3 مشکل رایج در برج خنک کننده

برج های خنک کننده یک روش موثر برای دفع گرما ارائه می دهند و به طور گسترده برای تهویه مطبوع، تبرید و کاربردهای خنک کننده صنعتی استفاده می شوند. کنترل خوردگی در سیستم های آب خنک کننده یک چالش بزرگ برای بسیاری از صنایع در سراسر جهان است.

در مدارهای تبرید آب، مشکلات خوردگی و پوسته پوسته شدن چیز جدیدی نیست، اما روندهای مداوم در قوانین زیست محیطی منجر به درجات هر چه بیشتر تبخیر و در نتیجه غلظت های باقیمانده بسیار بالای گونه های مختلف می شود. بنابراین، حتی اگر آب های مورد استفاده در ابتدا تمیز و غیر خورنده باشند، به دلیل این اثر غلظت، خورنده شده و تمایل آنها به ایجاد رسوب و توده افزایش می یابد.

در این پست نگاهی به برج‌های خنک‌کننده، مشکلاتی که معمولاً با آن‌ها روبه‌رو هستند و نحوه جلوگیری از آن‌ها خواهیم داشت.

انواع مدارهای برج خنک کننده

در یک مدار بسته، تمام آب خنک کننده در یک حلقه بسته محدود می شود. هیچ تماسی با اتمسفر وجود ندارد و در نتیجه خطر آلودگی توسط توده وجود ندارد. گرما از طریق رسانش و جابجایی از طریق مدار ثانویه و نه مستقیماً با تبخیر آب مدار اولیه حذف می شود. مدارهای بسته را فقط می توان در کارخانه های کوچک، در سیستم های با سرعت جریان بالا، یا در سیستم هایی با یونیت تبرید (مخزن آب یخ) استفاده کرد.

سیستم های خنک کننده مدار باز، بیشترین کاربرد را دارند. مدار نیمه بسته توسط یک منبع تغذیه آب تغذیه می شود. سرعت جریان آب در گردش توسط پمپ ها ثابت نگه داشته می شود. آب توسط سیال فرآیند داغ در مبدل های حرارتی گرم می شود. آب گرم در تماس مستقیم با هوای برج های خنک کننده است و هم با این تماس و هم با از دست دادن گرمای نهان تبخیر خنک می شود.

مشکلات ناشی از استفاده از آب تصفیه نشده

سه نوع مشکل عمده در مدارهای آب خنک کننده عبارتند از رسوب گذاری، خوردگی و توده آلودگی. این مشکلات به شدت به هم مرتبط هستند و اقدامات اصلاحی انجام شده برای درمان یکی از آنها غالباً بر دیگری تأثیر می گذارد.

رسوب گذاری

پوسته پوسته شدن زمانی رخ می دهد که یک سطح فلزی یا سایر سطوح توسط یک رسوب معدنی چسبنده پوشانده شود. ویژگی متمایز در مقایسه با رسوبی که در اثر ته نشینی ذرات جامد از مایع ایجاد می شود، این واقعیت است که این نوع به سطح می چسبد. رسوبات فلس می تواند به دام انداختن مواد جامد معلق را افزایش دهد.

در مدار خنک کننده با تغذیه آب، پوسته پوسته شدن اساساً به دلیل تشکیل کربنات کلسیم است. رسوب ممکن است متعاقباً حاوی مواد دیگری مانند خاک رس، بقایای جلبک یا سولفات کلسیم باشد، اما همیشه کربنات کلسیم است که ابتدا رسوب می‌کند، زیرا حلالیت آن کمتر است.

خوردگی

خوردگی آبی فلزات ماهیت الکتروشیمیایی دارد و شامل دو واکنش مستقل است. اولین واکنش مربوط به اکسیداسیون فلز است. واکنش دوم کاهش برخی از گونه ها در محیط خورنده است. واکنش اکسیداسیون فلزات آندی است و یون های فلزی با بار مثبت را در محلول و الکترون ها را در فلز آزاد می کند.

متعاقباً، الکترون های آزاد شده در فلز در واکنش کاتدی یک اکسیدان را در محیط خورنده کاهش می دهند.

طیف گسترده ای از حالت های خوردگی بسته به محیط و مواد مربوطه می تواند رخ دهد. برای آلیاژهای فولادی، رایج ترین حالت های خوردگی عبارتند از خوردگی یکنواخت، خوردگی حفره ای، خوردگی شکاف و خوردگی بین دانه ای. برای آلیاژهای مس، حالت های خوردگی می تواند شامل زینک زدایی و حذف Al یا Ni باشد.

توده آلودگی ناشی از میکروارگانیسم ها

میکروارگانیسم ها به طور طبیعی در همه آب ها وجود دارند. اگر آنها خیلی سریع تکثیر شوند می توانند دو نوع مشکل در مدارهای آب ایجاد کنند:

توده آلودگی، که به تجمع کلنی های میکروارگانیسم ها بر روی سطوح تجهیزات مربوط می شود که منجر به تشکیل بیوفیلم می شود.

