تشکیل رسوب در لوله‌های دیگ بخار و تشدید خوردگی روی سطوح فلزاتی که انواع راکتور و مخازن از آنها ساخته شده غالبا در صنایع، مشکلات عمده‌ای را به وجود می‌آورد. از آنجا که انتخاب حلال تا حدی تجربی است، به تستهای آزمایشگاهی نیاز است تا کارایی آن را بر روی نمونه‌های مربوط تعیین کرده و موثرترین دما را مشخص کند. با اینکه امروزه حلالهای متنوعی برای شستشو بویلرها در بازار وجود دارد ولی هنوز کارشناسان‌حلالهایی را بکار می‌گیرند که از قبل استفاده می‌کرده‌اند. در برنامه‌های شست وشوی بویلر، از هر حلالی می‌توان استفاده کرد ولی غالبا یکی از آنها نتایج بهتری را به‌دست خواهدداد، که این موضوع به نوع بویلر، ساختمان شیمیایی رسوبات، ایمنی و مسائل زیست محیطی و برخی عوامل دیگر بستگی دارد. فرآیند شستشو شیمیایی با اسیدها و دیگر حلالها، یکی از روشهای اصلی شست وشو و تمیزکاری است ولی هنوز موارد زیادی از تمیزکاری، با استفاده از روشهای مکانیکی یا روشهای جت‌زنی با آب فشار قوی انجام می‌شود. درروشهای مکانیکی از ضربه زدن، ارتعاش و سندبلاست استفاده می‌شود تا رسوبات، زدوده‌شوند.
در روش جت‌زنی با آب فشار قوی نیز، آب با فشاری معادل 10000psiبه رسوبات برخورد کرده و سطح لوله‌ها را تمیز می‌کند. در این نوشتار سعی شده جزییات مهم مربوط به معمولترین و موثرترین حلالهای شست وشو و تاثیر طراحی بویلر و ساختمان شیمیایی‌رسوبات در انتخاب حلال، بررسی و تشریح شود.شیمی رسوبات سمت آب بویلر در خلال بهره‌برداری عادی از بویلر، روی سطح کربن استیل لوله‌های داخل بویلر، یک لایه نازک Fe304 تشکیل می‌شود که از خوردگی بیشتر سطوح جلوگیری می‌کند.
به طور مشابه در مبدلهای حرارتی از جنس مس نیز یک لایه Cu2O تشکیل شده و لوله‌ها را از خوردگی محافظت می‌کند. این‌لایه‌ها به مرور زمان، کلفت تر می‌شوند. خوردگی تدریجی درسیستمهای آب تغذیه، سبب تولید یونهای فلزی محلول و ذرات می‌شود که با ورود به بویلر در دمای بالا رسوب می‌کنند. حتی بهترین برنامه‌های تصفیه آب نیز قادر نخواهند بود جلوی این پدیده را بگیرند. این رسوبات سرانجام سبب مسائلی از قبیل‌خوردگی زیر رسوبی و محدودیت در انتقال حرارت می‌شوند. در اغلب بویلرها، حتی بویلرهای دارای برنامه‌های پایش منظم نیز اکسید آهن، مس و اکسیدهای مس و مقادیر کمی از فلزات آلیاژی (نیکل، کروم وروی) در رسوبات دیده می‌شود.
نشتی لوله‌های کندانسور و دیگر خرابیها می‌تواند سبب افزایش تشکیل رسوبات شود. آلودگیهای اصلی، شامل نمکهای‌حاصل از سختی و سیلیس آب است که حلالیت اغلب این مواد با افزایش دما کاهش می‌یابد. این رسوبات بسیار مضر بوده و سبب بالا رفتن دمای مجاز و خوردگی بیشترمی‌شود. به عنوان نمونه در یک مورد نشتی کندانسور، تشکیل رسوبات و خوردگی زیر رسوبی، سبب وارد شدن خسارتهای چند میلیون دلاری به لوله‌ها شد. در مورد دیگر نیز نشتی در کندانسورهای بزرگ سبب کاهش pH از 2/9 به 8/5 در کمتر از یک ساعت و تبدیل کلرید منیزیم به هیدرواکسیدمنیزیم شد و کارکنان واحد به صورت مقطعی کندانسور را از خط خارج و آلودگی را تخلیه کرده و در اسرع وقت شستشو شیمیایی بویلر را انجام دادند. از دیگرعاملهای بسیار مهم در انتخاب حلال و فرآیند شستشو، نوع لایه‌های رسوب‌گذاری شده است، که متداولترین آنها رسوبات اکسید آهن و مس است. خرابی های گاه به‌گاه در سیستم شیمیایی آب ورودی، سبب خوردگی آلیاژهای مس در کندانسور و لوله های مبدلهای حرارتی شده و باعث انتقال محصولات خوردگی به بویلر می‌شود. بازگشت به وضعیت عادی سبب‌کاهش خوردگی مس و توقف پدیده رسوب‌گذاری می‌شود، ولی حتما در این حال نیز مشکلات دیگر به قوت خود باقی است.
