Ăn mòn đường ống nước ngưng

Kiểm soát ăn mòn đường ống nước ngưng

Ăn mòn đường ống nước ngưng và Chương trình Amine

Các sự cố ăn mòn kim loại sắt và đồng trong hệ thống hơi nước và thu hồi nước ngưng không chỉ tác hại giới hạn ở việc hư hỏng đường ống và các thiết bị liên quan. Thủng ống dẫn hơi và nước ngưng gây mất mát nguồn nước và nhiệt chất lượng cao. Ngoài ra, các sản phẩm do ăn mòn này khi quay lại nồi hơi, sẽ góp phần hình thành cặn bẩn cho nồi hơi, cặn bám vào các thiệt bị trên đường dận và sử dụng hơi nước. Sự hiện diện của chúng làm giảm độ tin cậy của hệ thống và làm tăng chi phí vận hành, bảo trì. Ăn mòn và thủng các HEX hay thiết bị trao đổi nhiệt, ngoài gây thất thoát hơi một cách không kiểm soát và rò rỉ các tạp chất từ thiết bị nhận gia nhiệt như chất giặt, dung dịch thuốc nhuộm ở Nhà máy nhuộm vải, ...

Ăn mòn sắt

Ăn mòn sắt trong nước xảy ra ngay cả trong điều kiện không có oxy. Bề mặt oxit sắt hoạt động như bình ắc quy, bè8 mặt chia thành điện cực ăm và điện cực dương. Trong hệ thống nước ngưng, phản ứng gây ăn mòn sắt xả ra, qua hai phản ứng trung gian là oxy hóa và khử, được tổng hợp như sau:

Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂

Tốc độ hình thành ion Fe²⁺ phụ thuộc vào nhiệt độ nước ngưng, pH và tốc độ dòng chảy nước ngưng. Ở nhiệt độ thấp, Fe²⁺ phản ứng với nước để hình thành hydroxide sắt không tan, Fe(OH)₂. Nếu tốc độ dòng chảy nước ngưng đủ lớn, các hạt keo Fe(OH)2 bị kéo vào dòng chảy và bám cặn ở các đường ống hay thiết bị phía sau. Ở các đoạn ống có tốc độ dòng chảy nước ngưng thấp, Fe(OH)₂ bị lắng và bám dính ở gần khu vực oxy hóa, hình thành lớp oxit sắt xốp.

Ở nhiệt độ trên 49^oC, các hydroxide sắt sẽ phản ứng và chuyển hóa thành oxit sắt từ.

Ở nhiệt độ trên 149^oC, ion Fe²⁺ hình thánh lớp oxit sắt từ tính, có cấu trúc chặt trên bề mặt ống hay thiết bị.

Thường thì, trong hệ ống thu hồi nước ngưng, có vài ba dạng của oxit sắt.

Chất tẩy Rỉ sét Cleanix B77-RR hay Rust Remover

Ăn mòn sắt do oxy

Fe + O₂ + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O

Tốc độ phản ứng xảy ra nhanh.

Nguồn oxy đến từ nước cấp bù hay nước cấp cho lò hơi, vốn có thể bị loại bỏ bằng bộ khử khí và chất khử oxy hòa tan.

Tuy nhiên, dù hệ thống và chương trình được thiết kế và xử lý tốt, ăn mòn do oxy ở bế mặt ống nước ngưng là không thể tránh khỏi, ví dụ như trong thời gian khởi động hệ thống.

Trong đa số các trường hợp, bộ khử khí và việc loại bỏ các khí không tan giúp giảm đáng kể nguy cơ ăn mòn do oxy.

Ăn mòn đồng

Ăn mòn đồng có cơ chế tương tự như ăn mòn sắt, nhưng lớp oxit lá rất khác nhau. Cả lớp đồng và sắt bị oxy hóa với sự hiện diện của ion hydro à oxy và trải qua ăn mòn gây rổ bề mặt ống.

Ánh hưởng của pH lên ăn mòn sắt và đồng

Sự ổn định của lớp oxit kim loại sắt và đồng như là lớp thụ động hóa bề mặt phụ thuộc vào pH nước ngưng. Các tạp chất trong nước ngưng gây pH thấp làm giảm lớp film bảo vệ kim loại.

Khí hòa tan CO₂ là ngưng nhân chính gây giảm pH nước ngưng. Khí này đến từ các điểm rò rỉ trên hệ thống và đến từ nguồn nước cấp hay cấp bù cho lò hơi. Một phần kiềm trong nước cũng chuyển hóa thành khí CO₂.

Khi hơi nước ngưng tụ thành nước ngưng, CO₂ hòa tan trong nước và gây ra pH thấp.

pH nước ngưng thấp gây mất lớp film. Có nhiều cách để loại bỏ khí CO₂, như tiền xử lý, khử khí, van xả khí tự động ở hệ thống hơi nước và hóa chất.

Ảnh hưởng của các tạp chất khác

Các tạp chất như Chloride, Sulfide, Acetate, Ammonia (cho đồng) có thể hòa tan một phần hoặc toàn bộ lớp film bảo vệ.

Ammonia có thể được xử lý bằng các hóa chất gốc hữu cơ hydrazide, amine, ....

Xử lý hóa chất cho hệ thống nước ngưng

Amine được dùng phổ biến.

