مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده به دلیل گرد آمدن عوامل اصلی مانند وجود محیط تر به واسطه حضور آب که لازمه و مقدمه تشکیل الکترولیت میباشد و استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و خوردگی را در سیستم خنک کننده را فراهم می سازد. قبلا در مطلب خوردگی در برج خنک کننده به توضیح کلی این پدیده پرداختیم ولی در این مطلب به بررسی دقیق مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده می پردازیم.

 

بررسی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

همانطور که اشاره شد آب به عنوان الکترولیت و وجود فلزات مختلف در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده شرایط تشکیل یک پیل الکتریکی را مهیا کرده و موجب بروز خوردگی می شود. از طرفی ورود اکسیژن، گازهای سولفور, میکرو ارگانیسم ها و گردو غبار از طریق هوا و دمای بالای آب چرخشی و تغییرات PH نیز به نوبه ی خود به خوردگی دامن زده و منجر به تشدید آن می گردد. اساسا، دونوع واکنش های اکسیداسیون و احیا و مهاجرت الکترونها از آند که محل تولید الکترون طی واکنش اکسیداسیون می باشد به کاتد که محل مصرف این الکترون ها می باشد علت اصلی وقوع پدیده ی خوردگی است. از طرفی آب و یا رطوبت هوا نیز بستر لازم را جهت حرکت یون های مثبت و منفی فراهم منماید و حلقه ی تشکیل مکانیزم خوردگی را تکمیل می کند.

 

واکنش آندی باعث بروز پدیده ی یونیزاسیون و کنده شدن اتم های فلز از سطح فلز می شود با توجه به فراهم بودن شرایط  لازم جهت بروز پدیده خوردگی در سیستم های خنک کننده، این پدیده به اشکال مختلف مانند خوردگی شیاری، حفره ای و غیره اتفاق می افتد. خوردگی حفره ای در زیر لایه های رسوبی تشکیل شده در سطح فلز صورت می گیرد. به دلیل غلظت کم اکسیژن در زیر این لایه، یک آند مخلی تشکیل می شود و در محیط اطراف آن چون غلظت اکسیژن بیشتر است، یک کاتد محلی تشکیل می گردد. بنابر این فلز توسط این نوعی از مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده که به آن خوردگی حفره ای می گویند، مورد حمله قرار می گیرد. خوردگی شیاری در شکاف ها و مناطق مرده ای که در آنها آب جریان ندارد اتفاق می افتد. حال ببینیم چگونه می توان از انواع مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده جلوگیری نمود.

 

از آنجاییکه برای انجام پدیده ی خوردگی سه عامل اصلی ,آند , کاتد و الکترولیت مورد نیاز است اگر هرکدام از این عوامل به طریقی حذف شود خوردگی تشکیل نخواهد شد. بازدارنده های خوردگی، نیز مطابق با این مکانیزم عمل می کنند. این بازدارنده ها، مواد شیمیایی هستند که با تشکیل یک لایه نازک که اصطلاحا  “لایه ی محافظ”  نامیده می شود بر سطح آند و یا کاتد فرآیند خوردگی را کاهش داده و یا متوقف می نمایند.

 

وجود محیط تر به واسطه حضور آب که همان الکترولیت میباشد، استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و تکمیل مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده را فراهم می سازد.

 

بازدارنده های خوردگی به دو دسته ی آندی و کاتدی تقسیم بندی می شوند. بازدارنده های کاتدی، یک لایه محافظ بر روی سطح کاتد تشکیل داده و مانع از رسیدن اکسیژن محلول در آب به سطح فلز می شوند. بازدارنده های آندی یک لایه محافظ بر روی سطح آند تشکیل می دهند و از این طریق واکنش های خوردگی کاهش می یابد.

انتخاب یک بازدارنده ی مناسب بستگی به پارامترهای طراحی سیستم خنک کننده و ترکیبات آب دارد و همچنین نوع فلزات به کار رفته در سیستم، شرایط تنش وارد بر سیستم، تمیز کاری و سرعت آب، همگی بر انتخاب یک بازدارنده مناسب، تاثیر گذار است. عوامل دیگری که بایستی در نظر گرفته شود شامل حد شاخص مورد نیاز برای آب ، PH ، اکسیژن محلول ، نمک ها و ترکیبات معلق در آب می باشد. حال، در ابتدا با مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده آشنا شده و در ادامه به شرح بیشتر آن میپردازیم.

 

روابط شیمیایی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

زمانی که فلز در تماس با آب قرار می گیرد, به دلیل یکنواخت نبودن ترکیبات موجود در فلز, نقاط کوچکی با پتانسیل الکتریکی کمتر (آندهای محلی) و تعداد نقاط زیادی با پتانسیل بیشتر (کاتد های محلی) بر روی سطح آن تشکیل می شود و سپس واکنش های الکتروشیمیایی شکل میگیرد.

زمانی که سطح فلز با آب که شامل اکسیژن محلول است تماس پیدا می کند واکنش های فوق انجام می شود. زمانی که رسوبات لجنی که اغلب متشکل از میکرو ارگانیسم ها می باشد به سطح فلز می چسبد یک شرایط هوازی در زیر رسوبات ایجاد می شود و باکتری احیا کننده سولفات رشد پیدا می کند. سپس واکنش خوردگی در بعضی نواحی به دلیل تولید سولفید هیدروژن پیشرفت پیدا می کند. جهت مطالعه ببشتر به مطلب ” کنترل PH آب برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

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

رسوب زدایی برج خنک کننده

رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان کولینگ تاور تأثیر می گذارد. در مطلب قبلی به بررسی رسوب در برج خنک کننده ، انواع و مراحل تشکیل آن پرداختیم و در این مطلب به بررسی روش های رسوب زدایی و جلوگیری از تشکیل رسوب می پردازیم زیرا بهترین اقدام پیشگیری از تشکیل رسوب می باشد.

بازدارنده ها و رسوب زدایی برج خنک کننده

به طور کلی بازدارنده های رسوب به سه روش زیر عمل می کنند:

  • جلوگیری از تشکیل هسته کریستال
  • جلوگیری از رشد کریستال
  • جلوگیری از تجمع کریستال ها و تشکیل کریستال های بزرگتر

تشکیل هسته کریستال تنها در محلول های فوق اشباع انجام پذیر است. در محلول های غیر اشباع، ممانعت از تشکیل هسته رسوب و در نتیجه رسوب زدایی برج خنک کننده با کنترل PH محلول و تزریق اسید انجام می شود. در محلول های فوق اشباع ( غلیظ ) برای جلوگیری از رسوب و رسوب زدایی برج خنک کننده از بازدارنده های رسوب استفاده می شود. متداولترین بازدارنده های رسوب شامل پلی فسفات ها، فسفوناتها و پلی الکترولیت های سبک که گروه کربوکسیل دارند، می باشد.

تشکیل و رشد رسوب، از طریق نقاط فعالی که بروی کریستال های رسوب وجود دارد انجام می شود. بدین صورت که یونهای با بارمخالف بروی این نقاط فعال جذب شده و باعث رشد کریستال رسوب می شود و این روند ادامه دارد. مکانیسم عملکرد بازدارنده ها بدین صورت است که این بازدارنده ها به صورت انتخابی بروی این نقاط فعال رشد قرار گرفته و آنها را می پوشانند. بنابراین مانع از رشد کریستال های رسوب از طریق این نقاط می شوند.

