पॉवरजेन इंटरनेशनल कॉल फॉर कंटेंट अब खुला है! हम उपयोगिताओं और बिजली उत्पादन उद्योगों से वक्ताओं की तलाश कर रहे हैं। विषयों में पारंपरिक और नवीकरणीय बिजली उत्पादन, बिजली संयंत्रों का डिजिटल परिवर्तन, ऊर्जा भंडारण, माइक्रोग्रिड, संयंत्र अनुकूलन, ऑन-साइट बिजली, और बहुत कुछ शामिल हैं।
लेखकों ने बार-बार नई बिजली परियोजना विनिर्देशों की समीक्षा की है, जिसमें प्लांट डिजाइनर आमतौर पर कंडेनसर और सहायक हीट एक्सचेंजर टयूबिंग के लिए 304 या 316 स्टेनलेस स्टील चुनते हैं। कई लोगों के लिए, स्टेनलेस स्टील शब्द अजेय जंग का आभास देता है, जब वास्तव में, स्टेनलेस स्टील कभी-कभी सबसे खराब विकल्प हो सकता है क्योंकि वे स्थानीयकृत जंग के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। और, शीतलन जल मेक-अप के लिए ताजे पानी की कम उपलब्धता के इस युग में, उच्च सांद्रता चक्रों पर संचालित कूलिंग टावरों के साथ, संभावित स्टेनलेस स्टील की विफलता तंत्र बढ़ जाते हैं। कुछ अनुप्रयोगों में, 300 श्रृंखला स्टेनलेस स्टील विफल होने से पहले केवल महीनों, कभी-कभी केवल हफ्तों तक जीवित रहेगा।
स्टील में 12% या अधिक क्रोमियम मिलाने से मिश्र धातु एक सतत ऑक्साइड परत बनाती है जो नीचे की आधार धातु की रक्षा करती है। इसलिए इसे स्टेनलेस स्टील कहा जाता है। अन्य मिश्र धातु सामग्री (विशेष रूप से निकल) की अनुपस्थिति में, कार्बन स्टील फेराइट समूह का हिस्सा है, और इसकी इकाई कोशिका में एक शरीर-केंद्रित घन (बीसीसी) संरचना होती है।
जब मिश्र धातु मिश्रण में 8% या उससे अधिक सांद्रता में निकेल मिलाया जाता है, तो परिवेशी तापमान पर भी, सेल एक फलक-केंद्रित घन (FCC) संरचना में मौजूद रहेगा, जिसे ऑस्टेनाइट कहा जाता है।
जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, 300 श्रृंखला के स्टेनलेस स्टील और अन्य स्टेनलेस स्टील में निकेल की मात्रा होती है जो ऑस्टेनिटिक संरचना उत्पन्न करती है।
ऑस्टेनिटिक स्टील्स कई अनुप्रयोगों में बहुत मूल्यवान साबित हुए हैं, जिनमें पावर बॉयलरों में उच्च तापमान सुपरहीटर और रीहीटर ट्यूबों के लिए सामग्री के रूप में उपयोग शामिल है। विशेष रूप से 300 श्रृंखला का उपयोग अक्सर कम तापमान वाले ताप एक्सचेंजर ट्यूबों के लिए सामग्री के रूप में किया जाता है, जिसमें स्टीम सरफेस कंडेनसर भी शामिल हैं। हालाँकि, इन अनुप्रयोगों में कई लोग संभावित विफलता तंत्रों को अनदेखा कर देते हैं।
स्टेनलेस स्टील, विशेष रूप से लोकप्रिय 304 और 316 सामग्रियों के साथ मुख्य कठिनाई यह है कि सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत अक्सर शीतलन जल में अशुद्धियों और अशुद्धियों को केंद्रित करने में मदद करने वाली दरारों और जमावों द्वारा नष्ट हो जाती है। इसके अतिरिक्त, शटडाउन की स्थिति में, स्थिर पानी सूक्ष्मजीवों की वृद्धि का कारण बन सकता है, जिनके चयापचय उपोत्पाद धातुओं के लिए अत्यधिक हानिकारक हो सकते हैं।
