Chất ức chế ăn mòn nồi hơi: Các loại, liều lượng và giám sát

Các loại chất ức chế ăn mòn nồi hơi phổ biến và thời điểm sử dụng chúng

Các hóa chất ức chế khác nhau giải quyết các cơ chế ăn mòn khác nhau. Chọn dựa trên loại nồi hơi (hơi nước so với nước nóng kín), thành phần hóa học của nước, luyện kim và giới hạn xả thải/quy định.

Chất thải oxy (ví dụ: chất thay thế natri sulfite, hydrazine)

Mục đích: Loại bỏ oxy hòa tan để tránh rỗ và ăn mòn cặn lắng. Điển hình để xử lý nước cấp trong hệ thống hơi nước và để khử khí trong đó vẫn còn oxy.

Quay phim Amin (amine dễ bay hơi)

Mục đích: Tạo thành một màng kỵ nước mỏng trên bề mặt kim loại ngưng tụ và phía hơi nước để bảo vệ đường ngưng tụ, bẫy hơi và bộ trao đổi nhiệt. Được sử dụng trong các hệ thống thường xuyên xảy ra hiện tượng ăn mòn do ngưng tụ (ăn mòn trung hòa).

Chất tạo phốt phát / kiềm

Mục đích: Duy trì độ kiềm của nước với số lượng lớn và hình thành các lớp photphat bảo vệ trên thép trong nồi hơi áp suất thấp hoặc hệ thống nước bổ sung. Phải được kiểm soát để tránh chuyển sang và lắng đọng.

Nitrit / Molybdate cho hệ thống vòng kín

Mục đích: Cung cấp khả năng ức chế ăn mòn cho kim loại đen trong hệ thống nước nóng khép kín (ví dụ: hydronic). Nitrit thường được sử dụng cho các hệ thống kín có chứa oxy; molybdate có thể được chọn khi nitrit không tương thích.

Chất phân tán polyme & chất ức chế ngưỡng

Mục đích: Giữ cho các oxit sắt và các chất kết tủa có độ cứng được phân tán để chúng không tạo thành các vị trí ăn mòn dày đặc, lắng đọng dưới mức. Thường được sử dụng kết hợp với các chất ức chế khác.

Cách chọn chương trình ức chế phù hợp

Việc lựa chọn yêu cầu cân bằng hệ thống luyện kim, chất lượng nước cấp, áp suất/nhiệt độ vận hành, các hạn chế về môi trường và khả năng tương thích với các hóa chất hiện có.

• Xác định các cơ chế ăn mòn chủ yếu (rỗ oxy, ăn mòn đồng đều nói chung, ăn mòn kẽ hở, ăn mòn ngưng tụ).
• Bản đồ vật liệu hệ thống (thép carbon, hợp kim đồng, cấp độ không gỉ) và ưu tiên bảo vệ những bộ phận dễ bị tổn thương nhất.
• Xem xét các giới hạn quy định đối với nước thải (phốt phát, nitrit, molybdat) và chọn hóa chất đáp ứng các hạn chế xả thải.
• Kiểm tra khả năng tương thích hóa học với các chất diệt khuẩn hiện có, chất ức chế cặn và các hóa chất làm mềm/tái tạo.
• Thực hiện kiểm tra hiệu suất và khả năng tương thích trong phòng thí nghiệm ở quy mô nhỏ (phiếu giảm giá hoặc xi lanh quay) trước khi áp dụng trên quy mô đầy đủ.

Nguyên tắc định lượng và ví dụ tính toán

Mục tiêu liều lượng thường được biểu thị bằng mg/L (ppm) của chất ức chế hoạt động. Các lựa chọn chiến lược định lượng: cấp liệu liên tục (ưu tiên cho các hệ thống ở trạng thái ổn định) hoặc định lượng bắn định kỳ (dùng để bảo trì hoặc khởi động).

Các bước định lượng thực tế

• Thiết lập nồng độ dư mục tiêu cho chất ức chế (ví dụ: 150–300 ppm đối với một số amin tạo màng hoặc 200 ppm hoạt tính đối với chất loại bỏ oxy cụ thể—làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất).
• Đo thể tích hệ thống một cách chính xác (lít hoặc gallon) bao gồm cả đường ống và đường hồi nước ngưng.
• Chọn (các) điểm tiếp liệu nơi hóa chất sẽ hòa trộn nhanh chóng (dây trang điểm/nước cấp, đường hồi nước ngưng để quay phim amin).
• Sử dụng bơm định lượng có kích thước phù hợp để duy trì nồng độ mục tiêu theo tỷ lệ bổ sung và xả đáy.

Tính toán ví dụ (từng chữ số)

Giả sử thể tích hệ thống = 10.000 L và chất ức chế mục tiêu = 200 mg/L (ppm) hoạt động. Tính toán:

Bước 1: Nhân khối lượng với nồng độ mục tiêu: 10.000 × 200 = 2.000.000 (đơn vị: mg).
Bước 2: Quy đổi mg sang gam: 2.000.000 1.000 = 2.000 g.
Bước 3: Quy đổi gam sang kilôgam: 2.000 1.000 = 2 kg.
Khối lượng chất ức chế hoạt động cần thiết = 2 kg để đạt được 200 mg/L trong 10.000 L.

Giám sát và kiểm soát phân tích

Triển khai chương trình giám sát để xác minh sự hiện diện của chất ức chế và tình trạng hệ thống — không chỉ dựa vào thời gian chạy của máy bơm.