نحوه عملکرد مکانیسم بازدارنده های رسوب در شکل دیده می شود. کریستال کربنات کلسیم در حالت نرمال به شکل مکعبی است. با افزودن بازدارنده ها شکل کریستال ها مانند شکل تغییر می کند که این تغییر شکل به دلیل جذب شدن مواد بازدارنده رسوب بروی نقاط فعال در سطح کریستال می باشد. در شکل نحوه تجمع کریستال های کربنات کلسیم را می بینیم. استفاده از بازدارنده ها مانع از تجمع کریستال ها شده و آنها را به صورت جداگانه نگه می دارد، در واقع در این حالت زمانی که مواد بازدارنده بر سطح کریستال جذب می شود کریستال ها همدیگر را دفع می کنند.

رسوب زدایی در برج خنک کن

انواع بازدارنده های رسوب جهت رسوب زدایی برج خنک کننده

بعضی از ترکیبات آلی مثل، لیگنین ها ( Lignins ) و تانین ها ( Tannins ) مدت زمان زیادی است که به عنوان بازدارنده های رسوب کربنات کلسیم و هیدروکسید روی و غیره شناخته شده اند. اگرچه این مواد معمولا اثرات بازدارندگی و رسوب زدایی برج خنک کننده را در حد کافی و پایدار نشان نمی دهند.

پلی فسفات ها از سال ۱۹۳۶ توسط Resonstein به عنوان بازدارنده رسوب کربنات کلسیم در سیستم های خنک کننده معرفی شدند. اگرچه تاثیرات بازدارندگی این مواد در مورد سیستم های خنک کننده ای که زمان ماند آب زیاد است و یا دما بالاست به دلیل هیرولیز شدن بازدارنده به نسبت اورتوفسفاتها کم می باشد.

اخیرا بعضی از محصولات آلی سنتزی، مثل پلیمرها، فسفوناتها و پلی اول فسفات استر ها، به عنوان بازدارنده های رسوبات کربنات کلسیم و فسفات کلسیم و غیره شناخته شده اند. این مواد بندرت هیدرولیزه شده و تاثیرات بازدارندگی پایداری را نشان می دهند.

رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان برج خنک کننده تأثیر می گذارد.

متداولترین بازدارنده های رسوب در برج خنک کننده به شرح زیر است:

  • فسفونات ها
  • پلیمرها
  • سایر بازدارنده ها

تاثیرات بازدارنده ها در رسوب زدایی برج خنک کننده

انواع بازدارنده هایی که برای هر نوع رسوب زدایی برج خنک کننده استفاده می شود در جدول زیر مشاهده می گردد.

نوع رسوب بازدارنده مناسب
کربنات کلسیم فسفونات ها، هموپلیمرهای انیدرید مالئیک، همو پلیمر های اسید اکریلیک
فسفات کلسیم و فسفات روی کوپلیمر و ترپلیمرهای اسید اکرلیک، کوپلیمرهای انیدرید مالئیک
سیلیکات مگنزیوم کوپلیمر اسید اکریلیک، همو پلیمر آکریل آمید، کوپلیمر های انیدرید مالئیک
سولفات کلسیم پلی فسفاتها، فسفوناتها و همو پلیمر های اسید اکریلیک

عوامل موثر در تشکیل رسوب:

  • کیفیت آب

عوامل زیادی نظیر غلظت یونهای تشکیل دهنده رسوب ( یون کلسیم، یون فسفات و غیره ) در آب، دما و PH آب در تشکیل رسوب تاثیر دارند. به طور کلی حلالیت رسوبها با کاهش PH افزایش می یابد. بنابراین میزان رسوب با کاهش PH کاهش می یابد، البته محدودیت هایی در این زمینه وجود دارد. به مطلب کنترل PH آب برج خنک کننده مراجعه فرمایید.

  • دمای آب

به طور کلی حلالیت ترکیبات رسوب دهنده در آب، با افزایش دما کاهش می یابد. بنابراین میزان رسوب با افزایش دما در مبدل های حرارتی افزایش می یابد.

  • سرعت آب

با افزایش سرعت آب، میزان رسوب کاهش می یابد. بنابراین تشکیل رسوب در قسمت هایی از سیستم خنک کننده که سرعت آب کم است و یا فضاهای مرده که آب جریان ندارد بیشتر است.

 

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

رسوب در برج خنک کننده

رسوب در برج خنک کننده به معنی تغلیظ و تجمیع املاح و ناخالصی های موجود در آب برج خنک کن می باشد. در برج خنک کننده، عمده خنک سازی توسط پدیده تبخیر انجام می شود که در حین انجام پدیده تبخیر تنها آب خالص به صورت بخار در می آید. بنابراین املاح و ناخالصیهای آب، در آب باقیمانده تغلیظ می گردد. در ادامه این مطلب برای روشن شدن مفهوم تغلیظ املاح و مواد جامد درون آب، ابتدا بایستی با مفهوم سیکل تغلیظ که با علامت ( C ) نشان داده می شود آشنا شویم و به بررسی انواع رسوب در برج خنک کننده و فرآیند تشکیل آن ها می پردازیم.

 

کنترل رسوب در برج خنک کننده

سیکل تغلیظ نسبت کنداکتیویته ( هدایت الکتریکی ) آب گرم ورودی به برج خنک کننده به کنداکتیویته آب جبرانی می باشد. به طور کلی کنداکتیویته بستگی به یونهای موجود در آب دارد. به طور مثال اگر غلظت یون کلراید در آب گرم ورودی به برج ۱۰۰ mg/lit باشد و غلظت آن در آب جبرانی ۲۰ mg/lit باشد، سیکل تغلیظ عدد ۵ خواهد بود. عملکرد برج خنک کننده با سیکل تغلیظ بالا، باعث دستیابی به بسیاری از فوائد اقتصادی و زیست محیطی می گردد و همچنین باعث کاهش هزینه های عملیات آبی در برج خنک کننده مانند کاهش مصرف آب برج خنک کننده ، کاهش آب جبرانی مورد نیاز و کاهش مصرف مواد شیمیایی می گردد. زمانی که سیستم در سیکل تغلیظ بالا کار می کند و آب جبرانی به برج نیز دارای مقادیر املاح زیاد است، همانطور که اشاره شد بنابر رابطه سیکل تغلیظ غلظت املاح و مواد جامد در آب چرخشی نیز زیاد خواهد شد. بنابراین، میزان رسوب در برج خنک کننده افزایش پیدا می کند و برای جلوگیری از تشکیل رسوب بایستی مواد شیمیایی که اصطلاحا به آنها ضد رسوب گفته می شود به آب تزریق می گردد.

 

در برج خنک کننده خنک سازی توسط پدیده تبخیر انجام می شود که در حین انجام پدیده تبخیر تنها آب خالص به صورت بخار در می آید. بنابراین املاح و ناخالصیهای آب، در آب باقیمانده تغلیظ می گردد که باعث تغلیظ و تجمیع املاح و ناخالصی های موجود در آب و تشکیل رسوب در برج خنک کننده می شود.

 

این مواد شیمیایی که مانع از تشکیل رسوبات در قسمت های مختلف سیستم خنک کننده به خصوص مبدل های حرارتی می گردند، بسیار گرانقیمت هستند، پس بایستی همواره میزان زیر آب برج خنک کننده که به منظور کاهش املاح آب چرخشی می باشد، کنترل شود. تشکیل رسوب در برج خنک کننده نه تنها باعث گرفتگی خطوط لوله دستگاه ها و مبدل های حرارتی می شود، همچنین باعث کاهش بازده حرارتی مبدل ها نیز می گردد.

