이월 만 보일러 설계의 영향을받습니다. 질소, 아르곤 및 산소와 같은 비 간섭 가스는 증기와 거의 전적으로 운반하여 수분 이월과의 관계가 없습니다.

과도한 증기 불순물 농도는 또한 휘발성 종 형성을 선호하는 공급 물 및 보일러 물 화학에 의해 발생할 수 있습니다. 휘발성 실리카의 이월은 1000 psig (6.9 MPa) 이상의 압력에서 문제가 될 수 있습니다. 10.0의 pH에서 vaporous 실리카 이월은 8.8의 pH에서 88%이다. 11.0의 pH에서 기발한 실리카 이월은 8.8에서 그의 74%입니다. 과도한 실리카 또는 기타 기발한 이월을 방지하는 유일한 효과적인 방법은 보일러 수 농도의 감소입니다. Steam에서 과도한 불순물의 또 다른 일반적인 원천은 부적절한 Attemperation Spray Water Purity입니다. 스프레이 워터의 모든 불순물은 증기로 직접 들어갑니다.

물 샘플링 및 분석

효과적인 샘플링은 물 및 증기 화학을 제어하는 ​​핵심 요소입니다. 여기에는 대표적인 샘플을 얻고, 샘플의 오염을 방지하며, 종의 손실을 측정하는 것을 방지하는 것이 포함됩니다. 일반적으로 샘플 라인은 가능한 한 짧고 스테인리스 스틸로 만들어야합니다. 지속적으로 흐르는 샘플 스트림에서 샘플을 얻어야합니다. 샘플링과 분석 사이의 시간은 가능한 한 짧아야합니다. 관심있는 종의 손실을 피하려면 샘플을 100F (38C)로 빠르게 냉각시켜야합니다. 샘플 노즐과 라인은 등방성 샘플 속도를 제공하고 재료의 손실을 피하기 위해 일정한 고수도 (최소 6ft/s [1.8 m/s])를 유지해야합니다. 샘플 포인트는 마지막 굽힘 또는 흐름 교란의 하류에서 최소 10 개의 직경 여야합니다.

Grab 샘플의 화학적 분석을위한 자세한 방법은 ASTM (American Society for Testing and Materials) 및 ASME (American Society of Mechanical Engineers)에서 쉽게 구할 수 있습니다.

실용적이든 온라인 모니터링은 샘플을 잡기위한 대안으로 간주되어야합니다. 이를 통해 실시간 데이터를 제공하고 트렌드를 준수 할 수 있으며 과거 데이터를 제공합니다. 그러나 온라인 모니터는 신뢰성을 보장하기 위해 교정, 유지 보수 및 Grab 샘플 또는 온라인 합성 표준 샘플로 확인해야합니다.

적절한 물 화학 제어는 보일러 연산자가 지정된 매개 변수를 지속적으로 측정하는 능력에 달려 있습니다. 따라서 공식적인 품질 보증 프로그램을 사용하여 측정의 정밀성과 편견을 정량화하고 추적해야합니다. 실험실 구조, 교육, 표준화, 교정, 샘플 수집/스토리지/분석,보고, 유지 보수 기록 및 시정 조치 절차를 다루기 위해 자세한 절차가 있어야합니다.

보일러에 대한 물 순도 제어

보일러 물 불순물 및 처리 화학 물질의 국소 농도는 증기 생성에 내재되어 있기 때문에 농도가 부식되지 않도록 물 화학 물질을 제어해야합니다. 예를 들어, 보일러 작동 중 부식은 종종 수산화 나트륨 농도, 탄산나트륨과 같은 가성 형성 염의 농도 또는 염화 마그네슘 또는 황산염과 같은 산-형성 염의 농도에 의해 발생한다. 효과적인 공급 물 처리는 엔지니어링 제어와 함께 이러한 불순물을 보일러로 최소화하여 부식을 최소화합니다.

