برج خنك كننده

مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده به دليل گرد آمدن عوامل اصلي مانند وجود محيط تر به واسطه حضور آب كه لازمه و مقدمه تشكيل الكتروليت ميباشد و استفاده از فلزات مختلف با پتانسيل هاي متفاوت در نقاط گوناگون سيستم خنك كننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … كه مكان مناسبي براي بروز واكنش هاي الكتروشيميايي (اكسيداسيون و احيا) و تشكيل آند و كاتد مي باشد شرايط تشكيل يك پيل الكترو شيميايي و خوردگي را در سيستم خنك كننده را فراهم مي سازد. قبلا در مطلب خوردگي در برج خنك كننده به توضيح كلي اين پديده پرداختيم ولي در اين مطلب به بررسي دقيق مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده مي پردازيم.

بررسي مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده

همانطور كه اشاره شد آب به عنوان الكتروليت و وجود فلزات مختلف در نقاط گوناگون سيستم خنك كننده شرايط تشكيل يك پيل الكتريكي را مهيا كرده و موجب بروز خوردگي مي شود. از طرفي ورود اكسيژن، گازهاي سولفور, ميكرو ارگانيسم ها و گردو غبار از طريق هوا و دماي بالاي آب چرخشي و تغييرات PH نيز به نوبه ي خود به خوردگي دامن زده و منجر به تشديد آن مي گردد. اساسا، دونوع واكنش هاي اكسيداسيون و احيا و مهاجرت الكترونها از آند كه محل توليد الكترون طي واكنش اكسيداسيون مي باشد به كاتد كه محل مصرف اين الكترون ها مي باشد علت اصلي وقوع پديده ي خوردگي است. از طرفي آب و يا رطوبت هوا نيز بستر لازم را جهت حركت يون هاي مثبت و منفي فراهم منمايد و حلقه ي تشكيل مكانيزم خوردگي را تكميل مي كند.

واكنش آندي باعث بروز پديده ي يونيزاسيون و كنده شدن اتم هاي فلز از سطح فلز مي شود با توجه به فراهم بودن شرايط  لازم جهت بروز پديده خوردگي در سيستم هاي خنك كننده، اين پديده به اشكال مختلف مانند خوردگي شياري، حفره اي و غيره اتفاق مي افتد. خوردگي حفره اي در زير لايه هاي رسوبي تشكيل شده در سطح فلز صورت مي گيرد. به دليل غلظت كم اكسيژن در زير اين لايه، يك آند مخلي تشكيل مي شود و در محيط اطراف آن چون غلظت اكسيژن بيشتر است، يك كاتد محلي تشكيل مي گردد. بنابر اين فلز توسط اين نوعي از مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده كه به آن خوردگي حفره اي مي گويند، مورد حمله قرار مي گيرد. خوردگي شياري در شكاف ها و مناطق مرده اي كه در آنها آب جريان ندارد اتفاق مي افتد. حال ببينيم چگونه مي توان از انواع مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده جلوگيري نمود.

از آنجاييكه براي انجام پديده ي خوردگي سه عامل اصلي ,آند , كاتد و الكتروليت مورد نياز است اگر هركدام از اين عوامل به طريقي حذف شود خوردگي تشكيل نخواهد شد. بازدارنده هاي خوردگي، نيز مطابق با اين مكانيزم عمل مي كنند. اين بازدارنده ها، مواد شيميايي هستند كه با تشكيل يك لايه نازك كه اصطلاحا  “لايه ي محافظ”  ناميده مي شود بر سطح آند و يا كاتد فرآيند خوردگي را كاهش داده و يا متوقف مي نمايند.

وجود محيط تر به واسطه حضور آب كه همان الكتروليت ميباشد، استفاده از فلزات مختلف با پتانسيل هاي متفاوت در نقاط گوناگون سيستم خنك كننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … كه مكان مناسبي براي بروز واكنش هاي الكتروشيميايي (اكسيداسيون و احيا) و تشكيل آند و كاتد مي باشد شرايط تشكيل يك پيل الكترو شيميايي و تكميل مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده را فراهم مي سازد.

بازدارنده هاي خوردگي به دو دسته ي آندي و كاتدي تقسيم بندي مي شوند. بازدارنده هاي كاتدي، يك لايه محافظ بر روي سطح كاتد تشكيل داده و مانع از رسيدن اكسيژن محلول در آب به سطح فلز مي شوند. بازدارنده هاي آندي يك لايه محافظ بر روي سطح آند تشكيل مي دهند و از اين طريق واكنش هاي خوردگي كاهش مي يابد.

