हीट एक्सचेंजर में लीकेज हो तो क्या करें? यह लेख आपको रिसाव के कारणों एवं उसके समाधानों के बारे में बताता है।

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हीट एक्सचेंजर में लीकेज के कारण अक्सर पूरा उपकरण बंद हो जाता है। इससे न केवल उत्पादन प्रक्रिया पर प्रभाव पड़ता है, बल्कि यह मुख्य यंत्रों या अन्य उपकरणों के सुरक्षित संचालन के लिए भी खतरा पैदा करता है; कभी-कभी तो इसके कारण गंभीर उपकरण-क्षति की घटनाएँ भी हो जाती हैं। ट्यूबलर एक्सचेंजर का परिचय: ट्यूबलर एक्सचेंजर, वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग में आने वाला एक्सचेंजर उपकरण है। अन्य कई प्रकार के इंटरफेस हीट एक्सचेंजरों की तुलना में, इस उपकरण में प्रति इकाई आयतन में अधिक हीट ट्रांसफर क्षेत्र उपलब्ध होता है; साथ ही हीट ट्रांसफर की दक्षता भी बेहतर होती है। ट्यूब-आर्मेड हीट एक्सचेंजर, ट्यूबों, ट्यूब पैनलों, बायपास प्लेटों, केसिंग, एवं एंड कवरों (ट्यूब बॉक्स) आदि से मिलकर बना होता है। ऊष्मा विनिमय के दौरान, एक तरल पदार्थ हेडर के जोड़ने वाले पाइप से अंदर आता है, पाइप में प्रवाहित होता है एवं हेडर के दूसरे छोर पर स्थित निकासी पाइप से बाहर निकलता है; इसे ‘ट्यूब पास’ कहा जाता है। ； दूसरा तरल पदार्थ, केसिंग में स्थित एक नली के माध्यम से अंदर आता है, एवं केसिंग पर स्थित दूसरी नली के माध्यम से बाहर निकलता है; इसे “केस-प्रोसेस” कहा जाता है। ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर में रिसाव के कारण: ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर में आंतरिक ट्यूबों से होने वाला रिसाव मुख्य रूप से दो प्रकार का होता है – ट्यूबों के शरीर से रिसाव एवं ट्यूबों के छोरों से रिसाव। हीट एक्सचेंजर की पाइपों में लीकेज होने के कारण:
1. अत्यधिक तापीय तनाव – ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर के संचालन के दौरान, ठंडे एवं गर्म तरल पदार्थों के तापमान में अंतर होने के कारण, केसिंग एवं पाइपों की दीवारों के तापमान में भी अंतर हो जाता है। यह अंतर, केसिंग एवं पाइपों के तापीय विस्तार में भिन्नता पैदा करता है। जब दोनों के बीच तापमान में बड़ा अंतर होता है, तो इसके कारण पाइप मुड़ सकते हैं, या फिर वे अपनी जगह से ढीले हो सकते हैं; इससे पूरा एक्सचेंजर ही नष्ट हो सकता है। इसके लिए, संरचनात्मक रूप से तापीय प्रसार के प्रभाव पर विचार करना आवश्यक है, एवं विभिन्न प्रकार की प्रतिकारात्मक विधियों का उपयोग करना आवश्यक है। स्टार्ट-अप/स्टॉप प्रक्रिया के दौरान, हीट एक्सचेंजर में तापमान में वृद्धि/कमी की दर निर्धारित सीमाओं से अधिक हो जाती है। इस कारण हाई-प्रेशर ट्यूबों एवं ट्यूब-प्लेटों पर भारी तापीय तनाव पड़ता है, जिससे ट्यूबों एवं ट्यूब-प्लेटों को जोड़ने वाले वेल्डिंग/जोड़ों में क्षति हो जाती है, और इसके परिणामस्वरूप लीकेज हो जाता है। 