لا يزال الوقود الثقيل المعروف بالمازوت يشكل نسبة هامة من الوقود المستخدم في محطات توليد الطاقة الكهربائية سواء بصفة أساسية أو ثنائية مع الغاز الطبيعي .
و من أهم المشاكل التي تظهر عند إستخدام الوقود الثقيل وجود الملوثات و التي من أخطرها الصوديوم و البوتاسيوم و الرصاص و الكبريت و الفانديوم ، و التي بدورها تتسبب في حدوث العديد من المشاكل بالأماكن التالية :
- مناطق درجات الحرارة العالية مثل المحمصات (حدوث التآكل، تكوين الرواسب، حدوث نقص في سمك معدن المواسير، نقص الكفاءة بالإنتقال الحراري) .
- مناطق درجات الحرارة المنخفضة مثل المدخنة (تكاثف حمض الكبريتيك و إحداث تآكل للمعدات و حدوث ظاهرة "Acid Smut, Soot Emission" و ذلك نتيجة عدم إكتمال الإحتراق) تؤدى إلى تآكل علب المسخنات الدوار و إنسدادها و نقص متاح الوحدة ثم الخروج المتكرر لعمل غسيل للمسخنات الدوارة .
و يعتبر حدوث التآكل و تكوين الرواسب من أكبر المشاكل التي تظهر عند إستخدام المازوت كوقود و ذلك في كل من درجات الحرارة العالية و درجات الحرارة المنخفضة و حجم هذه المشاكل يتوقف على العوامل الآتية :
- نوع الوقود المستخدم و كذلك ما يحتويه من نسب للشوائب مثل الصوديوم و الفانديوم و الكبريت .
- ظروف الإحتراق .
- درجة حرارة المنطقة .
1. التآكل في درجات الحرارة العالية :-
عند إحتراق المازوت المحتوى على عناصر الفانديوم و الكبريت تتكون رواسب لها درجة إنصهار منخفضة و ذلك في المناطق الساخنة بالغلاية و غالبً ما تحتوى هذه الرواسب على مركبات معقدة و بعمل تحليل للرواسب المتكونة على السطح الخارجي لمواسير للمحمص ((Superheater كانت المركبات الموجودة كما هي موضحة بالجدول رقم (1) .
و هذه الأكاسيد المتكونة أشدها ضرراً كل من أكاسيد الفانديوم و أكاسيد الصوديوم و البوتاسيوم و التي تتحد مع بعضها مكونة Euetectic و التي لها أقل درجة إنصهار مما يجعلها في حالة إنصهار و تلتصق على السطح الخارجي للمواسير كما تساعد على إلتصاق الشوائب و المكونات الناتجة عن إحتراق الوقود مكونة طبقة من الرواسب و نواتج الإحتراق و في درجات الحرارة العالية تعمل هذه المكونات كعامل مساعد على حدوث التآكل لأسطح المواسير مما يؤدى إلى نقص سمك هذه المواسير و حدوث تلف بها .
الجــــدول رقـم (1)
المركـــــب الرمــــــز
أكسيد السيليكون SiO2
أكسيد الحديديك Fe2O3
أكسيد الماغنسيوم MgO
أكسيد المنجنيز MnO
أكسيد الفانديوم V2O5
ثاني أكسيد الكبريت SO2
أكسيد الكروم Cr2O3
أكسيد الموليبيديوم MO
أكسيد النيكل NiO
أكسيد الصوديوم و البوتاسيوم Na2O + K2O
و الجدول رقم (2) يوضح درجات حرارة إنصهار المركبات المتكونة عند إحتراق الملوثات الموجودة بالوقود و التي تتراوح درجة إنصهارها بين 540 مە إلى 880 مە و أخطر هذه الرواسب هي مركبـات (Sodium Vanady1 Vanadate) و التي تنصهر عند درجـة 540 مە فقط و من الطبيعي أن المركبات التي لها درجة إنصهار أقل من 600 مە تصبح في حالة منصهرة أو شبه منصهرة فتترسب و تلتصق بسهولة على أسطح المواسير و على الأخص أسطح المحمصات و مواسير التعليق داخل غرفة اللهب و بإستمرار التشغيل تنمو تلك الرواسب في حجمها و تسبب سد لمسار الغازات بين المواسير في حالة وجود مسافات ضيقة بينها مما يؤدى إلى خفض الإنتقال الحراري إلى أسطح التسخين و خفض درجة حرارة المحمصات و بالتالي خفض كفاءة الغلايات .
