فیلتر شنی

کاربرد فیلتر شنی در فیلتراسیون آب ورودی بویلرهای نیروگاه بخار

در نیروگاه های بخار، کیفیت آب ورودی بویلر یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده در راندمان، طول عمر و ایمنی بویلرها محسوب می شود. هرگونه وجود ذرات معلق، کدورت، رسوبات، سیلیس و آلودگی های فیزیکی می تواند فرآیند تبخیر آب را مختل کرده و موجب تشکیل رسوب، خوردگی و کاهش راندمان تولید بخار گردد. از این رو، سیستم های پیش تصفیه نقش حیاتی در جلوگیری از بروز مشکلات عملیاتی دارند. یکی از مهم ترین تجهیزات پیش تصفیه، فیلتر شنی است که به طور گسترده در تصفیه آب صنعتی استفاده می شود. در این مطلب کاربرد فیلتر شنی در تصفیه آب ورودی به بویلر نیروگاه بخار با جزئیات کامل بررسی می شود.

اهمیت فیلتراسیون قبل از ورود آب به بویلر

بویلرهای بخار برای تولید بخار با کیفیت و فشار بالا نیازمند آبی هستند که کاملاً عاری از ذرات معلق و آلودگی های فیزیکی باشد. وجود ذرات معلق حتی در اندازه های کمتر از ۵۰ میکرون می تواند پیامدهای زیر را در بویلر ایجاد کند:

ایجاد رسوبات بر روی سطوح حرارتی

کاهش انتقال حرارت و افزایش مصرف سوخت

افزایش دمای فلزات و کاهش عمر مفید بویلر

افزایش احتمال ترک خوردگی و خوردگی

افزایش هدایت الکتریکی و افزایش Blow Down

کاهش کیفیت بخار و ورود ناخالصی ها به توربین

به همین دلیل استفاده از سیستم های فیلتراسیون اولیه مانند فیلتر شنی برای حذف ذرات قبل از ورود آب به سیستم های رزین گیری، اسمز معکوس یا تجهیزاتی مشابه کاملاً ضروری است.

فیلتر شنی چیست و چگونه کار می کند؟

فیلتر شنی یک دستگاه تصفیه فیزیکی است که با عبور دادن آب از بستر لایه های مختلف سیلیس، آنتراسیت یا گارنت، ذرات معلق را حذف می کند. اساس کار آن بر پایه فیلتراسیون عمقی است؛ بدین معنا که ذرات معلق تنها از سطح بستر حذف نمی شوند بلکه در لایه های زیرین نیز گیر می افتند. این ویژگی باعث کارایی بسیار بالا در حذف کدورت و ذرات تا حد ۲۰–۵ میکرون می شود.

در نیروگاه ها معمولاً از دو نوع فیلتر شنی استفاده می شود:

فیلتر شنی ثقلی : معمولاً در تصفیه خانه های بزرگ

فیلتر شنی تحت فشار : مناسب برای خطوط آب صنعتی و آب ورودی بویلرها

فیلتر شنی تحت فشار به دلیل قابلیت کنترل بهتر، سرعت بیشتر و تحمل فشارهای متفاوت، گزینه رایج در نیروگاه هاست.

نقش فیلتر شنی در حذف ذرات معلق آب بویلر

ذرات معلق موجود در آب خام یا آب حاصل از منابع سطحی، معمولاً شامل رسوبات معدنی، ذرات گل ولای، ماسه، مواد آلی، جلبک های مرده و مواد حاصل از خوردگی خطوط انتقال هستند. این ذرات اگر وارد سیستم بویلر شوند باعث افزایش رسوب گذاری و بروز مشکلات جدی در انتقال حرارت خواهند شد.

فیلتر شنی قادر است:

کدورت را به طور چشمگیری کاهش دهد

ذرات معلق را تا اندازه ۲۰ میکرون حذف کند

مواد آلی و ذرات شناور را جدا کند

رنگ آب را کاهش دهد

بار آلودگی ورودی به فیلتر کربنی، رزین ها و RO را کاهش دهد

به همین دلیل فیلتر شنی اولین مرحله ی مهم در زنجیره تصفیه آب بویلر است و پایه ای ترین نقش را در جلوگیری از از کار افتادن تجهیزات بعدی دارد.

ارتباط فیلتر شنی با تجهیزات بعدی مانند اسمز معکوس و سختی گیر

در نیروگاه های بخار، کیفیت آب ورودی بسیار حساس است و معمولاً از ترکیب چند مرحله تصفیه فیزیکی و شیمیایی استفاده می شود. فیلتر شنی در خط پیش تصفیه دقیقاً قبل از تجهیزات زیر قرار می گیرد:

فیلتر کربنی

فیلتر کارتریجی

سختی گیر رزینی

اسمز معکوس (RO)

بدون حذف اولیه ذرات، این تجهیزات خیلی سریع دچار گرفتگی و کاهش راندمان خواهند شد.

مزایا برای RO

جلوگیری از Fouling و گرفتگی ممبران ها

افزایش عمر ممبران ها

کاهش دفعات شست وشوی شیمیایی (CIP)

مزایا برای رزین سختی گیر

جلوگیری از مسدود شدن بستر رزین

کاهش افت فشار در مخزن

کاهش مصرف نمک احیا

بنابراین، وجود فیلتر شنی باعث کاهش هزینه نگهداری سیستم و افزایش پایداری در تولید بخار نیروگاه خواهد شد.

