مشکلات برج خنک کننده

کار تمام برجهای خنک کننده (کولینگ تاور ) بر مبنای ایجاد سطح تماس بیشتر بین جریان آب گرم و هوای سرد و در نتیجه تبادل حرارتی بین این دو می‌باشد. بنابراین لازم است جهت بهترین راندمان همیشه سطح تماس هوا و آب ( میزان عبور هوا و آب از پکینگهای برج) در بالاترین حد ممکن باشد. که جهت انجام این کار لازم است تدابیری اندیشیده شود.
همه تدابير به كار گرفته شده در این مورد در راستای تصفيه آب ورودی به برجهای خنک کننده جهت جلوگیری از ۴ پیامد زیر است:

۱-خوردگي (CORROSION) و فرسايش.
۲-تشكيل رسوب (SCALE)
۳-مشكلات ناشي از تشكيل ميكروارگانيزم ها.
۴-تجمع لجن ها (FOULING)

خوردگی

سیستم برجهای خننک کننده محیطی ایده آل برای برگشت به حالت اکسیداسیون فلز را مهیا می کند که این حالت را خوردگی می نامند. خوردگی یک فرایند الکتروشیمیایی می باشدکه در آن یک فلز به حالت طبیعی خود برگشت می کند.
مثلا, فولاد معمولی فلزی است که در سیستم برجهای خنک کننده بطور معمول استفاده می شود و نسبت به خوردگی بسیار حساس و در صورت بروز این امر به حالت اکسید آهن بر می گردد.
عموما فلزاتی همچون آلومینیوم و مس نسبت به آهن کمتر در معرض خوردگی قرار می گیرند. گرچه در بعضی از انواع آبها این فلزات ممکن است در معرض خوردگی موضعی یا حفره ای نیز قرار بگیرند.
رشد ذرات میکروسکوپی , تشکیل پیلهای خوردگی را تشدید می کند. بعلاوه محصولات فرعی و نا خواسته مانند سولفید هیدروژن که تعدادی از ارگا نیسمها متشکله از با کتریهای خورنده غیر هوازی هستند نیز خورنده هستند.
عمل خوردگی در برجهای خنک کننده باعث خوردگی در خط انتقال آب و به خصوص در مبدلها می شود.

سختی

براي جلوگيري از اين پيامدها و مشكلات به خصوص خوردگي و رسوب دهي بايد تا حد ممكن از سختي آب مورد استفاده در برجهاي خنك كننده و ساير قسمت ها كاسته شود . اما به دلیل صد در صد نبودن عملکرد دستگاه ها در کنترل کیفیت آب و نیز تغلیظ بالای برجهای خنک کننده باز هم وجود سختی بالا در داخل آب برجها ی خنک کننده امری طبیعی است اما لازم است این سختی نیز کنترل شود زیرا سختي كه شامل سختي بي كربنات مي باشد كه در اثر درجه حرارت از آب جدا شده و به صورت رسوب بر روي جداره مي نشيند.

رشد ميكروارگانيسم ها در سيستم برج هاي خنك كننده

۱٫ آب برج داراي حرارت مطلوب جهت رشد ميكروارگانيسم ها وموجودات آبزي است و مناسب ترين درجه حرارت براي رشد اين موجودات مي باشد.
۲٫ برجهاي خنك كن در مقابل نور خورشيد ، هوا و آب قرار گرفته است ، كه اين عوامل را مثلث تكثير مي گويند. همچنین جنس محيط كاملا جهت رشد و نمو آنها آماده است .

