تصفیه آب برج هاي خنك كننده

چرا آب ماده اي منحصر بفرد است

اكثر فرآيند هاي توليدي صنعتي جهت بهره برداري صحيح وافزايش بازده نيازمند سيستم برجهاي خنك كننده هستند.پالايشگاه ها, كارخانجات فولاد, صنايع پتروشيمي,كار خا نجات توليدي شيميايي ونيروگاه هاي توليدبرق,جهت پيشبرد اهداف خود درزمينه توليد, نياز مند و وابسته به سيستم برجهاي خنك كننده اند. سيستم برجهاي خنك كننده دما و فشار را براساس انتقال گرما از سيال گرم به آب سرد , كنترل مي نمايدكه در واقع كاهش دما انجام مي گيردودرعين حال ، با عث افزايش دماي آب سرد مي گردد.بنابراين پيش از استفاده مجدد آب بايد آنرا خنك كرد يا اينكه با آب جبراني تازه , آنرا را جايگزين نمود.

سه روش اساسي درطراحي سيستم برجهاي خنك كننده وجود دارد. طراحي يك سيستم خنك كننده ،تاثير و راندمان آن براي استفاده در يك واحد ، بستگي به نوع فرآيندخنك كردن , خواص و مشخصات آب و ملا حظات زيست محيطي دارد.

*چرا نياز به سيستم برجهاي خنك كننده يك امر ضروري است

بسياري از سيستمهاي سرمايشي و گرمايشي , فرآيند هاي صنعتي وتوليدي كمكي بطور موثر و با بازدهي بالا كار نمي كنند مگر آنكه دما و فشاردر محدوده خاص تثبيت شود.

*فرآيند برجهاي خنك كننده بر مبناي چيست

انتقال حرارت از يك ماده به ماده ديگراساس فرآيند خنك كردن است . ماده اي كه حرارت را از دست مي دهد, بعنوان ماده خنك شونده و ماده اي كه گرما را دريافت مي كند بعنوان ماده سرد كننده در نظر گرفته مي شود.كل سيستم برجهاي خنك كننده براساس پس دادن و گرفتن حرارت آب با استفاده ازمقادير زياد آب جهت سرد كردن, هستند

*چرا جهت سرد كردن از آب استفاده مي شود

چند عا مل موثردر منحصر بفرد بودن آب بعنوان يك ماده سرد كننده مناسب ,وجود دارد :

1.فراواني , سهولت دسترسي و ارزاني

2.سهولت در انتقال و جا بجايي

3.انتقال بخش زيادي از گرما در واحد حجم

4.عدم انبساط و انقباض قابل ملا حظه در محدوده دمايي نرمال

5.تجزيه نا پذير بودن

*منابع آب سرد چه هستند

آب تازه – اين آب منشا اوليه آب جبراني به سيستم برجهاي خنك كننده است. آب تازه مي تواند از آبهاي سطحي ( رودخانه ها- چشمه ها و آبگير ها) يا از آبهاي زيرزميني ( آب چا هاي كم عمق يا عميق ) تا مين گردد. عمو ما , استفاده از آبهاي زير زميني به جهت يكسان بودن از نظر تركيب وكا هش مواد معلق نسبت به آبهاي جاري بيشتر مرسوم بودهكه بطور مستقيم تحت تاثير بارش باران, فرسايش و ساير شرايط زيست محيطي قرار دارد.

آب شور و پساب – با توجه به ملا حظات زيست محيطي , هزينه و سهولت در دسترس بودن آب , تعدادي از كارخانجات در حال حاضر از تصفيه پسابهاي كارخانه و آب شور بعنوان منا بع آبي در سيستم برجهاي خنك كننده استفاده مي نمايد. توجه دقيق به طرح و تصفيه آب سيستم برجهاي خنك كننده با استفاده از اين منابع آبي, براي عملكرد مطمئن و طولاني مدت بسيار حياتي است.

