보일러 부식을 방지하기 위해 급수 품질을 개선하는 방법

보일러 고장은 난방 및 발전소의 주요 관심사이며 보일러 수질과 관련된 부식이 주요 원인으로 알려져 있습니다. 발전소에서 보일러 튜브 고장의 총 비용은 연간 약 50억 달러로 추산됩니다(이 수치는 2009년부터이므로 훨씬 높을 가능성이 있음에 유의하십시오.) 보일러의 장기적인 안전한 작동을 보장하기 위해, 수질은 보일러의 허용 오차 내에서 지속적으로 유지되어야 합니다.

보일러 급수 불순물

수원에는 특정 수준에서 매우 해로울 수 있는 불순물이 포함되어 있습니다. 고온에서는 급수에 있는 미량의 특정 물질이라도 단시간에 장비와 파이프에 심각한 손상을 줄 수 있습니다. 문제가 있는 용존 고형물 또는 부유 고형물, 산소, 이산화탄소 및 유기물은 스케일링, 오염 및 부식을 유발할 수 있습니다. 예:

• 철은 내부 보일러 부품과 튜브에 침착되어 다운스트림 장비를 손상시키고 특정 제조 공정의 품질에 영향을 줄 수 있습니다.
• 구리는 고압 터빈에 침전물을 침전시켜 효율성을 감소시키고 비용이 많이 드는 청소 또는 장비 교체를 필요로 할 수 있습니다.
• 실리카는 특히 고압 보일러에서 매우 단단한 스케일링을 유발할 수 있습니다.
• 칼슘은 보일러 급수의 화학적 성질에 따라 여러 형태로 스케일링을 유발할 수 있습니다.
• 마그네슘은 보일러 내부와 코팅된 튜브에 달라붙어 더 많은 고형물을 끌어당기고 스케일에 기여합니다. 특히 인산염과 결합하면 더욱 그렇습니다.
• 알루미늄은 보일러 내부에 스케일로 침전될 수 있으며 실리카와 반응하여 스케일 가능성을 더욱 높일 수 있습니다.
• 경도는 보일러 부품 및 배관에 침전물 및 스케일의 원인이 됩니다.
• 산소 및 이산화탄소와 같은 용해 가스는 보일러 파이프 및 부품에 심각한 부식을 일으킬 수 있습니다.

가장 일반적인 부식 유형은 용존 산소로 인한 공식 공격입니다. 이것은 튜브 벽을 관통하여 결국 고장을 일으키는 작지만 깊은 구멍이 특징입니다. 심각도에 영향을 미치는 요인에는 용존 산소 농도, pH 및 온도가 포함됩니다. (관련 자료:공식 부식을 효과적으로 인식, 예방 및 치료하는 방법)

부식을 방지하기 위해 보일러 물은 산성이 아닌 알칼리성이어야 합니다. 부적절한 산도와 약알칼리성 물은 금속과 금속 표면의 보호 필름을 녹일 수 있습니다.

pH가 8.5 미만으로 떨어지면 산성 공격이 발생합니다. 이 조건에서 재료는 에칭으로 인해 표면이 얇아지기 쉽습니다. 스트레스를 받는 모든 영역이 이러한 유형의 공격에 가장 취약합니다.

부식성 공격은 pH가 12.9 이상이면 발생하며 인산염 처리 보일러와 관련된 고온에서 종종 발생합니다. 높은 열 전달 영역의 침전물은 모재에서 자철광 필름을 벗겨낼 수 있습니다.

포밍 캐리오버

포밍 캐리오버는 정상적인 보일러 불순물이 너무 농축되거나, 화학 물질로 과도하게 처리되거나, 실수로 보일러 급수 또는 응축수로 유입되는 유기물(그리스 또는 오일)로 인해 발생합니다. 보일러 내부의 거품은 보일러 증기 배출구 밖으로 쉽게 빠져나와 큰 손상을 일으킬 수 있습니다. 증기 라인의 수격 현상, 증기 배관의 침식, 보일러 저수위 현상이 그 예입니다.

그림 1. 보일러 작동을 설명하는 동영상

보일러 급수 처리 시스템

보일러 급수 처리 시스템은 특정 보일러의 요구 사항을 충족하기 위해 급수 상태를 처리하는 여러 개별 기술로 구성됩니다. 처리 시스템은 출처에 관계없이 항상 존재하는 불순물을 제거하는 데 필요한 구성 요소로 구성됩니다. 기본 보일러 급수 처리 시스템에는 일반적으로 일부 유형의 응고, 여과, 이온 교환, 탈알칼리화, 탈기 및 역삼투와 같은 막 공정이 포함됩니다. 이러한 구성 요소는 다음 섹션에서 설명합니다. (관련 자료:보일러 수도관의 킬런트 기반 부식을 방지하는 방법.)