خسارت هاي حاصل از جلبك ها و لجن های حاصله در برج خنك كننده

۱٫ باعث مسدود شدن سوراخ هاي آب پخش كن بستر فوقاني برج شده و مانع ريزش آب به صورت اسپري روي بند و بست هاي چوبي مي شود و راندمان برج را از نظر خنك كردن آب كم مي كند.
۲٫ جلبك ها قادرند به ديواره و پکینگها چسبنده و شيارهاي آن را مسدود كنند كه در اثر آن مسير آب و مسير هوا در برج تغيير مي كند.
۳٫ جلبك ها به وسيله آب كند شده ، وارد مسير مي گردند و گرفتگي صافي ها و توري هاي بستر تحتاني برج را سبب شده و كار آبدهي را مختل مي نمايند.
۴٫ جلبك ها قادرند وارد لوله هاي مبدل ها حرارتي شده و با مواد معلق محصولات ، خوردگي لايه اي در داخل لوله ايجاد مي نمايند كه تبادل حرارتي را كم كرده و در نتيجه راندمان سيستم HATE EXCHANGER را كاهش مي دهد و اگر اين سيستم كندانسور باشد افت خلاء را سبب مي شود.
۵٫ جلبك هاي مرده ممكن است درداخل مبدل هاي حرارتي جمع شده و منبع تغذيه ساير ميكروارگانيزم ها را فراهم كنند و ازاين گذشته با رسوبات ومحصولات خوردگي توام شده و سطح داخلي لوازم را بپوشاند و لذا باعث اختلاف در ميزان اكسيژن درآن قمست شده و تشكيل پيل غلظتي در آن ناحيه را مي دهد در نتيجه خوردگي حفره اي را موجب مي شود.
۶٫ جلبك ها با عمل فتوسنتزي كه انجام مي دهند مي توانند باعث خوردگي در سيستم گردند .

همچنین کنترل pH در برجهای خنک کننده امری ضروری است زیرا کاهش pH به کمتر از حدود مجاز موجب خوردگی و نیز افزایش pH به بیشتر از حدود مجاز موجب رسوب نشینی در برجها میشود.

رفع مشکلات برج های خنک کننده

حال به منظور جلوگیری از خسارات ناشی از تشکیل رسوب همچون هزینه بالای تعمیرات و مصرف انرژی لازم است در این برجها از مواد شیمیایی استفاده شود که بتواند:
۱- با کنترل pH از تشکیل جلبک و رشد میکرواورگانیزها و همچنین خوردگی جلوگیری کند.
۲- با معلق کردن رسوبات و جامدات سبب جلوگیری از ته نشینی آنها و چسبیدن آنها در پکینگها شود.(این مواد و رسوبات معلق را میتوان از طریق زیر آب از برج خارج کرد)
۳- بتواند تاثیر خوردگی را با توجه به حذف این عوامل به حداقل برساند.

برای کنترل خوردگی در برج خنک کننده به:

۱- معلومات مربوط به اجزاء فلزی در برج خنک کننده
۲ – شناخت استعداد فلز از جهت خوراکی
۳ – آشنایی با محدودیت های مربوط به کاربرد مواد شیمیایی ضد خوراکی نیاز است.

شناخت از سیستم برج خنک کننده و فرایند در آن برای مهندسی که روی برنامه تیمار آب کار می کند ، ضروری است.خوردگی فرایندی الکتروشیمیایی است و طی آن فلزات به وضع اولیه شان برمی گردند. مثلأ اهن به اکسید آهن تبدیل می شود. همین قضیه در مورد آلیاژ های مس، روی و آلو مینیم مصداق دارد. خوردگی فلزات در برج خنک کننده خسارت بار است و موجب شکست ابز ارگران قیمت می شود و تجمع رسوب را هم سبب می گردد و اسباب زمان خاموشی طولانی برج خنک کننده را فراهم می آورد که خالی از ضرر تولید نیست.
خسارت خوردگی به سه صورت مشهود است« خوردگی کلی، موضعی و حذف لعاب گالوانیزه. خوردگی یعنی خورده شدن یکنواخت فلز در سرتاسر سطح آن اکسید آهن حاصل از خوردگی کلی حجم رسوب غیر شیمیایی را افزایش می دهد که مشکل آفرین می باشد.

خوردگی موضعی در نقاطی از فلز ظهور پیدا می کند. خوردگی موضعی خطرناک است چون در سطح کوچکی متمرکز می باشد و می تواند در فاصله زمانی کوتاهی فلز را مشبک نماید.

برخی از ویژگی های آب برج خنک کننده روی مقدار و نرخ خوردگی تاثیر می گذارندکه عمده آنها عبارتند از:
ا – وجود اکسیژن
۲- وجود ذرات جامد محلول یا شناور
۳ – قلیائی یا اسیدی بودن محیط
۴- سرعت آب
۵ -دما
۶- رشد میکرو ارگانیسم ها.
وجود اکسیژن محلول برای عمل کاتدی لازم است. ذرات جامد شناور می توانند خاصیت هدایت الکتریکی آب را افزایش دهند. هر چه ذرات شناور بیشتر باشند، هدایت آب بیشتر است و خوردگی شدیدتر.کلرورها و سولفات های محلول نیز خورنده هستند.