*خواص شيميايي مهم آب برجهاي خنك كننده كدامند

عموما, مهمترين خواص عبارتند از :

قابليت هدايت الكتريكي- ميزان قابليت آب در هدايت الكتريسيته است.آب موجود در برجهاي خنك كننده حاوي مقادير زيادي از مواد معدني و گاز هاي محلول مي باشد.قابليت هدايت الكتريكي با واحد ميكرو موس سنجيده مي شودو مي توانداز يك مقدار جزيي براي آب مقطر تا بيش از10,000 براي آب شور است.

PH – نشانه نسبت خاصيت اسيدي و بازي آب است.مقياس PH از 0 تا 14 بوده كه عدد 0 نشانه خاصيت اسيدي زياد و عدد14 نشانه خاصيت بازي زياد است.

قلياييت- در آب برجهاي خنك كننده دو نوع قلياييت نقش اساسي را ايفا مي نمايند كه شامل قلياييت كربناتي(CO3) و قلياييت بي كربناتي(HCO3) است.

سختي- بعلت وجود مواد معدني كلسيم و منيزيم در آب است.سختي در آب طبيعي متنوع بوده و از يك مقدار در ميليون(PPM) تا بيش از 800 PPM است

*چرا اين خواص در سيستم برجها ي خنك كننده مهم مي باشد

تمام خواص شيميايي اصلي آب,مستقيما برچهار مشكل اساسي سيستم برجهاي خنك كننده موثرهستندكه عبارتند از:خوردگي , تشكيل رسوب,تجمع لجن و آلودگي ميكروبيو لوژي.همچنين اين خواص جهت كنترل مسائل ومشكلات برنا مه هاي تصفيه آب تا ثير گذار هستند.

قا بليت هدايت الكتريكي- راهكارهاي تصفيه آب برجهاي خنك كننده درمحدوده دامنه خاصي ازقا بليت هدايت الكتريكي پيروي مي كند. ميزان اين دامنه به طراحي سيستم بر جهاي خنك كننده خاص , بستگي دارد.

PH- كنترل PH در اكثر برنامه هاي سيستم برجهاي خنك كننده يك امر حياتي است. عموما, هنگاميكه PH زير محدوده دامنه پيشنهادي باشد , زمان جهت پديده خوردگي افزايش مي يابد و هنگاميكه PH بالاتر از دامنه هاي پيشنهادي است , زمان براي تشكيل رسوب افزايش مي يابد. همچنين تاثيرگذاري بسياري از بيو سيد ها(biocides) به PH بستگي دارد; لذا در PH هاي بالا و پايين ممكن است كه به رشد ونمو ساختارهاي ميكرو بيولوژيكي كمك كند.

قلياييت- قلياييت و PH مكمل يكديگرهستند , زيرا افزايش PH نشانه افزايش قلياييت بوده و بر عكس.همچنين با PH و قلياييت هاي پايين تر از دامنه پيشنهادي , زمان جهت انجام خوردگي را افزايش مي دهد وقلياييت هاي بالاتر از دامنه پيشنهادي , مدت زمان تشكيل رسوب را افزايش مي دهد. زمانيكه مشكلات خوردگي و رسوب با قي است , تجمع لجن نيز يك مشكل خواهد بود.

سختي- مقادير سختي معمولا به ميزان تمايل تشكيل رسوب در آب موجود برجهاي خنك كننده بستگي دارد. خط مشي هاي مدون شده استفاده از مواد شيميايي جهت جلو گيري از تشكيل رسوب تنها هنگامي نتيجه بخش خواهد بود كه ميزان سختي آب در محدوده دامنه تعيين شده كنترل شود.بعضي از راهكارهاي كنترل خوردگي نياز به يك ميزان سختي معين دارند تا به عنوان يك مما نعت كننده خوردگي بشكل صحيح عمل نمايد. بنا براين اطمينان از عدم كاهش سختي در اين گونه خط مشي ها بسيار مهم است.