탄산염으로부터의 이산화탄소 및 탄산염 및 유기 화합물의 분해로부터의 이산화탄소는 공급 물 및 증기 응축 물을 산성화시키는 경향이있다. 보일러 시스템의 용존 산소도 제어해야합니다. 대부분의 작동 조건 하에서, 산소는 특히 부식성이 있습니다. 철, 구리 및 기타 금속의 산화를 촉진하여 용해성 금속 이온을 형성하기 때문입니다. 더 높은 온도에서는 산소가 물에 덜 용해되지만 화학 반응 속도는 증가합니다. 산소와 염화물의 조합은 산소와 유리 킬 트의 조합과 마찬가지로 특히 부식성입니다. 그러나, 초 임계 보일러에 사용되는 고순도 시스템에서, 작동 중에 산소의 제어 된 첨가는 보일러로의 부식 제품 수송을 줄이고 보일러 내의 증착 속도를 감소시키기 때문에 유리하다..

보일러 수에서 증기로의 불순물의 이월도 보일러 작동에 내재되어 있습니다. 드럼 보일러의 분리 장치는 증기로 운반되는 대부분의 물방울을 제거하지만, 소량의 용해 된 고체를 함유하는 일부 잔류 액 적은 항상 증기와 함께 운반합니다. 또한, 더 높은 압력에서는 약간의 기발한 이월이 있습니다. 과도한 불순물은 과출기, 증기 터빈 또는 다운 스트림 공정 장비를 손상시킬 수 있습니다.

보일러 피드 워터

보일러 무결성과 성능을 유지하고 적절한 터빈 또는 공정 순도의 증기를 제공하기 위해서는 보일러 공급 물을 정제하고 화학적으로 조절해야합니다. 수용 할 수있는 공급 물 불순물의 양과 특성은 보일러 작동 압력, 보일러 설계, 증기 순도 요구 사항, 보일러 물 내부 처리 유형, 블로우 다운 속도 및 피드 워터가 증기 조정에 사용되는지 여부에 따라 다릅니다. 제어 할 사료 화학 파라미터는 용존 고체, pH, 용존 산소, 경도, 부유 고체, 총 유기 탄소 (TOC), 오일, 염화물, 황화물, 알칼리도 및 산 또는 염기성 경향이 포함됩니다..

최소한, 보일러 공급 물은 저압 보일러의 경우 물과 고압 보일러의 경우 탈수성 물을 부드럽게해야합니다. 산소가 없어야하며 본질적으로 경도 구성 요소와 부유 고형물이 없어야합니다. 권장 피드 워터 한계는 표 1에 나와 있습니다. 고순도 공급 물의 사용은 드럼 보일러의 블로우 다운 요구 사항을 최소화하고 증기 물주기 동안 이월, 증착 및 부식 문제의 가능성을 최소화합니다..

이 가이드 라인 내에서 작동한다고해서 그 자체로 문제없는 작동을 보장하지는 않습니다. 칼슘, 마그네슘, 유기농 및 탄산염과 같은 일부 공급 물 오염 물질은 산업 보일러에 일반적으로 사용되는 분석 방법의 검출 한계 이하의 농도에서 문제가 될 수 있습니다. 또한 운영자는 사료 화학 및 보일러 작동 조건의 변화에 ​​민감해야하며 그에 따라 적응해야합니다..

표 1에는 주로 철 물질을 함유하는 식물과 구리 베어링 재료로 제조 된 공급 물 히터가있는 식물에 대한 pH 제어가 차이가있다. 혼합 야금 시스템 (철 및 구리 재료)은 탄소강이 부식을 최소화하기 위해 더 높은 pH를 필요로하고 구리는 부식을 최소화하기 위해 더 낮은 pH를 필요로하기 때문에 적절한 수처리의 지정을 복잡하게 만듭니다. 혼합 야금 시스템에서, 모든 부식 시스템에서 주로 철분 부식 제품 수송을 제어하기 위해 상승 된 pH를 이용하기보다는 전체 부식 제품 수송을 최소화하기 위해 pH 수준을 손상시켜야한다..