2. पाइप-बोर्ड में विकृति – यह मुख्य रूप से पाइप-बोर्ड के प्रसंस्करण के दौरान होने वाली विकृति, एवं प्रसंस्करण के समय उत्पन्न होने वाली विकृतियों के कारण होती है। चूँकि पाइप, पाइप-बोर्ड से जुड़े होते हैं, इसलिए पाइप-बोर्ड में विकृति होने से पाइपों के छिद्रों से 3. पाइपों को बंद करने हेतु अनुचित विधि का उपयोग किया जाता है; आमतौर पर शंक्वाकार ट्यूबों का उपयोग कर शंक्वाकार सील डालते समय उचित मात्रा में ही बल लगाना आवश ； प्रहार की शक्ति बहुत अधिक होने के कारण पाइपों में विकृति आ जाती है; इससे पड़ोसी पाइपों एवं पाइप-प्लेटों के जोड़ों पर प्रभाव पड़ता है, जिससे क्षति हो जाती है एवं नए लीकेज होने लगते हैं। वेल्डिंग की प्रक्रिया में, यदि पूर्व-तापन, वेल्डिंग स्थल एवं आकार उचित न हों, तो इससे पास ही स्थित पाइपों एवं पाइप-प्लेटों के बीच के जोड़ों को नुकसान पहुँच सकता है। अन्य पाइप-बंद करने की विधियों, जैसे कि एक्सपेंशन मेथड या एक्सप्लोसिव मेथड आदि का उपयोग करने पर, यदि प्रक्रिया सही तरीके से नहीं की जाती, तो इससे आस-पास के पाइपों से भी रिसाव हो सकता है। इसलिए, पाइपों को बंद करने हेतु सख्त मानकों का पालन करना आवश्यक है। हीट एक्सचेंजर की पाइपों में लीकेज होने के कारण:
1. कटाव/घिसाव – ऐसा तब होता है, जब भाप का प्रवाह गति अधिक होती है, एवं भाप में बड़े जल-बूँदें भी होती हैं। ऐसी स्थिति में पाइपों की बाहरी सतह भाप एवं जल के प्रवाह के कारण क्षीण हो जाती है; जिससे पाइपों में छेद हो जाते हैं, या फिर जल-दबाव के कारण पाइप फट जाते हैं। दूसरा कारण, भाप या जल-विरोधी पदार्थों का सीधा प्रभाव है। क्योंकि शॉक-प्रूफ प्लेट की सामग्री एवं उसे लगाने का तरीका उचित नहीं है। चलने के दौरान यह टूट सकता है या अलग हो सकता है; इस प्रकार यह बहाव से सुरक्षा प्रदान करने का काम नहीं कर ； शॉक-प्रतिरोधी प्लेट का क्षेत्रफल पर्याप्त नहीं है; इस कारण पानी की बूँदें तेज हवा के साथ चलकर शॉक-प्रतिरोधी प्लेट के बाहर स्थित पाइपों से टकर जाती हैं। ； केसिंग एवं पाइपों के बीच की दूरी बहुत कम है; इस कारण इनलेट पर भाप की गति बहुत अधिक हो जाती है। जब पानी का तापमान बहुत कम होता है, या यूनिट पर अत्यधिक भार पड़ता है, तो हीट एक्सचेंजर की नलियों में भाप का प्रवाह एवं गति डिज़ाइन मान से काफी अधिक हो जाती है। ऐसी स्थिति में, लचीली संरचना वाली नलियाँ, आसपास के तरल पदार्थों के बलों के कारण कंपन करने लगती हैं। जब इन कंपनों की आवृत्ति, नलियों की स्वाभाविक कंपन आवृत्ति या उसके गुणकों के बराबर हो जाती है, तो नलियों में अत्यधिक कंपन होने लगती है। इसके कारण नलियों एवं उनके जोड़ों पर लगातार बल लगता रहता है, जिससे नलियाँ क्षतिग्रस्त हो जाती हैं। 3. पानी आपूर्ति हेतु उपयोग में आने वाली नलियों के प्रवेश बिंदु पर होने वाला क्षय – प्रवेश बिंदु पर होने वाला क्षय केवल कार्बन स्टील से बने हीट एक्सचेंजरों में ही होता है। यह क्षय, क्षरण एवं अन्य कारकों के संयुक्त प्रभाव के कारण होता है। इसकी प्रक्रिया ऐसी है कि नली की सतह पर बनी ऑक्सीकरण परत, उच्च तीव्रता वाले पानी के कारण नष्ट हो जाती है; इससे धातु सामग्री लगातार कम होती जाती है। इसके परिणामस्वरूप आखिरकार नली टूट जाती है। जब लो-प्रेशर हीट एक्सचेंजर में पाइपों की सामग्री तांबा होती है, तो ऐसे तांबे के पाइपों में अक्सर गंभीर लीकेज हो जाता है, जिसके कारण उन्हें बदल जब pH मान 8.5 से 8.8 के बीच होता है, तब तांबे का अपघटन दर सबसे कम होता है। जबकि कार्बन स्टील के लिए pH मान 9.5 से कम नहीं होना चाहिए। बॉयलर में पानी का pH मान बहुत अधिक होने के कारण तांबे की पाइपों में सड़न हो गई। 