*انواع معمول سيستم برجهاي خنك كننده آب كدامند

هر چنددر سيستم بر جهاي خنك كننده آب وجه تمايز وجود دارد اما معمولا سه نوع طرح بنيادي و اساسي وجود دارندكه عبارتند از :

1.سيستم هاي سير كوله باز

2.سيستم هاي يكبار گذر

3.سيستم هاي سير كوله بسته

*تفا وت اين سه سيستم درچيست

1. سيستم سيركوله باز- اين سيستم در حجم وسيعي از طراحي سيستم برجهاي خنك كننده در صنايع مورد استفاده قرار مي گيرد كه شامل پمپ, مبدل حرارتي و برج خنك كننده است .پمپ عمل پمپاژ و سير كوله آب را از طريق مبدل حرارتي انجام مي دهدكه با عث جذب گرما و انتقال آن به برج خنك كننده مي شود و در آنجا گرماي آب توسط عمل تبخيربه محيط پس داده مي شود. بواسطه عمل تبخير, اب در سيستم سيركو له باز از نظر شيميايي دستخوش تغيير مي گردد.

2.سيستم يكبار گذر- در اين سيستم آب خنك كننده تنها يكبار از داخل مبدلهاي حرارتي مي گذرند. بواسطه استفاده از حجم زياد آب جهت خنك كردن , دماي آب خروجي از سيستم به آرامي افزايش مي يابدو عملا مواد معدني موجود در آب برج خنك كننده هنگام عبور از مبدل حرارتي دستخوش تغيير نمي شوند.

3.سيستم سيركوله بسته- در اين سيستمها آب خنك كننده بطور پيوسته وبه دفعات در سيستم مورد استفاده قرار مي گيرد. ابتدا آب گرما رااز سيال فرآيند جذب و سپس در يك مبدل حرارتي گرما را آزاد مي كند.در اين سيستمها از برج خنك كننده استفاده نمي شود.

* مقا يسه اين سه سيستم با هم :

1. سيستم سيركوله باز

مشكلات معمول موجود:خوردگي – تجمع لجن (FOULING)- تشكيل رسوب سخت (SCALE) فساد چوب – آلودگي ميكروبيولوژيكي

مثال: استخرهاي با سيكل پاشش- برجهاي خنك كننده- كندانسورهاي بخار

تغييرات متوسط دما:10-30˚f

حجم آب مصرفي :محدود

2.سيستم يكبار گذر

مشكلات معمول موجود:خوردگي- تجمع لجن(FOULING)- تشكيل رسوب سخت (SCALE)- آلودگي ميكروبيولوژيكي

مثال:سيستمهاي آب آشا ميدني - فرآيند آب- خدمات عمومي

تغييرات متوسط دما:f˚5-10

حجم آب مصرفي: بسيار زياد

3.سيستم سيركوله بسته

مشكلات معمول موجود:خوردگي- تجمع لجن

مثال:در ژاكتهاي(بدنه دو لايه) موتورهاي ديزل- رادياتورهاي ماشين- سيستمهاي خنك كننده آب(چيلر)

تغييرات متوسط دما:10-15˚f

حجم آب مصرفي:قابل صرف نظر

*مشكلات برجهاي خنك كننده و راهكارهاي رفع آن :

بطور معمول چهارمشكل اساسي در رابطه با برجهاي خنك كننده وجود دارند:

1.خوردگي
فرآيندساخت فلزات معمولي كه دربرجهاي خنك كننده استفاده مي شوند,همانند فولاد, شامل اكسيژن زدايي ازسنگ معدن است.سيستم برجهاي خننك كننده محيطي ايده آل براي برگشت به حالت اكسيداسيون فلز را مهيا مي كند كه اين حالت را خوردگي مي نامند.
2.تشكيل رسوب
مواد معدني مانند كلسيم و منيزيم تا حدي در آب محلول بوده و قابليت جدا شدن از محلول(آب) را به شكل رسوب دارا هستند.بروز اين امر بستگي به شرايطي دارد كه در سيستم برجهاي خنك كننده مهيا مي گردد.
3.تجمع و تشكيل لجن
رسوب (ته نشيني)مواد معدني معلق در تجهيزات مبدلهاي حرارتي را fouling مي نامند, كه مي تواند منشا خارجي مانندگردوغبار اطراف برجهاي خنك كننده و يا منشا داخلي داشته باشد مانند تشكيل محصولات حاصل از خوردگي در برجهاي خنك كننده

4.آلودگي هاي ميكروبيولوژيكي
سيستم برجهاي خنك كننده مي توانند يك شرايط ايده آل براي رشد و تكثير با كتريها را فراهم نما يد كه موجب تشكيل رسوب در مبدلهاي حرارتي مي گردد.