زمان شستشو شیمیایی:
عوامل موثر بر زمان شستشو شیمیایی بویلر شامل تعدد راه اندازی و توقف واحد، تعداد نشتی ها و شدت آن در لوله های کندانسور، شدت نفوذ هوا در آب سیکل و زمان گذشته از آخرین شست وشو است. مصرف زیاد آب بویلر، ورود محصولات خوردگی به بویلر را افزایش می‌دهد. این موضوع در واحدهایی که تعداد دوره نشتی کندانسور زیاد است، از بزرگترین مکانیزم های رسوب گذاری به‌شمار می‌رود. عواملی که سبب افزایش خوردگی و تشکیل محصولات خوردگی در سیکل می‌شوند شامل نفوذ هوا از نشتی‌ها، تنش‌های حرارتی و مکانیکی ناشی از گرم و سردشدن و تغییرات ایجاد شده در ترکیب شیمیایی آب ورودی و آب بویلر است. در برخی واحدها، اطلاعات مربوط به زمانهای راه‌اندازی، توقف، نشتی کندانسور و دیگر مسائل، ثبت می‌شود، تا از آنها برای تعیین زمان شست وشو استفاده شود. موسسه‌تحقیقات برق (EPRI) راهنمایی هایی را برای سازمانهای عضو به منظور برنامه ریزی و محاسبه این زمان ارایه کرده است. هوای ورودی ناشی از نشت کندانسور در مدت‌بهره‌برداری عادی سبب افزایش خوردگی و بالا رفتن یون آهن و مس در آب تغذیه می‌شود. یک برنامه پایش خوب، کمکی به کارکنان در شناسایی میزان نشتی اضافی هوا خواهد بود. بهترین و دقیق ترین راه برای پایش لوله های بویلر، گرفتن نمونه هایی ازلوله‌های بویلر در تعمیرات اساسی و تجزیه و تحلیل آن است. به‌دلیل اینکه عموما دمانسبت به دیگر عوامل، تاثیر بیشتری بر رسوبات دارد، نمونه‌گیری باید از بخشها و سطوح با بیشترین دما انجام شود. دانسیته رسوبات، یکی از معیارهای اولیه در تعیین زمان مناسب برای شستشوی شیمیایی بویلر است.
بویلرهای با فشار بالا قادر به تحمل رسوبات کمتری نسبت به بویلرهای با فشار پایین است. دبی زیاد حرارتی و دمای بالا در بویلرهای با فشار بالا سبب تجاوز از دمای مجاز و تشدید مکانیزم خوردگی زیر رسوبی می‌شود. با انجام یک سری آنالیز بر روی رسوبات می‌توان پی به محتویات رسوبات و محل تشکیل آنها برد. که این خود می‌تواند در انتخاب حلال شستشوی شیمیایی، موثر باشد.
به‌عنوان مثال: اگر محتوای رسوبات لوله‌ها اغلب اکسید آهن به همراه مقدار کمی مس باشد، می‌توان در یک فرآیند تک مرحله‌ای، آهن و مس را حذف کرد. اما اگر آلودگی مس به اندازه‌ای باشد که غلظت آن در حلال شست وشو از 3/0 درصد تجاوزکند، حداقل به دو مرحله شست وشو نیازاست. هنگامی که غلظت بالایی از مس درمیان باشد، گاه یک مرحله مقدماتی برای حذف مس و یک مرحله حذف آهن و یک مرحله نهایی حذف مس نیاز است. از دیگر مزایای نمونه برداری از لوله ها، آن است که به پیمانکار این اجازه را می‌دهد که در مورد استفاده از یک یا ترکیبی از حلالها تصمیم‌گیری کند. انواع بویلر و طراحی های آن نوع بویلر، در انتخاب محلول‌شستشو شیمیایی موثر است. سه نوع‌بویلر، متداول است که عبارتند از:
درام‌دار
یک‌بارگذر
بویلرهای بازیافت حرارتی
.بویلرهای درام‌دار: درام در این بویلرها همان درام بخار است که بخارات تولید شده در لوله‌های بویلر در آن جمع شده و در هدرهای بخار و سوپر هیترها توزیع می‌شود.