 

انواع رسوب در برج خنک کننده

ترکیباتی که معمولا به صورت رسوب در سیستم های خنک کننده مشاهده می شود به شرح زیر است:

 

  • کربنات کلسیم
  • فسفات کلسیم و فسفات روی
  • سیلیکا و سیلیکات مگنزیم
  • سولفات کلسیم

 

فرآیند تشکیل رسوب در برج خنک کننده

در یک محلول رقیق و غیراشباع، مواد حل شونده بصورت یونها، یونهای پیچیده و یا مولکول های تکی وجود دارد، در حالیکه در یک محلول غلیظ و فوق اشباع بعضی از این حل شونده ها با هم ترکیب شده و هسته های رسوب را تشکیل می دهند. پی اولین گام در تشکیل رسوب در برج خنک کننده ایجاد هسته رسوب می باشد. با توجه به شرایط موجود در محلول و اندازه این هسته ها ممکن است هسته ها دوباره در داخل محلول، حل شوند و یا اینکه به صورت یک کریستال رشد نماید.

میزان رشد کریستال بستگی به میزان نفوذ یونهای حل شده در آب در سطح کریستال و میزان قرارگرفتن این یونها در سطح کریستال دارد. نیروی محرکه لازم برای جذب یونها در سطح کریستال و در نتیجه رشد کریستال رسوب همان تفاوت غلظت حل شونده ها ( یونها ) مابین کریستال و بالک سیال می باشد. عواملی که در میزان نفوذ یونها در سطح کریستال تاثیر می گذارد شامل سرعت آب، دما و ویسکوزیته می باشد. کریستال هایی که تشکیل شده اند تمایل به تجمع با یکدیگر دارند و تشکیل کریستال های بزرگتری می دهند.

 

در مطلب بعدی ضمن معرفی انواع و مکانیزم های بازدارنده رسوب به بررسی اقدامات موثر در رسوب زدایی برج خنک کننده می پردازیم.

 

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

شرایط اضطراری در برج خنک کننده

شرایط اضطراری در برج خنک کننده عبارتست از شرایطی است که در صورت عدم رفع سریع ممکن است خسارات سنگین به خود برج خنک کننده و حتی تجهیزات دیگر وارده نموده و یا سلامتی و جان پرسنل را به خطر بیاندازد. از آن جهت شرایط اضطراری گفته می شود که در صورت عدم اقدام فوری مخاطرات بسیاری به همراه خواهد داشت که ضمن آگاهی کامل پرسنل باید راه های کنترل و اقدامات مورد نیاز را از پیش آموزش داده شود تا از بروز اتفاقات ناگوار و خسارت به سیستم به موقع جلوگیری شود در ادامه به بررسی برخی از شرایط اضطراری در برج خنک کننده می پردازیم.

 

شرایط اضطراری در برج خنک کننده : نشت اسید

 

به منظور کنترل PH آب برج خنک کننده , اسید تزریق می شود. بروز اشکال در پمپ های تزریق اسید,  سبب نشتی و ورودی بیش از حد اسید به آب شده و مشکلاتی را در سیستم ایجاد می کند. ورود اسید به آب باعث کاهش PH آب شده و آهن را حل مینماید یعنی آهن با یون های عامل اسیدی (H +) واکنش داده و یون آهن تشکیل می شود. یون های آهن تولید شده در مجاورت آب,  تولید هیدروکسید آهن کرده و ایجاد رسوب در سیستم می کند.

بایستی یاد آور شویم زمانی که PH  آب به میزان اسیدی میرسد شرایط اضطراری در برج خنک کننده به وجود می آید لایه ی محافظ که توسط بازدارنده های خوردگی ایجاد شده است, تخریب شده و خوردگی افزایش می یابد. کاهش PH آب در اثر نشت اسید در سیستم , در برج های بتنی, سیمان حوضچه  را شدیدا مورد حمله قرار می دهد که این امر خود باعث افزایش سختی آب و ایجاد رسوبات می گردد و همینطور به ساختمان برج صدمه وارد می کند.

در صورت بروز نشت اسید در سیستم , بایستی پمپ اسید از سرویس خارج شود و کنترل کننده PH تنظیم و یا تعمیر گردد. در صورتی که نشت اسید زیاد باشد بایستی شیر زیر آب و همچنین شیر مربوط به ورود آب جبرانی به  حوضچه باز شود تا PH  به حد نرمال برسد و همچنین مواد شیمیایی بازدارنده به سیستم آب تزریق شود. در صورت نشت اسید, برای کنترل PH  هیچ گاه نبایستی از مواد قلیایی مانند سود استفاده شود.

 

شرایط اضطراری در برج خنک کننده : آلودگی آب ناشی از هیدرو کربن ها

در فرآیند هایی که با مواد هیدروکربنی سر و  کار داریم, نشت هیدرو کربن به داخل سیستم توزیع آب در برج خنک کننده سبب آلودگی آب می شود. در صورتی که میزان زیادی از مواد هیدروکربنی در سطح آب حوضچه برج خنک کننده جمع می شود، جمع آوری آن توسط سیستم های تانکر خلا به راحتی انجام پذیر است. اگر نشت مواد هیدروکربنی از قبیل روغن به داخل آب، از طریق کولر های روغن باشد به دلیل فرمولاسیون این مواد، امولسیون سختی از آنها با آب و گرد و خاک، مواد شیمیایی موجود در سیستم و در بعضی موارد املاح کلسیم تشکیل می شود که عامل گرفتگی لوله و سایر قسمت ها می باشد و شرایط اضطراری را در برج خنک کننده به وجود می آورد.

وجود مواد هیدروکربنی در آب, باعث می شود که سطوح تبادل حرارتی در برج خنک کننده , مخصوصا برج هایی که دارای پرکن از نوع فیلمی میباشد, پوشیده شده و انتقال حرارت به خوبی انجام نشود که خود باعث کاهش راندمان برج و افزایش دمای آب می گردد. برای رفع این مشکل, بایستی مبدل حرارتی که دارای نشتی است از سرویس خارج شود. در صورت جمع شدن مواد هیدروکربنی در سطح آب حوضچه , بایستی این مواد جدا شده و از مواد شیمیا یی نظیر Aerosol OT  که یک عامل مرطوب کننده است برای تمیز کاری استفاده شود. نبایستی میزان زیر آب را افزایش داد زیرا در مدت ۲ تا ۳ روز به روش های فوق سیستم تمیز می شود.

 

شرایط اضطرای در برج خنک کننده : مشکلات ناشی از قطع برق

در صورت قطع برق, قسمت های الکتریکی برج نظیر پمپ های آب چرخشی و فن ها متوقف می شود. در سیستم های بزرگ معمولا پمپ توربینی بصورت اتوماتیک وارد سرویس شده تا گردش آب قطع نگردد. اما با توقف فن ها به هر حال مقدار آب تبخیر شده کاهش یافته و سطح آب  درون حوضچه بالا می رود. اگر فن ها به مدت طولانی خارج از سرویس باشند , به علت بالا آمدن سطح آب ممکن است لازم باشد شیر آب به مقدار زیادی باز شود.

 

شرایط اضطرای در برج خنک کننده : مشکلات ناشی از یخ زدگی

برج های خنک کننده طوری طراحی می شوند که حداکثر سطح تماس مابین هوا و آب، به منظور افزایش انتقال حرارت ایجاد شود که این نوع طراحی، در فصول سرد سال به دلیل کاهش دمای هوای محیط و کاهش بار حرارتی اعمال شده به برج، باعث ایجاد یخ زدگی در قسمت های مختلف برج می شود. در صورتی که یخ زدگی به صورت لایه های نازک در قسمت صفحات ورودی هوا باشد مشکلات چندانی را ایجاد نمی نماید و به نوعی قابل قبول است.