क्लोराइड एक सामान्य शीतलन जल अशुद्धता है, तथा इसे आर्थिक रूप से हटाना सबसे कठिन है। यह आयन भाप जनरेटरों में कई समस्याएं पैदा कर सकता है, लेकिन कंडेनसरों और सहायक ताप एक्सचेंजर्स में मुख्य कठिनाई यह है कि पर्याप्त सांद्रता में क्लोराइड स्टेनलेस स्टील पर सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत को भेदकर नष्ट कर सकता है, जिससे स्थानीय संक्षारण, यानी गड्ढे बन सकते हैं।
पिटिंग संक्षारण के सबसे घातक रूपों में से एक है, क्योंकि इससे दीवारों में छेद हो सकता है और धातु की बहुत कम हानि के साथ उपकरण खराब हो सकते हैं।
304 और 316 स्टेनलेस स्टील में क्षरण उत्पन्न करने के लिए क्लोराइड सांद्रता का बहुत अधिक होना आवश्यक नहीं है, तथा बिना किसी जमाव या दरार के स्वच्छ सतहों के लिए, अनुशंसित अधिकतम क्लोराइड सांद्रता अब निम्न मानी जाती है:
कई कारक आसानी से क्लोराइड सांद्रता उत्पन्न कर सकते हैं जो सामान्य रूप से और स्थानीयकृत स्थानों दोनों में इन दिशानिर्देशों को पार कर जाते हैं। नए बिजली संयंत्रों के लिए एक बार के शीतलन पर विचार करना बहुत दुर्लभ हो गया है। अधिकांश को कूलिंग टावरों, या कुछ मामलों में, एयर-कूल्ड कंडेनसर (एसीसी) के साथ बनाया जाता है। कूलिंग टावरों वाले लोगों के लिए, सौंदर्य प्रसाधनों में अशुद्धियों की सांद्रता "चक्र बढ़ सकती है।" उदाहरण के लिए, 50 मिलीग्राम / लीटर की मेक-अप वॉटर क्लोराइड सांद्रता वाला एक स्तंभ पांच सांद्रता चक्रों के साथ संचालित होता है, और परिसंचारी पानी की क्लोराइड सामग्री 250 मिलीग्राम / लीटर होती है। अकेले यह आमतौर पर 304 एसएस को खारिज कर देना चाहिए। इसके अलावा, नए और मौजूदा संयंत्रों में, प्लांट रिचार्ज के लिए ताजे पानी को बदलने की बढ़ती जरूरत है।
क्लोराइड के बढ़े हुए स्तर (और अन्य अशुद्धियों, जैसे नाइट्रोजन और फास्फोरस, जो शीतलन प्रणालियों में सूक्ष्मजीवी संदूषण को बहुत बढ़ा सकते हैं) के प्रति सतर्क रहें। मूलतः सभी ग्रे जल के लिए, शीतलन टॉवर में कोई भी परिसंचरण 316 एसएस द्वारा अनुशंसित क्लोराइड सीमा को पार कर जाएगा।
पूर्ववर्ती चर्चा सामान्य धातु सतहों की संक्षारण क्षमता पर आधारित है। दरारें और तलछट नाटकीय रूप से कहानी को बदल देते हैं, क्योंकि दोनों ही ऐसे स्थान प्रदान करते हैं जहां अशुद्धियाँ केंद्रित हो सकती हैं। कंडेनसर और इसी तरह के ताप एक्सचेंजर्स में यांत्रिक दरारों के लिए एक विशिष्ट स्थान ट्यूब-टू-ट्यूब शीट जंक्शन पर होता है। ट्यूब के भीतर तलछट तलछट सीमा पर दरारें बना सकती है, और तलछट स्वयं संदूषण के लिए एक स्थल के रूप में काम कर सकती है। इसके अलावा, क्योंकि स्टेनलेस स्टील सुरक्षा के लिए एक सतत ऑक्साइड परत पर निर्भर करता है, जमा ऑक्सीजन-गरीब साइटों का निर्माण कर सकता है जो शेष स्टील सतह को एनोड में बदल देता है।
