ما هو جهاز نزع الهواء؟ خط الدفاع الأول ضد الأكسجين والتآكل في مياه تغذية المرجل

يُعد الأكسجين الموجود في حالة ذائبة في ماء التغذية أحد أخطر الأعداء الخفيين التي تقصر من عمر المرجل البخاري: فهو يتسبب في تآكل بطيء لكن مستمر على الأسطح الداخلية للمرجل وخطوط التغذية والمقتصد الحراري (Economizer). وغالبًا ما يُلاحظ هذا التآكل عند حدوث ثقب في أحد الأنابيب. وهنا يأتي دور جهاز نزع الهواء، وهو الجهاز المستخدم لحل هذه المشكلة من مصدرها.

في هذا المقال، نوضح ما هو جهاز نزع الهواء، وكيف يعمل، وما هي أنواعه، وما هي الفوائد التي يجلبها للمشروع.

لماذا تُعد الغازات الموجودة في مياه التغذية خطرة؟

تحتوي مياه الشبكة أو مياه الآبار على غازات مذابة بسبب ملامستها للهواء. وأهم غازين من وجهة نظر المرجل هما:

• الأكسجين (O2): يتفاعل بسرعة مع الفولاذ عند درجات الحرارة العالية، مما يتسبب في تآكل نقري (pitting) يتقدم على شكل حفر صغيرة وعميقة على السطح. ونظرًا لأن هذا النوع من التآكل يتقدم بشكل نقطي بدلاً من التآكل الشامل الذي يؤدي إلى ترقق الجدار، فقد يتم ثقب أنبوب يبدو سليمًا بشكل عام بشكل غير متوقع.
• ثاني أكسيد الكربون (_CO₂): يُنقل إلى النظام مع البخار ويذوب في المتكثفات مكونًا حمض الكربونيك. وهذا يؤدي بدوره إلى تآكل يتخذ شكل ترقق في الجدران، خاصة في خطوط إعادة تدوير المتكثفات.

تتسارع هذه التفاعلات مع ارتفاع درجة الحرارة. ولذلك، فإن كمية الأكسجين التي تبدو غير ذات أهمية في الماء البارد، يمكن أن تتحول إلى مصدر ضرر خطير عند درجة حرارة المرجل.

كيف يعمل جهاز نزع الهواء؟

يعتمد مبدأ عمل جهاز نزع الهواء على قاعدة فيزيائية بسيطة: تقل كمية الغاز القابلة للذوبان في السائل مع ارتفاع درجة الحرارة. وعندما يتم تسخين الماء إلى درجة الغليان، فإنه يتخلص من الغازات الموجودة بداخله إلى حد كبير.

في جهاز نزع الهواء، يتم تسخين ماء التغذية بالبخار المأخوذ من المرجل حتى درجة حرارة التشبع (الغليان). ويتم زيادة مساحة التلامس مع البخار عن طريق تحويل الماء إلى قطرات دقيقة أو تصريفه عبر صواني. يتم طرد الأكسجين وثاني أكسيد الكربون المنفصلين عن الماء، مع كمية قليلة من البخار، إلى الخارج عبر خط التفريغ (التهوية). أما الماء الذي تمت إزالة الغازات منه، فيتم تجميعه في الخزان الموجود أسفل جهاز نزع الهواء، ثم يتم إرساله إلى المرجل بواسطة مضخات التغذية.

تعمل أجهزة نزع الهواء المضغوطة عادةً عند ضغط يزيد قليلاً عن الضغط الجوي، ويبلغ عادةً حوالي 0,2–0,5 بار؛ وعند هذا الضغط، تبلغ درجة حرارة الماء حوالي 105–110 درجة مئوية. يمكن لجهاز نزع الهواء المصمم والمشغّل بشكل صحيح أن يخفض مستوى الأكسجين المذاب إلى مستويات منخفضة جدًّا.

أنواع أجهزة نزع الهواء

يتم تحديد النوع المناسب بناءً على سعة المرجل، وضغط التشغيل، ومعدل إعادة تدوير المتكثفات، ونهج معالجة المياه المتبع في المنشأة.

