برج خنک کننده با خنک سازی مجدد آب در گردش باعث پایداری عملیات و افزایش طول عمر ماشین آلات حساس می شود. امروزه بیش از ۹۵ درصد از صنایع سبک و سنگین جهان از انواع مختلف کولینگ تاورها استفاده می کنند. اساس کار این تجهیزات، تبادل حرارت بین آب گرم و هوای محیط است که عمدتاً از طریق فرآیند تبخیر (انتقال حرارت نهان) صورت می گیرد و دمای آب را به نزدیکی دمای حباب مرطوب محیط می رساند.
انواع برج خنک کننده صنعتی
تقسیم بندی برج های خنک کننده صنعتی بر اساس معیارهای فنی مختلفی انجام می شود که هرکدام برای شرایط عملیاتی و محیطی خاصی بهینه شده اند.
دسته بندی بر اساس نحوه تماس آب و هوا (مدار خنک سازی)
برج های خنک کننده صنعتی را می توان بر اساس نحوه تماس آب و هوا به انواع زیر تقسیم کرد.
الف) برج خنک کننده مدار باز (Open Circuit / Wet Cooling)
در این نوع برج خنک کننده، آب فرآیندی مستقیماً با هوای محیط تماس پیدا می کند و خنک سازی عمدتاً از طریق تبخیر بخشی از آب صورت می گیرد. این برج ها بالاترین راندمان خنک کاری را دارند و رایج ترین نوع در صنعت محسوب می شوند. با این حال، به دلیل تبخیر و نیاز به تخلیه جهت کنترل املاح، مصرف آب جبرانی در آن ها بالاست.
ب) برج خنک کننده مدار بسته (Closed Circuit / Dry Cooling)
در این طراحی، آب فرآیندی درون کویل های مبدل حرارتی جریان می یابد و هرگز با هوای محیط تماس مستقیم پیدا نمی کند. خنک شدن کویل ها توسط جریان هوا صورت می پذیرد و گاهی اوقات برای افزایش راندمان، با آب پاشش می شوند. مزیت اصلی آن ها حفظ خلوص سیال فرآیندی، جلوگیری از رسوب در مدار اصلی و کاهش نیاز به تصفیه شیمیایی است، اما هزینه ساخت اولیه بالاتری دارند.
ج) برج خنک کننده هیبریدی (Hybrid Cooling Tower)
این برج ها ترکیبی از دو نوع بالا هستند و می توانند در دو حالت خشک و مرطوب یا ترکیبی کار کنند. این قابلیت به آن ها اجازه می دهد تا در فصول سرد یا در زمان های کم باری، مصرف آب را به حداقل برسانند و همچنین پاشش بخار آب را کاهش دهند.
دسته بندی بر اساس نحوه ایجاد جریان هوا
برج های خنک کننده صنعتی را می توان بر اساس نحوه ایجاد جریان هوا به انواع زیر تقسیم کرد.
الف) برج خنک کننده با جریان طبیعی (Natural Draft)
جریان هوا در این برج ها به صورت طبیعی و بدون استفاده از فن، تنها بر اساس اختلاف چگالی بین هوای گرم درون برج و هوای سرد بیرون، ایجاد می شود. این نوع برج ها به دلیل ابعاد بسیار بزرگ (معمولاً هذلولی شکل و بتنی) و عدم نیاز به قطعات مکانیکی، در نیروگاه های بسیار بزرگ با نیاز به دفع حرارت عظیم و مداوم کاربرد دارند.
ب) برج خنک کننده با جریان مکانیکی (Mechanical Draft)
جریان هوا در این نوع از برج خنک کننده به کمک فن های مکانیکی تأمین می شود که امکان کنترل دقیق تر دما و راندمان را فراهم می کند.
- جریان القایی (Induced Draft): فن در بالای برج (خروجی هوا) قرار دارد و هوا را از داخل برج مکش می کند. این طراحی رایج ترین بوده و توزیع هوا و آب یکنواخت تر است.
