فهرست محتوا
چکیده : آب یک حلال جهانی است و به همین دلیل، قادر به حل و حفظ غلظت بالایی از مواد معدنی و رسوبات است. همچنین یک محیط عالی برای انتقال و حذف گرما است. برای سیستم های برج خنک کننده، حذف گرمای کارآمد هم برای طراحی و هم برای بهره برداری یک الزام است.
سیستم های تصفیه آب جامع برای برج های خنک کننده اغلب از ترکیبی از نرم شدن آب، فیلتراسیون فیزیکی آب و تصفیه آب شیمیایی تشکیل شده است. آب یک حلال جهانی است و به همین دلیل، قادر به حل و حفظ غلظت بالایی از مواد معدنی و رسوبات است.
همچنین یک محیط عالی برای انتقال و حذف گرما است. برای سیستم های برج خنک کننده، حذف گرمای کارآمد هم برای طراحی و هم برای بهره برداری یک الزام است. این مقاله نگاهی به برخی از روش های موجود تصفیه آب برای جلوگیری از سه مشکل اصلی مرتبط با آب برج خنک کننده می اندازد.
این 3 مشکل اصلی عبارتند از:
- رسوب
- رسوب خوردگی
- رشد میکروبی
هنگامی که به عنوان یک محیط خنک کننده استفاده می شود، آبی که از برج های خنک کننده عبور می کند باید برای حذف آلاینده های محلول تصفیه شود. با افزایش دمای آب، رفتار و حتی ترکیب شیمیایی آلاینده های محلول موجود در آن تغییر می کند. در صورت عدم تصفیه، آب رسوباتی بر جای می گذارد و در نتیجه پوسته پوسته شدن، رسوب و خوردگی ایجاد می کند. نتیجه نهایی از دست دادن انتقال حرارت همراه با ناکارآمدی برج خنک کننده است.
علاوه بر این، آب گرم و آلوده یک محیط عالی برای رشد میکروارگانیسم ها ایجاد می کند. رانش برج خنک کننده آلوده به باکتری به عنوان منبع بیماری لژیونلا مطرح شده است و آب برج خنک کننده تصفیه نشده را به یک خطر برای سلامتی تبدیل می کند.
سیستم های تصفیه آب جامع برای برج های خنک کننده اغلب از ترکیبی از نرم شدن آب، فیلتراسیون فیزیکی آب و تصفیه آب شیمیایی تشکیل شده است. نرم کردن و فیلتراسیون فیزیکی آب برای حذف رسوبات و ذرات معدنی مضر مورد نیاز است در حالی که تصفیه های شیمیایی آب مانند بیوسیدها و جلبک‌کش ها برای جلوگیری از رشد میکروبیولوژیکی کار می کنند.
یک سیستم تصفیه آب خوب و جامع می تواند به کاهش هزینه های نگهداری، کاهش مصرف آب و کاهش هزینه های انرژی کمک کند. با استفاده از آب makeup با کیفیت بالا، تسهیلات اغلب می توانند دفعات انفجار برج خنک کننده را کاهش دهند.
جلوگیری از رسوب و رسوب در برج های خنک کننده
هنگامی که در داخل لوله ها، پمپ ها و تجهیزات رسوب ایجاد می شود، عمر برج خنک کننده کوتاه می شود. علم پشت این مشکل در اینجاست که اگرچه ترکیبات خاصی ممکن است کاملاً در آب حل شوند (یعنی کربنات کلسیم)، با گرم شدن آب، این ترکیبات شروع به کریستال شدن و رسوب در سطح لوله ها و تجهیزات می کنند.
پس از تشکیل، رسوبات فلس به کریستالی شدن و رشد با سرعتی شتابان ادامه می دهند. در مناطق زمین شناسی که آب منبع سخت است یا حاوی سطوح بالایی از کلسیم و منیزیم (کربنات کلسیم) است، معمولاً برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن نیاز به نرم شدن است.
مدیریت خوردگی برای حفظ لوله ها و تجهیزات در شرایط عملیاتی اولیه ضروری است و در نتیجه طول عمر برج خنک کننده را افزایش می دهد.
آب با سطوح بالای کربنات کلسیم باعث رسوب در لوله های مسی و سطوح تبادل حرارتی می شود. با ایجاد رسوبات، جریان آب محدود شده و گرما به طور موثر منتقل نمی شود. این موضوع منجر به افزایش هزینه انرژی و افزایش سایش تجهیزات می شود. علاوه بر تصفیه با تجهیزات فیزیکی، ممکن است مواد شیمیایی تصفیه آب بازدارنده رسوب نیز به آب makeup اضافه شود.
مانند مواد معدنی رسوب گذار، ذرات ذراتی مانند سیلت یا رسوب باید با فیلتراسیون فیزیکی حذف شوند تا از رسوب گیری جلوگیری شود. ذرات می توانند از طریق آب makeup، خوردگی و حتی آلودگی هوا وارد سیستم خنک کننده شوند.
برای جلوگیری از رسوب و حذف ذرات ناخواسته از آب، نرم‌کننده‌های آب گرم اغلب در ترکیب با فیلترهای فشار استفاده می‌شوند. فیلترهای فشاری مانند اسمز معکوس یا سیستم های فیلتر چندرسانه ای اجازه فیلتراسیون آب با دمای بالا را می دهند و در عین حال از اتلاف حرارت جلوگیری می کنند. نرخ جریان سرویس دقیق و ظرفیت فیلتراسیون گالن در دقیقه برای هر سیستم بر اساس اندازه فیزیکی فیلتر و نوع محیط فیلتر استفاده شده (مانند آنتراسیت، ماسه، گارنت و غیره) متفاوت خواهد بود.