Amine trung hòa

Khả năng trung hòa của các dạng Amine cho mỗi một ppm của CO₂

Cyclohexylamine 2.3 ppm

Morpholine 2.0 ppm.

Diethylamineoethanol 2.6 ppm.

Dimethylisopropanolamine 2.3 ppm.

Tỷ lệ thu hồi nước ngưng và mong đợi của Nhà máy quyết định liều châm của các hóa chất xử lý nước ngưng gốc Amine.

Amine tạo film có trong Maxgreen 3266

Nguyên nhân gây ăn mòn hệ thống hơi nước và nước ngưng

Khi các khí không tan như Oxy hay CO₂ hiện diện trong hơi nước ở dạng tự do hay hợp chất, chúng làm cho nước ngưng trợ nên có tính ăn mòn mạnh. Các khí này có nguồn gốc từ:

Nguồn nước cấp.
Khi ngưng tụ hơi nước thành nước, tạo ra chân không và không khí bên ngoài vào hệ thống ống thông qua các điểm rò rỉ trên ống hoặc ở các ron, gasket.
Trong trường hợp của CO₂, chúng còn được hình thành từ việc phân hủy các muối carbonate và bicarbonate trong nước cấp.
Khí CO₂ làm giảm pH của nước ngưng tụ và gây ăn mòn, Còn khí ôxi gây ôxi hóa.
Sự hiện diện của các khí khác, vì dụ như NH₅, H₂S, SO₂ trong một số hệ thống, cũng gây ra ăn mòn cho đường nước ngưng.

Tác hại của việc ăn mòn hệ thống hơi và nước ngưng

Gây hư hỏng đường ống, các thiết bị trên đường phân phối hơi, sử dụng hơi và thu hồi nước ngưng. Nhà máy tốn thời gian và chi phí thay thế, ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất khi sự hỏng hóc ở các thiết bị chính yếu hoặc rò rĩ, thủng ống nặng.
Thủng ống dẫn hơi hay ống dẫn nước ngưng gây thất thoát hơi nước, nước ngưng và nguồn nhiệt mà Nhà máy phải bỏ tiền để tạo ra.
Sản phẩm ăn mòn này, khi quay trở lại nồi hơi, là tác nhân gây hại cho nồi hơi, tăng nguy cơ bám cáu. Chúng cũng gây hại đến các thiết bị và linh kiện trên đường phân phối hơi, sử dụng hơi,...
Sự hiện diện của chúng làm giảm độ tin cậy của hệ thống. Tăng chi phí vận hành và bảo trì.
Rò rỉ hơi nước hay nước ngưng còn gây mất an toàn cho người lao động, ô nhiễm nhiệt và mất mỹ quan Nhà máy.
Gây nghẽn các lọc Y trên hệ thống, nặn có thể không thoát được nước ngưng ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt.
Làm mờ các kính thủy quan sát nước ngưng ở các bẫy hơi.

Ớ áp suất 10 barg trên đường phân phối hơi, lỗ thủng 5mm gây thất thoát 80,6 kg hơi/giờ. Một năm 330 ngày với 7.920 giờ hoạt động, lượng hơi nước mất mát lên đến 638 tấn hơi/năm. Gây thất thoát quy đổi tương đương 45.000 lít dầu Diesel hay 650.000.000 đồng mỗi năm.

Giải pháp cho vấn đề

Chemmax giới thiệu chương trình xử lý trọn gói, kết hợp giữa giải pháp cơ và hóa, cùng với chương trình giám sát chất lượng xử lý phù hợp.

Giải pháp cơ: Bộ khử khí là giải pháp cơ, không những giúp loại bỏ Oxy hòa tan trong nước cấp, còn giúp loại bỏ phần nào CO₂ vốn gây vấn đề cho hệ thống nước ngưng.

Giải pháp hóa: Maxtreat 3311 N là chất bảo quản hệ thống thu hồi nước ngưng, giúp thụ động hóa bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, nhất là cho các máy xeo giấy bao bì và giấy vệ sinh, giấy tập,... những thiết bị có bề mặt trao đổi nhiệt bằng sắt và lớn ở các lô sấy. Maxtreat 3311 N còn giúp nâng pH nước ngưng lên ngưỡng 8-9, giúp giảm ăn mòn không chỉ ở hệ thống nước ngưng, mà còn cho cả bồn nước cấp, ống dẩn nước cấp và bộ hâm nước. Maxtreat 3311 N là Amine trung hòa.

Việc nâng nồng độ châm để nâng pH nước ngưng hiếm khi là giải pháp để giảm ăn mòn hệ thống thu hồi nước ngưng, nhất là ở các máy xeo giấy có thời gian hoạt động không liên tục. Chemmax giới thiệu chương trình hóa chất hai chức năng Maxgreen 3266, hay chất khử oxy gốc DEHA, đồng thời với cung cấp khả năng thụ động hóa bề mặt cho bề mặt sắt thép ở lô sấy, đường ống dẫn hơi nước và đường ống dẫn nước ngưng, nhất là các lô sấy không hoạt động liên tục.

Có thể bạn quan tâm

Tẩy Rỉ sét hay Gỉ sét hệ thống thu hồi nước ngưng

Chất tẩy Rỉ sét hay Gỉ sét Cleanix B77-RR hay Rust Remover

Ăn mòn đường ống nước ngưng