ذرات جامد شناور با رسوب شان خوردگی حفره ای را سبب می گردند. محیط اسیدی و قلیایی ضعیف نرخ محلول شدن فلز پایه را افزایش می دهند و لایه نازک رسوب اکسید روی سطوح فلز تشکیل می شود و این عمل خورندگی را توسعه می دهد. PH خنثی (۷) وکمی قلیائی (۷٫۵) هم خورنده هستند.
جریان آب خوردگی را افزایش می دهد چون اکسیژن می رساند و اکسید سطح خورده را می شوید. جریان سریع اثر فرسایشی روی سطرح فلز دارد و حفاظ روی فلز را می کند. وقتی سرعت آب کم باشد، رسوب گزاری شدت پیدا می کند که خلاق خوردگی موضعی می تواند باشد.

دما به ازای هر ۵۰-۲۵ درجه تا F160 (C71) نرخ خوردگی را دو برابر می کند (دمای بالاتر از F160(روی نرخ خوردگی ائر کمتری دارد. دما و حالت اسیدی یا قلیایی آب برج خنک کن ،هر دو روی فلزات تأئیرگذارند. رشد میکروارکانیسم ها نیز به پیشرفت خوردگی کمک می کند و بازمانده های این موجودات هم خورنده هستند.
انتخاب یکی از تکنیک های کنترل خوردگی از بین روش های مساعد، به هزینه کار بستگی دارد. تیمار شیمیایی کنترل خورندگی در سیستم آب برج خنک کننده می تواند با اضافه کردن ppm50 ماده شیمیایی مانع یا بازدارنده خورندگی به آب ،کافی باشد چون آب گردش دارد و ماده شیمیایی هم با آن می چرخد و حفاظت مورد نظر را تامین خواهد کرد و این روش از نظر هزینه تیمار ، حداقل می باشد.

به چند طریق می توان خوراکی را در برج خنک کننده پیشگیری یا حداقل نمودکه عمده آنها عبارتنداز روش های زیرکه کاربرد هر یک به تنهایی یا توام آنها عملی است.
۱- استفاده از فلزات مقاوم به خوردگی برای حداقل ساختن اثر محیط خورنده
۲ – کاربرد تکنیک حفاظت کاتدی
۳ -کاربرد اندودهای حفاظ (رنگ یا اپا کسی).
۴- استفاده از لایه نازک حفاظ توسط مواد شیمیایی بازدارنده (به آب برج خنک کننده اضافه می شود تا به کاتد فلزی حمل شود).
با توجه به مشکلاتی که در مورد پوسیدگی این برج ها وجود دارد بهتر قطعات برج خنک کننده از بهترین نوع خود تهیه شوند.
مواد ضد خورندگی از طریق وارد شدن در مکانیسم خوردگی،آنرا متوقف می کنند یا کاهش می دهند. عملا ضد خوردگی روی آند سلول خوردگی یا روی کاتد آن تاثیر می گذارند.
مانع شونده های خوراکی آندی درواکنشی آندی دخالت می کنند، پس می توانند مفید و یا مضر واقع شوند. اگر مقدار مانع شونده ها ناکافی باشد خوردگی با تمام پتانسیل خود در نقاط بدون حفاظ رخ می دهد و خوردگی موضعی شدت می یابد بازدارنده های کاتدی که وارد واکنش کاتدی می گردند، به نسبت سطح کاتدی بدون حفاظ نرخ خوردگی واکنش می دهند به همین خاطر این دسته از بازدارنده ها را بی خطر می نامند. برخی از مواد شیمیایی و برخی از پلیمرها که کلا بازدارنده خوردگی هستند، هم سطوح آندی و هم سطوح کاتدی را حفظ می کنند.
نمک کرومات بهترین بازدارنده آندی است ولی اگر ناکافی مصرف شود خورندگی موضعی را تشدید می کند چون درPH 5 تا ۱۰ موثر می باشد.
کر ومات ها از آهن و آلیاژهای مس و آلومینیم حفاظت می کنند و معمولا برای تاثیرگذاری بهتر با بازدارنده های دیگر بصورت همزمان مصرف می گردند. ناظران محیط زیست مصرف کروما تها را برای حفظ محیط زیست صلاح نمی دانند ، قریبا مانع مصرف آنها خواهند شد.
ارتوفسفاتها بازدارنده آندی خوبی هستند و پایداری بالایی دارند. اما برای تاثیر گذاری زیاد مصرف می شوند و ممکن است باکلسیم رسوب شیمیایی را تشدید و با آهن رسوب غیر شیمیایی را افزایشی دهند.