في مجال التبخر الصناعي، يمثل التلوث والقشور تحديات مستمرة يمكن أن تعيق بشكل كبير كفاءة النظام وطول عمره. إن مبخرات إعادة ضغط البخار الميكانيكية (MVR)، المشهورة بكفاءتها في استخدام الطاقة، ليست محصنة ضد هذه المشكلات. ومع ذلك، فإن الجمع بين الاستراتيجيات الوقائية والتدابير الاستباقية يمكن أن يخفف من هذه المخاطر، ويضمن الأداء الأمثل ويقلل تكاليف التشغيل.

فهم الحشف والتحجيم
يشير التلوث إلى تراكم المواد غير المرغوب فيها - مثل الأملاح أو المركبات العضوية أو المواد الصلبة العالقة - على الأسطح الداخلية للمبادلات الحرارية والمبخرات. يحدث التقشر، وهو نوع محدد من القاذورات، عندما تترسب المعادن الذائبة، وخاصة الكالسيوم والمغنيسيوم والسيليكا، من المحلول بسبب تغيرات درجة الحرارة أو الضغط، وتشكل رواسب صلبة على أسطح نقل الحرارة.

في مبخر MVR ، فإن عملية ضغط البخار تزيد من تركيز المواد المذابة في تيار التغذية، مما يؤدي بدوره إلى زيادة احتمالية التحجيم. إذا تركت دون فحص، يمكن لهذه الرواسب أن تعيق انتقال الحرارة بشدة، مما يقلل من كفاءة المبخر، ويزيد من متطلبات الصيانة، بل ويؤدي إلى أعطال كارثية في الحالات القصوى.

الوقاية من خلال التصميم والتشغيل المناسبين
أحد خطوط الدفاع الأساسية ضد التلوث والقشور في مبخرات MVR يكمن في معلمات التصميم والتشغيل. إن تنفيذ المواد المناسبة والضوابط الهندسية يمكن أن يقلل بشكل كبير من احتمالية التلوث.

اختيار المواد
يعد اختيار المواد ذات الخصائص المضادة للقاذورات لأسطح المبادلات الحرارية خطوة حاسمة. غالبًا ما يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والسبائك المتخصصة المختلفة لأنها تقاوم التآكل وتكوين القشور، مما يعزز متانة النظام.

تغذية ما قبل المعالجة
تعد المعالجة المسبقة المناسبة لمياه التغذية جانبًا أساسيًا للتحكم في التلوث. يتضمن هذا عادةً إزالة المواد الصلبة العالقة والمواد العضوية والأيونات المسببة للصلابة (الكالسيوم والمغنيسيوم) من خلال الترشيح أو التليين أو التناضح العكسي. من خلال التأكد من أن التغذية خالية من الجسيمات وسلائف القشور، فإن احتمالية التلوث والقشور تقل إلى حد كبير.

ظروف التشغيل المثلى
يعد الحفاظ على ظروف درجة الحرارة والضغط المثالية أمرًا بالغ الأهمية لتقليل مخاطر التحجيم. في أنظمة MVR، يمكن أن تؤدي عملية الضغط إلى زيادة درجة حرارة البخار، مما قد يؤدي إلى هطول الأمطار إذا تجاوز تركيز المذاب عتبة الذوبان. ومن خلال التحكم في عوامل التركيز والتأكد من أن النظام يعمل ضمن عتبات آمنة، يمكن تأخير بداية القياس أو منعه.

المعالجة الكيميائية
بالإضافة إلى الضوابط الميكانيكية، غالبا ما تستخدم المعالجات الكيميائية لمنع تكوين القشور والقاذورات. عادة ما يتم وضع المواد الكيميائية المضادة للتكلس، والتي تمنع تبلور الأملاح، في مياه التغذية. ترتبط هذه المواد الكيميائية بالأيونات المتقشرة، وتبقيها في المحلول وتمنع ترسبها على أسطح نقل الحرارة. بالنسبة للتلوث الناتج عن المركبات العضوية أو الأغشية الحيوية، يمكن إضافة المبيدات الحيوية والمشتتات لتعطيل التراكم وتحسين نظافة النظام.

يعتمد اختيار المعالجة الكيميائية على الطبيعة المحددة للقاذورات في النظام. ويلزم إجراء مراقبة وتعديلات منتظمة لضمان تطبيق الجرعة الصحيحة، وتجنب مخاطر الإفراط في العلاج أو نقص العلاج.

التنظيف والصيانة الدورية
على الرغم من جميع التدابير الوقائية، فإن درجة ما من التلوث أمر لا مفر منه مع مرور الوقت. ومن ثم، يعد التنظيف الدوري لأسطح المبادل الحراري ضروريًا للحفاظ على كفاءة النظام. يتم استخدام كل من تقنيات التنظيف الميكانيكي والتنظيف الكيميائي، حيث تتضمن الأولى عادةً طرقًا مثل التنظيف بالفرشاة أو نفاثات الماء عالية الضغط لإزالة الرواسب السائبة. ومن ناحية أخرى، يتضمن التنظيف الكيميائي تعميم مواد التنظيف من خلال النظام لإذابة القشور والقاذورات الأكثر عنادًا.

يعتمد جدول التنظيف على شدة التلوث، والذي يتم تقييمه غالبًا من خلال المراقبة المنتظمة لمعلمات النظام الرئيسية مثل انخفاض الضغط وكفاءة نقل الحرارة. في معظم الحالات، يمكن للصيانة والتنظيف في الوقت المناسب استعادة أداء المبخر إلى مستويات شبه أصلية.

المراقبة والتحكم في الوقت الحقيقي
تلعب المراقبة في الوقت الفعلي دورًا أساسيًا في التحكم في التلوث والقياس. يمكن لأجهزة الاستشعار وأنظمة المراقبة المتقدمة اكتشاف التغيرات في الضغط ودرجة الحرارة ومعدلات التدفق، مما يوفر تحذيرات مبكرة من التلوث المحتمل. بالإضافة إلى ذلك، فإن المراقبة المستمرة لجودة مياه التغذية تضمن أن تكون سلائف القياس ضمن الحدود المقبولة.

يمكن لأنظمة التحكم الآلي ضبط معلمات التشغيل ديناميكيًا، مما يضمن بقاء المبخر ضمن ظروف التشغيل المثالية. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد ضبط معدل إعادة التدوير أو تعديل نسبة ضغط البخار في إدارة مستويات التركيز ومنع تكون القشور قبل حدوثها.

يمثل التلوث والقشور في مبخرات MVR تحديات هائلة، ولكن مع المزيج الصحيح من التصميم والمعالجة الكيميائية والصيانة الدورية والمراقبة في الوقت الفعلي، يمكن إدارة هذه المشكلات بفعالية. من خلال اعتماد نهج شامل يركز على الوقاية بدلاً من التصحيح، يمكن للصناعات زيادة عمر وكفاءة أنظمة المبخر الخاصة بها، مما يضمن تشغيل فعال من حيث التكلفة وموثوق به على المدى الطويل.