عمومیمعرفی کسب و کار

رسوب زدایی برج های خنک کننده: تضمین کارایی و پایداری

رسوب زدایی برج خنک کننده برای کنترل و ممانعت از تشکیل رسوب مورداستفاده قرار می‌گیرد. به‌طورکلی روش‌های مختلفی برای رسوب گیری برج خنک کننده وجود دارد. فرایند رسوب‌گذاری به‌سبب تبخیر و فراهم‌کردن محلول در آب برج خنک کننده به وجود می‌آید. اگر رسوب گیری موجب ممانعت از تشکیل و جمع‌شدن رسوب نشود، به بخش‌های برج خنک کننده، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت صدمه می‌رساند و در نتیجه بر روی کارکرد کولینگ تاور نیز تأثیر منفی می‌گذارد. روش‌های کنترل رسوب‌گذاری برج خنک کننده شامل افزودن مواد رسوب‌زدای مناسب به آب و به‌کارگیری سختی گیر متناسب با میزان سختی آب است.

 انواع رسوب زدایی برج خنک کننده

برای ممانعت از ایجاد رسوب در سیستم باید ابتدا آن‌ها را شناخت تا بتوانید به یک روش تأثیرگذار با آن‌ها مقابله کرد. با افزایش چکاپ دوره‎ای و رسوب زدایی سیستم کولینگ تاور به‌موقع با توجه به نقش کلیدی که در سیستم‌های تهویه مطبوع ایفا می‌‎کند؛ تنوع در انواع برج خنک کننده صنعتی ، امکان انتخاب گزینه‌های مناسب بر اساس نیازها و شرایط محیطی را فراهم می‌کند . بنابراین قدم مهمی در بالابردن توان و عملکرد سیستم و همچنین کاهش مصرف انرژی برداشته‌اید. رسوب‌ها ترکیبی از گردوخاک، آلودگی‌های آب، روغن، میکروارگانیسم‌ها و محصولات خوردگی هستند. عوامل تأثیرگذار در رسوب زدایی برج خنک کننده شامل موارد زیر است:

  • آلودگی‌های آب تأمینی
  • مواد جامد معلق در آب
  • آهن
  • منیزیم
  • آلومینای موجود در آب
  • آلودگی‌های فرایند
  • سرعت جریان
  • درجه حرارت
  • PH آب

با توجه به کیفیت و منابع تأمین آب و درنظرگرفتن موضوعات اقتصادی، تشکیل رسوب را با اتخاذ یک یا دو روش همراه با موارد زیر به حداقل می‌رساند:

  • ازبین‌بردن مواد رسوب موجود در آب
  • اصلاح آب باهدف ممانعت از نشست و چسبیدن مواد به سطح فلزی

بالا بودن سختی آب در پکینگ، چه ضرری برای برج خنک کننده دارد؟

هنگامی‌که فیلینگ یا پکینگ برج خنک کننده به‌دلیل رسوب زیاد گرفته شود، تبخیر آب در برج خنک کننده کم می‌شود. در این صورت اولین تأثیرگذاری رسوب پکینگ، کم‌شدن ظرفیت برودتی و سرمایشی خواهد بود. همچنین افزایش فشار هوا در برج خنک کننده از تأثیرات انسداد و گرفتگی فیلینگ است. در این صورت موتور و فن تحت‌فشار قرار می‌گیرند و مصرف برق نیز بالا می‌رود. ازآنجایی‌که پکینگ به‌دلیل رسوب و خوردگی به‌مرورزمان ترد و شکننده می‌شود؛ بنابراین تکه‌های آن به درون حوضچه کولینگ تاور سرازیر خواهد شد. به‌مرورزمان مسیر لوله‏‌ها و سیستم خنک کاری از طریق بخش‌های کنده شده پکینگ مسدود می‌شوند و در نتیجه می‌توانند خسارات بسیار زیادی را برای کارخانه‌ها به بار آورند.

رسوب زدایی برج خنک کننده چیست؟

آب اصلی‌ترین و اساسی‌ترین سیال در حرارت و برودت محسوب می‌شود که وظیفه انتقال گرما در مبدل‌های حرارتی را برعهده دارد. در برج‌های خنک کننده، بویلرها و چیلرها از آب به‌عنوان مایع مبدل به‌کار گرفته می‌شود، به‌طوری‌که جریان آب باعث تبادل حرارتی می‌گردد. معمولاً آب مورداستفاده شده در کاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت محسوب می‌شود. آب‌های سخت پوسته کربنات کلسیم را تشکیل می‌دهند که مشکلات مختلفی را ایجاد می‌کنند.

