TDS (Total Dissolved Solids) دیگ بخار به مجموع کل جامدات محلول (مانند نمک‌ها، مواد معدنی و آلاینده‌های آلی) موجود در آب درون دیگ بخار اشاره دارد. تجمع بیش از حد این جامدات در آب دیگ می‌تواند منجر به تشکیل رسوب، خوردگی، کاهش راندمان انتقال حرارت و در نهایت آسیب جدی به دیگ شود. کنترل سطح TDS برای حفظ عملکرد بهینه، افزایش ایمنی و جلوگیری از خرابی‌های پرهزینه در دیگ‌های بخار حیاتی است، زیرا به طور مستقیم بر کیفیت بخار تولیدی و عمر مفید تجهیزات تأثیر می‌گذارد.
TDS دیگ بخار چیست؟
TDS دیگ بخار که مخفف عبارت Total Dissolved Solids به معنای کل جامدات محلول است، به مجموع مواد جامدی اشاره دارد که به صورت محلول در آب دیگ بخار وجود دارند. این مواد شامل نمک‌ها، مواد معدنی، یون‌های فلزی و حتی برخی ترکیبات آلی هستند که به صورت مولکولی، یونیزه یا ذرات بسیار ریز در آب حل شده‌اند.
این جامدات محلول معمولاً از آب تغذیه دیگ بخار وارد سیستم می‌شوند، اما ممکن است از منابعی مانند خوردگی داخلی دیگ یا مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب بویلر نیز ناشی شوند.
درک مفهوم TDS دیگ بخار از این جهت اهمیت دارد که آب، به عنوان سیال اصلی در دیگ‌های بخار، نقش انتقال حرارت و تولید بخار را بر عهده دارد. وقتی آب گرم می‌شود و بخار تولید می‌کند، جامدات محلول در آن باقی می‌مانند و غلظت آن‌ها در آب باقیمانده افزایش می‌یابد. اگر این غلظت بیش از حد بالا برود، می‌تواند به مشکلات جدی در عملکرد دیگ منجر شود. به عنوان مثال، وجود مقادیر زیاد TDS می‌تواند باعث رسوب‌گذاری روی سطوح انتقال حرارت شود که این امر کارایی دیگ را کاهش می‌دهد و حتی ممکن است به خرابی تجهیزات منجر شود. از این رو، آگاهی از سطح TDS دیگ بخار و مدیریت آن برای هر اپراتور یا مدیر تأسیسات ضروری است.
اهمیت TDS دیگ بخار تنها به عملکرد فنی محدود نمی‌شود؛ بلکه جنبه‌های اقتصادی نیز در این موضوع دخیل هستند. افزایش TDS می‌تواند مصرف انرژی را بالا ببرد و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را افزایش دهد. به همین دلیل، کنترل این پارامتر نه تنها به ایمنی و طول عمر دیگ کمک می‌کند، بلکه از نظر مالی نیز به صرفه است. در ادامه این مقاله، به جزئیات بیشتری درباره اثرات، اندازه‌گیری و راه‌های کنترل TDS دیگ بخار خواهیم پرداخت.
اثرات و پیامدهای افزایش TDS در بویلر
افزایش TDS دیگ بخار می‌تواند تاثیرات مخربی بر عملکرد و ایمنی سیستم داشته باشد که نادیده گرفتن آن‌ها به مشکلات جدی منجر می‌شود. یکی از بارزترین پیامدهای بالا بودن TDS، تشکیل رسوبات روی سطوح داخلی دیگ بخار، به‌ویژه لوله‌ها و سطوح انتقال حرارت است. این رسوبات مانند یک لایه عایق عمل می‌کنند و مانع از انتقال حرارت مؤثر از شعله به آب می‌شوند. در نتیجه، دمای لوله‌ها بیش از حد بالا می‌رود و این افزایش دما می‌تواند به ترک‌خوردگی یا حتی انفجار لوله‌ها منجر شود. چنین شرایطی نه تنها خطرناک است، بلکه هزینه‌های تعمیرات سنگینی را به همراه دارد.
علاوه بر رسوب‌گذاری، افزایش TDS دیگ بخار می‌تواند پدیده‌ای به نام کف‌زنی یا Foaming را در سطح آب دیگ ایجاد کند. وقتی TDS بیش از حد بالا باشد، حباب‌های بخار در سطح آب به راحتی متلاشی نمی‌شوند و لایه‌ای از کف تشکیل می‌شود. این کف می‌تواند همراه با بخار به سیستم‌های پایین‌دست منتقل شود که به آن Carryover گفته می‌شود. انتقال آب و جامدات محلول به همراه بخار، به تجهیزات حساس مانند شیرهای کنترلی، مبدل‌های حرارتی و تله‌های بخار آسیب می‌رساند و عملکرد کل سیستم را مختل می‌کند. این مشکل به‌ویژه در صنایعی که به بخار تمیز و باکیفیت نیاز دارند، مانند صنایع غذایی یا دارویی، بسیار جدی است.