آب داخل لوله‌های بویلر توسط دان کامرهای بویلر سیرکوله شده و مستقیما در لوله ها، بخار نمی‌شود. بویلرهای درام‌دار به صورت سیرکولاسیون طبیعی و یا اجباری هستند. در بویلرهای سیرکولاسیون طبیعی، چرخش آب براساس اختلاف دانسیته آب گرم در بالای بویلر و آب سرد درپایین آن انجام می‌شود. و در چرخش اجباری در مسیر دان‌کامرهای بویلر از پمپ استفاده می‌شود. ساده ترین عملیات شستشو دربویلرهای درام‌دار انجام می‌شود، زیرا وجود درام باعث جداسازی بین سطح آب و بخارمی‌شود. بنابراین امکان راه یابی مواد شیمیایی به سوپر هیترها کمتر است.
بویلرهای یک‌بار گذر: در این بویلرها کل جریان آب مستقیما به بخار تبدیل شده و به هدرهای بخار، هدایت می‌شود. به این دلیل که در این بویلرها درامی وجود ندارد، حلالهای شست وشو نه تنها وارد بویلر شده، بلکه به سوپر هیترها و، ری هیترها نیز وارد خواهند شد. این موضوع سبب محدودیت در انتخاب محلول شستشو شیمیایی می‌شود. زیرا جنس سوپر هیترها از فولادی است که نسبت به بعضی از مواد شیمیایی بخصوص اسید کلریدریک مقاوم نیست. پیچیدگی فرآیند شست وشوهای شیمیایی، به علاوه‌نیاز به شست وشوی شیمیایی عموما هرسه تا چهار سال یک بار، از عوامل مهم درتعمیم یافتن سیستم تصفیه و حذف اکسیژن در بویلرهای یک‌بار گذر است. در صورت بکارگیری مناسب این سیستم تصفیه، انتقال اکسیدهای آهن به بویلر کاهش می‌یابد.
بویلرهای بازیافت حرارت: با افزایش استفاده از نیروگاههای سیکل‌ترکیبی و سیستمهای تولید همزمان برق و بخار، استفاده از بویلرهای بازیافت حرارت نیز به شدت رشد کرده است. این نوع بویلرها شامل یک درام و چندین شبکه است. این آرایش شبکه‌ای، سیستم شستشوی شیمیایی را پیچیده کرده است.
عوامل متعددی از نظر راهبری و آرایش ساختاری بر روی انتخاب حلال شستشوی شیمیایی موثر است. بویلرها در فشارهای مختلفی کار می‌کنند و این امر در میزان رسوبات تولید شده موثر است. علاوه بر آن برنامه‌های شیمیایی تصفیه آب برای هر بویلر، متفاوت بوده و در تشکیل بالقوه رسوبات، موثر است.
در مورد آرایش ساختاری نیز باید متذکر شد که، در بعضی واحدها، بویلرهای با فشار کم، به سیستم تامین آب تغذیه برای بویلرهای با فشار متوسط و زیاد کمک می‌کنند. ممکن است در بعضی از این آرایش های ساختاری به لوله کشی و روش تمیز کردن خاصی نیاز باشد تا از وارد شدن مواد شیمیایی به محلهای ناخواسته جلوگیری شود. هنوز گروهی به دنبال بهینه‌سازی روند شست وشو در این واحدها هستند.
حلالها:
حلالهای متداول عبارتند از:
اسیدکلریدریک،
اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA)،
اسید سیتریک، اسید هیدروکسی استیک،
اسید فرمیک (به‌همراه تیواوره)،
برومات آمونیوم و پرسولفات آمونیوم که به‌عنوان ماده کمکی‌شست وشو دهنده مس است.
البته HCl و EDTA از معمول ترین حلالها به‌شمار می‌روند، و از این رو توضیح مفصل‌تری در مورد آنها ارایه خواهد شد.