انتخاب يك بازدارنده ي مناسب بستگي به پارامترهاي طراحي سيستم خنك كننده و تركيبات آب دارد و همچنين نوع فلزات به كار رفته در سيستم، شرايط تنش وارد بر سيستم، تميز كاري و سرعت آب، همگي بر انتخاب يك بازدارنده مناسب، تاثير گذار است. عوامل ديگري كه بايستي در نظر گرفته شود شامل حد شاخص مورد نياز براي آب ، PH ، اكسيژن محلول ، نمك ها و تركيبات معلق در آب مي باشد. حال، در ابتدا با مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده آشنا شده و در ادامه به شرح بيشتر آن ميپردازيم.

روابط شيميايي مكانيزم خوردگي در برج خنك كننده

زماني كه فلز در تماس با آب قرار مي گيرد, به دليل يكنواخت نبودن تركيبات موجود در فلز, نقاط كوچكي با پتانسيل الكتريكي كمتر (آندهاي محلي) و تعداد نقاط زيادي با پتانسيل بيشتر (كاتد هاي محلي) بر روي سطح آن تشكيل مي شود و سپس واكنش هاي الكتروشيميايي شكل ميگيرد.

زماني كه سطح فلز با آب كه شامل اكسيژن محلول است تماس پيدا مي كند واكنش هاي فوق انجام مي شود. زماني كه رسوبات لجني كه اغلب متشكل از ميكرو ارگانيسم ها مي باشد به سطح فلز مي چسبد يك شرايط هوازي در زير رسوبات ايجاد مي شود و باكتري احيا كننده سولفات رشد پيدا مي كند. سپس واكنش خوردگي در بعضي نواحي به دليل توليد سولفيد هيدروژن پيشرفت پيدا مي كند. جهت مطالعه ببشتر به مطلب ” كنترل PH آب برج خنك كننده ” مراجعه فرماييد.

http://badrantahvie.com/corrosion-mechanism-in-cooling-tower/

رسوب زدايي در برج خنك كننده به معني راه هاي كنترل و جلوگيري از تشكيل رسوب در برج خنك كننده مي باشد. همانطور كه اشاره شد فرآيند رسوب گذاري به دليل تبخير آب و تجميع املاح در آب برج خنك كن بوجود مي آيد ، در صورتي كه از تشكيل و تجميع رسوب جلوگيري نشود موجب آسيب به اجزاي برج خنك كننده ، گرفتگي قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنك كننده خواهد شد و در نتيجه بروي راندمان كولينگ تاور تأثير مي گذارد. در مطلب قبلي به بررسي رسوب در برج خنك كننده ، انواع و مراحل تشكيل آن پرداختيم و در اين مطلب به بررسي روش هاي رسوب زدايي و جلوگيري از تشكيل رسوب مي پردازيم زيرا بهترين اقدام پيشگيري از تشكيل رسوب مي باشد.

–

بازدارنده ها و رسوب زدايي برج خنك كننده

به طور كلي بازدارنده هاي رسوب به سه روش زير عمل مي كنند:

• جلوگيري از تشكيل هسته كريستال
• جلوگيري از رشد كريستال
• جلوگيري از تجمع كريستال ها و تشكيل كريستال هاي بزرگتر

–

تشكيل هسته كريستال تنها در محلول هاي فوق اشباع انجام پذير است. در محلول هاي غير اشباع، ممانعت از تشكيل هسته رسوب و در نتيجه رسوب زدايي برج خنك كننده با كنترل PH محلول و تزريق اسيد انجام مي شود. در محلول هاي فوق اشباع ( غليظ ) براي جلوگيري از رسوب و رسوب زدايي برج خنك كننده از بازدارنده هاي رسوب استفاده مي شود. متداولترين بازدارنده هاي رسوب شامل پلي فسفات ها، فسفوناتها و پلي الكتروليت هاي سبك كه گروه كربوكسيل دارند، مي باشد.

–

تشكيل و رشد رسوب، از طريق نقاط فعالي كه بروي كريستال هاي رسوب وجود دارد انجام مي شود. بدين صورت كه يونهاي با بارمخالف بروي اين نقاط فعال جذب شده و باعث رشد كريستال رسوب مي شود و اين روند ادامه دارد. مكانيسم عملكرد بازدارنده ها بدين صورت است كه اين بازدارنده ها به صورت انتخابي بروي اين نقاط فعال رشد قرار گرفته و آنها را مي پوشانند. بنابراين مانع از رشد كريستال هاي رسوب از طريق اين نقاط مي شوند.

