برج خنك كننده

رسوب در برج خنك كننده به معني تغليظ و تجميع املاح و ناخالصي هاي موجود در آب برج خنك كن مي باشد. در برج خنك كننده، عمده خنك سازي توسط پديده تبخير انجام مي شود كه در حين انجام پديده تبخير تنها آب خالص به صورت بخار در مي آيد. بنابراين املاح و ناخالصيهاي آب، در آب باقيمانده تغليظ مي گردد. در ادامه اين مطلب براي روشن شدن مفهوم تغليظ املاح و مواد جامد درون آب، ابتدا بايستي با مفهوم سيكل تغليظ كه با علامت ( C ) نشان داده مي شود آشنا شويم و به بررسي انواع رسوب در برج خنك كننده و فرآيند تشكيل آن ها مي پردازيم.

كنترل رسوب در برج خنك كننده

سيكل تغليظ نسبت كنداكتيويته ( هدايت الكتريكي ) آب گرم ورودي به برج خنك كننده به كنداكتيويته آب جبراني مي باشد. به طور كلي كنداكتيويته بستگي به يونهاي موجود در آب دارد. به طور مثال اگر غلظت يون كلرايد در آب گرم ورودي به برج ۱۰۰ mg/lit باشد و غلظت آن در آب جبراني ۲۰ mg/lit باشد، سيكل تغليظ عدد ۵ خواهد بود. عملكرد برج خنك كننده با سيكل تغليظ بالا، باعث دستيابي به بسياري از فوائد اقتصادي و زيست محيطي مي گردد و همچنين باعث كاهش هزينه هاي عمليات آبي در برج خنك كننده مانند كاهش مصرف آب برج خنك كننده ، كاهش آب جبراني مورد نياز و كاهش مصرف مواد شيميايي مي گردد. زماني كه سيستم در سيكل تغليظ بالا كار مي كند و آب جبراني به برج نيز داراي مقادير املاح زياد است، همانطور كه اشاره شد بنابر رابطه سيكل تغليظ غلظت املاح و مواد جامد در آب چرخشي نيز زياد خواهد شد. بنابراين، ميزان رسوب در برج خنك كننده افزايش پيدا مي كند و براي جلوگيري از تشكيل رسوب بايستي مواد شيميايي كه اصطلاحا به آنها ضد رسوب گفته مي شود به آب تزريق مي گردد.

در برج خنك كننده خنك سازي توسط پديده تبخير انجام مي شود كه در حين انجام پديده تبخير تنها آب خالص به صورت بخار در مي آيد. بنابراين املاح و ناخالصيهاي آب، در آب باقيمانده تغليظ مي گردد كه باعث تغليظ و تجميع املاح و ناخالصي هاي موجود در آب و تشكيل رسوب در برج خنك كننده مي شود.

اين مواد شيميايي كه مانع از تشكيل رسوبات در قسمت هاي مختلف سيستم خنك كننده به خصوص مبدل هاي حرارتي مي گردند، بسيار گرانقيمت هستند، پس بايستي همواره ميزان زير آب برج خنك كننده كه به منظور كاهش املاح آب چرخشي مي باشد، كنترل شود. تشكيل رسوب در برج خنك كننده نه تنها باعث گرفتگي خطوط لوله دستگاه ها و مبدل هاي حرارتي مي شود، همچنين باعث كاهش بازده حرارتي مبدل ها نيز مي گردد.

انواع رسوب در برج خنك كننده

تركيباتي كه معمولا به صورت رسوب در سيستم هاي خنك كننده مشاهده مي شود به شرح زير است:

• كربنات كلسيم
• فسفات كلسيم و فسفات روي
• سيليكا و سيليكات مگنزيم
• سولفات كلسيم

فرآيند تشكيل رسوب در برج خنك كننده

در يك محلول رقيق و غيراشباع، مواد حل شونده بصورت يونها، يونهاي پيچيده و يا مولكول هاي تكي وجود دارد، در حاليكه در يك محلول غليظ و فوق اشباع بعضي از اين حل شونده ها با هم تركيب شده و هسته هاي رسوب را تشكيل مي دهند. پي اولين گام در تشكيل رسوب در برج خنك كننده ايجاد هسته رسوب مي باشد. با توجه به شرايط موجود در محلول و اندازه اين هسته ها ممكن است هسته ها دوباره در داخل محلول، حل شوند و يا اينكه به صورت يك كريستال رشد نمايد.

ميزان رشد كريستال بستگي به ميزان نفوذ يونهاي حل شده در آب در سطح كريستال و ميزان قرارگرفتن اين يونها در سطح كريستال دارد. نيروي محركه لازم براي جذب يونها در سطح كريستال و در نتيجه رشد كريستال رسوب همان تفاوت غلظت حل شونده ها ( يونها ) مابين كريستال و بالك سيال مي باشد. عواملي كه در ميزان نفوذ يونها در سطح كريستال تاثير مي گذارد شامل سرعت آب، دما و ويسكوزيته مي باشد. كريستال هايي كه تشكيل شده اند تمايل به تجمع با يكديگر دارند و تشكيل كريستال هاي بزرگتري مي دهند.

