हीट एक्सचेंजर पर जमे हुए कीचड़/अवशेषों को हटाने के
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महानुभाव से पूछना है: हीट एक्सचेंजर के शेल चैनल में प्रयोग होने वाले पानी में जमाव बहुत अधिक हो गया है। इसका कोई अच्छा समाधान क्या हो सकता है? (ट्यूब फिरोजा स्टील से बनी है; ऊष्मा-आदान हेतु पाइप 304 स्टेनलेस स्टील से बने हैं।)1) कणीय जमाव: तरल पदार्थ में मौजूद ठोस कण, एक्सचेंजर की सतह पर जम जाते हैं। इस प्रकार की गंदगी में, क्षैतिज ऊष्मा-आदान सतह पर गुरुत्वाकर्षण के कारण बनने वाली बड़े ठोस कणों की परतें भी शामिल हैं; अर्थात् ऐसी ही परतें ही “अवक्षेपित गंदगी” कहलाती हैं। इसके अलावा, अन्य कोलॉइडल कणों का अवक्षेपण भी इस गंदगी का हिस्सा है। 2) क्रिस्टलीय गंदगी: तरल पदार्थ में घुले हुए अकार्बनिक लवण, ऊष्मा-आदान सतहों पर क्रिस्टलों के रूप में जमकर अवसाद बना देते हैं; ऐसा आमतौर पर अतिसंतृप्त अवस्था में या ठंडा होने के दौरान होता है। विशिष्ट गंदगी में कूलिंग वाटर साइड पर मौजूद कैल्शियम कार्बोनेट, कैल्शियम सल्फेट एवं सिलिका जैसी पदार्थ शामिल हैं। 3) रासायनिक अभिक्रिया से उत्पन्न गंदगी: ऊष्मा संचरण होने वाली सतहों पर होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं के कारण ऐसी गंदगी उत्पन्न होती है। ऊष्मा संचरण होने वाली सतहों की सामग्री इन अभिक्रियाओं में भाग नहीं लेती, लेकिन यह रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सक 4) क्षयकारी गंदगी: ऐसे विषाक्त तरल पदार्थ, या ऐसे तरल पदार्थों में मौजूद विषाक्त अशुद्धियाँ, जो हीट एक्सचेंज सतहों को क्षतिग्रस्त करके गंदगी पैदा करती हैं। आम तौर पर, क्षय की मात्रा, तरल पदार्थ में मौजूद घटकों, तापमान, एवं उस तरल पदार्थ के pH मान पर निर्भर होती है। 5) जैविक गंदगी: समुद्री जल शीतलन उपकरणों को छोड़कर, आम तौर पर “जैविक गंदगी” से तात्पर्य सूक्ष्मजीवों की वजह से होने वाली गंदगी से है। इससे कीचड़ बन सकता है, और यह कीचड़ जीवाणुओं के विकास हेतु अनुकूल परिस्थितियाँ प्रदान करता है। ऐसे जीवाणु तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं; उपयुक्त तापमान की स्थितियों में ये जीवाणु काफी मोटी परत बना सकते हैं। 6) जमा हुआ गंदगी: अतिशीतल होने वाली ऊष्मा-आदान सतह पर तरल पदार्थ के जमने से बनने वाली गंदगी। उदाहरण के लिए, जब पानी का तापमान बर्फबिंदु से नीचे होता है, तो यह ऊष्मा-आदान सतह पर बर्फ के रूप म तापमान वितरण का समान होना या न होना, इस प्रकार की गंदगी पर बहुत बड़ा प्रभाव डालता है। जमाव रोकने हेतु उपयोग की जाने वाली तकनीकों में निम्नलिखित बातों पर ध्यान देना आवश्यक है: 1) जमाव के निर्माण को रोकना ; 2) जमाव के बाद पदार्थों के आपस में चिपकने, एवं ऊष्मा संचरण हेतु उपयोग में आने वाली सतहों पर इन पदार्थों के जमने को रोकना। ; 3) ऊष्मा संचरण सतह से जमे हुए अवशेषों को हटाना। जमाव को रोकने हेतु उठाए जाने वाले उपायों में निम्नलिखित बातें शामिल हैं:
1. डिज़ाइन चरण में उठाए जाने वाले उपाय: प्लेट-आधारित ऊष्मा-अदलाकरण उपकरणों के डिज़ाइन चरण में, संभावित गंदगी को ध्यान में रखते हुए निम्नलिखित 6 बातों पर विचार करना आवश्यक है: 1) ऊष्मा-अदलाकरण उपकरण को आसानी से साफ किया जा सके एवं उसकी मरम्मत भी आसानी से की जा सके (जैसे प्लेट-आधारित ऊष्मा-अदलाकरण उपकरणों में)। ; 2) ऊष्मा-आदान उपकरणों की स्थापना के बाद, गंदगी हटाने हेतु उपकरणों को अलग करने की आवश्यकता नहीं होती; इसे सीधे ही कार्यस्थल पर ही साफ किया जा सकता है। ; 3) न्यूनतम मात्रा में ही “डेड जोन” एवं “कम प्रवाह दर वाले क्षेत्र” होने चाहिए ; 4) एक्सचेंजर के अंदर प्रवाह की गति समान होनी चाहिए; ताकि अधिक गति-अंतर न हो, एवं तापमान भी समान रहे (जैसा कि बायपास प्लेटों वाले क्षेत्रों में होता है)। ; 5) उचित दबाव-ह्रास सुनिश्चित करते हुए, एवं जंग न होने की स्थिति में, प्रवाह-गति बढ़ाने से गंदगी कम होने में मदद मिलती है। ; 6) गंदगी के निर्माण पर हीट एक्सचेंज सतह के तापमान के प्रभाव पर विचार किया जाना चाहिए। 2. संचालन चरण में गंदगी का नियंत्रण
1) डिज़ाइन स्थितियों को बनाए रखना: चूँकि हीट एक्सचेंजर के डिज़ाइन में अतिरिक्त हीट एक्सचेंज क्षेत्र शामिल किया गया है, इसलिए संचालन के दौरान प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करने हेतु प्रवाह दर एवं तापमान में समायोजन करना आवश्यक हो जाता है; इससे डिज़ाइन स्थितियाँ बदल जाती हैं। हालाँकि, संचालन की अवधि को बढ़ाने एवं गंदगी के उत्पन्न होने को टालने हेतु बायपास सिस्टम के माध्यम से डिज़ाइन स्थितियों (प्रवाह दर एवं तापमान) को यथासंभव बनाए रखना आवश्यक है। 2) संचालन पैरामीटरों का नियंत्रण: हीट एक्सचेंजर के संचालन के दौरान, इनपुट सामग्री की स्थिति में परिवर्तन हो सकता है। इसलिए, तरल में मौजूद अवक्षेपों की मात्रा, कणों का आकार, एवं तरल के pH मान की नियमित रूप से जाँच करना आवश्यक है। 3) मरम्मत उपाय अच्छे हैं। हीट एक्सचेंज उपकरणों की मरम्मत के दौरान बनने वाले वेल्डिंग स्थल, खरोंचें आदि से जमाव प्रक्रिया तेज हो सकती है। प्रवाह दर में असमानता के कारण जंग लगने की संभावना बढ़ जाती है। यदि तरल पदार्थ कुलिंग जल में रिस जाए, तो यह सूक्ष्मजीवों के लिए आहार का कार्य कर सकता है। एयर कूलर के आसपास की हवा में मौजूद धूल को हटाने के कोई उपाय न होने के कारण कणों का जमाव एवं हीट एक्सचेंजर में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण जमाव तेज हो जाता है। गंदे पानी का उपयोग करके जल-परीक्षण करने से, जंग एवं गंदगी का निर्माण तेज़ हो जाता है। 4) अतिरिक्त पदार्थों का उपयोग – विभिन्न प्रकार की जमाव-संबंधी समस्याओं के लिए, जमाव को कम करने या दूर करने हेतु विभिन्न अतिरिक्त पदार्थों का उपयोग किया जा सकता है। जैसे कि जैविक विनाशक/रोकथामक पदार्थ, क्रिस्टलीकरण में सुधार हेतु पदार्थ, विघटनकारी पदार्थ, फ्लोकुलेंट, क्षारण-रोधी पदार्थ, रासायनिक अभिक्रियाओं को रोकने हेतु पदार्थ, एवं दहन प्रणालियों में जमाव को रोकने हेतु उपयोग में आने वाले अतिरिक्त पदार्थ आदि। 