उपरोक्त चर्चा उन मुद्दों को रेखांकित करती है, जिन पर संयंत्र डिजाइनर आम तौर पर नए प्रोजेक्ट के लिए कंडेनसर और सहायक हीट एक्सचेंजर ट्यूब सामग्री निर्दिष्ट करते समय विचार नहीं करते हैं। 304 और 316 एसएस के बारे में मानसिकता कभी-कभी अभी भी "यह वही है जो हमने हमेशा किया है" ऐसी कार्रवाइयों के परिणामों पर विचार किए बिना प्रतीत होती है। कई संयंत्रों के सामने आने वाली कठोर शीतलन जल स्थितियों को संभालने के लिए वैकल्पिक सामग्रियां उपलब्ध हैं।
वैकल्पिक धातुओं पर चर्चा करने से पहले, एक और बिंदु को संक्षेप में बताया जाना चाहिए। कई मामलों में, एक 316 एसएस या यहां तक ​​कि एक 304 एसएस ने सामान्य संचालन के दौरान अच्छा प्रदर्शन किया, लेकिन बिजली आउटेज के दौरान विफल हो गया। ज्यादातर मामलों में, विफलता कंडेनसर या हीट एक्सचेंजर के खराब जल निकासी के कारण होती है, जिससे ट्यूबों में पानी स्थिर हो जाता है। यह वातावरण सूक्ष्मजीवों के विकास के लिए आदर्श स्थिति प्रदान करता है। बदले में सूक्ष्मजीवी कॉलोनियां संक्षारक यौगिक उत्पन्न करती हैं जो सीधे ट्यूबलर धातु को संक्षारित करती हैं।
यह तंत्र, जिसे माइक्रोबियल रूप से प्रेरित संक्षारण (एमआईसी) के रूप में जाना जाता है, हफ्तों के भीतर स्टेनलेस स्टील पाइप और अन्य धातुओं को नष्ट करने के लिए जाना जाता है। यदि हीट एक्सचेंजर को सूखा नहीं जा सकता है, तो समय-समय पर हीट एक्सचेंजर के माध्यम से पानी को प्रसारित करने और प्रक्रिया के दौरान बायोसाइड जोड़ने पर गंभीर विचार किया जाना चाहिए। (उचित ले-अप प्रक्रियाओं के बारे में अधिक जानकारी के लिए, डी। जानिकोव्स्की, "लेयरिंग अप कंडेनसर और बीओपी एक्सचेंजर्स - विचार" देखें; 4-6 जून, 2019 को शैम्पेन, आईएल में 39 वें इलेक्ट्रिक यूटिलिटी केमिस्ट्री सिम्पोजियम में प्रस्तुत किया गया।)
ऊपर बताए गए कठोर वातावरणों के लिए, साथ ही खारे पानी या समुद्री पानी जैसे कठोर वातावरणों के लिए, अशुद्धियों को दूर करने के लिए वैकल्पिक धातुओं का उपयोग किया जा सकता है। तीन मिश्र धातु समूह सफल साबित हुए हैं, व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम, 6% मोलिब्डेनम ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील और सुपरफेरिटिक स्टेनलेस स्टील। ये मिश्र धातु एमआईसी प्रतिरोधी भी हैं। हालांकि टाइटेनियम को संक्षारण के लिए बहुत प्रतिरोधी माना जाता है, इसकी षट्कोणीय क्लोज-पैक क्रिस्टल संरचना और बेहद कम लोचदार मापांक इसे यांत्रिक क्षति के लिए अतिसंवेदनशील बनाते हैं। यह मिश्र धातु मजबूत ट्यूब समर्थन संरचनाओं के साथ नए प्रतिष्ठानों के लिए सबसे उपयुक्त है। एक उत्कृष्ट विकल्प सुपर फेरिटिक स्टेनलेस स्टील सी-क्योर® है। इस सामग्री की संरचना नीचे दी गई है।
इस स्टील में क्रोमियम की मात्रा अधिक होती है, लेकिन निकेल की मात्रा कम होती है, इसलिए यह ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की बजाय फेरिटिक स्टेनलेस स्टील है। निकेल की कम मात्रा के कारण, इसकी लागत अन्य मिश्रधातुओं की तुलना में बहुत कम होती है। सी-क्योर की उच्च शक्ति और प्रत्यास्थता मापांक के कारण अन्य सामग्रियों की तुलना में इसकी दीवारें पतली होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऊष्मा का स्थानांतरण बेहतर होता है।