ولی اگر یخ زدگی به مقدار زیاد در قسمت پر کن ها ایجاد شود باعث ایجاد شرایط اضطراری در برج خنک کننده و کاهش سطح انتقال حرارت و در بعضی موارد گرفتگی مسیر ها شده، عملکرد این بخش را با مشکل روبرو می سازد که باعث افزایش دمای آب شده و مشکلات فراوانی بوجود می آورد. بایستی یاد آور شویم که یخ زدگی در بخش پر کن ها از آنجاییکه با ازدیاد حجم همراه است باعث ایجاد ترک و شکستگی این قسمت ها نیز می شود. روش های کنترل یخ زدگی با توجه به نوع برج، نحوه ی توزیع آب گرم و تجهیزات مکانیکی متفاوت است اما موارد زیر در تمامی شرایط یکسان است:

 

الف) یخ زدگی ارتباط مستقیم با میزان هوای عبوری  از برج دارد یعنی با کاهش میزان هوا , می توان مانع از تشکیل یخ شد.

ب) یخ زدگی بستگی به بار حرارتی که به برج اعمال می شود دارد, یعنی هرچه بار حرارتی و دمای آب گرم ورودی به برج کمتر باشد امکان یخ زدگی بیشتر است.

ج) امکان یخ زدگی در پر کن ها , رابطه ی معکوس با میزان آب ورودی به پر کن ها دارد. یعنی هرچه آب بیشتری بر روی پر کن ها ریخته شود امکان یخ زدگی کمتر است.

 

به طور کلی برای کاهش یخ زدگی در برج می توان به در روش زیر عمل نمود:

  • کنترل میزان هوای ورودی به برج خنک کننده:

با کاهش میزان هوای ورودی به برج میتوان مشکلات یخ زدگی را برطرف کرد.این امر با خارج کردن تعدادی از فن هااز سرویس و یا تنظیم سرعت چرخش فن و در بعضی موارد تغییر زاویه پره های فن, انجام می شود.

زمانی که میزان هوای کمتری در تماس با آب قرار می گیرد انتقال حرارت کاهش یافته و میزان خنک سازی کمتر می شود.در بعضی موارد فن طوری تنظیم می شود که برای مدت کوتاه ۱ الی ۲ دقیقه جریان هوا درون برج معکوس می شود یعنی هوای گرم خروجی از برج وارد برج خنک کننده شده و باعث یخ زدایی می گردد.

  • کنترل میزان آب ورودی به برج خنک کننده:

به جای اینکه توسط لوله های رایزر  به قسمت بالای برج رفته و بر روی  پر کن ها پاشیده شود , از طریق یک مسیر بای پس مستقیما به داخل حوضچه آب سرد ریخته می شود که بدین روش می توان مانع از یخ زدگی پرکن ها شد.

برای یخ زدایی در برج های جریان متقابل یک مسیر بای پس از آب گرم ورودی به برج طوری تعبیه شده است که مستقیما از بخش پایین پرکن ها عبور می کند.آب گرم وارد این مسیر شده و از طریق سوراخ هایی که روی لوله تعبیه شده است به قسمت زیر پرکن ها پاشیده می شود و بدین ترتیب یخ زدایی صورت می گیرد.

 

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

اقدامات ایمنی در برج خنک کننده

اقدامات ایمنی در برج خنک کننده جهت جلوگیری از بروز حادثه و مخاطرات برای حفظ سلامتی افراد در نظر گرفته می شود. برج های خنک کننده سازه های بلند مرتبه با تجهیزات سنگین و ادوات در حال حرکت هستند که در صورت عدم رعایت موارد ایمنی ممکن است حوادث خطرناکی برای افراد و سایر تجهیزات به وجود آورند. پیشگیری و رعایت نکات ایمنی قبل از رخ دادن حادثه همیشه بهتر از راه حل جویی های پس از بروز حادثه می باشد. در این مطلب به بررسی اقدامات ایمنی در برج خنک کننده می پردازیم تا بتوان از بروز حوادث احتمالی جلوگیری نمود.

 

مجموعه اقدامات ایمنی در برج خنک کننده:

برج های خنک کننده معمولا سازه هایی بزرگ و دارای تجهیزات مکانیکی سنگین می باشند. زمانی که افراد در بخش برج های خنک کننده کار می کنند، در درجه اول اهمیت قرار دارد که ملاحظات ایمنی در نظر گرفته شده و آموزشهای لازم به افراد داده شود. در برج خنک کننده چوبی، افرادی که برای بازرسی های معمول از تجهیزات مکانیکی موجود در بخش بالایی برج، بروی سطح فن دک حرکت می کنند باید اقدامات ایمنی در برج خنک کننده را کاملا رعایت کنند زیرا ممکن است در اثر پوسیدگی، تخریب و یا شکستگی بخشی از چوبها به داخل برج خنک کننده سقوط می کنند پس همواره بایستی در انجام این امر دقت لازم را به عمل آورد و از سالم بودن چوب های این بخش اطمینان حاصل نمود.

زمانی که در قسمت هایی از برج خنک کننده که فشار هوا زیاد است کار می کنید، بایستی اقدامات ایمنی در برج خنک کننده را رعایت کرده و از یک داربست مناسب که به سازه برج متصل شده باشد استفاده نمایید، به طورییکه مطمئن باشید داربست محکم است و احتمال سقوط وجود ندارد. از محکم بودن جای پای خود، اطمینان حاصل نمایید. همواره برای بازرسی لوورها و یا پرکن ها از بالابر های مکانیکی استفاده نمایید و هیپگاه بر روی این صفحات حرکت نکنید زیرا صفحات لوور، در اثر اعمال نیروی وزن یک نفر، ممکن است شکسته شود.

برای بازرسی از قسمت های داخل تنوره فن، رعایت اقدامات ایمنی در برج خنک کننده الزامی است هیچگاه بر روی پره های فن حرکت ننمایید اگر چه بعضی از انواع فن ها دارای پره هایی از جنس فایبرگلاس می باشد و به راحتی وزن سه تا چهار نفر را تحمل می کند ولی حرکت بروی پره های فن از لحاظ مسائل ایمنی صحیح نمی باشد و خطرات ناشی از آن متوجه خود فرد خواهد بود. در فصل زمستان باید اقدامات ایمنی در برج خنک کننده را در نظر گرفت زیرا هنگامی که هوا سرد می باشد امکان یخ زدگی در تمامی قسمت های برج وجود دارد در زمان بالا رفتن و یا پایین آمدن از پله ها به دقت مواظب سر خوردن باشید. در هنگام شب جهت بازرسی برج به خصوص قسمت های بالایی و سطح فن استک برج خنک کننده، حتما دو یا سه نفر این کار را انجام دهند تا در صورت بروز حادثه برای یک فرد همراهان او، ایجاد حادثه را گزارش دهند. رعایت مسائل کوچک ایمنی مانع از ایجاد صدمات جانی و یا تخریب تجهیزات خواهد شد.

 

خطرات ناشی از کار با تجهیزات مکانیکی:

زمانی که جهت انجام تعمیرات فن و تجهیزات مربوط به آن، در قسمت تنوره فن قرار دارید حتما اپراتور ها را از این مسئله آگاه نمایید. اپراتور ها بایستی مطمئن شوند که فن از قسمت اصلی خاموش است و یک برچسب جهت اطلاع افراد بر روی کلید مربوط به آن نصب شده است. برای رعایت ایمنی بیشتر، بایستی کلید مربوط به حرکت فن قبل از ورود به تنوره فن در حالت خاموش قرار بگیرد.

