Wito wa Kimataifa wa POWERGEN kwa Maudhui sasa umefunguliwa! Tunatafuta wazungumzaji kutoka sekta za huduma na uzalishaji wa umeme. Mada zinajumuisha uzalishaji wa umeme wa kawaida na unaoweza kutumika tena, mabadiliko ya kidijitali ya mitambo ya umeme, hifadhi ya nishati, gridi ndogo, uboreshaji wa mitambo, umeme uliopo, na zaidi.
Waandishi wamepitia vipimo vipya vya mradi wa nguvu mara kwa mara, ambapo wabunifu wa mitambo kwa kawaida huchagua chuma cha pua 304 au 316 kwa ajili ya kondensa na mirija ya kubadilisha joto saidizi. Kwa wengi, neno chuma cha pua huashiria hali ya kutu isiyoshindika, wakati kwa kweli, vyuma vya pua wakati mwingine vinaweza kuwa chaguo mbaya zaidi kwa sababu vinaweza kuathiriwa na kutu ya ndani. Na, katika enzi hii ya upatikanaji mdogo wa maji safi kwa ajili ya utengenezaji wa maji ya kupoeza, pamoja na minara ya kupoeza inayofanya kazi katika mizunguko ya mkusanyiko mkubwa, mifumo inayowezekana ya kushindwa kwa chuma cha pua huongezeka. Katika baadhi ya matumizi, chuma cha pua cha mfululizo 300 kitadumu kwa miezi tu, wakati mwingine wiki chache tu, kabla ya kushindwa. Makala haya yanaangazia angalau masuala ambayo yanapaswa kuzingatiwa wakati wa kuchagua vifaa vya mirija ya kondensa kutoka kwa mtazamo wa matibabu ya maji. Mambo mengine ambayo hayajajadiliwa katika karatasi hii lakini ambayo yana jukumu katika uteuzi wa nyenzo ni pamoja na nguvu ya nyenzo, sifa za uhamisho wa joto, na upinzani dhidi ya nguvu za mitambo, ikiwa ni pamoja na uchovu na kutu ya mmomonyoko.
Kuongeza kromiamu 12% au zaidi kwenye chuma husababisha aloi kuunda safu endelevu ya oksidi ambayo inalinda chuma cha msingi chini yake. Kwa hivyo neno chuma cha pua. Kwa kukosekana kwa vifaa vingine vya aloi (hasa nikeli), chuma cha kaboni ni sehemu ya kundi la feri, na seli yake ya kitengo ina muundo wa ujazo unaozingatia mwili (BCC).
Nikeli inapoongezwa kwenye mchanganyiko wa aloi kwa mkusanyiko wa 8% au zaidi, hata katika halijoto ya kawaida, seli itakuwepo katika muundo wa mchemraba unaozingatia uso (FCC) unaoitwa austenite.
Kama inavyoonyeshwa katika Jedwali la 1, vyuma vya pua 300 mfululizo na vyuma vingine vya pua vina kiwango cha nikeli kinachozalisha muundo wa austenitic.
Vyuma vya Austenitic vimethibitika kuwa na thamani kubwa katika matumizi mengi, ikiwa ni pamoja na kama nyenzo ya hita ya halijoto ya juu na mirija ya hita ya kupokezia joto katika boiler za umeme. Mfululizo wa 300 haswa mara nyingi hutumika kama nyenzo ya mirija ya kubadilisha joto ya halijoto ya chini, ikiwa ni pamoja na vipozezi vya uso wa mvuke. Hata hivyo, ni katika matumizi haya ambapo wengi hupuuza mifumo inayoweza kuharibika.
Ugumu mkuu na chuma cha pua, hasa nyenzo maarufu za 304 na 316, ni kwamba safu ya oksidi ya kinga mara nyingi huharibiwa na uchafu katika maji ya kupoeza na kwa mianya na amana zinazosaidia kujilimbikizia uchafu. Zaidi ya hayo, chini ya hali ya kufungwa, maji yaliyosimama yanaweza kusababisha ukuaji wa vijidudu, ambavyo bidhaa zake za kimetaboliki zinaweza kuharibu sana metali.
Uchafu wa kawaida wa maji ya kupoeza, na mojawapo ya magumu zaidi kuondoa kiuchumi, ni kloridi. Ioni hii inaweza kusababisha matatizo mengi katika jenereta za mvuke, lakini katika vipozezi na vibadilishaji joto saidizi, ugumu mkuu ni kwamba kloridi zenye viwango vya kutosha zinaweza kupenya na kuharibu safu ya oksidi ya kinga kwenye chuma cha pua, na kusababisha kutu wa ndani, yaani shimo.