یک سیستم تصفیه آب موثر که رسوبات ذرات را کاهش می دهد، عمر حوضه آب سرد را افزایش داده و هزینه های شیمیایی تصفیه آب را با کاهش روبرو خواهد کرد . بهترین روش فیلتراسیون روشی است که هم ضایعات شستشو را کاهش می دهد و هم ذرات آلی و غیر آلی را حذف می کند.
بازدارنده های خوردگی به افزایش عمر برج خنک کننده کمک می کنند
مدیریت خوردگی برای حفظ لوله ها و تجهیزات در شرایط عملیاتی اولیه و افزایش طول عمر یک برج خنک کننده ضروری است.
خوردگی در لوله ها و تجهیزات برج خنک کننده می تواند توسط عوامل متعددی ایجاد شود و تا حد زیادی به ویژگی های آب تغذیه و متالورژی سیستم بستگی دارد.
مثلا،
- غلظت بالای کلرید باعث خوردگی لوله های فولادی ضد زنگ می شود.
- یون های آمونیوم برای برنج مضر هستند.
- آب غنی از سولفید باعث خوردگی لوله های مسی می شود.
در مناطقی از کشور که آب سبک تر است، وقوع خوردگی نگرانی خاصی را با خود به دنبال خواهد داشت. آب سبک به طور طبیعی سطح pH پایین و اسیدیته بالایی دارد که آن را بسیار خورنده می کند. حتی در آبی با سطح قلیایی ایده آل، اگر غلظت بالایی از مواد جامد معلق وجود داشته باشد، آب بسیار ساینده خواهد بود و تجهیزات ممکن است شروع به ایجاد گودال کنند.
در همه موارد، باید از فیلتراسیون آب برای حذف رسوب استفاده کرد و یک بازدارنده خوردگی خوب باید در نظر گرفته شود. بازدارنده های فسفات با موفقیت برای خنثی کردن اسیدیته و بافر آب خارج از محدوده خورنده، محافظت از لوله های فلزی و سیستم های توزیع آب برج خنک کننده استفاده شده است.
برای سیستم های خنک کننده مدار بسته، هوازدگی مکانیکی و شیمیایی ممکن است به عنوان جایگزینی برای بازدارنده های خوردگی شیمیایی در نظر گرفته شود. هوازدایی با حذف فیزیکی اکسیژن از آب، معمولاً با کمک سولفیت سدیم کاتالیز شده، عمل می کند. در برج های خنک‌کننده مدار باز که هوازدایی عملی نیست، فسفات ها معمولاً برای کنترل خوردگی مورد استفاده قرار می گیرند.
کنترل میکروبی برای آب های صنعتی
یک برنامه کنترل میکروبیولوژیکی موثر برای جلوگیری از رسوب ضروری است. اگر مشکلاتی در رشد میکروبیولوژیکی یا “بیو فیلم” وجود داشته باشد، درمان شیمیایی با بیوسیدها باید در نظر گرفته شود. علاوه بر کاهش کارایی فیزیکی تجهیزات، محصولات جانبی میکروبیولوژیکی مانند سولفید هیدروژن و اسیدهای آلی می توانند در بیو فیلم ها متمرکز شده و خوردگی را تسریع کنند.
نوع بیوسید مورد نیاز تا حد زیادی به شیمی آب محلی و متالورژی سیستم برج خنک کننده بستگی دارد. بیوسیدها ممکن است اکسید کننده یا غیر اکسید کننده باشند. نمونه هایی از بیوسیدهای اکسید کننده عبارتند از ازن، کلر، ید و برم. از بین این موارد، ازن پرهزینه ترین برای پیاده سازی است، زیرا نیاز به استفاده از یک ژنراتور در محل دارد.
کلر مقرون به صرفه ترین و پرمصرف ترین بیوسید است، اما در سیستم های فولادی ضد زنگ باید از آن اجتناب شود، زیرا کلرید برای فولاد ضد زنگ خورنده است. بیوسیدهای غیر اکسید کننده شامل انواع مختلفی از مواد آلی هستند که ممکن است به آب تغذیه برج خنک کننده برای هدف قرار دادن جمعیت میکروبی اضافه شوند.
افزایش عمر برج خنک کننده
در نهایت هیچ برنامه جامع یکسانی برایتصفیه آب خنک کننده وجود ندارد. بهترین نوع تصفیه آب و تصفیه آب شیمیایی برای افزایش عمر برج خنک کننده، پمپ و مبدل های حرارتی تا حد زیادی به موارد زیر بستگی دارد:
- منبع آب تغذیه
- آلاینده های خام موجود در آب تغذیه
- کیفیت مطلوب آب makeup
- دما، سرعت و جریان آب مورد نیاز
سخن پایانی
برای ساختن یک سیستم تصفیه آب موثر برای برج های خنک کننده، نیاز به دانش شیمی آب محلی، درک نحوه عملکرد تصفیه فیزیکی آب و تصفیه های شیمیایی آب، و توانایی ارائه نظارت مداوم دارد. هنگامی که به درستی انجام شود، یک سیستم تصفیه آب جامع منجر به بهبود راندمان و صرفه جویی در هزینه خواهد شد.