5. सामग्री एवं निर्माण प्रक्रिया में कमियाँ – पाइपों की सामग्री खराब है; पाइपों की दीवारों की मोटाई समान नहीं है। असेंबली से पहले ही पाइपों में दोष मौजूद होते हैं। पाइपों के छोर अत्यधिक फैले हुए होते हैं, एवं पाइपों की बाहरी सतह पर खरोंचें भी होती हैं। जब एक्सचेंजर में असामान्य परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं, तो इसके कारण पाइपों को भारी नुकसान पहुँचता है। ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर में लीकेज के समाधान हेतु उपाय – लीकेज होने के बाद अपनाए जाने वाले उपाय। लीकेज होने पर जल-प्रवाह का दबाव कम हो जाता है, जिससे बॉयलर तक पहुँचने वाले जल की मात्रा में कमी आ जाती है। इसलिए, जब हीट एक्सचेंजर की पाइपलाइनों में लीकेज होने का पता चले, तो तुरंत हीट एक्सचेंजर को बंद कर देना चाहिए; ऐसा करने से पाइपों को होने वाले नुकसान की मात्रा कम हो जाती है, एवं नुकसान की गंभीरता भी कम हो ज जब यूनिट बंद होती है, तो उच्च दबाव वाले सिस्टम में कोई लीकेज तो नहीं है, इसकी जाँच करनी आवश्यक है; साथ ही ऐसी समस पोर्टों से होने वाले रिसाव की स्थिति में, मौजूदा वेल्डिंग सामग्री को हटाकर पुनः वेल्डिंग की जानी चाहिए; साथ ही उचित थर्मल उपचार भी किया जाना चाहिए, ताकि थर्मल तनाव दूर हो सके। पाइपों से होने वाले रिसाव की स्थिति में, पहले यह पता लगाना आवश्यक है कि रिसाव किस प्रकार एवं कहाँ हो रहा है; इसके बाद ही उपयुक्त तरीकों का उपयोग करके पाइपों के दोनों छिद्रों को बंद किया जाना चाहिए। चाहे कोई भी पाइप-बंद करने की विधि ही क्यों न उपयोग में लाई जाए, पाइप की गुणवत्ता सुनिश्चित करने हेतु, बंद किए जाने वाले पाइप के छोरों को अवश्य ही ठीक से संसाधित किया जाना चाहिए; ताकि पाइप-प्लेट एवं पाइप-छिद्र समतल एवं स्वच्छ रहें, एवं बंद करने वाले उपकरणों के साथ अच्छा संपर्क स्थापित हो सके। जब ट्यूब एवं ट्यूब शीट के जोड़ पर दरारें या क्षति हो, तो अवश्य ही ट्यूब की मूल सामग्री एवं वेल्डिंग धातु को हटा देना चाहिए; ताकि प्लग एवं ट्यूब शीट आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़ सकें। एक्सचेंजर में लीकेज को रोकने हेतु उपाय:
1. पाइपों के सिरों से लीकेज को रोकने हेतु उपाय: एक्सचेंजर के निर्माण में पाइपों के लिए पर्याप्त मोटाई वाली प्लेटें आवश्यक हैं; साथ ही, पाइपों की उचित प्रक्रियाओं जैसे वेल्डिंग, स्टैकिंग आदि भी आवश्यक हैं। संचालन के दौरान, एक्सचेंजर के तापमान में वृद्धि/कमी की दर निर्धारित सीमाओं के भीतर ही रहनी चाहिए। पानी की ओर सुरक्षा वाल्व होना आवश्यक है, ताकि अतिदबाव से बचा जा सके। मरम्मत के दौरान भी पाइपों को बंद करने हेतु उचित प्रक्रियाओं का उपयोग आवश्यक है। 