Kutua ni mojawapo ya aina za kutu zenye hatari zaidi kwa sababu kunaweza kusababisha kupenya kwa ukuta na kushindwa kwa vifaa bila kupoteza chuma sana.
Viwango vya kloridi si lazima viwe juu sana ili kusababisha kutu kwa mashimo katika chuma cha pua 304 na 316, na kwa nyuso safi bila mabaki au mianya yoyote, viwango vya juu zaidi vya kloridi vinavyopendekezwa sasa vinachukuliwa kuwa:
Mambo kadhaa yanaweza kusababisha viwango vya kloridi vinavyozidi miongozo hii, kwa ujumla na katika maeneo yaliyotengwa. Imekuwa nadra sana kufikiria kwanza kupoeza mara moja kwa mitambo mipya ya umeme. Mengi yamejengwa kwa minara ya kupoeza, au katika baadhi ya matukio, vipozezi vilivyopozwa na hewa (ACC). Kwa wale walio na minara ya kupoeza, mkusanyiko wa uchafu katika vipodozi unaweza "kuongezeka." Kwa mfano, safu yenye mkusanyiko wa kloridi ya maji ya vipodozi ya 50 mg/l hufanya kazi kwa mizunguko mitano ya mkusanyiko, na kiwango cha kloridi katika maji yanayozunguka ni 250 mg/l. Hii pekee kwa ujumla inapaswa kuondoa 304 SS. Kwa kuongezea, katika mitambo mipya na iliyopo, kuna haja inayoongezeka ya kubadilisha maji safi kwa ajili ya kuchaji upya mitambo. Njia mbadala ya kawaida ni maji machafu ya manispaa. Jedwali la 2 linalinganisha uchanganuzi wa vyanzo vinne vya maji safi na vyanzo vinne vya maji machafu.
Jihadhari na viwango vya kloridi vilivyoongezeka (na uchafu mwingine, kama vile nitrojeni na fosforasi, ambavyo vinaweza kuongeza sana uchafuzi wa vijidudu katika mifumo ya kupoeza). Kwa maji yote ya kijivu, mzunguko wowote katika mnara wa kupoeza utazidi kikomo cha kloridi kilichopendekezwa na 316 SS.
Majadiliano yaliyotangulia yanatokana na uwezo wa kutu wa nyuso za kawaida za chuma. Mipasuko na mashapo hubadilisha hadithi kwa kiasi kikubwa, kwani vyote hutoa sehemu ambapo uchafu unaweza kujilimbikizia. Mahali pa kawaida pa nyufa za mitambo katika vipozenezi na vibadilishaji joto sawa ni kwenye makutano ya karatasi ya mirija hadi mirija. Mashapo ndani ya mirija yanaweza kuunda nyufa kwenye mpaka wa mashapo, na mashapo yenyewe yanaweza kutumika kama mahali pa uchafuzi. Zaidi ya hayo, kwa sababu chuma cha pua hutegemea safu inayoendelea ya oksidi kwa ajili ya ulinzi, mashapo yanaweza kuunda maeneo yasiyo na oksijeni ambayo hubadilisha uso uliobaki wa chuma kuwa anodi.
Majadiliano hapo juu yanaelezea masuala ambayo wabunifu wa mimea kwa kawaida hawazingatii wanapobainisha vifaa vya bomba la kondensa na vifaa vya kibadilishaji joto saidizi kwa miradi mipya. Wakati mwingine mawazo kuhusu 304 na 316 SS bado yanaonekana kuwa "hivi ndivyo tumekuwa tukifanya kila wakati" bila kuzingatia matokeo ya vitendo hivyo. Vifaa mbadala vinapatikana ili kushughulikia hali ngumu zaidi ya maji ya kupoeza ambayo mimea mingi sasa inakabiliwa nayo.
Kabla ya kujadili metali mbadala, jambo lingine lazima lielezwe kwa ufupi. Katika visa vingi, 316 SS au hata 304 SS ilifanya vizuri wakati wa operesheni ya kawaida, lakini ilishindwa wakati wa kukatika kwa umeme. Katika visa vingi, hitilafu hiyo hutokana na mifereji duni ya kondensa au kibadilishaji joto na kusababisha maji yaliyotuama kwenye mirija. Mazingira haya hutoa hali bora kwa ukuaji wa vijidudu. Makoloni ya vijidudu huzalisha misombo babuzi ambayo huharibu moja kwa moja metali ya mirija.