 

خطرات ناشی از تماس با آب داغ:

اگر برای انجام کارهای تعمیرات و بازرسی، بایستی وارد سیستم توزیع آب در برج خنک کننده و لوله های توزیع کننده آب گرم یا هدر ها که دارای قطر زیاد می باشد شوید، از خاموش بودن پمپ های آب گردشی، اطمینان حاصل کنید. بایستی در این مواقع، هرگونه تمهیدات لازم برای جلوگیری از ورود آب به سیستم توزیع آب گرم و ریختن آب داغ بروی افراد، در نظر گرفته شود.

 

خطر برق گرفتگی:

برج های خنک کننده، مجموعه ای از آب و الکتریسیته را در خود جای داده اند، پس احتمال برق گرفتگی برای افرادی که در این سیستم ها مشغول به کار هستند وجود دارد. بایستی همواره تجهیزات الکتریکی و سیم کشی های مربوطه به دقت مورد بازرسی قرار بگیرند. در هنگام رعد و برق و باد و طوفان شدید هیچگاه ازبرج خنک کننده بالا نروید زیرا امکان برق گرفتگی وجود دارد. بایستی جهت رعایت اقدامات ایمنی در برج خنک کننده تجهیزات ایمنی لازم در بالای برج های خنک کننده برای مقابله با این پدیده در نظر گرفته شود.

 

خطر آتش سوزی:

در برج های چوبی و برج هایی که دارای پرکن های پلاستیکی می باشد، علیرغم وجود مقادیر بسیار زیاد آب درون این برج ها، احتمال آتش سوزی وجود دارد. غیر قابل باور است که یک برج خنک کننده قابلیت احتراق و آتش سوزی داشته باشد. ولی بسیاری از این قبیل برج ها وجود داشته که در اثر بی مبادلاتی افراد و کشیدن سیگار، دچار حریق شده است. به همین دلیل کشیدن سیگار برای افراد اپراتور، در این قبیل برج ها ممنوع می باشد. در صورتی که برج های چوبی مدت رمان زیادی خارج از سرویس باشد چوبها خشک شده و احتمال آتش سوزی وجود دارد.

افرادی که با حلال ها و رزین ها سر و کار دارند بایستی از خطرات مربوط به آن، آگاه شوند. رزین های پلی استری در هنگام مخلوط شدن، واکنش های گرمازا ایجاد می کنند. همچنین پارچه های آغشته به روغن و یا تجهیزات مربوط به روغن کاری، احتمال آتش سوزی را افزایش می دهند. بنابراین جهت رعایت اقدامات ایمنی در برج خنک کننده هر گونه کار گرم نظیر جوشکاری و یا برشکاری بایستی با صدور مجوز از واحد ایمنی صورت پذیرد.

 

خطرات تنفسی و کار با مواد شیمیایی:

برج خنک کننده یک محیط گرم و مرطوب می باشد که علیرغم وجود تجهیزات لازم برای تصفیه شیمیایی آب محل مناسبی برای رشد انواع باکتری ها و میکروارگانیسم ها می باشد. بنابراین با رعایت اقدامات ایمنی در برج خنک کننده هیچگاه مدت زمانی طولانی در بخش حوضچه قرار نگیرد و هیچ گاه هوای خروجی از بخش فن در برج هایی که دارای فن می باشد را تنفس ننمایید. در برج خنک کننده جهت تصفیه شیمیایی آب از اسید ها برای کنترل PH آب برج خنک کننده، از کلر برای گند زدایی و از یک سری بازدارنده ها استفاده می شود که هر کدام خطرات مربوط به خود را دارد. بنابراین افرادی که با این مواد سر و کار دارند حتما بایستی از خطرات احتمالی این مواد و نحوه کار با آن آشنایی پیدا کنند. یکی دیگر از اقدامات ایمنی در برج خنک کننده این است که در هنگام تزریق مواد شیمیایی به صورت دستی مواظب چشم ها بوده و حتما از دستکش استفاده کنید. حتی الامکان از تماس مستقیم دست با آب کولینگ به علت مواد شیمیایی خودداری نمایید.

 

http://badrantahvie.com/safety-precautions-for-cooling-tower/

راه اندازی برج خنک کننده

راه اندازی برج خنک کننده به سه قسمت تقسیم می شود، پیش راه اندازی ، راه اندازی و پس راه اندازی برج خنک کننده. در ابتدا باید مقدمات راه اندازی را فراهم نمود سپس در مرحله ی دوم یا مرحله ی راه اندازی، بایستی سیستم خنک کننده را در سرویس قرار داد و نهایتا در مرحله ی سوم، یعنی عملیات پس از راه اندازی، بایستی بازرسی و اقداماتی که لازم است، انجام داد. در صورتیکه تمام اقدامات دقیق و مطابق لیست انجام شود می توان برج خنک کننده را بدون مشکل و با ایمنی مناسب مورد راه اندازی قرار داد، در ادامه به بررسی نکات مهم در راه اندازی برج خنک کننده می پردازیم.

 

پیش راه اندازی برج خنک کننده:

 

  • کلیه لوله های آب گردشی بایستی تمیز کاری شود، بصورتی که هیچ گونه مواد خارجی در مسیر لوله باقی نماند.
  • در ابتدا بایستی مسیر آب خنک کننده تا مصرف کننده تمیز گردد. جهت اینکار اتصالات ورودی به مصرف کننده ها جدا شده تا آب وارد آن ها نگردد و آب ارسالی توسط پمپ ها از این قسمت خارج شده و مسیر را تمیز کند، پس از حصول اطمینان از تمیزی مسیر، اتصال برقرار گردد و یا اینکه مصرف کننده بای پس شود. این  اقدام پیش از راه اندازی برج خنک کننده به دلیل جلوگیری از ورود ذرات خارجی موجود در خطوط لوله به مصرف کننده و مسدود نشدن مسیر انجام می گیرد. همچنین بایستی ساختمان برج خنک کننده بازرسی و تمیزکاری شود.
  • هرگونه مواد خارجی و وسایل کار از قسمت ورودی هوا و یا اطراف فن استک برج خنک کنندهبرداشته شده و تمیز شود تا هنگام مکش هوا توسط فن این ذارت وارد برج نشود.
  • پیش از راه اندازی برج خنک کننده سیستم توزیع آب در برج خنک کنندهشامل حوضچه آب گرم و لوله های توزیع کننده آب بایستی تمیز گردد و دقت شود که نازل ها به طور صحیح نصب شده باشد، به صورتیکه آب تمامی سطح پر کن ها را پوشش دهد. بایستی شیر های کنترل دبی باز باشد تا از ایجاد فشار زیاد جلوگیری شود.
  • حوضچه آب سرد کاملا تمیز شود و عاری از هرگونه رسوبات و مواد خارجی باشد.
  • پیش از راه اندازی برج خنک کننده صافی که مربوط به قسمت مکش پمپ ها می باشد کاملا تمیز شده و به صورت صحیح در قسمت حوضچه مکش نصب شود.
  • همه پیچ ها به صورت صحیح بسته شده باشد، بخصوص پیچ هایی که مربوط به فن و ساپورت تجهیزات مکانیکی می باشد.
  • جعبه دنده کاهنده تا ارتفاع مناسب از روغن تمیز و متناسب با دستورالعمل کاری آن پر شده باشد و مسیر های هوا بسته نباشد.
  • موتور ها به صورت صحیح روغن کاری شود.
  • پیش از راه اندازی برج خنک کننده باید چک شود که فن به صورت آزادانه حرکت کند و هیچ گونه درگیری با جداره تنوره فن نداشته و جهت حرکت آن صحیح باشد. میزان روغن گیربکس فن در حد مناسب باشد. توان فن را چک کنید و مطمئن شوید فن بیشتر از میزانی که روی صفحه آن ذکر روی صفحه آن ذکر شده جریان نمی کشد، همچنین سوئیچ مربوط به قطع لرزش فن را چک کنید.
  • قبل از راه اندازی برج خنک کننده اتصالات الکتریکی از لحاظ مسائل ایمنی بصورت صحیح برقرار شده باشد.
  • پیش از راه اندازی برج خنک کنندهباید بررسی شود که موتور و نیرو محرکه آن بدون صدا و تولید حرارت زیاد کار کند. بدین منظور موتور را برای مدت زمان نیم ساعت در سرویس قرار داده و آن را بازرسی کنید.