응고 및 화학적 침전

모든 큰 물체를 원래 수원에서 제거한 후 다양한 화학 물질을 반응 탱크에 추가하여 벌크 부유 고형물 및 기타 다양한 오염 물질을 제거합니다. 이 프로세스는 혼합 반응기의 분류로 시작합니다. 일반적으로 특정 화학 물질을 추가하여 응고를 통해 더 무거운 입자로 결합하여 물에 있는 모든 미세한 입자를 제거하여 결국 침전 및 침전시키는 하나 또는 두 개의 반응기입니다.

여과 및 한외여과

다음 단계는 일반적으로 침전물, 탁도 및 특정 유형의 유기물과 같은 부유 입자를 제거하기 위해 여과를 통해 물을 흐르는 것입니다. 상류에서 부유 고형물을 제거하면 멤브레인과 이온 교환 수지가 나중에 전처리 공정에서 오염되는 것을 방지할 수 있으므로 공정 초기에 이 작업을 수행하는 것이 종종 유용합니다.

이온 교환 연화

연화 수지는 중탄산염, 황산염, 염화물 또는 질산염을 포함하는 높은 경도를 처리하는 데 사용할 수 있습니다. 이 절차는 강산 양이온 교환 공정을 사용하여 수지에 나트륨 이온을 충전합니다. 경수는 연화제를 통과하고 칼슘과 마그네슘은 나트륨 이온과 교환됩니다. 나트륨 이온은 느슨하게 유지되고 칼슘 및 마그네슘 이온으로 쉽게 대체됩니다. 이 과정에서 "유리" 나트륨 이온이 물 속으로 방출됩니다.

비알칼리화

탈알칼리화는 거품, 부식 및 취성을 유발할 수 있는 불순물인 알칼리도 또는 pH를 감소시킬 수 있습니다. 염화나트륨 탈알칼리화는 강한 음이온 교환 수지를 사용하여 염화물 음이온을 중탄산염, 황산염 및 질산염으로 대체합니다.

역삼투 및 나노여과

역삼투(RO) 및 나노여과(NF)는 반투막을 통해 가압된 물을 강제로 통과시켜 박테리아, 염, 유기물, 실리카 및 경도와 같은 오염 물질을 가두는 동시에 농축된 정제수를 통과시킵니다. 이러한 여과 장치는 부유 및 용존 고형물의 농도를 극도로 낮게 유지해야 하는 고압 보일러에 주로 사용됩니다.

탈기 또는 탈기

반환되는 응축수는 처리된 보충수와 혼합되어 탈기 또는 탈기 과정에 들어갑니다. 미량의 산소와 이산화탄소는 보일러 장비와 배관을 극도로 부식시킬 수 있습니다. 따라서 보일러 시스템의 수명과 안전을 극대화하려면 이러한 가스를 허용 가능한 수준으로 제거하는 것이 중요합니다. 다양한 구성으로 제공되는 여러 유형의 탈기 장치가 있지만 탈기 또는 산소 제거용 트레이 또는 스프레이 유형 탈기기가 가장 일반적인 유형입니다.

고압 및 저압 보일러

급수의 품질 요구 사항은 압력과 유량에 따라 다릅니다. 특정 압력의 경우 최대 수준의 오염 물질이 있으며, 압력이 증가함에 따라 더 높은 품질의 물을 생성하는 철저한 수처리를 위해 더 중요해집니다.

저압 보일러(600 PSI 이하) 및 총 용존 고형물(TDS) 양이 적은 물은 일반적으로 간단한 여과 및 연수만 필요합니다. 물의 화학적 성질에 따라 또는 압력이 증가하면 탈염기가 필요할 수 있습니다.

고압 보일러(600PSI 이상)에는 일반적으로 일종의 탈염, 이온 교환 또는 수지 기반 샌드위치 또는 혼합층 연마 장치가 필요합니다. 폴리싱 기술과 함께 사용되는 역삼투 방식은 초고순도의 물이 필요한 곳에서 매우 인기가 있습니다.

급수 테스트 및 품질 관리

보일러의 부식 과정을 방지하고 최소화하는 것은 화력 산업에서 매우 중요합니다. 급수 품질은 설계 표준에 해당하는 수준으로 유지되어야 하며 측정된 매개변수의 변동에 주의해야 합니다. 보일러 안전과 성능에 중요한 주요 진단 매개변수를 측정하는 데 사용할 수 있는 민감한 온라인 및 오프라인 분석 기기가 있습니다.

부적절한 수처리로 인해 보일러 및 다운스트림 장비의 스케일링, 부식 및 오염이 발생할 수 있기 때문에 특정 보일러에 필요한 수질과 관련하여 급수 소스 품질이 어느 위치에 있는지 아는 것이 필수적입니다.