2. ट्यूबों से होने वाले रिसाव की रोकथाम, अपरदन/क्षरण की रोकथाम, शेल-साइड पर भाप या कंडेनसेट के प्रवाह की गति को नियंत्रित करना, एवं कंडेनसेट अवस्था में भाप के अचानक उत्पन्न होने को रोकना। ； वाष्प शीतलन चरण के निकास बिंदु पर उपस्थित वाष्प में पर्याप्त मात्रा में अतिताप होना आवश्यक है। ； शॉक-प्रूफ प्लेट को मजबूती से लगाना आवश्यक है; इसका क्षेत्रफल पर्याप्त होना चाहिए, एवं इसकी स ； शेल की ओर स्थित जल-स्तर को सामान्य रखें; कम जल-स्तर या बिना जल-स्तर के संचालन पर प्रतिबंध है। पाइपों में कंपन होने से बचने हेतु उपाय: हाई-प्रेशर वाले हिस्से में सुरक्षा वाले दरवाजे लगाना। ； शेल की सतह पर वाष्प या हाइड्रोफोबिक पदार्थों के प्रवाह की गति को स ； ट्यूबों के बीच की दूरी पर्याप्त रूप से अधिक होनी चाहिए; इससे एक ओर तो शेल-पक्ष पर तरल के प्रवाह की गति कम हो जाती है, वहीं दूसरी ओर ट्यूबों के आपस में टकरने एवं क्षतिग्रस्त होने की संभावना भी कम हो जाती है। इसके अलावा, ट्यूब-समूह की मुक्त लंबाई को भी सीमित किया जाना आवश्यक है। पाइपों के जल-प्रवेश बिंदु पर क्षय रोकने हेतु उपाय: पाइपों में तरल पदार्थ की गति, न केवल संवहनीय ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक के मान को प्रभावित करती है, बल्कि गंदगी के कारण उत्पन्न होने वाले ऊष्मा-प्रतिरोध को भी प्रभावित करती है; जिससे कुल ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक पर भी प्रभाव पड़ता है। उपयुक्त प्रवाह गति का चयन करना बहुत ही महत्वपूर्ण है। यदि जल प्रवाह की गति को सीमित कर दिया जाए, या किसी हीट एक्सचेंजर को बंद कर दिया जाए, या फिर हीट एक्सचेंजरों में अवरोधों की संख्या अधिक हो जाए, तो पाइपों में जल की गति में वृद्धि हो जाती है। ऐसी स्थिति में, जल का एक हिस्सा बायपास के माध्यम से बॉयलर में भेजा जाना चाहिए, या फिर यूनिट का लोड कम कर देना चाहिए। क्षय रोकथाम के उपाय: तनाव को दूर करना आवश्यक है। तनाव के कई स्रोत हो सकते हैं, जैसे बाहरी तनाव, अवशिष्ट तनाव, वेल्डिंग के कारण उत्पन्न तनाव, एवं क्षय के परिणामस्वरूप उत्पन्न तनाव। सामग्री चुनते समय, इंजन को तांबा-रहित प्रणाली में बदल देना आवश्यक है; ऐसा करने से पूरे इंजन की संरक्षण प्रणाली एवं भाप की गुणवत्ता को नियंत्रित करने में मदद मिलती है। ； एक उत्कृष्ट वायु-निकास प्रणाली होना आवश्यक है। पाइपलाइनों को जोड़ने हेतु, सामान्यतः धारावाहिक संरचना का उपयोग नहीं करने की सलाह दी जाती है; ताकि कम दबाव वाले एक्सचेंजरों में अघुलनशील गैसें जमा न हों। ； वायु-निकासी प्रणाली के सुचारू रूप से कार्य करने हेतु, सिस्टम शुरू करते समय पानी की ओर एवं भाप की ओर मौजूद हवा को पूरी तरह निकाल देना आवश्यक है। इसके अलावा, आपूर्ति किए जाने वाले पानी ； विनिर्माण के समय ही उत्पादों पर उचित संरक्षण उपाय किए जाने आवश्यक हैं, ताकि भंडारण एवं परिवहन के दौरान उनमें क्षय न हो। कार्बन स्टील से बने हीट एक्सचेंजरों में, आमतौर पर वायु एवं जल दोनों संपर्क सतहों पर नाइट्रोजन भरकर संरक्षण किया जाता है। ； जब हीट एक्सचेंजर का उपयोग बंद कर दिया जाता है, तो आमतौर पर इसे बंद रखने की अवधि के आधार पर, पानी, वाष्प या नाइट्रोजन भरकर संरक्षणात्मक उपाय किए जाते हैं। पानी की ओर में ऑक्सीजन-मुक्त पानी के pH मान को उचित रूप से समायोजित किया जाता है, ताकि संरक्षण हो सके। सामग्री एवं निर्माण प्रक्रिया में कमियों के कारण पाइपों से रिसाव होने की समस्या को रोकने हेतु, पाइप की दीवारें कम से कम 2.0 मिमी मोटी होनी चाहिए; ताकि उनकी घर्षण-प्रतिरोधक क्षमता बढ़ सके। असेंबली से पहले प्रत्येक पाइप की अंतर्दृष्टि