–

نحوه عملكرد مكانيسم بازدارنده هاي رسوب در شكل ديده مي شود. كريستال كربنات كلسيم در حالت نرمال به شكل مكعبي است. با افزودن بازدارنده ها شكل كريستال ها مانند شكل تغيير مي كند كه اين تغيير شكل به دليل جذب شدن مواد بازدارنده رسوب بروي نقاط فعال در سطح كريستال مي باشد. در شكل نحوه تجمع كريستال هاي كربنات كلسيم را مي بينيم. استفاده از بازدارنده ها مانع از تجمع كريستال ها شده و آنها را به صورت جداگانه نگه مي دارد، در واقع در اين حالت زماني كه مواد بازدارنده بر سطح كريستال جذب مي شود كريستال ها همديگر را دفع مي كنند.

–

رسوب زدايي در برج خنك كن

–

انواع بازدارنده هاي رسوب جهت رسوب زدايي برج خنك كننده

بعضي از تركيبات آلي مثل، ليگنين ها ( Lignins ) و تانين ها ( Tannins ) مدت زمان زيادي است كه به عنوان بازدارنده هاي رسوب كربنات كلسيم و هيدروكسيد روي و غيره شناخته شده اند. اگرچه اين مواد معمولا اثرات بازدارندگي و رسوب زدايي برج خنك كننده را در حد كافي و پايدار نشان نمي دهند.

–

پلي فسفات ها از سال ۱۹۳۶ توسط Resonstein به عنوان بازدارنده رسوب كربنات كلسيم در سيستم هاي خنك كننده معرفي شدند. اگرچه تاثيرات بازدارندگي اين مواد در مورد سيستم هاي خنك كننده اي كه زمان ماند آب زياد است و يا دما بالاست به دليل هيروليز شدن بازدارنده به نسبت اورتوفسفاتها كم مي باشد.

–

اخيرا بعضي از محصولات آلي سنتزي، مثل پليمرها، فسفوناتها و پلي اول فسفات استر ها، به عنوان بازدارنده هاي رسوبات كربنات كلسيم و فسفات كلسيم و غيره شناخته شده اند. اين مواد بندرت هيدروليزه شده و تاثيرات بازدارندگي پايداري را نشان مي دهند.

–

رسوب زدايي در برج خنك كننده به معني راه هاي كنترل و جلوگيري از تشكيل رسوب در برج خنك كننده مي باشد. همانطور كه اشاره شد فرآيند رسوب گذاري به دليل تبخير آب و تجميع املاح در آب برج خنك كن بوجود مي آيد ، در صورتي كه از تشكيل و تجميع رسوب جلوگيري نشود موجب آسيب به اجزاي برج خنك كننده ، گرفتگي قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنك كننده خواهد شد و در نتيجه بروي راندمان برج خنك كننده تأثير مي گذارد.

–

متداولترين بازدارنده هاي رسوب در برج خنك كننده به شرح زير است:

• فسفونات ها
• پليمرها
• ساير بازدارنده ها

–

تاثيرات بازدارنده ها در رسوب زدايي برج خنك كننده

انواع بازدارنده هايي كه براي هر نوع رسوب زدايي برج خنك كننده استفاده مي شود در جدول زير مشاهده مي گردد.

–

–

عوامل موثر در تشكيل رسوب:

• كيفيت آب

عوامل زيادي نظير غلظت يونهاي تشكيل دهنده رسوب ( يون كلسيم، يون فسفات و غيره ) در آب، دما و PH آب در تشكيل رسوب تاثير دارند. به طور كلي حلاليت رسوبها با كاهش PH افزايش مي يابد. بنابراين ميزان رسوب با كاهش PH كاهش مي يابد، البته محدوديت هايي در اين زمينه وجود دارد. به مطلب كنترل PH آب برج خنك كننده مراجعه فرماييد.

• دماي آب

به طور كلي حلاليت تركيبات رسوب دهنده در آب، با افزايش دما كاهش مي يابد. بنابراين ميزان رسوب با افزايش دما در مبدل هاي حرارتي افزايش مي يابد.

• سرعت آب

با افزايش سرعت آب، ميزان رسوب كاهش مي يابد. بنابراين تشكيل رسوب در قسمت هايي از سيستم خنك كننده كه سرعت آب كم است و يا فضاهاي مرده كه آب جريان ندارد بيشتر است.

http://badrantahvie.com/descaling-cooling-tower