इन धातुओं के उन्नत गुणों को "पिटिंग रेजिस्टेंस इक्विवेलेंट नंबर" चार्ट पर दिखाया गया है, जो कि, जैसा कि नाम से पता चलता है, एक परीक्षण प्रक्रिया है जिसका उपयोग विभिन्न धातुओं के पिटिंग संक्षारण के प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
सबसे आम सवालों में से एक है "स्टेनलेस स्टील का एक विशेष ग्रेड अधिकतम क्लोराइड सामग्री क्या सहन कर सकता है?" जवाब व्यापक रूप से भिन्न होते हैं। कारकों में पीएच, तापमान, फ्रैक्चर की उपस्थिति और प्रकार, और सक्रिय जैविक प्रजातियों की क्षमता शामिल है। इस निर्णय में मदद करने के लिए चित्रा 5 के दाएं अक्ष पर एक उपकरण जोड़ा गया है। यह तटस्थ पीएच, 35 डिग्री सेल्सियस बहने वाले पानी पर आधारित है जो आमतौर पर कई बीओपी और संघनन अनुप्रयोगों में पाया जाता है (जमा गठन और दरार गठन को रोकने के लिए)। एक बार एक विशिष्ट रासायनिक संरचना के साथ एक मिश्र धातु का चयन किया गया है, PREn निर्धारित किया जा सकता है और फिर उचित स्लैश के साथ प्रतिच्छेद किया जा सकता है। अनुशंसित अधिकतम क्लोराइड स्तर फिर दाएं अक्ष पर एक क्षैतिज रेखा खींचकर निर्धारित किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, यदि किसी मिश्र धातु को खारे या समुद्री जल अनुप्रयोगों के लिए माना जाता है, तो उसे G 48 परीक्षण द्वारा मापा गया 25 डिग्री सेल्सियस से ऊपर का CCT होना चाहिए।
यह स्पष्ट है कि सी-क्योर® द्वारा प्रस्तुत सुपर फेरिटिक मिश्रधातु आम तौर पर समुद्री जल अनुप्रयोगों के लिए भी उपयुक्त हैं। इन सामग्रियों का एक और लाभ है जिस पर जोर दिया जाना चाहिए। ओहियो नदी के किनारे के संयंत्रों सहित कई वर्षों से 304 और 316 एसएस के लिए मैंगनीज संक्षारण की समस्या देखी गई है। हाल ही में, मिसिसिपी और मिसौरी नदियों के किनारे के संयंत्रों में हीट एक्सचेंजर्स पर हमला किया गया है। मैंगनीज संक्षारण भी कुएं के पानी के मेक-अप सिस्टम में एक आम समस्या है। संक्षारण तंत्र की पहचान मैंगनीज डाइऑक्साइड (MnO2) द्वारा ऑक्सीकरण करने वाले बायोसाइड के साथ प्रतिक्रिया करके जमा के नीचे हाइड्रोक्लोरिक एसिड उत्पन्न करने के रूप में की गई है। HCl वास्तव में धातुओं पर हमला करता है। [डब्ल्यूएच डिकिंसन और आरडब्ल्यू पिक, "इलेक्ट्रिक पावर इंडस्ट्री में मैंगनीज-आश्रित संक्षारण"; 2002 एनएसीई वार्षिक संक्षारण सम्मेलन में प्रस्तुत, डेनवर, सीओ।] फेरिटिक स्टील इस संक्षारण तंत्र के लिए प्रतिरोधी हैं।
