در این مجله پیامبر آب قصد داریم به بررسی رزین سختی گیر دیگ بخار ، انواع رزین های سختی گیر دیگ بخار آب ، عملکرد آن و مزایا و معایب رزین سختی گیر دیگ بخار بپردازیم. توجه داشته باشید استفاده از رزین تبادل یونی به عنوان یک روش پیش تصفیه مورد استفاده قرار می گیرد.
رزین سختی گیر دیگ بخار چیست:
سختی گیر دیگ بخار با استفاده از رزین های سختی گیر کاتیونی عمل می‌کند و مواد معدنی سختی موجود در آب را هنگام عبور از دستگاه جذب و حذف می‌نماید.این مواد معدنی با یون‌های سدیم روی دانه‌های رزین معامله میشوند و به طور موثر آب را نرم می‌کنند و از تجمع رسوب در دیگ جلوگیری می‌گردد.نگهداری و احیا منظم بستر رزین برای اطمینان از اثربخشی مداوم سختی گیر دیگ بخار برای محافظت از (Boiler)در برابر اثرات مخرب آب سخت ضروری است.
عملکرد رزین سختی گیر دیگ بخار:
- یک سختی گیر دیگ بخار نقش مهمی در نرم شدن آب در سیستم‌های دیگ بخار برای جلوگیری از رسوب گیری ایفا می‌کند.
- سختی گیر رزینی آب بویلر حاوی محفظه ای از دانه‌های رزین تبادل یونی است که یون‌های سختی مانند کلسیم و منیزیم را از آب عبوری جذب و حذف می‌کند.
- وقتی که که آب سخت از بستر رزین جریان می‌یابد فرآیند تبادل یونی اتفاق می افتد. به طوری که دانه‌های رزین یون‌های سدیم را در ازای یون‌های سختی آزاد می‌نمایند.
- با کاهش موثر سختی آب، ابن نوع سختی گیر ها در حفظ انتقال حرارت ،جلوگیری از خوردگی و افزایش عمر بویلر ها کمک می کند.
- عملکرد یک سختی گیر رزینی دیگ بخار شامل احیا کردن بستر رزین برای اطمینان داشتن از نرم شدن مداوم آب است. دانه‌های رزین با گذشت زمان از یون‌های سختی فراوانی میشوند و برای بازیابی ظرفیت تبادل یونی آن‌ها نیاز به احیا دارند.
- این فرآیند احیا معمولاً شامل شستشوی بستر رزین با محلول آب نمک حاوی غلظت بالایی از یون‌های سدیم و جابجایی یون‌های سختی است. با احیا منظم رزین دستگاه به تامین آب نرم شده برای بویلر ادامه می‌دهد و به طور موثر رسوب را به حداقل می‌رساند. در نتیجه عملکرد و طول عمر سیستم دیگ بخار محفوظ می‌ماند.
در حالت کلی طرز کار رزین های سختی گیر دیگ بخار به صورت زیر می باشد:
- آب حاوی املاح قبل از ورودی به دیگ بخار ابتدا وارد سختی گیر می شود.
- با عبور آب از بستر رزینی، کلسیم و منیزیم موجود در آن با سدیم جایگزین میشوند.
- آب بدون املاح کلسیم و منیزیم از مخزن سختی گیر خارج و وارد دیگ بخار میشود.
- لایه های رزینی به مرور کارایی خود را از دست داده و نیاز به شستشوی معکوس و احیا دارند. در این صورت آب در جهت خلاف همیشگی از پایین وارد مخزن شده و با فشار از روی بستر رزین آنیونی و کاتیونی عبور داده میشود. در این صورت لایه های گل و لای و آلاینده ها از روی آن شستشو داده میشوند. سپس محلول آب و نمک از مخزن جانبی دستگاه از روی بستر رزین عبور می کند. سدیم موجود در آب نمک با کلسیم و منیزیم روی رزین جایگزین میشود.
انواع سختی گیر دیگ بخار آب بر اساس جنس:
- سختی گیر دیگ بخار فایبرگلاس (FRP) با حذف کربنات کلسیم و منیزیم از آب از طریق فرآیند تبادل یونی عمل می‌کند.
- این تبادل بین یون‌های مثبت کلسیم و منیزیم در آب و یون‌های منفی سدیم در ساختار رزین رخ می‌دهد. سختی گیر بویلر فایبرگلاس که از پلاستیک فشرده بهداشتی و کامپوزیت با لایه رزین اپوکسی ساخته می‌گردد، تا ابعاد 183 سانتی متر قطر و 240 سانتی متر ارتفاع تولید میشود.
- این نوع سختی گیر دیگ بخار اغلب اوقات به شیرهای نیمه اتوماتیک مجهز است و برای حذف رسوب کارآمد می‌باشد.