اسید کلریدریک سالهاست که حلال عمده برای شستشو شیمیایی بویلر، اسید کلریدریک است. روش متداول برای استفاده از این ماده آن است که بویلر با محلول 5 تا 10 درصد آن که دارای دمای حدود 150 تا 160 درجه فارنهایت است، پر شود. از معایب عمده‌استفاده از این اسید نیاز به سیستم موقت چرخش محلول است. از این اسید در حالت ساکن نمی‌توان استفاده کرد. همچنین‌حبابهای نیتروژن نیز می‌تواند سبب اختلاط شود. به‌دلیل وجود خوردگی، تزریق یک بازدارنده خوردگی توام با اسید، ضروری است همچنین از آنجا که این ماده شیمیایی، بسیارقوی است، زمان و تعداد مراحل شستشو باید به چندین ساعت محدود شود. رسوبات معمولا طی چند ساعت ازبین می‌روند. HCl محتوی 25/0 تا 1 درصد آمونیوم با فلوراید (ABF یا NH4F.HF) معمولا برای حذف رسوبات سیلیسی ترجیح داده می‌شود. ترکیب ABFبه اسید فلوریدریک HFتبدیل می‌شود. و به همین دلیل این ماده یکی از چندین ماده شیمیایی است که برای حذف سیلیکاتها بسیار موثراست. اگر غلظت مس، زیر 3/0 درصد باقی بماند، محلول HClبا تیو اوره دو درصد NH42CS قادر به حذف آن خواهد بود. این ترکیب از HCl و NH42CS حلال خوبی برای شستشوی لایه های پوشیده شده با مس است.
غلظت های بیشتر مس نیازمند مرحله شستشوی جداگانه‌ای است، که با آمونیوم برمات (NH4BrO3) یاآمونیوم پرسولفات [(NH4(2S2O8] با غلظت 1 تا 3 درصد برای اکسیداسیون و حل کردن آن انجام می‌شود.
غلظت اسید آزاد در محلول شستشوی HCl زیر دو درصد کارا نبوده و اگر استفاده شود بشدت ضعیف شده و باید تخلیه و اسید تازه جایگزین آن شود. در شست وشوی با محلول اسید و تیو اوره، غلظت آهن و مس نباید به ترتیب از 5/1 تا3 درصد فراتر رود، زیرا در غیر این صورت عمل رسوب گذاری مجدد انجام می‌شود. به همین دلیل استفاده از این اسید نیاز به پمپ چرخش دارد. سرعت چرخش محلول نباید از 8/0 m/s بیشتر شود. استفاده از HCl دارای چندین مزیت است که از جمله می‌توان به عملکرد و تاثیر سریع بر رسوبات و قابلیت حذف مناسب رسوبات اکسید آهن پوشیده شده با مس اشاره کرد. در صورتی که‌رسوبات سیلیسی طی فرآیند قلیاشویی قبل از اسیدشویی به سیلیکاتهای محلول مانند سیلیکات سدیم تبدیل شوند، استفاده از HCl می‌تواند به حل کردن این نوع رسوبات کمک کند.
از مزایای دیگر HCl ارزان بودن آن در ایران است. این اسید در بویلرهای کوچک که انجام سیرکولاسیون با محدودیت مواجه است، خوب عمل نمی‌کند. قابل ذکر است که این ماده شیمیایی، بسیار خطرناک و خورنده است و باید موارد ایمنی را مورد توجه قرار داد.
برای حفاظت از بویلر، محلول شستشو باید تخلیه شده و خنثی سازی و آبکشی بویلر انجام شود تا از خوردگی ناشی از اکسیژن هوا جلوگیری بعمل آید. اسید باقی مانده می‌تواند سبب تخریب شدید بویلر در هنگام راه‌اندازی مجدد شود. بنابراین یک شستشو با قلیای گرم قبل از راه‌اندازی، ضروری است و برای این منظور باید مشعلهای راه‌انداز روشن باشد. در انتها نیز باید توجه داشت که پساب شستشو شیمیایی بویلر یک فاضلاب خطرناک است.در برخی واحدها این فاضلاب دراستخرهایی با آهک، خنثی شده و یونهای فلزی آن رسوب می‌شود و در برخی دیگر فاضلاب به خارج واحد و در مناطق مجاز و قابل اطمینان تخلیه و دفع می‌شود.