به‌طورکلی پوسته کربنات کلسیم به‌صورت رسوب بر روی سطح داخلی لوله‌هایی که شامل آب هستند قرار گرفته و ظرفیت انتقال جریان آب و حرارت را کاهش می‌دهند. هنگامی‌که آب‌های سخت حرارت داده می‌شوند پوسته بلافاصله تشکیل می‌گردد که موجب ایجاد بسیاری از مشکلات در بویلرها و آبگرمکن‌ها می‌شود. بر روی سطوح گرم‎کننده یک آبگرمکن یک پوسته به قطر یک میلی‎متر به‌شکل عایق حرارتی عمل نموده و در نتیجه حدوداً 10 درصد افزایش هزینه را در پی خواهد داشت.

معمولاً از دلایل اصلی ایجاد رسوب می‌توان به کاتیون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب اشاره کرد. همچنین کاتیون کلسیم صرف‌نظر از نمک‌های آن، دربرگیرنده کلسیم، کلر و کلسیم و سایر نمک‌های کلسیم هستند و سختی کلسیم را ایجاد می‌کنند. ازآنجایی‌که کاتیون منیزیم موجب سختی منیزیم می‌شود؛ بنابراین عامل اصلی سختی آب ترکیبات معدنی این دو عنصر است. در این صورت تصور می‌شود که سختی کل آب از سبک کردن با استفاده از آب آهک و خاکستر کربنات سدیم و علاوه‌براین از طریق مبادله کننده‌های یونی به‌وجود می‌آید. از پکینگ فیلمی برج خنک کننده می‌توانید برای اطمینان از نبود گرفتگی و طول عمر بالای مجموعه سرمایش استفاده کنید.

از دیگر شیوه‌ها از قبیل الکترو دیالیز، تقطیر، انجماد و اسمز معکوس وجود دارند که به‌دلیل پیچیدگی و گران بودن تنها در شرایط ویژه استفاده می‌شوند. در شیوه‌های معمول از مواد اضافی استفاده می‌شود که علاوه‌بر پایین بودن بازدهی، مشکلات زیست‌محیطی نیز اعمال می‌گردد. به‌طورکلی سختی گیری و رسوب زدایی الکترونیکی جزء یک روش غیرشیمیایی هستند. در این صورت بدون نیاز به مواد شیمیایی افزودنی به آب و سازگاری با محیط‌زیست جایگزین مناسبی برای روش‌های قدیمی محسوب می‌شوند.

بازدارنده‌ها و رسوب گیری برج خنک کننده

به‌طورکلی بازدارنده‌های رسوب از طریق 3 روش زیر عمل می‌کنند:

  • از تشکیل هسته کریستال ممانعت می‌کنند.
  • مانع از رشد کریستال می‌شوند.
  • مانع جمع‌شدن و تشکیل کریستال‌های بزرگ‎تر می‌شوند.

ایجاد هسته کریستال تنها از طریق محلول‌های فوق اشباع امکان‌پذیر است. در محلول‌های غیراشباع با کنترل PH محلول و تزریق اسید می‌توانید مانع از ایجاد رسوب  شده و در نتیجه موجب رسوب زدایی برج خنک کننده شوید. در محلول‌های غلیظ برای ممانعت از رسوب و رسوب زدایی از بازدارنده‌های رسوب مورداستفاده قرار می‌گیرد. پلی فسفات‌ها، فسفونات‌ها و پلی الکترولیت‌های سبک رایج‎ترین بازدارنده‌های رسوب هستند. ایجاد و رشد رسوب توسط نقاط فعالی که بر روی کریستال‌های رسوب وجود دارد، صورت می‌گیرد. در این صورت یون‌هایی با بار مخالف بر روی نقاط جذب شده و موجب رشد کریستال رسوب می‌گردد و این فرایند ادامه پیدا می‌کند .

مکانیسم کارکرد بازدارنده‌ها به این شکل است که به‌صورت انتخابی بر روی نقاط فعال رشد قرار گرفته و آن‌ها را می‌پوشانند. در نتیجه از رشد کریستال‌های رسوب توسط این نقاط جلوگیری می‌شود. به‌طورکلی کریستال کربنات کلسیم در حالت نرمال به‌صورت مکعبی هست، با اضافه‌کردن بازدارنده‌ها شکل کریستال‌‎ها تغییر می‌کند که این تغییرات به‌سبب جذب مواد بازدارنده رسوب بر روی نقطه فعال در سطح کریستال است. به‌کارگیری بازدارنده‌ها از جمع‌شدن کریستال‌ها جلوگیری کرده و آن‌ها را به‌صورت جداگانه نگه می‌دارد، در حقیقت در این زمان مواد بازدارنده بر سطح کریستال جذب می‌شوند و یکدیگر را دفع می‌کنند.