هل يحل جهاز نزع الهواء محل المعالجة الكيميائية؟

ليس تمامًا، ولكنه يخفف العبء إلى حد كبير. يقوم جهاز نزع الهواء بإزالة الجزء الأكبر من الأكسجين ميكانيكيًا؛ أما الكمية الضئيلة جدًّا المتبقية من الأكسجين فتتم إزالتها باستخدام المواد الكيميائية الرابطة للأكسجين. في النظام الذي لا يحتوي على جهاز نزع الهواء، يتعين استخدام كميات أكبر بكثير من هذه المواد الكيميائية. وهذا يعني زيادة في التكلفة المباشرة، بالإضافة إلى زيادة كمية المواد المذابة في مياه المرجل، وبالتالي زيادة في التصريف (Blowdown).

لقد شرحنا بالتفصيل عملية معالجة المياه بأكملها (التليين، الجرعات الكيميائية، التصريف (Blowdown)) في مقالتنا حول معالجة مياه الغلاية.

فوائد جهاز نزع الهواء للتشغيل

• عمر أطول للغلاية: منع التآكل الناتج عن الأكسجين؛ مما يحمي أنابيب الغلاية وخطوط التغذية والمقتصد الحراري (Economizer).
• استخدام كميات أقل من المواد الكيميائية: ينخفض استهلاك المواد الكيميائية الرابطة للأكسجين بشكل كبير.
• التسخين المسبق لمياه التغذية: نظرًا لدخول مياه أكثر سخونة إلى المرجل، يتم استهلاك كمية أقل من الوقود للحصول على نفس كمية البخار. ومن المقبول عمومًا في الممارسة العملية أن كل زيادة بمقدار 6 درجات مئوية في درجة حرارة مياه التغذية تؤدي إلى توفير حوالي 1% من الوقود.
• تقليل الصدمة الحرارية: تقل الإجهادات الناتجة عن ضخ الماء البارد إلى المرجل الساخن.
• حماية نظام المتكثفات: يؤدي إزالة ثاني أكسيد الكربون إلى تقليل التآكل الحمضي في خطوط المتكثفات.

يجب النظر إلى جهاز نزع الهواء وعودة المتكثفات معًا

عادةً ما يكون جهاز نزع الهواء هو النقطة التي يلتقي فيها عودة المتكثفات مع مياه التعويض (make-up). يؤدي استرداد المتكثفات الساخنة إلى تقليل كمية البخار اللازمة لتسخين جهاز نزع الهواء، كما يقلل من كمية المياه العذبة التي تدخل النظام، وبالتالي كمية الأكسجين العذب. وقد أوضحنا في مقالتنا حول إعادة تدوير المتكثفات، من خلال الحسابات، سبب أهمية المتكثفات.

أمور يجب الانتباه إليها أثناء التشغيل

• يجب الحفاظ على ثبات الضغط والحرارة: إذا عمل جهاز نزع الهواء بضغط أقل من ضغط التصميم، فلن يصل الماء إلى درجة حرارة التشبع ولن يتم فصل الغازات بشكل كامل.
• يجب أن يكون خط التفريغ (التهوية) مفتوحًا: من الطبيعي خروج خيط بخار صغير باستمرار من خط التفريغ؛ فهذا يدل على طرد الغازات من النظام. يؤدي إغلاق صمام التفريغ تمامًا لتقليل فقدان البخار إلى بقاء الغازات داخل جهاز نزع الهواء.
• التحكم في المستوى: يجب مراقبة مستوى الماء في الخزان لضمان سلامة مياه التغذية في الغلاية.
• شفط مضخة التغذية: نظرًا لأن الماء المأخوذ من جهاز نزع الهواء يكون قريبًا من درجة الغليان، يُوضع جهاز نزع الهواء عادةً في مكان مرتفع لضمان عدم تعرض المضخات للتبخر (التجويف).
• القياس الدوري: يجب قياس قيم الأكسجين المذاب في مياه التغذية وقيم مياه المرجل بانتظام.

دعونا نقيّم غرفة المرجل الخاصة بكم معًا

نحن في Çiftel Kazan ننتج منذ عام 1986 غلايات البخار والزيت الحراري والماء الساخن في منشأتنا الكائنة في Kemalpaşa، İzmir. يرجى التواصل معنا أو الاتصال بنا على أرقام +90 232 479 11 21 / +90 544 479 11 21 لتقييم الوضع الحالي لغرفة المرجل الخاصة بكم ومناقشة ما يمكن القيام به من حيث الكفاءة والتكلفة.