5) तरल पदार्थ में जमाव-बनने वाले पदार्थों की सांद्रता को कम करना। आम तौर पर, तरल पदार्थ में इन पदार्थों की सांद्रता बढ़ने के साथ ही जमाव भी बढ़ जाता है; कणों के रूप में मौजूद इन अशुद्धियों को फिल्टरिंग, संघनन एवं अवक्षेपण के द्वारा हटाया जा सकता है। ; घावों से बनने वाले दागों को, आयन-विनिमय या रासायनिक उपचारों के माध्यम से हटाया जा सकता है। ; अल्ट्रावायलेट किरणें, अल्ट्रासोनिक तरंगें, चुंबकीय क्षेत्र, विद्युत क्षेत्र एवं विकिरण – ये सभी बैक्टीरिया को मारने में बहुत प्रभावी हैं। अत्यधिक तीव्रता वाली अल्ट्रासोनिक तरंगें जैविक गंदगी को दूर करने में भी प्रभावी हैं। वर्तमान में चुंबकीय क्षेत्र, विद्युत क्षेत्र एवं विकिरण का उपयोग करके भी ऐसी प्रक्रियाओं पर अनुसंधान किया जा रहा है; हालाँकि इस विषय पर और अनुसंधान की आ 3. रासायनिक या यांत्रिक सफाई तकनीकें
रासायनिक सफाई तकनीक, एक व्यापक रूप से उपयोग में आने वाली विधि है। कभी-कभी उपकरणों के संचालन के दौरान भी इसका उपयोग किया जा सकता है। लेकिन इसका मुख्य नुकसान यह है कि रासायनिक सफाई द्रव अस्थिर होते हैं, एवं ये हीट एक्सचेंजरों एवं जोड़ने वाली पाइपलाइनों को नुकसान पहुँचाते हैं। यांत्रिक सफाई तकनीक का उपयोग आमतौर पर ट्यूबों की सतह पर जमे गंदगी को हटाने हेतु किया जाता है। सबसे पहले ट्यूबों को निकालकर विभिन्न तरल पदार्थों में डुबो दिया जाता है, ताकि गंदगी नरम हो जाए एवं ढीली पड़ जाए। इसके बाद यांत्रिक विधियों का उपयोग करके गंदगी को हटा दिया जाता है। 4. ऑनलाइन मैकेनिकल स्केल-रिमूवल तकनीक:
1) अवसादक कणों का उपयोग – तरल पदार्थ में ठोस कण मिलाए जाते हैं; ताकि वे हीट एक्सचेंजर की सतह पर घर्षण पैदा करके गंदगी को हटा सकें। लेकिन ऐसा करने से हीट एक्सचेंजर की सतह पर जंग लगने का खतरा रहता है। 2) स्पंज जेल बॉलों का उपयोग मुख्य रूप से बिजली संयंत्रों के कंडेंसरों में शीतलन जल में मौजूद गंदगी को हटाने हेतु किया जाता है। पंपों की मदद से ये स्पंज जेल बॉलें एक्सचेंजर ट्यूबों के अंदर घूमती रहती हैं। ये बॉलें ट्यूबों के व्यास से थोड़ी बड़ी होती हैं; इस कारण ये ट्यूबों की दीवारों पर हल्का दबाव डालती हैं, जिससे ट्यूबों में जमी हुई गंदगी साफ हो जाती है। 3) स्वचालित सफाई: हीट एक्सचेंजर की पाइपों की सफाई हेतु उपकरण में 2 कवर एवं 1 नायलॉन ब्रश होता है। प्रत्येक पाइप के दोनों सिरों पर ये कवर लगे होते हैं; जलप्रवाह की दिशा बदलने से ब्रश, पाइप के अंदर-बाहर आगे-पीछे घूमकर सफाई करता है। जलप्रवाह की दिशा बदलने से, ब्रश पाइप के अंदर आगे की ओर जाकर सफाई कर सकता है। जलप्रवाह की दिशा, संपीडित वायु द्वारा चलने वाले एवं पाइपलाइनों से जुड़े चार-वाल्वों के माध्यम से नियंत्रित की जाती है।