- در مقابل، دستگاه سختی گیر رزینی دیگ بخار فلزی از ورق متشکل از ST37 یا مواد استیل ساخته میشود. پس از تولید، سختی گیر بویلر فلزی تحت فرآیند اعمال رنگ اپوکسی شامل سه لایه برای افزایش مقاومت در برابر زنگ زدگی به دلیل مجاورت مداوم در معرض آب قرار می‌گیرد.
- لایه بیرونی با خاصیت ضد زنگ و یک لایه نهایی رنگ روغن مقاوم سازی میشود. دستگاه فلزی که قادر به تحمل فشارهای 4 تا 7 می‌باشد عمدتاً در تنظیمات با ظرفیت بالا کاربرد دارد.
- استفاده از دستگاه نوع فلزی به دلیل هزینه بالاتر برای سیستم‌هایی با ظرفیت پایین از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی‌باشد.
- رزین سختی گیر نیمه اتوماتیک
در سال‌های اخیر پی بردند که این نوع دستگاه یک انتخاب خوب برای حذف سختی آب مورد استفاده است. دستگاه های سختی گیر نیمه اتوماتیک که مجهز به شیرهای نیمه اتوماتیک هستند، جایگزینی مقرون به صرفه برای شیرهای زمانی اتوماتیک یا شیرهای جریانی اتوماتیک می‌باشند. با این حال برخلاف شیرهای اتوماتیک، شیر نیمه اتوماتیک نیاز به کار توسط اپراتور دارد یعنی این امر شامل وارد کردن دستورات و تنظیمات با چرخاندن اهرم شیر به صورت دستی برای مدیریت سطوح سختی آب است.
- رزین سختی گیر اتوماتیک
سختی گیر رزینی آب بویلر اتوماتیک که مجهز به شیرهای زمانی یا جریانی هستند، جایگزین برتری برای شیرهای دستی یا نیمه اتوماتیک می‌باشند. برخلاف شیرهای دستی، شیر اتوماتیک به طور مستقل و بدون نیاز به مداخله اپراتور عمل می‌کند و گزینه‌ای راحت و بدون دردسر برای کنترل سطح سختی آب می‌باشد.
- رزین سختی گیر دستی
این نوع دستگاه به دلیل تاثیرگذاری در کاهش و از بین بردن سختی آب در سال‌های اخیر محبوبیت زیادی پیدا کرده است. این دستگاهها که به شیرهای دستی مجهز شده‌اند، گزینه‌ای اقتصادی در مقایسه با شیرهای زمانی اتوماتیک یا شیرهای جریانی ارائه می‌دهند. شیرهای دستی برای کاربران کنترل بیشتری بر فرآیند نرم شدن آب دارد و امکان سفارشی سازی و دقت بیشتر در مدیریت سطوح سختی آب را فراهم می‌کنند. شیرهای دستی نیاز به سطحی از مداخله اپراتور دارند. کاربران باید به صورت دستی دستورات را وارد کرده و تنظیمات را با چرخاندن اهرم شیر آب برای تنظیم سطوح سختی آب تنظیم نمایند. این عملیات دستی یک رویکرد عملی برای نرم کردن آب ارائه می‌کند و به کاربران امکان می‌دهد که فرآیند نرم‌سازی را برای رفع نیازهای خاص خود تنظیم کنند.
کاربرد رزین سختی گیر دیگ بخار
سختی گیر(Boiler)دارای طیف وسیعی از کاربردها در بهره برداری و نگهداری بویلرهای صنعتی هستند. اولا، یک کاربرد کلیدی جلوگیری از رسوب در داخل سیستم دیگ بخار است.
آب سخت حاوی مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم است که با گرم شدن رسوب می‌کنند. این رسوب گیری راندمان بویلر را کاهش می‌دهد، مصرف انرژی را افزایش می‌یابد و منجر به تعمیرات پرهزینه یا حتی خرابی دیگ بخار میشود.
با استفاده از یک سختی گیر دیگ بخار برای حذف مواد معدنی، تشکیل رسوب به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد و باعث بهبود راندمان کلی و طول عمر سیستم دیگ بخار می‌گردد. همچنین نرم شدن آب با جلوگیری از خوردگی و انسداد ناشی از رسوب به افزایش طول عمر اجزای دیگ مانند لوله‌ها، عناصر گرمایشی و شیرها کمک می‌کند و در نتیجه نیازهای تعمیر و نگهداری و زمان توقف را کاهش می‌دهد.
یکی دیگر از مزیت‌های استفاده از سختی گیر بویلر افزایش راندمان انتقال حرارت است. تجمع رسوب به عنوان یک لایه عایق بر روی سطوح انتقال حرارت عمل می‌کند و اثربخشی تبادل حرارت را در بویلر کاهش می‌دهد.
آب نرم شده عاری از مواد معدنی رسوب‌زا، امکان انتقال حرارت بهتر را فراهم می‌کند و بویلر با راندمان مطلوب عمل می‌نماید.