دلایل و نحوه رسوب زدایی و کاهش تشکیل رسوب در کولینگ تاور

روش‌های سختی گیری و رسوب زدایی سیستم کولینگ تاور شامل موارد زیر است:

  1. استفاده از مواد شیمیایی برای رسوب زدایی و سختی گیری آب برج خنک کننده
  2. استفاده از سیستم RO یا اسمز معکوس برای کولینگ تاور
  3. استفاده از سختی گیر الکترومغناطیسی برج خنک کننده
  4. استفاده از سیستم ضد رسوب و سختی گیر نسل جدید (بر مبنای تغییرات ساختار کریستالی)

به‌‎طورکلی مشکلاتی که به‌دلیل رسوب در برج خنک کننده کولینگ تاور ایجاد می‌شوند شامل موارد زیر هستند:

  • ظرفیت برج خنک کننده و راندمان تبخیر کاهش می‌یابد.
  • گرفتگی و رسوب در نازل برج خنک کننده ایجاد می‌شود.
  • در لوله‌های متصل به برج خنک کننده گرفتگی رخ می‌دهد.
  • میزان مصرف آب و برق در برج خنک کننده افزایش می‌یابد.

در این صورت رسوب با ایجاد زیست لایه و جلبک قادر به کاهش کارکرد خنک کاری کولینگ تاور که باعث بروز مشکلات بسیاری در سیستم برج خنک کننده می‌شود. برای کاهش رسوب در برج خنک کننده باید نگهداری و تعمیرات مناسب و به‌موقع کولینگ تاور صورت گیرد. همچنین آنالیز پیوسته سیکل خنک کاری و استفاده از سیستم‌های ضد رسوب و سختی گیر در کاهش رسوب در برج خنک کننده بسیار مؤثر است.

فرایند تشکیل رسوب در برج خنک کننده

در یک محلول رقیق و غیراشباع، مواد حل شونده به‌صورت یون‌ها، یون‌های پیچیده و یا مولکول‌های تکی وجود دارد، درحالی‌که در یک محلول غلیظ و فوق اشباع برخی از این حل‌شونده‌ها با هم ترکیب شده و هسته‌های رسوب را تشکیل می‌دهند. اولین مرحله برای تشکیل رسوب در برج خنک کننده، ایجاد هسته رسوب است. با توجه به شرایط موجود در محلول و اندازه این هسته‌ها، امکان دارد هسته‌ها مجدداً در درون محلول ترکیب شوند و یا این‎که به‌شکل یک کریستال رشد کنند.

میزان رشد کریستال به نفوذ یون‌های حل شده در آب در سطح کریستال و میزان قرارگیری این یون‎‌ها در سطح کریستال بستگی دارد. نیروی محرکه ضروری برای جذب یون‌ها در سطح کریستال و در نتیجه رشد کریستال رسوب همان تفاوت غلظت حل شونده بین کریستال و بانک سیال است. عواملی که در میزان نفوذ یون‌ها در سطح کریستال رسوب اثر می‌گذارند، دربرگیرنده سرعت آب، دما و ویسکوزیته (نشان‌دادن میزان مقاومت در برابر جاری شدن مایع یا گاز) است. کریستال‌هایی که ایجاد شده‌اند تمایلی به تجمع با یکدیگر دارند و تشکیل کریستال‌های بزرگ‌تری می‌دهند.

انواع بازدارنده‌های رسوب و رسوب گیری برج خنک کننده

برخی از ترکیبات آلی از قبیل لینگین‌ها و تانین‌ها مدت‌زمان بسیار زیادی است که به‌عنوان بازدارنده‌های رسوب کربنات کلسیم و هیدروکسید روی و غیره شناخته شده‌اند. معمولاً این مواد تأثیرات بارندگی و رسوب زدایی سیستم کولینگ تاور را در حد کافی و پایدار نشان نمی‌دهند. از طریق Resonstein در سال 1936 پلی فسفات‌ها به‌عنوان بازدارنده رسوب کربنات کلسیم در سیستم‌های خنک‎کننده شناخته شدند. گرچه اثرات بارندگی این مواد در رابطه با سیستم‎‌های خنک کننده‌ای که زمان ماند آب زیاد است و یا دما افزایش می‌یابد به‌سبب هیرولیز شدن بازدارنده به نسبت اورتوفسفات‌ها کاهش می‌یابد.

امروزه برخی از محصولات آلی سنتزی از قبیل پلیمرها، فسفونات‌هات و پلی اول فسفات استرها به‌عنوان بازدارنده‌های رسوبات کربنات کلسیم و فسفات کلسیم و غیره شناخته شده‌اند. این مواد به‌ندرت هیدرولیز شده و اثرات بارندگی پایداری را نشان می‌دهند. در این مقاله سعی شد در مورد رسوب زدایی برج خنک کننده بپردازیم. با استفاده از رسوب گیری برج خنک کننده می‌توانید از تشکیل رسوب جلوگیری کنید و از طریق دستگاه‌های مختلفی برای این کار اقدام نمایید. شما می‌توانید از طریق شرکت بهرشد برای خرید سیستم‌های رسوب گیری اقدام کنید.

لیلا بنی نعمتی

من لیلا هستم، خبرنگاری که با نگاهی به آینده، مسائل امروز را تحلیل می‌کنم. در این سایت، با بررسی روندهای اجتماعی و اقتصادی، به دنبال درک بهتر چالش‌ها و فرصت‌های پیش روی جامعه در آینده هستم.