Utaratibu huu, unaojulikana kama kutu unaosababishwa na vijidudu (MIC), unajulikana kuharibu mabomba ya chuma cha pua na metali zingine ndani ya wiki chache. Ikiwa kibadilishaji joto hakiwezi kutolewa, uzingatio mkubwa unapaswa kutolewa kwa kuzunguka maji mara kwa mara kupitia kibadilishaji joto na kuongeza biocides wakati wa mchakato. (Kwa maelezo zaidi kuhusu taratibu sahihi za kuweka, tazama D. Janikowski, “Kuweka Kibadilishaji Kondensa na Vibadilishaji vya BOP – Mambo ya Kuzingatia”; uliofanyika Juni 4-6, 2019 huko Champaign, IL Iliyowasilishwa katika Kongamano la 39 la Kemia ya Huduma za Umeme.)
Kwa mazingira magumu yaliyoangaziwa hapo juu, pamoja na mazingira magumu zaidi kama vile maji ya chumvi au maji ya bahari, metali mbadala zinaweza kutumika kuzuia uchafu. Makundi matatu ya aloi yamethibitika kuwa na mafanikio, titani safi kibiashara, chuma cha pua cha molybdenum austenitic 6% na chuma cha pua cha superferritic. Aloi hizi pia zinastahimili MIC. Ingawa titani inachukuliwa kuwa sugu sana kwa kutu, muundo wake wa fuwele wenye umbo la hexagonal na moduli ya chini sana ya elastic hufanya iwe rahisi kuharibiwa na mitambo. Aloi hii inafaa zaidi kwa mitambo mipya yenye miundo imara ya usaidizi wa mirija. Njia mbadala bora ni chuma cha pua cha superferritic Sea-Cure®. Muundo wa nyenzo hii umeonyeshwa hapa chini.
Chuma kina kromiamu nyingi lakini kina nikeli kidogo, kwa hivyo ni chuma cha pua cha feri badala ya chuma cha pua cha austenitic. Kwa sababu ya kiwango chake cha chini cha nikeli, inagharimu kidogo sana kuliko aloi zingine. Nguvu kubwa na moduli ya elastic ya Sea-Cure huruhusu kuta nyembamba kuliko vifaa vingine, na kusababisha uhamishaji bora wa joto.
Sifa zilizoimarishwa za metali hizi zinaonyeshwa kwenye chati ya "Nambari Sawa ya Upinzani wa Migodi", ambayo, kama jina linavyopendekeza, ni utaratibu wa majaribio unaotumika kubaini upinzani wa metali mbalimbali dhidi ya kutu wa migodi.
Mojawapo ya maswali ya kawaida ni "Je, kiwango cha juu cha kloridi ambacho kiwango fulani cha chuma cha pua kinaweza kuvumilia ni kipi?" Majibu hutofautiana sana. Mambo ni pamoja na pH, halijoto, uwepo na aina ya fractures, na uwezekano wa spishi hai za kibiolojia. Zana imeongezwa kwenye mhimili wa kulia wa Mchoro 5 ili kusaidia katika uamuzi huu. Inategemea pH isiyo na upande wowote, maji yanayotiririka ya 35°C ambayo hupatikana katika matumizi mengi ya BOP na mgandamizo (ili kuzuia uundaji wa amana na uundaji wa nyufa). Mara tu aloi yenye muundo maalum wa kemikali imechaguliwa, PREn inaweza kuamuliwa na kisha kuingiliana na mkato unaofaa. Kiwango cha juu cha kloridi kinachopendekezwa kinaweza kuamuliwa kwa kuchora mstari mlalo kwenye mhimili wa kulia. Kwa ujumla, ikiwa aloi itazingatiwa kwa matumizi ya maji ya chumvi au ya bahari, inahitaji kuwa na CCT zaidi ya nyuzi joto 25 Selsiasi kama inavyopimwa na jaribio la G 48.