از دیگر اثرات افزایش TDS دیگ بخار می‌توان به خوردگی اجزای فلزی دیگ اشاره کرد. برخی از جامدات محلول، مانند کلریدها یا سولفات‌ها، می‌توانند خاصیت خورندگی داشته باشند و به مرور زمان دیواره‌های داخلی دیگ و لوله‌ها را تخریب کنند. این موضوع نه تنها عمر مفید دیگ را کاهش می‌دهد، بلکه احتمال نشتی یا خرابی ناگهانی را افزایش می‌دهد.
برای جلوگیری از این مشکلات، استفاده از سیستم‌های تصفیه آب بویلر و پایش مداوم کیفیت آب ضروری است. در بخش‌های بعدی، به میزان مجاز TDS و روش‌های کنترل آن خواهیم پرداخت تا از این پیامدها جلوگیری شود.
میزان مجاز TDS در دیگ بخار چقدر است؟
یکی از سؤالات کلیدی در مدیریت TDS دیگ بخار این است که سطح مجاز آن چقدر باید باشد؟
پاسخ به این سؤال به نوع دیگ بخار، فشار کاری آن و استانداردهای مورد استفاده بستگی دارد. به طور کلی، هرچه فشار کاری دیگ بالاتر باشد، نیاز به آب با کیفیت‌تر و در نتیجه TDS پایین‌تر است. برای دیگ‌های بخار با فشار پایین (تا 15 psig)، سطح TDS دیگ بخار معمولاً می‌تواند تا 3500 ppm (قسمت در میلیون) باشد بدون اینکه مشکلات جدی ایجاد شود. اما در دیگ‌های با فشار متوسط (تا 300 psig)، این مقدار به حدود 3000 ppm کاهش می‌یابد و در دیگ‌های با فشار بالا (1000-1500 psig)، TDS مجاز معمولاً کمتر از 100 ppm است.
این تفاوت‌ها به این دلیل است که در فشارهای بالاتر، بخار خالص‌تر و عاری از آلودگی مورد نیاز است تا از آسیب به توربین‌ها یا سایر تجهیزات حساس جلوگیری شود. علاوه بر این، استانداردهای صنعتی مانند استاندارد ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) یا توصیه‌های سازندگان دیگ بخار نیز می‌توانند مقادیر دقیق‌تری را مشخص کنند. به عنوان مثال، در برخی موارد، حتی برای دیگ‌های کم‌فشار، توصیه می‌شود که TDS دیگ بخار زیر 2000 ppm نگه داشته شود تا از رسوب‌گذاری و کف‌زنی جلوگیری شود.
برای اطمینان از اینکه سطح TDS دیگ بخار در محدوده مجاز باقی بماند، باید کیفیت آب به طور منظم پایش شود. این کار معمولاً با نمونه‌گیری از آب دیگ و آزمایش آن انجام می‌شود. همچنین، استفاده از سیستم‌های تصفیه آب بویلر می‌تواند به کاهش TDS آب ورودی کمک کند و از تجاوز آن از حد مجاز جلوگیری کند. در بخش بعدی، به روش‌های اندازه‌گیری TDS خواهیم پرداخت تا درک بهتری از چگونگی پایش این پارامتر داشته باشید.
روش‌های اندازه‌گیری TDS در دیگ بخار
دو روش اصلی برای اندازه‌گیری TDS دیگ بخار وجود دارد:
- هدایت‌سنج (Conductivity Meter): این دستگاه با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی آب، مقدار TDS را بر حسب ppm محاسبه می‌کند. هدایت‌سنج‌ها به دلیل دقت و سرعت بالا، در صنایع بخار کاربرد گسترده‌ای دارند. قبل از اندازه‌گیری باید دمای نمونه به دمای مرجع (۲۵°C) جبران دمایی شود
- تیتراسیون سختی (Gravimetric TDS): در این روش نمونه آب تبخیر شده و پس از خشک شدن، وزن باقیمانده جامدات محاسبه می‌شود. اگرچه دقت بالایی دارد، اما زمان‌بر بودن و نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی باعث شده کمتر در شرایط عملیاتی استفاده شود.
کالیبراسیون و جبران دما
برای اطمینان از صحت اندازه‌گیری‌ها، دستگاه‌های هدایت‌سنج باید به‌طور دوره‌ای با محلول‌های استاندارد کالیبره شوند و ضریب جبران دما بر اساس استاندارد ASTM D1125 تنظیم گردد. در غیر این صورت خطای اندازه‌گیری می‌تواند تا ۲۰% افزایش یابد.