- جریان اجباری (Forced Draft): فن در پایین برج (ورودی هوا) قرار دارد و هوا را به داخل برج دمش می کند. این مدل برای مقاومت در برابر فشار بالا و سهولت دسترسی به فن مناسب است.
دسته بندی بر اساس جهت جریان هوا نسبت به آب
برج های خنک کننده صنعتی را می توان بر اساس جهت جریان هوا نسبت به آب به انواع زیر تقسیم کرد.
الف) برج خنک کننده جریان متقاطع (Cross-flow)
در این نوع، جریان آب به صورت عمودی (از بالا به پایین) و جریان هوا به صورت افقی (از کناره ها) وارد و به صورت عمود بر هم با یکدیگر تماس پیدا می کنند. این برج ها معمولاً ارتفاع کمتری دارند و دسترسی به تشتک آب و پکینگ ها در آن ها آسان تر است.
ب) برج خنک کننده جریان مخالف (Counter-flow)
آب از بالا به پایین پاشیده می شود و هوا به صورت عمودی و در خلاف جهت آن (از پایین به بالا) حرکت می کند. این طراحی تماس بهینه تر و راندمان حرارتی بالاتری را فراهم می کند، اما نیاز به فشار پمپ بیشتر برای توزیع آب دارد و نگهداری قطعات داخلی آن دشوارتر است.
دسته بندی بر اساس جنس بدنه
برج های خنک کننده صنعتی را می توان بر اساس جنس بدنه انواع زیر تقسیم کرد.
- فایبرگلاس
مقاوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی، وزن کم و قابلیت مونتاژ آسان از ویژگی های مهم این محصول است. فایبرگلاس پرکاربردترین جنس در ظرفیت های متوسط و کوچک صنعتی است.
- بتنی
طول عمر بسیار بالا، مقاومت مکانیکی فوق العاده و مناسب برای ظرفیت های بسیار عظیم و پروژه های با عمر طولانی (مثل نیروگاه ها)، ویژگی های اصلی برج های بتنی است.
- فلزی (گالوانیزه/استیل)
برج های خنک کننده فلزی معمولاً در ساختارهای ماژولار استفاده می شوند. در برابر خوردگی در محیط های مرطوب حساس تر هستند و نیاز به پوشش های محافظ دارند.
کاربردهای گسترده انواع برج خنک کننده صنعتی
برج های خنک کننده صنعتی در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارند.
- در نیروگاه ها برای دفع حرارت کندانسور توربین های بخار.
- در پتروشیمی و پالایشگاه ها برای خنک کاری کمپرسورها و کندانسورهای فرآیندی.
- در صنایع فولاد و متالورژی برای خنک سازی کوره های القایی و سیستم های روغن کاری.
- در صنایع تهویه مطبوع برای خنک کاری کندانسور چیلرهای تراکمی آب خنک در مجتمع های بزرگ.
- در صنایع تولید مواد غذایی و دارویی برای حفظ دمای فرآیندهای حساس.
نکات کلیدی در انتخاب و سفارش برج خنک کننده
انتخاب موفق یک برج خنک کننده صنعتی مستلزم در نظر گرفتن دقیق پارامترهای فنی و محیطی است. هنگام سفارش برج خنک کننده، توجه به عواملی نظیر دمای حباب مرطوب و خشک منطقه، ظرفیت مورد نیاز (تن تبرید)، اختلاف دمای آب ورودی و خروجی (Delta T)، و کیفیت آب در گردش بسیار حیاتی است. انتخاب نوع مدار (باز، بسته یا هیبریدی) و همچنین جنس بدنه (فایبرگلاس یا بتنی) هم باید با هدف به حداکثر رساندن راندمان انرژی و حداقل کردن هزینه های نگهداری و مصرف آب انجام پذیرد.
نتیجه گیری
برج های خنک کننده با دفع کارآمد گرما، چرخ دنده های تولید را به حرکت در می آورند. چون انواع برج خنک کننده صنعتی موجود است، انتخاب صحیح نوع برج، در بالا رفتن بهره وری و بهینه سازی منابع تاثیر زیادی دارد.
بدون دیدگاه