ین انتقال حرارت بهبود یافته نه تنها بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهد، بلکه در عملکرد کلی سیستم دیگ بخار موثر می‌باشد. فلذا منجر به کاهش مصرف سوخت و کاهش هزینه‌های عملیاتی در طول زمان می‌گردد.
مزایای رزین سختی گیر(Boiler)
- از رسوب گرفتن دستگاهها جلوگیری می کند.
- باعث نرم شدن و تصفیه آب می شود و عمر مفید تجهیزات افزایش می دهد.
- از گرفتگی در سیستم برج های خنک کننده جلوگیری می کند.
- سرعت چرخشی آب را افزایش می دهد.
- از زنگ زدگی در مدار انتقالی آب جلوگیری می کند.
- طول عمر مفید ماشین آلات شستشوی صنعتی و خانگی را افزایش می دهد.
معایب رزین سختی گیر دیگ بخار :
- سختی گیر های رزینی در موتورخانه‌ها فضا اشغال می‌کنند. سازندگان با توجه به محدودیت فضاهای معماری و افزایش قیمت زمین تمایل دارند که حداقل فضا برای موتورخانه‌ها در نظر گرفته شود. سختی گیرهای رزینی علاوه بر اینکه بخشی از فضا را اشغال می‌نمایند، نیاز به فضای سرویس و نگهداری هم دارند. علاوه بر این حمل و ذخیره‌سازی نمک جهت احیا سختی گیرهای رزینی هم فضا اشغال می‌نماید.
- بهره‌برداری از سختی گیرهای رزینی در فشار آب ورودی بیش از 4 بار امکان پذیر نیست. در ساخت و سازهای مرتفع، که برج خنک کن بر روی بام قرار دارد می بایست بخش دیگری از فضای ساخت و ساز در موتورخانه به مخازن آب نرم و پمپ‌های تحت فشار اختصاص داده شود.
- با توجه به محدودیت منابع آب کشور و بحران فراگیر آب، رسوب گیرهای رزینی بیشترین هدررفت آب را در زمان احیا کردن دارند. به طور متوسط 10 الی 20 درصد از آب مصرفی تاسیسات در سختیگیرهای رزینی به هدر می‌رود و بزرگترین عامل شوری آب‌های زیرزمینی است. آب دفع شده از رسوبگیرهای رزینی دارای مقادیر بسیار زیادی املاح سختی آب نظیر کلسیم و منیزیم و سدیم است که بیشترین صدمه را به محیط زیست و منابع آبی می‌زند. با حذف سختیگیر رزینی به راحتی 10% در مصرف آب سازمانها و ارگانهای دولتی و ساختمانهای تجاری و مسکونی صرفه جویی خواهد شد.
- رسوبگیرهای رزینی به دلیل پوسیدگی و خوردگی هر چند سال یکبار می‌بایست تعمیر اساسی یا تعویض گردند. آب نرم باعث افزایش نرخ خوردگی میشود که دلیل شهودی این مدعی آن خوردگی محفظه سختی گیر رزینی است. همچنین رزینها به مرور زمان مستهلک شده، نیاز به تعویض دارند. با توجه به سختی بالای آب در ایران زمان تعویض رزینها بسیار کوتاه است.
- سختی گیرهای رزینی یا سختی گیرهای تبادل یونی ، باعث شوری آب میشوند و نمک سدیم را با نمک‌های کلسیم و منیزیم معاوضه می‌کنند بنابراین قابل شرب نیست و برای سلامتی مضر هستند. سختی گیرهای رزینی در مدارهای آبسرد و گرم بهداشتی قابل استفاده نیستند. یکی از دلایلی که سازندگان مجبور به اسیدشویی دوره‌ای منابع کویلی با مبدلهای صفحه ای آبگرم مصرفی میشوند، ممنوعیت نصب، سختی گیرهای رزینی در مدارهای آب شرب است.
- از مهمترین مضرات سختی گیرهای رزینی یا فیلترهای پلی فسفات پکیج در مدار آب مصرفی این است که آب خروجی سختی گیر، آب بسیار نرم و فاقد املاح کلسیم و منیزیم است. آب نرم به شدت خورنده است که باعث جدا شدن فلزات سنگین از سطوح داخلی لوله‌های فلزی شده و وارد آب شرب میشود. مبدلهای پکیج‌های حرارتی عمدتاً از جنس مس هستند، همچنین در صورت افزایش خوردگی در گالوانیزه با آب نرم مقادیر فلزات سنگین قابل توجه خواهد بود.
نتیجه گیری:
رزین سختی گیر یک ابزار بسیار موثر برای حذف سختی آب و محافظت از دیگ بخار است. استفاده از این رزینها باعث افزایش راندمان، کاهش هزینه‌ها و بهبود کیفیت محصول نهایی میشود.