الجــــدول رقـم (2)
cە Compound
250 NaHSO4 Sodium bisulfate
400 Na2S2O7 Sodium pyrosulfate
675 V2O5 Vanadium pent oxide
630 Na2O.V2O5 Sodium metavanadate
640 2Na2O.V2O5 Sodium pyrovanadate
850 3Na2O.V2O5 Sodium orthovanadate
625 Na2O.V2O4..5V2O5 Sodium vanady1vanadate Beta
535 5Na2O.V2O4.11V2O5 Gama Sodium vanady1vanadate
668 Na2O.3V2O5 Sodium vanadates
702 Na2O.6V2O5 Sodium vanadates
532 Eutectic of 5Na2O.V2O4.11V2O5 and Na2O. V2O5
كما تتركز خطورة مركبات الصوديوم و الفانديوم في إحداث التآكل لمعدن المواسير حيث أن أكسيد الفانديوم يعتبر حامل للأكسجين و عامل مساعد قوى لحدوث التآكل لمعدن المواسير خاصة في وجود الأكسيد المنصهر (أكسيد الفانديوم) ملاصقاً لمعدن المواسير و معنى ذلك أن العملية تبدأ بوجود رواسب في منطقة درجة الحرارة العالية محتوية على الأكسيد المنصهر الذي يسبب تآكل لمعدن المواسير و مع إستمرار حدوث التآكل يقل سمك الماسورة عن السمك التصميمى الذي يتحمل درجات الحرارة و الضغط بهذه المنطقة و يحدث الإنفجار الذي يسبب إيقاف التشغيل الأمر الذي يسبب خسائر إقتصادية نتيجة إستبدال المواسير و الصيانة و خسائر الطاقة أثناء الإيقاف .2. التآكل في درجات الحرارة المنخفضة :-
يعتبر ثالث أكسيد الكبريت (SO3) هو المسئول عن حدوث التآكل بالمناطق الباردة من الغلايات مثل مسخنات الهواء و المدخنة ، حيث أنه و مع وجود نسبة من الكبريت بالوقود المستخدم (المازوت) فإنه عند الإحتراق يتكون ثاني أكسيد الكبريت و في وجود العامل المساعد (أكسيد الحديديك و أكسيد الفانديوم) يتحول جزء من ثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت حيث يتحد الأخير (SO3) مع بخار الماء مكوناً حامض الكبريتيك الذي يتكاثف في درجات الحرارة أقل من نقطة الندى (Dew Point) و الذي يحدث تآكل بالمعدات في هذه المنطقة، و لتفادى حدوث هذه المشكلة نلجأ لأحد الحلول الآتية :
- تقليل الهواء الزائد إلى الحد الذي لا يتكون فيه ثالث أكسيد الكبريت .
- معادلة الحامض المتكون أول بأول و هذا غير ممكن .
- منع حدوث التفاعل و ذلك بعزل غاز ثاني أكسيد الكبريت عن العامل المساعد (أكسيد الحديديك و أكسيد الفانديوم) في درجات الحرارة العالية .
و من الناحية العلمية فإن الحل الأول بتقليل الهواء المستخدم في الإحتراق سوف يؤدى إلى حدوث عدم إكتمال الإحتراق للوقـــود (Incomplete Combustion) و ظهور مشكلـة الدخــان (Smoking) .