Các phép đo định kỳ cần thiết

• Dư lượng chất ức chế (bộ dụng cụ xét nghiệm dành riêng cho nhà sản xuất hoặc phân tích trong phòng thí nghiệm) - tần suất: hàng ngày đến hàng tuần tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng.
• Độ pH của nước cấp, nước nồi hơi và nước ngưng - kiểm soát độ kiềm và giúp phát hiện sự tấn công của axit hoặc cho ăn quá mức.
• Oxy hòa tan (DO) tại thời điểm trang điểm và sau quá trình khử khí - khẳng định tính hiệu quả của việc loại bỏ oxy.
• Nồng độ sắt (Fe) và đồng (Cu) tính bằng ppm hoặc ppb - mức tăng cho thấy hoạt động ăn mòn.
• Xác minh tổng chất rắn hòa tan (TDS) / độ dẫn điện và kiểm soát xả đáy.
• Kiểm tra trực quan các bẫy, bộ lọc và các điểm lấy mẫu; kiểm tra phơi nhiễm phiếu kim loại định kỳ để xác định tốc độ ăn mòn (mm/năm).

Điểm tiêm, thiết bị và chiến lược kiểm soát

Vị trí tiêm thích hợp quyết định hiệu suất. Đối với các hóa chất dễ bay hơi, bơm vào nước cấp hoặc hơi nước/nước ngưng quay trở lại; đối với chất ức chế số lượng lớn bơm vào nước cấp hoặc giếng nước nóng.

• Bể/bộ khử khí cấp nước cấp: Tốt cho các chất loại bỏ oxy và các hóa chất có độ kiềm số lượng lớn.
• Hotwell/condensate return: Được ưu tiên dùng để bọc các amin để bảo vệ đường ống ngưng tụ và bộ trao đổi nhiệt.
• Đường cấp nồi hơi phía sau bộ khử khí: đảm bảo trộn vào nước lớn trước khi chuyển sang hơi nước.
• Sử dụng bơm định lượng không ăn mòn, tuân thủ NSF/ASME và van kiểm tra áp suất ngược; lắp đặt các cổng mẫu ở thượng nguồn và hạ lưu các điểm tiêm.

Khắc phục sự cố thường gặp

Xác định nhanh chóng các vấn đề về cấp liệu hoặc tương thích giúp giảm thời gian ngừng hoạt động. Sử dụng các triệu chứng dữ liệu đo được để tách biệt các vấn đề.

Triệu chứng: Lượng sắt liên tục cao trong nước nồi hơi

• Nguyên nhân có thể: dùng dưới liều lượng, tắc nghẽn do oxy xâm nhập, khả năng khử khí kém. Hành động: xác minh lượng dư, tăng lượng chất thải DO, kiểm tra bộ khử khí và hồi lưu nước ngưng xem có rò rỉ khí không.

Triệu chứng: Tạo bọt hoặc mang theo

• Nguyên nhân có thể: quá nhiều phốt phát hoặc chất hữu cơ; kết tủa khó hòa tan; amin ngưng tụ gây chuyển hóa. Hành động: tiến hành kiểm tra silica và photphat, giảm nồng độ photphat, xác nhận kiểm soát xả đáy lò hơi.

Triệu chứng: Ăn mòn ngưng tụ

• Nguyên nhân có thể: pH ngưng tụ thấp, mang theo axit, không có màng amin. Thao tác: đo pH của nước ngưng, xem xét trung hòa nước ngưng hoặc quay phim bơm amin vào nước ngưng quay trở lại.

Các cân nhắc về tính tương thích, an toàn và môi trường

Hãy chú ý đến các tương tác đa hóa chất, an toàn cá nhân và giới hạn xả nước thải.

• Khả năng tương thích: Không bao giờ trộn các hóa chất chưa biết mà không thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Nitrit có thể phản ứng với một số amin và chất hữu cơ. Nạp quá nhiều photphat gây ra sự lắng đọng—cân bằng với chất phân tán.
• An toàn: Nhiều chất thải oxy và sản phẩm amin đậm đặc rất nguy hiểm—hãy sử dụng PPE thích hợp, gói bảo quản và kế hoạch ứng phó sự cố tràn.
• Quy định: Kiểm tra giới hạn xả cục bộ đối với phốt phát, molybdat và nitrit. Khi việc xả thải bị hạn chế, hãy lựa chọn các hóa chất có tác động thấp hoặc xử lý tại chỗ trước khi xả thải.

Lưu giữ hồ sơ và KPI

Duy trì một nhật ký đơn giản liên kết các hồ sơ cung cấp hóa chất với việc theo dõi kết quả và các sự kiện bảo trì. Các KPI hữu ích bao gồm tốc độ ăn mòn (mm/năm), xu hướng Fe ppm, dư lượng chất ức chế và tần suất xả đáy.

Danh sách kiểm tra thực hiện thực tế

• Hệ thống kiểm tra lượng nước, luyện kim và hóa học trang điểm.
• Chọn họ chất ức chế phù hợp với cơ chế ăn mòn sơ cấp.
• Chạy phiếu giảm giá dự phòng hoặc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm để xác nhận trước khi triển khai trên toàn nhà máy.
• Lắp đặt máy đo, cổng lấy mẫu và xóa SOP cho nguồn cấp dữ liệu và giám sát.
• Ghi lại kết quả và điều chỉnh tốc độ cấp liệu dựa trên lượng dư đo được và xu hướng sắt.

Thực hiện theo các bước thực tế này sẽ giảm tốc độ ăn mòn, giảm việc bảo trì đột xuất và kéo dài tuổi thọ linh kiện. Nếu bạn muốn, tôi có thể tạo một bảng tính liều lượng có thể in được hoặc một SOP mẫu để kiểm soát chất ức chế nạp liên tục phù hợp với khối lượng hệ thống và tốc độ trang điểm của bạn.