 

راه اندازی برج خنک کننده:

 

  • برای راه اندازی برج خنک کننده هماهنگی با واحد مصرفی آب خنک لازم است.
  • بازرسی کلی مسیر های آب خنک کننده و تنظیم اولیه ولوها
  • آبگیری و یا اصطلاحا لول گیری حوضچه آب سرد
  • در سرویس قرار دادن پمپ های آب چرخشی
  • ارسال آب خنک کننده تا مصرف کننده ها و برقراری مسیر نرمال
  • در سرویس قرار دادن فن ها پس از برقراری چریان آب چرخشی
  • راه اندازی سیستم فیلتراسیون
  • تزریق مواد شیمیایی طبق دستور العمل

 

پس راه اندازی برج خنک کننده:

 

  • گرفتگی صافی زمانی که اختلاف سطح آب بین دو صافی به مقدار ۴ اینچ برسد آن ها را تمیز کنید.
  • پس از راه اندازی برج خنک کننده بازرسی سطح روغن گیربکس ها، موتور ها و پمپ ها طبق برنامه لازم است.
  • بازرسی سطح آب درون حوضچه و بازرسی سیستم کنترل کننده سطح
  • اندازه گیری فشار، جریان و درجه حرارت خط اصلی ارسال آب خنک به واحد ها
  • بازرسی پمپ ها از لحاظ وجود صدا و یا لرزش غیر عادی
  • بازرسی فن ها از لحاظ وجود صدا یا لرزش غیر عادی
  • بازرسی موتور های فن از لحاظ گرم شدن و کشش بیش از حد جریان

 

در مرحله ی راه اندازی، قبل از هر کاری بایستی با واحد مصرف کننده آب خنک، هماهنگی های لازم را به عمل آورد. حال پس از انجام مراحل پیش راه اندازی یعنی تمیزکاری و فلاشینگ کلیه مسیر های آب چرخشی، و تمیزکاری حوضچه آب سرد و سایر اقدامات لازم که در قسمت پیش راه اندازی به آن اشاره شد، حوضچه آماده ی لول گیری می شود.

ابتدا شیر ها را به گونه ای تنظیم می کنیم که آب بالای برج نرود یعنی ولو ورودی لوله های رایزر  و ولوله مربوط به اسپلش ها بسته باشد و تنها مسیر ورودی آب به داخل پمپ ها و ولو مسیر برگشتی آب به حوضچه باز باشد. در این حالت آب بدون اینکه به سمت مصرف کننده ها ارسال شود از طریق مسیر کنار گذر به داخل حوضچه برگردانده می شود. همچنین آب وارد رایزر نمی گردد بلکه از طریق مسیر کنارگذر مربوط مستقیما به حوضچه برج خنک کننده ریخته می شود. سپس حوضچه بایستی تا سطح لازم آبگیری شود. به صورتی که حوضچه تا ارتفاع  لازم جهت مکش آب توسط پمپ ها، پر شده و اشکالی در عملکرد پمپ ها ایجاد نشود. حال بایستی پمپ های  آب چرخشی  در سرویس قرار بگیرد. پمپ را هوا گیری و استارت کرده و به آرامی خروجی را باز و چرخش آب را برقرار میکنیم.

راه اندازی برج خنک کننده

شفت برج خنک کننده

شفت برج خنک کننده محور گردانی است که نقش انتقال نیرو از موتور به جعبه دنده کاهنده را انجام می دهد. این محور گردان می تواند از جنس کامپوزیت یا فولاد مقاوم باشد. از آنجاییکه محور گردان در داخل برج خنک کننده قرار دارد بایستی کاملا در برابر خوردگی مقاوم باشد ، بسیار مهم است که این قطعه در مقابل تنش های وارده دارای خواص مکانیکی مناسب باشد. در مواقعی کولینگ تاور مجهز به گیربکس نباشد و از سیستم کاهش دور تسمه ای برج خنک کننده استفاده نماید، در این حالت منظور از شفت ، محور گردان کاهش دور می باشد که نیرو دورانی را به پروانه منتقل می نماید.

 

شفت برج خنک کننده:

برای کاهش هزینه و حداقل خوردگی، شفت برج خنک کننده از کربن استیل با پوشش گالوانیزه ساخته می شود. در برج های صنعتی بزرگتر که دارای محیط خورنده تر می باشد جنس شفت از فولاد زنگ نزن می باشد. شفت برج خنک کننده در ابتدا و انتها و محل اتصال به موتور و جعبه دنده کاهنده دارای کوپلینگ های انعطاف پذیر می باشد که به هم محوری کمک می نماید و هرگونه بار را انتقال می دهد. بهترین ماده برای ساخت کوپلینگ های انعطاف پذیر، نئوپرن است که احتیاج به روغن کاری ندارد و حداقل تعمیرات را نیاز دارد ، این نوع کوپلینگ ها مقاومت بالایی در برابر خوردگی داراست.

 

شفت برج خنک کننده محور گردانی است که نیروی دورانی موتور را به گیربکس منتقل می نماید.

 

شفت برج خنک کننده بایستی کاملا بالانس و متعادل باشد، زیرا عدم بالانس بودن آن نه تنها باعث لرزش برج می گردد بلکه باعث اعمال بار اضافی و فرسایش ناشی از اصطهکاک در تجهیزات مکانیکی متصل به محور از جمله گیربکس برج خنک کننده و فن برج خنک کننده می گردد. برای تامین شرایط ایمنی کار، بایستی محور گردان در داخل یک محافظ قرار داده شود تا در صورت تخریب کوپلینگ از برخورد آن با فن جلوگیری شود.

همینطور لازم است که جهت حفظ ایمنی در هنگام استفاده از تجهیزات دوار در برج خنک کننده از گارد های حفاظتی در قسمت فوقانی برج خنک کننده استفاده نمود. جهت انجان هرگونه تعمیرات باید از خاموش بودن الکتروموتور ، ایستا بودن شفت و گیربکس و عدم حرکت پروانه مطمئن شوید. جهت مطالعه بیشتر به مطالب ” انتقال قدرت در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

 

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

برج خنک کننده خشک غیر مستقیم

برج خنک کننده خشک غیر مستقیم همان برج خنک کننده خشک است با این تفاوت که آب خنک شده در این سیستم به صورت غیر مستقیم در فرآیند برای خنک کردن سیال دیگر یا بخار به کار می رود. در اینجا هم همان روابط ترمودینامیکی برج خنک کننده خشک برقرار است و دمای آب خارج شده از برج می تواند تا ۵ درجه سانتیگراد بالای دمای خشک خنک شود. این آب سپس به انواع مبدل ها وارد شده و سیال هدف را خنک می کند ، می توان گفت که سیال هدف با توجه به راندمان مبدل حرارتی معمولا تا حدود ۸ درجه سانتیگراد بالای دمای خشک خنک خواهد شد. با توجه به اینکه کل فرآیند در سیکل بسته انجام می شود بنابراین هیچ گونه رسوب گذاری نداریم و همینطور به دلیل خشک بودن برج مصرف آب نخواهیم داشت.