*چرا مشكلات ذكر شده در برجها ي خنك كننده وجود دارند

اگر آب برجهاي خنك كننده تصفيه نشوند يك شرايط زيست محيطي ايده آل براي چهار مشكل اساسي فراهم مي گردد كه عبارتند از :خوردگي- تشكيل رسوب سخت(scale)- الودگي ميكروبيولوژيكي و تشكيل لجن (fouling)

*تاثيرات اين مشكلات كدامند

اگر آب برجهاي خنك كننده بدون كنترل با شد مشكلات زير مي توانند بصورت مجزا يا با هم تاثير گذار باشند:

1.هزينه هنگفت تعمييرات

2. كاهش بازدهي انتقال حرارت و افت زياد انرژي

3.كاهش يا توقف توليد

*خوردگي چيست؟

خوردگي يك فرايند الكتروشيميايي مي باشدكه در آن يك فلز به حالت طبيعي خود برگشت مي كند.

مثلا, فولاد معمولي فلزي است كه در سيستم برجهاي خنك كننده بطور معمول استفاده مي شود و نسبت به خوردگي بسيار حساس و در صورت بروز اين امر به حالت اكسيد آهن بر مي گردد.
*خوردگي چگونه انجام مي گيرد

جهت انجام عمل خوردگي , بايد يك پيل خوردگي كه شامل آند, كاتدويك محلول الكتروليت است, وجود داشته باشد.در آند يونهاي فلزي در داخل الكتروليت حل مي شوندو الكترونها محلول را ترك مي كنند.

اين الكترونها از قسمت فلزي به نقطه ديگر (كاتد) حركت ميكنند كه الكترونها در آنجا مصرف مي شوند و درنهايت واكنش خوردگي روي مي دهد.نتايج اين فعاليت افت و خورده شدن فلز و اغلب تشكيل رسوب است.

*آيا آلياژهاي آلومينيوم , مس و فلزات ضد زنگ , همانند فولاد در معرض خوردگي قرار مي گيرند؟

عموما اين فلزات نسبت به آهن كمتر در معرض خوردگي قرار مي گيرند. گرچه, در بعضي از انواع آبها اين فلزات ممكن است در معرض خوردگي موضعي يا حفره اي نيز قرار بگيرند. مضا فا اينكه گازهاي محلول مانند H2Sيا NH3 غالبا بر اين فلزات نسبت به اهن بيشتر تحت تاثير خوردگي قرار مي گيرند.

*انواع متفاوت خوردگي كدامند

خوردگي به شكلهاي متفاوت مي باشند .اما اغلب آنها را مي توان بصورت زير دسته بندي كرد:

- خوردگي عمومي

- خوردگي موضعي

- خوردگي حفره اي

- خوردگي گالوانيك

- خوردگي عمومي هنگامي ظاهرمي شود كه خوردگي بصورت غيريكنواخت درتمام سطح فلزپخش شده است.مقادير قابل ملا حظه اي از اكسيد آهن توليدي توسط خوردگي عمومي سبب عارضه FOULING مي شود

- خوردگي موضعي (حفره اي) هنگامي نمايان مي گردد كه تنها بخش كوچكي از فلز خورده شده است. خوردگي حفره اي جدي ترين شكل خوردگي استزيرا در يك منطقه كوچك, خوردگي بشكل متمركز انجام مي گيرد. خوردگي حفره اي ممكن است كه فلز را در كوتاه مدت سوراخ سوراخ نمايد.

-خوردگي گالوانيك هنگامي بوقوع مي پيوند كه دونوع فلزمتفاوت بايكديگردرتماس باشند,در نتيجه فلزفعالترسريعاخورده مي شود.مثال معمول آن در سيستمهاي حاوي آب فولاد و آهن- آلومينيوم و آهن – روي و آهن – روي و برنج است .چنانچه خوردگي از نوع گالوانيكي باشد اولين فلز نامبرده شده در ليست زوج فلزات فوق خورده مي شوند.