در مطلب بعدي ضمن معرفي انواع و مكانيزم هاي بازدارنده رسوب به بررسي اقدامات موثر در رسوب زدايي برج خنك كننده مي پردازيم.

http://badrantahvie.com/sediment-in-cooling-tower/

شرايط اضطراري در برج خنك كننده عبارتست از شرايطي است كه در صورت عدم رفع سريع ممكن است خسارات سنگين به خود برج خنك كننده و حتي تجهيزات ديگر وارده نموده و يا سلامتي و جان پرسنل را به خطر بياندازد. از آن جهت شرايط اضطراري گفته مي شود كه در صورت عدم اقدام فوري مخاطرات بسياري به همراه خواهد داشت كه ضمن آگاهي كامل پرسنل بايد راه هاي كنترل و اقدامات مورد نياز را از پيش آموزش داده شود تا از بروز اتفاقات ناگوار و خسارت به سيستم به موقع جلوگيري شود در ادامه به بررسي برخي از شرايط اضطراري در برج خنك كننده مي پردازيم.

شرايط اضطراري در برج خنك كننده : نشت اسيد

به منظور كنترل PH آب برج خنك كننده , اسيد تزريق مي شود. بروز اشكال در پمپ هاي تزريق اسيد,  سبب نشتي و ورودي بيش از حد اسيد به آب شده و مشكلاتي را در سيستم ايجاد مي كند. ورود اسيد به آب باعث كاهش PH آب شده و آهن را حل مينمايد يعني آهن با يون هاي عامل اسيدي (H +) واكنش داده و يون آهن تشكيل مي شود. يون هاي آهن توليد شده در مجاورت آب,  توليد هيدروكسيد آهن كرده و ايجاد رسوب در سيستم مي كند.

بايستي ياد آور شويم زماني كه PH  آب به ميزان اسيدي ميرسد شرايط اضطراري در برج خنك كننده به وجود مي آيد لايه ي محافظ كه توسط بازدارنده هاي خوردگي ايجاد شده است, تخريب شده و خوردگي افزايش مي يابد. كاهش PH آب در اثر نشت اسيد در سيستم , در برج هاي بتني, سيمان حوضچه  را شديدا مورد حمله قرار مي دهد كه اين امر خود باعث افزايش سختي آب و ايجاد رسوبات مي گردد و همينطور به ساختمان برج صدمه وارد مي كند.

در صورت بروز نشت اسيد در سيستم , بايستي پمپ اسيد از سرويس خارج شود و كنترل كننده PH تنظيم و يا تعمير گردد. در صورتي كه نشت اسيد زياد باشد بايستي شير زير آب و همچنين شير مربوط به ورود آب جبراني به  حوضچه باز شود تا PH  به حد نرمال برسد و همچنين مواد شيميايي بازدارنده به سيستم آب تزريق شود. در صورت نشت اسيد, براي كنترل PH  هيچ گاه نبايستي از مواد قليايي مانند سود استفاده شود.

شرايط اضطراري در برج خنك كننده : آلودگي آب ناشي از هيدرو كربن ها

در فرآيند هايي كه با مواد هيدروكربني سر و  كار داريم, نشت هيدرو كربن به داخل سيستم توزيع آب در برج خنك كننده سبب آلودگي آب مي شود. در صورتي كه ميزان زيادي از مواد هيدروكربني در سطح آب حوضچه برج خنك كننده جمع مي شود، جمع آوري آن توسط سيستم هاي تانكر خلا به راحتي انجام پذير است. اگر نشت مواد هيدروكربني از قبيل روغن به داخل آب، از طريق كولر هاي روغن باشد به دليل فرمولاسيون اين مواد، امولسيون سختي از آنها با آب و گرد و خاك، مواد شيميايي موجود در سيستم و در بعضي موارد املاح كلسيم تشكيل مي شود كه عامل گرفتگي لوله و ساير قسمت ها مي باشد و شرايط اضطراري را در برج خنك كننده به وجود مي آورد.

وجود مواد هيدروكربني در آب, باعث مي شود كه سطوح تبادل حرارتي در برج خنك كننده , مخصوصا برج هايي كه داراي پركن از نوع فيلمي ميباشد, پوشيده شده و انتقال حرارت به خوبي انجام نشود كه خود باعث كاهش راندمان برج و افزايش دماي آب مي گردد. براي رفع اين مشكل, بايستي مبدل حرارتي كه داراي نشتي است از سرويس خارج شود. در صورت جمع شدن مواد هيدروكربني در سطح آب حوضچه , بايستي اين مواد جدا شده و از مواد شيميا يي نظير Aerosol OT  كه يك عامل مرطوب كننده است براي تميز كاري استفاده شود. نبايستي ميزان زير آب را افزايش داد زيرا در مدت ۲ تا ۳ روز به روش هاي فوق سيستم تميز مي شود.