जांच, जलदाब परीक्षण आदि जांचें की जानी चाहिए। ； ट्यूबों को उचित तापीय उपचार देना आवश्यक है; उनमें कोई ； ट्यूब प्लेट में मौजूद छिद्रों की सतह की खुरदराहट, त्रुटियाँ एवं समकेंद्रता निश्चित मानकों के अनुरूप होनी चाहिए। छिद्रों के किनारे चिकने होने चाहिए, उन पर कोई काँटे या अनियमितताएँ निवारक बंद करना – निवारक उद्देश्यों हेतु पाइपों को बंद किया जाता है। सिफारिश की जाती है कि पाइपों में से कुछ हिस्सों को बंद करते समय, पाइप बोर्ड पर उचित आकार के बायपास छिद्र भी बनाए जाएं; ऐसा करने से जल प्रवाह की गति कम हो जाती है, जिससे क्षय कम होता है। इस विधि का उपयोग देश-विदेश के कई बिजली संयंत्रों में किया गया है, एवं इससे एक्सचेंजरों की आयु में वृद्धि होती है, एवं लीकेज की संख्या भी कम हो जाती है। प्रक्रिया का चयन: हीट एक्सचेंजर में, कौन-सा तरल पदार्थ ट्यूबों के माध्यम से बहेगा, एवं कौन-सा तरल पदार्थ शेल के माध्यम से बहेगा, इसके चयन हेतु निम्नलिखित बातों को सामान्य सिद्धांतों के रूप में ध्यान में रखा जा सकता है:
a) गंदे या आसानी से जमने वाले अवक्षेपों वाले पदार्थों को ऐसी जगह से ही गुजारना चाहिए, जहाँ उन्हें आसानी से साफ किया जा सके। सीधी नलियों वाले प्रणालियों में, उपरोक्त पदार्थ आमतौर पर नलियों के अंदर ही जाते हैं; लेकिन जब नलियों को निकालकर साफ किया जा सकता है, तो वे नलियों के बाहर भी जा सकते हैं। ख) ऐसे तरल पदार्थों के लिए, जिनकी प्रवाह गति बढ़ाने की आवश्यकता है ताकि उनका संवहनीय ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक बढ़ सके, उन्हें नलियों के भीतर ही प्रवाहित किया जाना चाहिए। क्योंकि नलियों का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल, नलियों के बीच के क्षेत्रफल की तुलना में आमतौर पर कम होता है; इसलिए प्रवाह गति बढ़ाने हेतु कई नलियों का उपयोग करना आसान होता है। ग) ज्वलनशील/क्षारक पदार्थों को पाइपों के माध्यम से ही भेजा जाना चाहिए। इस तरह, केसिंग को सामान्य सामग्री से ही बनाया जा सकता है; केवल पाइप, पाइप-प्लेट एवं कवरिंग ही ज्वलनरोधी सामग्री से बनाए जाने आवश्यक हैं। डी) उच्च दबाव वाले पदार्थ नली के अंदर से ही जाते हैं; इस प्रकार आवरण पर उच्च दबाव का भार नहीं पड़ता। ई) बहुत अधिक या बहुत कम तापमान वाली सामग्रियों को पाइपों के माध्यम से ही भेजना चाहिए, ताकि ऊष्मा का नुकसान कम हो सके। बेशक, बेहतर ऊष्मा निष्कासन के लिए, उच्च तापमान वाले पदार्थों को शेल पास से भी गुजारा जा सकता है। घ) आमतौर पर भाप को शेल-साइड में ही प्रवाहित किया जाता है; क्योंकि इससे संघनित तरल पदार्थ को आसानी से निकाला जा सकता है। इसके अलावा, भाप अपेक्षाकृत स्वच्छ होती है, एवं इसका संवहन ताप गुणांक प्रवाह वेग से कम प्रभावित होता है। ग) उच्च चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थ, आमतौर पर शेल-साइड में ही प्रवाहित होते हैं। चूँकि शेल-साइड में बैफलों के कारण प्रवाह मार्ग एवं दिशा लगातार बदलती रहती है; इसलिए कम Re मानों पर भी (Re > 100) अशांत प्रवाह प्राप्त हो जाता है। ऐसी स्थिति में ट्यूबों के बाहरी भाग में तरल पदार्थ के संवहनीय ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक में वृद्धि होती है।