اغلب سیستم‌های اتوماتیک کنترل TDS دیگ بخار مجهز به الکترود هدایت‌سنج دائمی و پمپ زیرآب‌کشی خودکار هستند که با رسیدن مقدار هدایت به حد تنظیم شده، فرمان Blowdown صادر می‌کنند.
روش‌های کنترل TDS دیگ بخار
کنترل TDS دیگ بخار برای جلوگیری از مشکلات ناشی از افزایش آن ضروری است و اصلی‌ترین روش برای این کار، فرآیند بلودان (Blow down) است. بلودان به تخلیه بخشی از آب دیگ که حاوی غلظت بالایی از جامدات محلول است، اشاره دارد. این آب با آب تازه که TDS کمتری دارد جایگزین می‌شود تا سطح TDS دیگ بخار در حد مجاز باقی بماند. بلودان به دو شکل پیوسته و متناوب انجام می‌شود.
در بلودان پیوسته، مقدار کمی آب به طور مداوم از دیگ تخلیه می‌شود. این روش به‌ویژه برای دیگ‌هایی که به طور مداوم کار می‌کنند و TDS آن‌ها به سرعت افزایش می‌یابد، مناسب است. بلودان پیوسته از تغییرات شدید TDS جلوگیری می‌کند و ثبات بیشتری در کیفیت آب ایجاد می‌کند، اما ممکن است مصرف آب و انرژی را افزایش دهد. در مقابل، بلودان متناوب در فواصل زمانی مشخص و به صورت دستی یا خودکار انجام می‌شود. این روش برای دیگ‌هایی با بار کاری متغیر مناسب است و می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد، اما نیاز به پایش دقیق دارد تا از افزایش ناگهانی TDS جلوگیری شود.
اهمیت مدیریت همزمان TDS و سختی آب
مدیریت TDS دیگ بخار به تنهایی کافی نیست و باید به سختی آب بویلر نیز توجه ویژه‌ای داشت. سختی آب به میزان یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب اشاره دارد که می‌توانند رسوبات سخت مانند کربنات کلسیم را روی سطوح دیگ تشکیل دهند. این رسوبات، جدا از مشکلات ناشی از TDS، می‌توانند انتقال حرارت را مختل کنند و به خرابی تجهیزات منجر شوند. بنابراین، کنترل همزمان این دو پارامتر برای عملکرد بهینه دیگ بخار ضروری است.
وقتی TDS دیگ بخار بالا باشد و سختی آب نیز کنترل نشود، رسوبات ترکیبی از جامدات محلول و سختی می‌توانند به سرعت تشکیل شوند و مشکلات را تشدید کنند. به عنوان مثال، رسوبات سخت ناشی از سختی آب می‌توانند به عنوان پایه‌ای برای ته‌نشینی دیگر جامدات محلول عمل کنند و لایه‌های ضخیم‌تری از رسوب را ایجاد کنند. این موضوع نه تنها کارایی دیگ را کاهش می‌دهد، بلکه هزینه‌های تمیزکاری و تعمیر را افزایش می‌دهد.
برای مدیریت همزمان این دو عامل، استفاده از سیستم‌های تصفیه آب بویلر مانند سختی‌گیرها یا دستگاه‌های اسمز معکوس توصیه می‌شود. سختی‌گیرها یون‌های کلسیم و منیزیم را حذف می‌کنند، در حالی که اسمز معکوس می‌تواند هم سختی و هم TDS دیگ بخار را کاهش دهد. همچنین، پایش منظم کیفیت آب و تنظیم فرآیندهای بلودان و تصفیه می‌تواند از بروز مشکلات جلوگیری کند. این رویکرد جامع تضمین می‌کند که دیگ بخار شما با حداکثر کارایی و حداقل ریسک عمل کند.
جمع بندی نهایی
TDSدیگ بخار یکی از مهم‌ترین پارامترها در مدیریت کیفیت آب دیگ‌های بخار است که تاثیر مستقیمی بر کارایی، ایمنی و طول عمر تجهیزات دارد. افزایش TDS می‌تواند به رسوب‌گذاری، خوردگی و انتقال آلودگی به سیستم‌های پایین‌دست منجر شود، در حالی که مدیریت نادرست سختی آب بویلر این مشکلات را تشدید می‌کند. با استفاده از روش‌های اندازه‌گیری دقیق و کنترل مؤثر مانند بلودان و تصفیه آب بویلر، می‌توانید سطح TDS دیگ بخار را در حد مجاز نگه دارید و از عملکرد بهینه دیگ خود مطمئن شوید. نگهداری منظم و آموزش اپراتورها نیز نقش کلیدی در این فرایند دارد. امیدواریم این مقاله به شما در درک بهتر این موضوع و بهبود مدیریت دیگ بخار کمک کرده باشد.