*چه خواصي از آب باعث خوردگي ميگردد

عوامل مهم عبارتند از :

-اكسيژن و ساير گازهاي محلول

-مواد محلول يا معلق

-قلياييت يا اسيد يته

-سرعت

-دما

-فعاليت ذرات ميكروسكوپي

*اكسيژن چگونه بر روي خوردگي تاثير مي گذارد؟

جهت انجام واكنش كاتديك , حضور اكسيژن محلول در آب الزامي است.

*مواد محلول يا معلق چگونه برروي خوردگي تاثيرگذارند

موادمحلول باافزايش كنداكتيويته آب باعث تاثيرواكنش خوردگي ميشوند.افزايش غلظت موادحل شده,باعث افزايش كنداكتيويته وافزايش احتمالي خوردگي ميگردد.افزايش كلروسولفات محلول به شكل خاص,نيزباعث خوردگي ميگردد.مواد معلق ميتوانندازطريق انجام فرسايش ياسايش درتشديد خوردگي تاثيرگذار باشندكه قادرندبرروي سطوح فلزات تجمع كرده وپيلهاي خوردگي موضعي را بوجود بياورند.

*چگو نه قلياييت و اسيديته در خوردگي تا ثير گذارند؟

اسيديته وتا حدي قليا ييت آب ‌‌مي تونند باعث انحلال فلز شوند و يك لايه اكسيد محافظ برروي سطح فلز تشكيل دهند. قلياييت بيشتر آب موجب افزايش تشكيل لايه اكسيد محافظ مي گردد.

*چگونه سرعت آب موجب خوردگي مي گردد؟

افزايش سرعت آب بواسطه انتقال اكسيژن به فلز و انتقال محصولات حاصل از خوردگي به ميزان زياد سبب افزايش خوردگي مي گردد. سرعت بالا همچنين مي تواند موجب سايش سطوح فلزي , فيلم محافظ و اكسيد ها گردد. هنگاميكه سرعت آب پا يين باشد, رسوب مواد معلق مي تواند موجب تشكيل پيلهاي موضعي شود.لذا نرخ خوردگي افزايش مي يابد.

*چگونه دما(درجه حرارت) در خوردگي تا ثير گذار است

در دماي زيرf ْ160 ( cْ 71 ) هرF ْ25-50 (از cْ -3.88 تا 10 ) افزايش دما با عث دو برابر شدن نرخ خوردگي مي گردد. در دماي بالاتر از F ْ 160 ( c ْ71) افزايش دماي بيش از حد, نسبتا تاثير كمي بر نرخ خوردگي در سيستم برجهاي خنك كننده دارد.

*چگونه رشد ذرات ميكروسكوپي در خوردگي تا ثير گذار است

رشد ذرات ميكروسكو پي , تشكيل پيلهاي خوردگي را تشديد مي كند. بعلاوه محصولات فرعي و نا خواسته مانند سولفيد هيدروژن كه تعدادي از ارگا نيسمها متشكله از با كتريهاي خورنده غير هوازي , نيز خورنده هستند.

مطالب تصادفی:

آبِ ‌شیرین‌ با فناوری نانو - سه شنبه بیست و هشتم دی 1389
کتاب هایی در رابطه با آب و فاضلاب - سه شنبه بیست و هشتم دی 1389
پیش نویس سند ملی کیفیت آب آماده شد - سه شنبه بیست و هشتم دی 1389
EcoCell تصفيه كننده شناور سازي هواي محلول - سه شنبه بیست و هشتم دی 1389
کاربرد رنگ ها در ایمنی - سه شنبه بیست و هشتم دی 1389

تصفیه آب برج هاي خنك كننده

مطالب مشابه :

لیست کامل مشخصات(آدرس و تلفن) استخرهای مشهد(خراسان رضوی)

تعارفات دروغين بيانگر ادب شخص يا دروغگو بودن وي

تغيير كاربري هاي مجاز و غير مجاز اراضي كشاورزي

تصفیه آب برج هاي خنك كننده

آزبستوزيس

ارزيابي ريسك مواد شيميايي در تماس‌هاي شغلي

آيين‌نامه ايمني ‏مخازن آب و استخرها

ژورنال معماري داخلي و خارجي 2012