كما أن الحل الثاني أيضاً صعب الحدوث ، أما الحل الثالث فإنه ممكن الوصول إليه بإستعمال إضافات الوقود كما سيتم توضيحه فيما بعد .
و يعتمد تفاعل و تأكسد الكبريت إلى ثاني أكسيد الكبريت الذي يتحول جزء منه إلى ثالث أكسيد الكبريت بفعل الأكسجين بفعل الأكسجين الزائد على العوامل الآتية :
- نسبة الكبريت في المازوت .
- نسبة الهواء الزائد .
- درجة حرارة غازات الإحتراق .
- وجود العامل المساعد مثل مركبات الفانديوم أو الحديد على الأسطح الساخنة .
حيث أنه في المناطق الباردة من الغلاية يتحد ثالث أكسيد الكبريت مع بخار الماء و يتكثف حامض الكبريتيك عند نقطة الندى (Dew Point) و يتفاعل الحامض المتكـون مع معـادن المنطقة الباردة و يسبب التآكل الشديد لها .
و يضاف إلى التأثير الضار لغاز ثالث أكسيد الكبريت خاصية إمتصاصية لجزيئات الكربون غير المحترق و يكون ما يعرف (Acid Smut) الذي يتصاعد مع الغازات من المدخنة و يسبب التلوث البيئي لآثاره التآكلية الضارة على الأفراد و المواد في الأماكن المحيطة كما يسبب ظاهرة الأمطار الحمضية (Acid Rain Phenomenon) .
و لعل من أهم الحلول لعلاج المشاكل السابقة للتآكل عند درجات الحرارة العالية و المنخفضة هي إستخدام إضافات لتقليل تأثير الشوائب الموجودة بالمازوت و تتمثل فوائد إستخدام إضافات الوقود في التالي :
- تقليل تكوين الرواسب و خفض معدلات التآكل في المناطق الساخنة بالغلايات مما يقلل من حـدوث نقص بسمـك المواسيـر و حدوث الإنفجارات عن طريـق تقليل نشـــاط Oxidation Catalyses الموجـــود بالوقـود (أكسيد الفانديوم) و الذي يعمل كحامل للأكسجين carrier O2 .
- تقليل معدل التآكل بالمناطق الباردة عن طريق تقليل تواجد ثالث أكسيد الكبريت بغازات الإحتراق و يحد من وجود و تكون حمض الكبريتيك بالمناطق الباردة .
- تحسين كفاءة الإحتراق .
- خفض نسبة التلوث البيئي الناشئ عن إحتراق مكونات الوقود .
- نظافة الأسطح الخارجية للمواسير و جودة التبادل الحراري بها .
و بصفة عامة فإن إستخدام إضافات للوقود تعمل على تكون مركبات ذات درجة إنصهار عالية ووجودها في صورة هشة لا تلتصق بسطح المعدن و يمكن إزالتها بسهولة بواسطة عمليات اللهب العادية الأمر الذي يعمل على ظهور أسطح المواسير بحالة نظيفة و خالية من الرواسب الضارة مما يؤدى إلى زيادة كفاءة التبادل الحراري و تقليل معدل التآكل للمعدن في المناطق الساخنة بالغلايات .
كما تعمل على تخفيض نقطة الندى لحمض الكبريتيك المسبب للتآكل بالمناطق الباردة و تقليل فرص تكثيف ثالث أكسيد الكبريت الضار مما يؤدى إلى حماية المواد من التآكل و الحد من تلوث الهواء بأكاسيد الكبريت ، حيث أن إستعمــــال إضافــات الوقــــود المحتـوى علـــى عنصـر الماغنسيوم (Oil Soluble Magnesium ) و هو نشط جداً و له مساحة سطح كبيرة و تنتشر هذه الجزيئات لتغطى سطح العامل المساعد و تمنع تأثيرها المنشط لحدوث تأكسد لثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت و بذلك يقل كثيراً وجود ثالث أكسيد الكبريت .
الرئيسية 
موضوع: بحث حول الديزل (المازوت) 