 

برج خنک کننده خشک غیر مستقیم در نیروگاه:

بخار خروجی از توربین ابتدا در داخل یک کندانسور توسط آب بعنوان سیال خنک کننده کندانس شده و به مایع تبدیل میگردد. آب گرم وارد برج خنک کننده خشک غیر مستقیم شده ، یک سری لوله های پره دار شده و با دمیدن هوه بر روی لوله ها خنک میشود و دوباره به سیستم برگردانده میشود. چون در این سیستم ها از یک سیال واسطه که همان آب است در خنک سازی و تبدیل بخار به مایع در داخل کندانسور استفاده میشود و مستقیما از هوا استفاده نمیشود به آن سیستم غیر مستقیم اطلاق میشود. بسته به نوع کندانسور که در این قبیل سیستم ها مورد استفاده قرار میگیرد روش خنک سازی خشک غیر مستقیم به سه صورت انجام میشود:

 

  • برج خنک کننده خشک غیر مستقیم با استفاده از کندانسور سطحی
  • برج خنک کننده خشک غیر مستقیم با استفاده از کندانسور پاششی ( جت یا تماس مستقیم )
  • برج خنک کننده خشک غیر مستقیم با استفاده از سیال خنک کننده آمونیاک

 

در اولین روش که از کندانسور سطخی استفاده میشود بخار خروجی از توربین وارد کندانسور شده و با عبور از روی لوله های حاوی آب خنک کننده بصورت کندانس در می آید و در اثر انتقال حرارت آب موجود درون لوله ها گرم میگردد.سپس آب گرم خروجی از کندانسور به سمت برج خنک کننده خشک غیر مستقیمفرستاده شده و با عبور از یکسری لوله های پره دار و توسط دمیده شدن هوا بصورت طبیعی و یا اجباری سرد میشود.

در دومین روش از کندانسور پاششی یا تماس مستقیم استفاده می شود. در این نوع، بخار خروجی از توربین وارد کندانسور شده و با آب سرد کننده مخلوط می گردد. آب سرد کننده باعث کندانس شدن بخار خروجی از توربین می گردد. آب سرد کننده و بخار تقطیر شده در انتهای کندانسور جمع آوری و مقداری از آن توسط پمپ گردشی به برج خنک کننده خشک غیر مستقیم برگردانده شده و در آنجا توسط دمیده شدن هوا سرد می شود. مابقی آب هم به سمت تغذیه آب نیروگاه رفته و به سمت بویلر ها برای تولید بخار فرستاده می شود.این نوع از سیستم خنک کن خشک ، برج خنک کننده هلر نامیده میشود.

در نوع سوم از آمونیاک به عنوان سیال خنک کننده در کندانسور استفاده می شود. مایع آمونیاک در حال اشباع دارد کندانسور شده و پس از گرفتن گرمای بخار، به بخار اشباع آمونیاک تبدیل شده و سپس وارد سیستم خنک کننده گشته و بصورت مایع در می آید و دوباره به سمت کندانسور پمپ می شود. باید یاد آور شویم که این روش خنک سازی در اشل صنعتی چندان مورد استفاده ندارد.

 

مزایای برج خنک کننده خشک غیر مستقیم:

  • در یک برج خنک کننده خشک غیر مستقیم برای خنک سازی از هوا استفاده میشود و نیازی به سیال سرد کننده نیست و در نتیجه میزان مصرف آب در مقایسه با سیستم های خنک کننده مرطوب بسیار کمتر است. بنابر این در مناطقی که با مشکلات کمبود آب مواجه هستند استفاده از این سیستم ها توصیه می شود وکاهش مصرف آب برج خنک کنندهرا به دنبال خواهد داشت.
  • در کارخانجاتی که از سیستم خنک سازی خشک استفاده می کنند بدون توجه به دسترسی منابع آبی میتوان کارخانه را در هر محلی تاسیس نمود.
  • قسمتهای مختلف برج خشک قابل تعویض جز به جز میباشد لذا انتخاب اجزای ارزان قیمت باعث کاهش میزان سرمایه آب گذاری اولیه می شود و به کمک پیشرفت سریع تکنولوژی در دوره های کوتاه میتوان برای تعویض اجزا اقدام نمود.
  • از آنجاییکه سیستم های خشک از آب بعنوان سیال سرد کننده استفاده نمی کنند پس احتیاج به افزودن مقادیر زیاد مواد شیمیایی جهت تصفیه آب ندارند و همینطور به دوره های تمیزکاری مانند سیستم های مرطوب نیز نیاز نمی باشد.
  • سیستم های خنک کننده ی خشک باعث آلودگی منابع آبی نمی گردند که این آلودگی در سیستم های تر شامل آلودگی شیمیایی و آلودگی حرارتی منابع آب می باشد.
  • برج خنک کننده خشک غیر مستقیم اثرات نا مطلوب زیست محیطی مانند تشکیل ابر و بخارات قابل رویت که ناشی از پدیده تبخیر در برج های خنک کننده مرطوب میباشد را ندارد.

 

معایب برج خنک کننده خشک غیر مستقیم:

  • در برج خنک کننده خشک غیر مستقیم میزان خنک سازی بر مبنای دمای حباب خشک محیط می باشد. یعنی حداقل دمای سیال خنک شده به دمای حباب خشک محیط نزدیک تر می شود پس از آنجاییکه دمای حباب خشک معمولا از دمای حباب تر هوا بیشتر است، پس کارایی برج های خشک مخصوصا در روزهای گرم کمتر از برج خنک کننده مرطوباست.
  • در برج خنک کننده خشک غیر مستقیم مستقیم چون خلا وجود دارد، نشت هوا یک مشکل اساسی محسوب می شود.
  • در برج خنک کننده خشک غیر مستقیم از هوا به عنوان سیال خنک کننده استفاده می شود و اساس انتقال حرارت به روش جابجایی است نه تبخیر، پس در مقایسه با سیستم های مرطوب حجم هوای بیشتری از سیستم انتقال داده میشود، یعنی برج های خنک کننده ی خشک احتیاج به سطح انتقال حرارت بیشتری دارد لذا ابعاد آن در مقایسه به برج مرطوب بزرگتر است.
  • برج خنک کننده ی خشک غیر مستقیم معمولا بزرگتر و از لحاظ مکانیکی پیچیده تر از سیستم مرطوب است. علاوه بر سطح انتقال حرارت بیشتر، سیستم خشک احتیاج به تعداد فن بیشتری برای عبور هوا دارد. یعنی تعداد الکتروموتور، گیربکس و شفت متحرک بیشتر، به همین دلیل هزینه برای یک واحد خشک مساله ی اساسی است.
  • برج خنک کننده خشک غیر مستقیم احتیاج به سرمایه گذاری اولیه ی بیشتری دارد.

 

http://badrantahvie.com/indirect-dry-cooling-tower/

تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده

تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده جهت کنترل، بهبود و افزایش کارایی برج خنک کننده نصب و مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیزات شامل سیستم های کنترل کیفیت آب برج خنک کننده مانند سیستم های فیلتراسیون ، سیستم تزریق اسید ، سیستم تزریق مواد شیمیایی ، سیستم تزریق کلر و … می باشند که جهت بهبود و کنترل کیفیت آب برج خنک کن مورد استفاده قرار می گیرند، شیر ها ، پمپ ها دیگر تجهیزات تکمیلی هستند که وجود آن ها برای به جریان انداختن آب و کنترل ورود آب حیاتی می باشد و سیستم کنترل هوشمند برج خنک کننده و ترموستات برای کنترل جریان الکتریکی و دور پروانه مورد استفاده قرار می گیرند.