شرايط اضطراي در برج خنك كننده : مشكلات ناشي از قطع برق

در صورت قطع برق, قسمت هاي الكتريكي برج نظير پمپ هاي آب چرخشي و فن ها متوقف مي شود. در سيستم هاي بزرگ معمولا پمپ توربيني بصورت اتوماتيك وارد سرويس شده تا گردش آب قطع نگردد. اما با توقف فن ها به هر حال مقدار آب تبخير شده كاهش يافته و سطح آب  درون حوضچه بالا مي رود. اگر فن ها به مدت طولاني خارج از سرويس باشند , به علت بالا آمدن سطح آب ممكن است لازم باشد شير آب به مقدار زيادي باز شود.

شرايط اضطراي در برج خنك كننده : مشكلات ناشي از يخ زدگي

برج هاي خنك كننده طوري طراحي مي شوند كه حداكثر سطح تماس مابين هوا و آب، به منظور افزايش انتقال حرارت ايجاد شود كه اين نوع طراحي، در فصول سرد سال به دليل كاهش دماي هواي محيط و كاهش بار حرارتي اعمال شده به برج، باعث ايجاد يخ زدگي در قسمت هاي مختلف برج مي شود. در صورتي كه يخ زدگي به صورت لايه هاي نازك در قسمت صفحات ورودي هوا باشد مشكلات چنداني را ايجاد نمي نمايد و به نوعي قابل قبول است.

ولي اگر يخ زدگي به مقدار زياد در قسمت پر كن ها ايجاد شود باعث ايجاد شرايط اضطراري در برج خنك كننده و كاهش سطح انتقال حرارت و در بعضي موارد گرفتگي مسير ها شده، عملكرد اين بخش را با مشكل روبرو مي سازد كه باعث افزايش دماي آب شده و مشكلات فراواني بوجود مي آورد. بايستي ياد آور شويم كه يخ زدگي در بخش پر كن ها از آنجاييكه با ازدياد حجم همراه است باعث ايجاد ترك و شكستگي اين قسمت ها نيز مي شود. روش هاي كنترل يخ زدگي با توجه به نوع برج، نحوه ي توزيع آب گرم و تجهيزات مكانيكي متفاوت است اما موارد زير در تمامي شرايط يكسان است:

الف) يخ زدگي ارتباط مستقيم با ميزان هواي عبوري  از برج دارد يعني با كاهش ميزان هوا , مي توان مانع از تشكيل يخ شد.

ب) يخ زدگي بستگي به بار حرارتي كه به برج اعمال مي شود دارد, يعني هرچه بار حرارتي و دماي آب گرم ورودي به برج كمتر باشد امكان يخ زدگي بيشتر است.

ج) امكان يخ زدگي در پر كن ها , رابطه ي معكوس با ميزان آب ورودي به پر كن ها دارد. يعني هرچه آب بيشتري بر روي پر كن ها ريخته شود امكان يخ زدگي كمتر است.

به طور كلي براي كاهش يخ زدگي در برج مي توان به در روش زير عمل نمود:

• كنترل ميزان هواي ورودي به برج خنك كننده:

با كاهش ميزان هواي ورودي به برج ميتوان مشكلات يخ زدگي را برطرف كرد.اين امر با خارج كردن تعدادي از فن هااز سرويس و يا تنظيم سرعت چرخش فن و در بعضي موارد تغيير زاويه پره هاي فن, انجام مي شود.

زماني كه ميزان هواي كمتري در تماس با آب قرار مي گيرد انتقال حرارت كاهش يافته و ميزان خنك سازي كمتر مي شود.در بعضي موارد فن طوري تنظيم مي شود كه براي مدت كوتاه ۱ الي ۲ دقيقه جريان هوا درون برج معكوس مي شود يعني هواي گرم خروجي از برج وارد برج خنك كننده شده و باعث يخ زدايي مي گردد.

• كنترل ميزان آب ورودي به برج خنك كننده:

به جاي اينكه توسط لوله هاي رايزر  به قسمت بالاي برج رفته و بر روي  پر كن ها پاشيده شود , از طريق يك مسير باي پس مستقيما به داخل حوضچه آب سرد ريخته مي شود كه بدين روش مي توان مانع از يخ زدگي پركن ها شد.

براي يخ زدايي در برج هاي جريان متقابل يك مسير باي پس از آب گرم ورودي به برج طوري تعبيه شده است كه مستقيما از بخش پايين پركن ها عبور مي كند.آب گرم وارد اين مسير شده و از طريق سوراخ هايي كه روي لوله تعبيه شده است به قسمت زير پركن ها پاشيده مي شود و بدين ترتيب يخ زدايي صورت مي گيرد.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-emergency-conditions/