कंडेनसर और हीट एक्सचेंजर ट्यूब के लिए उच्च ग्रेड सामग्री का चयन अभी भी उचित जल उपचार रसायन नियंत्रण का विकल्प नहीं है। जैसा कि लेखक ब्यूकर ने पिछले पावर इंजीनियरिंग लेख में रेखांकित किया है, स्केलिंग, जंग और फाउलिंग की संभावना को कम करने के लिए एक उचित रूप से डिज़ाइन और संचालित रासायनिक उपचार कार्यक्रम आवश्यक है। पॉलिमर रसायन विज्ञान कूलिंग टॉवर सिस्टम में जंग और स्केलिंग को नियंत्रित करने के लिए पुराने फॉस्फेट/फॉस्फोनेट रसायन विज्ञान के एक शक्तिशाली विकल्प के रूप में उभर रहा है। माइक्रोबियल संदूषण को नियंत्रित करना एक महत्वपूर्ण मुद्दा रहा है और आगे भी रहेगा। जबकि क्लोरीन, ब्लीच या इसी तरह के यौगिकों के साथ ऑक्सीडेटिव रसायन विज्ञान माइक्रोबियल नियंत्रण की आधारशिला है, पूरक उपचार अक्सर उपचार कार्यक्रमों की दक्षता में सुधार कर सकते हैं। ऐसा ही एक उदाहरण स्थिरीकरण रसायन विज्ञान है, जो पानी में किसी भी हानिकारक यौगिक को पेश किए बिना क्लोरीन-आधारित ऑक्सीकरण जैवनाशियों की रिहाई दर और दक्षता को बढ़ाने में मदद करता है। इसके अलावा, गैर-ऑक्सीकरण कवकनाशी के साथ पूरक फ़ीड माइक्रोबियल विकास को नियंत्रित करने में बहुत फायदेमंद हो सकता है। परिणाम यह है कि बिजली संयंत्र हीट एक्सचेंजर्स की स्थिरता और विश्वसनीयता में सुधार करने के कई तरीके हैं, लेकिन हर प्रणाली अलग है, इसलिए सामग्री और रासायनिक प्रक्रियाओं के चयन के लिए उद्योग विशेषज्ञों के साथ सावधानीपूर्वक योजना और परामर्श महत्वपूर्ण है। इस लेख का अधिकांश भाग जल उपचार के दृष्टिकोण से लिखा गया है, हम सामग्री निर्णयों में शामिल नहीं हैं, लेकिन हमें उन निर्णयों के प्रभाव को प्रबंधित करने में मदद करने के लिए कहा जाता है जब उपकरण चालू हो जाता है। सामग्री चयन पर अंतिम निर्णय प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए निर्दिष्ट कई कारकों के आधार पर संयंत्र कर्मियों द्वारा किया जाना चाहिए।
लेखक के बारे में: ब्रैड ब्यूकर केमट्रीट में वरिष्ठ तकनीकी प्रचारक हैं। उनके पास ऊर्जा उद्योग में या उससे जुड़े 36 वर्षों का अनुभव है, जिनमें से अधिकांश भाप उत्पादन रसायन विज्ञान, जल उपचार, वायु गुणवत्ता नियंत्रण और सिटी वाटर, लाइट एंड पावर (स्प्रिंगफील्ड, IL) में हैं और कैनसस सिटी पावर एंड लाइट कंपनी ला सिग्ने स्टेशन, कैनसस में स्थित है। उन्होंने एक रासायनिक संयंत्र में कार्यवाहक जल/अपशिष्ट जल पर्यवेक्षक के रूप में भी दो वर्ष बिताए हैं। ब्यूकर के पास आयोवा स्टेट यूनिवर्सिटी से रसायन विज्ञान में बी.एस. डिग्री है, साथ ही उन्होंने द्रव यांत्रिकी, ऊर्जा और सामग्री संतुलन, और उन्नत अकार्बनिक रसायन विज्ञान में अतिरिक्त पाठ्यक्रम कार्य भी किया है।
डैन जानिकोवस्की प्लायमाउथ ट्यूब में तकनीकी प्रबंधक हैं। 35 वर्षों से, वे धातुओं के विकास, तांबा मिश्रधातु, स्टेनलेस स्टील, निकल मिश्रधातु, टाइटेनियम और कार्बन स्टील सहित ट्यूबलर उत्पादों के निर्माण और परीक्षण में शामिल रहे हैं। 2005 से प्लायमाउथ मेट्रो के साथ जुड़े जानिकोवस्की ने 2010 में तकनीकी प्रबंधक बनने से पहले विभिन्न वरिष्ठ पदों पर कार्य किया।