 

بررسی تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده

به بررسی تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده می پردازیم، این تجهیزات بنا به نیاز در کنار واحد های برج خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرند:

 

سیستم فیلتراسیون:

یکی از تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده سیستم فیلتراسیون آب برج خنک کن است که جهت جداسازی ذرات جامد و مواد خارجی موجود در آب خنک کننده که از طریق هوا و یا روش های دیگر وارد آب شده اند، در نظر گرفته شده است. همواره بخشی از آب درون حوضچه به سیستم فیلتراسیون ارسال شده و پس از انجام عمل جداسازی ناخالصی ها دوباره به حوضچه برگردانده می شود. این عمل به شفافیت آب کمک کرده و مانع از تشکیل و ته نشین شدن رسوبات در داخلحوضچه برج خنک کننده می گردد.

 

سیستم تزریق اسید:

یکی دیگر از تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده سیستم تزریق اسید است. معمولا برای تنظیم PH آب از اسید سولفوریک استفاده می شود. اسید در تانک های مخصوص، ذخیره شده و توسط پمپ های تزریقی در زمان های لازم به آب اضافه می شود. البته میزان تزریق اسید و زمان آن، براساس نتایج مربوط به آزمایش آب انجام می گیرد.

 

سیستم تزریق مواد شیمیایی:

سیست تزریق مواد شیمیایی از دیگر تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده می باشد. مواد بازدارنده رسوب، به نام دیسپرسانت شناخته می شوند. این مواد شیمیایی، مانع از رسوب در بخش های مختلف سیستم خنک کننده و مبدل های حرارتی می گردد که در زمان های لازم, توسط پمپ های تزریقی به آب اضافه می شود. برای جلوگیری از بروز پدیده ی خوردگی از مواد شیمیایی ضد خوردگی استفاده می شود. این مواد در تانک های مخصوص ذخیره شده و در زمان های لازم به آب اضافه می شود.

 

سیستم تزریق کلر:

از دیگر تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده سیستم تزریق کلر است که برای گند زدایی آب استفاده می شود.کلر در تانک های مخصوص ذخیره شده و توسط پمپ های تزریقی در زمان های لازم به آب اضافه می شود.میزان تزریق کلر بایستی به مقداری باشد که مقدار کلرین موجود در آب به میزان۱ mgcl2/lit تجاوز نکند.

 

واحد استفاده کننده:

مبدل های حرارتی و تجهیزات فرآیندی که آب خنک را جهت خنک سازی سیستم و محصولات فرآیند استفاده می کنند، مصرف کننده آب خنک می باشند.

 

شیرها:

شیرها از مهمترین تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده می باشند که وظیفه کنترل و تنظیم جریان های مختلف موجود در یک برج خنک کن را انجام می دهند که شامل شیر های قطع جریان، شیرهای تنظیم جریان و شیر های آب جبرانی می باشد. نوع و تعداد و نحوه طراحی شیرها با توجه به نوع و اندازه برج و احتیجات مصرف کننده متفاوت است.

 

الف – شیرهای قطع جریان:

این شیرها معمولا از نوع دروازه ای و یا پروانه ای می باشد و در هر نوع برج های متقابل و برج خنک کننده جریان متقاطع در مسیر لوله های رایزر نصب می گردد که به منظور قطع جریان در مواردی که احتیاج به تعمیرات و یا تمیز کاری است، استفاده می شود.

ب – شیر های تنظیم جریان:

این نوع شیرها معمولا در برج های با جریان متقاطع برای متعادل نمودن میزان آب بین حوضچه های توزیع کننده در یک سلول و یا بین سلهای متفاوت در یک سیستم خنک کننده چند سلولی استفاده می شود. در صورت طراحی مناسب، ممکن است برای قطع جریان ورودی در بعضی از حوضچه های توزیع کننده آب به منظور تمیز کاری و تعمیرات استفاده شود در حالیکه سایر قسمت ها در سرویس می باشد.

ج – شیر های آب جبرانی:

این شیرها که معمولا به صورت اتوماتیک عمل می کند برای جبران آب هدر رفته از برج خنک کننده تعبیه شده است.

 

http://badrantahvie.com/cooling-tower-additional-equipments

مقایسه برج خنک کننده خشک و ایرکولر

مقایسه برج خنک کننده خشک و ایرکولر ( Air Cooler ) از جنبه های گوناگون قابل بررسی می باشد ، برج خنک کننده خشک ساختاری مانند برج خنک کننده مدار بسته دارد با این تفاوت که آب بروی کوئل ها پاشیده نمی شود و تنها هوا توسط پروانه از روی کوئل ها عبور می کند. در ایرکولر هم عملکرد دستگاه کاملا به همین صورت است، پروانه در قسمت بالا قرار گرفته است و هوا را از روی کوئل ها عبور داده و سیال داخل کوئل ها را خنک می کند. تنها تفاوت ایرکولر با برج خنک کننده خشک در ساختار آن است که در ادامه مطلب به مقایسه آن ها می پردازیم.

 

مقایسه برج خنک کننده خشک و ایرکولر

بدنه برج خنک کننده خشک کاملا مشابه برج خنک کننده معمولی است و تنها در داخل آن به جای پکینگ، کوئل قرار گرفته است. فن در قسمت فوقانی قرار دارد و هوا را از ناحیه زیرین مکش کرده و از روی کوئل ها عبور می دهد تا آب به جریان درآمده در کوئل ها خنک شود.

همانطور که در مطلب برج خنک کننده خشک توضیح داده شد برج خنک کننده خشک می تواند آب درون کوئل ها را تا ۵ درجه بالای دمای خشک خنک کرد. کوئل های مورد استفاده در برج خنک کننده خشک از لوله های معمولی مسی ساخته شده اند و فین دار نیستند بلکه ساختار دستگاه کاملا مشابه برج خنک کننده مدار بسته است و تنها پاشش آب بروی کوئل ها انجام نمی شود.

 

ولی در ایرکولر بدنه ای به مانند برج خنک کننده خشک وجود ندارد بلکه فن در قسمت فوقانی در رینگ خود قرار داد و تنها بدنه کوچکی در اطراف کوئل ها قرار دارد و ایرکولر از ناحیه زیرین کاملا باز می باشد. کوئل های ایر کولر از لوله های فین دار تشکیل شده اند و انتقال حرارت بسیار خوبی دارند. در مقایسه برج خنک کننده خشک و ایرکولر می توان اشاره نمود که ایر کولر ها دمای سیال را از دمای بالا به نزدیک دمای خشک محیط خنک می کنند و در برخی اوقات سیال به جریان درآمده درون کوئل در فاز بخار است که با خنک شدن به مایع تبدیل می شود که به آن ایرکولر با سیال دو فازی می گویند.

 

تفاوت اصلی در مقایسه برج خنک کننده خشک و ایرکولر در ساختار دستگاه و نوع کوئل های به کار رفته است. در ایرکولر کوئل های فین دار استفاده می شود و در برج خنک کننده خشک کوئل با لوله معمولی.

 

معمولا بهتر است در مواقعی از برج خنک کننده خشک استفاده شود که در فصول گرم به صورت برج خنک کننده مدار بسته کار کند و در فصول سرد سال با بستن آب مدار دوم به صورت برج خنک کننده خشک کار کند زیرا در فصول سرد هوای خشک محیط پایین می آید و امکان نیل به دمای مورد نیاز امکان پذیر است و در حقیقت این برج خنک کننده کاربری دو گانه دارد.

 

http://badrantahvie.com/dry-cooling-tower-vs-air-cooler