Ni wazi kwamba aloi za super ferritic zinazowakilishwa na Sea-Cure® kwa ujumla zinafaa kwa matumizi sawa ya maji ya bahari. Kuna faida nyingine ya nyenzo hizi ambayo lazima isisitizwe. Matatizo ya kutu ya manganese yamezingatiwa kwa 304 na 316 SS kwa miaka mingi, ikiwa ni pamoja na kwenye mimea kando ya Mto Ohio. Hivi majuzi, vibadilishaji joto kwenye mimea kando ya Mito ya Mississippi na Missouri vimeshambuliwa. Kutu ya manganese pia ni tatizo la kawaida katika mifumo ya kutengeneza maji ya kisima. Utaratibu wa kutu umetambuliwa kama dioksidi ya manganese (MnO2) ikiitikia na biocide inayooksidisha ili kutoa asidi hidrokloriki chini ya amana. HCl ndiyo inayoshambulia metali kweli. [WH Dickinson na RW Pick, "Kutu Kutegemea Manganese katika Sekta ya Umeme"; iliyowasilishwa katika Mkutano wa Mwaka wa Kutu wa NACE wa 2002, Denver, CO.] Vyuma vya ferritic vinastahimili utaratibu huu wa kutu.
Kuchagua vifaa vya kiwango cha juu kwa ajili ya mirija ya kondensa na kibadilisha joto bado si mbadala wa udhibiti sahihi wa kemia ya matibabu ya maji. Kama mwandishi Buecker alivyoelezea katika makala ya awali ya uhandisi wa nguvu, mpango wa matibabu ya kemikali ulioundwa na kuendeshwa ipasavyo ni muhimu ili kupunguza uwezekano wa kupandisha, kutu, na uchafu. Kemia ya polima inaibuka kama mbadala wenye nguvu kwa kemia ya fosfeti/fosfeti ya zamani ili kudhibiti kutu na kupandisha katika mifumo ya minara ya kupoeza. Kudhibiti uchafuzi wa vijidudu kumekuwa na kutaendelea kuwa suala muhimu. Ingawa kemia ya oksidi na klorini, bleach, au misombo kama hiyo ndiyo msingi wa udhibiti wa vijidudu, matibabu ya ziada mara nyingi yanaweza kuboresha ufanisi wa programu za matibabu. Mfano mmoja kama huo ni kemia ya utulivu, ambayo husaidia kuongeza kiwango cha kutolewa na ufanisi wa vioksidishaji vinavyotokana na klorini bila kuingiza misombo yoyote hatari ndani ya maji. Kwa kuongezea, lishe ya ziada yenye viuavijasumu visivyo na vioksidishaji inaweza kuwa na manufaa sana katika kudhibiti ukuaji wa vijidudu. Matokeo yake ni kwamba kuna njia nyingi za kuboresha uendelevu na uaminifu wa vibadilisha joto vya mitambo ya umeme, lakini kila mfumo ni tofauti, kwa hivyo kupanga kwa uangalifu na kushauriana na wataalamu wa tasnia ni muhimu kwa uchaguzi wa vifaa na taratibu za kemikali. Mengi ya Makala haya yameandikwa kutoka kwa mtazamo wa matibabu ya maji, hatuhusiki katika maamuzi ya nyenzo, lakini tunaombwa kusaidia kudhibiti athari za maamuzi hayo mara tu vifaa vitakapoanza kufanya kazi. Uamuzi wa mwisho kuhusu uteuzi wa nyenzo lazima ufanywe na wafanyakazi wa kiwanda kulingana na mambo kadhaa yaliyoainishwa kwa kila matumizi.
Kuhusu Mwandishi: Brad Buecker ni Mtangazaji Mwandamizi wa Kiufundi katika ChemTreat. Ana uzoefu wa miaka 36 katika au ana uhusiano na sekta ya umeme, sehemu kubwa ikiwa ni katika kemia ya uzalishaji wa mvuke, matibabu ya maji, udhibiti wa ubora wa hewa na katika City Water, Light & Power (Springfield, IL) na Kampuni ya Power & Light ya Kansas City iko katika Kituo cha La Cygne, Kansas. Pia alitumia miaka miwili kama msimamizi wa maji/maji machafu katika kiwanda cha kemikali. Buecker ana Shahada ya Kwanza katika Kemia kutoka Chuo Kikuu cha Jimbo la Iowa na kazi ya ziada ya kozi katika Mekaniki za Maji, Usawa wa Nishati na Vifaa, na Kemia Isiyo ya Kikaboni ya Juu.
Dan Janikowski ni Meneja wa Ufundi katika Plymouth Tube. Kwa miaka 35, amekuwa akihusika katika ukuzaji wa metali, utengenezaji na upimaji wa bidhaa za mirija ikiwa ni pamoja na aloi za shaba, chuma cha pua, aloi za nikeli, titani na chuma cha kaboni. Akiwa na Plymouth Metro tangu 2005, Janikowski alishikilia nyadhifa mbalimbali za juu kabla ya kuwa Meneja wa Ufundi mnamo 2010.