بیو خوردگی که به حمله شیمیایی توسط میکروارگانیسم ها مربوط می شود. در مورد فلزات، خوردگی عموماً ناشی از باکتری است.

در هر دو مورد، پیامدهای تکثیر میکروارگانیسم‌ها می‌تواند مهم باشد، از جمله از دست دادن کارایی مبدل‌های حرارتی، انسداد لوله‌کشی، افزایش فشارهای برگشتی و حتی نشت ناشی از خوردگی ناگهانی.

تصفیه مدارهای آب

هدف از تصفیه آب تغذیه بالادست، اصلاح خواص آب خام برای برآوردن نیازهای مدار مربوطه است. صرف نظر از تصفیه آب تغذیه، همچنان لازم است مواد شیمیایی به آب در مدار خنک کننده اضافه شود. این به این دلیل است که برای اطمینان از موفقیت درمان اتخاذ شده، یک تهویه محل خاص مورد نیاز است. محصولات شیمیایی رایج است مهار کننده رسوب و پراکنده ، بازدارنده های خوردگی، و آفت کش ها.

درمان به وسیله بازدارنده ها

در این فرآیند، مواد افزودنی به مدار تزریق می‌شود تا از رسوب کربنات کلسیم به‌ویژه در نقاط داغ جلوگیری شود. این محصولات یا حد حلالیت را افزایش می دهند یا آب را در حالت فوق اشباع نگه می دارند. بنابراین مدار را قادر می سازند تا با نسبت غلظت بالاتری کار کند.

درمان های بازدارنده رسوب

در این فرآیند، مواد افزودنی به مدار تزریق می‌شود تا از رسوب کربنات کلسیم به ‌ویژه در نقاط داغ جلوگیری شود. این محصولات یا حد حلالیت را افزایش می دهند یا آب را در حالت فوق اشباع نگه می دارند. بنابراین مدار را قادر می سازند تا با نسبت غلظت بالاتری کار کند.

درمان های بازدارنده خوردگی

هنگامی که بازدارنده خوردگی به مدار اضافه می شود، محصول لایه های جذب شده نازکی را تشکیل می دهد که مانع از انتقال حرارت نمی شود. آنها حاوی دو عامل فعال هستند تا از واکنش های خوردگی آندی و کاتدی جلوگیری کنند.

• بازدارنده های آندی

بازدارنده های آندی پلاریزاسیون آندی را افزایش می دهند و پتانسیل خوردگی را به جهت کاتدی می برند. این مواد با محصولات خوردگی فلز ترکیب می شوند و نمک کاملا نامحلول را تشکیل می دهند. اگر مهار صرفا آندی باشد، مقادیر زیادی بازدارنده ضروری است. این فقط در مدارهای با حجم بسیار کم می تواند عملی باشد، زیرا هر گونه کمبود بازدارنده می تواند منجر به تسریع حمله موضعی شود.

• بازدارنده های کاتدی

بازدارنده های کاتدی با کاهش سرعت واکنش کاهش سلول خوردگی الکتروشیمیایی، خوردگی را کاهش می دهند. این مواد با محصولات حاصل از واکنش خوردگی کاتدی ترکیب شده و دوباره ترکیبات نامحلول را تشکیل می دهند. بازدارنده های کاتدی خطرات کمتری نسبت به همتایان آندی خود دارند، زیرا خوردگی موضعی با کاهش غلظت آنها ایجاد نمی شود.

• بازدارنده های آلی

اثر بازدارنده های آلی مربوط به تشکیل یک فیلم جذب شده پیوسته است که مانع از واکنش های الکتروشیمیایی در سطوح در معرض دید می شود. این فیلم از جذب فیزیکی یا شیمیایی مولکول های آلی قطبی روی سطح فلز تشکیل می شود، به طوری که انتخاب مولکول ها به فلز مربوطه بستگی دارد.

اجرای درمان

پس از اینکه درمان تهویه تعریف شد، سپس مطابق با ویژگی های خاص منطقه اجرا می شود. برای مدارهای بسته، محصولات تهویه هنگام راه اندازی تزریق می شوند. هیچ افزودنی دیگری جز در صورت تخلیه تصادفی لازم نیست.

در سال‌های اخیر، سیستم‌های پایش خوردگی آنی برای ارزیابی نرخ خوردگی عمومی و همچنین ارزیابی پتانسیل خوردگی موضعی یا حفره‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیستم ها از ترکیبی از فناوری ها از جمله نویز الکتروشیمیایی (ECN)، امپدانس فرکانس پایین  (LFI) و تجزیه و تحلیل اعوجاج هارمونیک (HDA) استفاده می کنند.