نحوه عملکرد فیلتر شنی در سیستم آب ورودی بویلر

آب خام یا آب تصفیه ابتدایی با فشار مناسب وارد فیلتر شنی می شود. پس از عبور از بالای بستر سیلیس، آب از لایه های ریز و درشت عبور کرده و ذرات در میان فضاهای خالی محبوس می شوند. این فرآیند به سه روش اصلی حذف ذرات را انجام می دهد:

جذب سطحی

ذرات بسیار ریز به سطح دانه های سیلیس می چسبند.

گیر افتادگی فیزیکی

ذرات متوسط در فضاهای بین ذرات شن گیر می کنند.

ته نشینی در لایه های زیرین

ذرات سنگین تر در عمق بستر رسوب می کنند.

در نهایت آب خروجی از پایین مخزن خارج شده و کاملاً شفاف و بدون ذرات معلق خواهد بود.

اهمیت Backwash در پایداری عملکرد فیلتر شنی

فیلتر شنی پس از مدتی استفاده دچار انباشت ذرات و افزایش افت فشار می شود. برای بازگرداندن راندمان، عملیات شست وشوی معکوس یا Backwash انجام می شود. این عملیات باعث می شود:

ذرات گیر افتاده آزاد شده و از فیلتر خارج شوند

بستر سیلیس دوباره متخلخل و آماده فیلتراسیون شود

سرعت جریان یکنواخت گردد

افت فشار کاهش یابد

در نیروگاه ها انجام Backwash معمولاً به صورت اتوماتیک و با کمک PLC انجام می شود تا عملکرد سیستم بدون توقف و بدون نیاز به نیروی انسانی ادامه پیدا کند.

مزایای استفاده از فیلتر شنی در نیروگاه های بخار

استفاده از فیلتر شنی در خطوط تصفیه آب نیروگاه، مزایای گسترده ای دارد که برخی از مهم ترین آن ها شامل موارد زیر است:

افزایش راندمان بویلر

حذف به موقع ذرات مانع از رسوب گذاری و کاهش راندمان گرمایی می شود.

جلوگیری از خوردگی

آب بدون ذرات، از سایش و خوردگی لوله ها و تجهیزات جلوگیری می کند.

افزایش عمر مفید تجهیزات گران قیمت

ممبران های RO، رزین ها، هیت اکسچنجر ها و توربین ها کمتر در معرض آلودگی قرار می گیرند.

کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری

افت فشار کمتر، رسوب گذاری کمتر و کاهش نیاز به شست وشوی شیمیایی تجهیزات باعث کاهش هزینه های عملیاتی می شود.

پایداری کیفیت بخار

کیفیت بخار مستقیم بر عملکرد توربین تأثیر دارد. با حذف ذرات، کیفیت بخار افزایش می یابد.

افزایش ایمنی بهره برداری

رسوب گذاری زیاد می تواند باعث ترک خوردن سطوح تحت فشار شود. فیلتر شنی این خطر را تا حد زیادی کاهش می دهد.

انواع مدیاهای مورد استفاده در فیلتر شنی نیروگاهی

برای تصفیه آب ورودی بویلر، معمولاً از ترکیب چند نوع مدیا استفاده می شود تا راندمان فیلتراسیون افزایش یابد. رایج ترین مدیاها عبارتند از:

سیلیس دانه بندی شده در سه لایه

آنتراسیت برای کاهش کدورت و ذرات ریز

گارنت برای لایه های زیرین با وزن مخصوص بالا

این ترکیب به فیلتر شنی امکان حذف طیف گسترده ای از ذرات را می دهد و کیفیت فیلتراسیون را بالا می برد.

نقش فیلتر شنی در کاهش Blow Down بویلر

Blow Down در بویلر زمانی افزایش می یابد که ناخالصی های آب بالا باشد. چون Blow Down باعث اتلاف انرژی و آب می شود، کاهش آن یک مزیت بسیار مهم اقتصادی است.

با استفاده از فیلتر شنی:

میزان ذرات ورودی به بویلر کاهش می یابد

راندمان تبخیر افزایش پیدا می کند

نیاز به Blow Down کمتر می شود

این موضوع باعث صرفه جویی قابل توجه انرژی در نیروگاه می شود.

جایگاه فیلتر شنی در استانداردهای تصفیه آب نیروگاه

استانداردهای بین المللی مانند ASME، EPA و ASTM همگی تأکید دارند که آب ورودی بویلر باید فاقد هر نوع ذره معلق باشد. فیلتر شنی اولین تجهیزی است که مطابق این استانداردها باید در ورودی سیستم تصفیه نصب شود تا ذرات و کدورت به حد مجاز برسد.

فیلتر شنی یکی از مهم ترین تجهیزات پیش تصفیه در سیستم های تولید بخار نیروگاهی است که وظیفه اصلی آن حذف ذرات معلق، کاهش کدورت و جلوگیری از ورود آلودگی های فیزیکی به بویلر و تجهیزات حساس پس از آن می باشد. این تجهیز تاثیر مستقیم بر راندمان، عمر مفید و ایمنی بویلر دارد. همچنین با افزایش کیفیت آب تغذیه بویلر، موجب کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینه های تعمیراتی و افزایش پایداری و بهره وری سیستم می شود. بنابراین انتخاب، طراحی صحیح و نگهداری اصولی فیلتر شنی یک گام اساسی در مدیریت حرفه ای آب نیروگاه های بخار است.

جهت خرید فیلتر شنی میتوانید به سایت ناب زیست مراجعه نموده و یا با شماره 02188722027 و موبایل 09126147685 تماس بگیرید.