رسوب زدایی برج خنک کننده

رسوب در برج خنک کننده به تجمع مواد جامد معدنی و آلی روی سطوح داخلی برج گفته می شود. این مواد جامد معمولاً از املاح موجود در آب (مانند کلسیم، منیزیم، سیلیکا و …) تشکیل شده اند. با تبخیر آب، غلظت این املاح افزایش یافته و در نهایت به صورت رسوب روی سطوح می نشینند. تشکیل رسوب می تواند باعث کاهش راندمان انتقال حرارت، افزایش مصرف انرژی، خوردگی تجهیزات و مسدود شدن لوله ها شود. برای جلوگیری از این مشکل، روش های مختلفی مانند استفاده از مواد ضد رسوب، نرم کردن آب و تمیز کردن دوره ای برج وجود دارد. در این مقاله به تشریح روش های رسوب زدایی برج خنک کننده می پردازیم. از آنجایی که کلمه کولینگ در زبان انگلیسی به معنای خنک کننده است و کلمه تاور هم به معنای برج یا سازه می باشد. بنابراین در این متن به جای رسوب زدایی برج خنک کننده از عبارت رسوب زدایی کولینگ تاور نیز استفاده می کنیم.

علت تشکیل رسوب در برج خنک کننده چیست؟

تشکیل رسوب در برج خنک کننده یکی از مشکلات رایجی است که می تواند به طور قابل توجهی عملکرد و طول عمر این تجهیزات را تحت تاثیر قرار دهد. عوامل متعددی در ایجاد و تشدید این پدیده نقش دارند. در ادامه به بررسی هر یک می پردازیم.

چه عواملی باعث ایجاد رسوب در برج خنک کننده می شود؟

عوامل زیر در برج خنک کننده رسوب ایجاد می کنند:

• کیفیت آب ورودی:

سختی آب یکی از پارامترهایی است که کیفیت آب را نشان می دهد و وجود املاح کلسیم و منیزیم (سختی آب) یکی از عوامل اصلی تشکیل رسوبات کربناتی است. هر چه سختی آب بیشتر باشد، احتمال تشکیل رسوب بیشتر می شود. غلظت املاح دیگر نیز در کیفیت آب ورودی تاثیرگذار است. وجود املاحی مانند سیلیکا، سولفات و آهن نیز می تواند در تشکیل رسوبات مختلف نقش داشته باشد. pH آب هم بر حلالیت املاح تاثیر می گذارد. تغییر pH می تواند باعث رسوب گذاری برخی از املاح شود.

• تبخیر آب:

با تبخیر آب، غلظت املاح در آب باقی مانده افزایش می یابد و احتمال رسوب گذاری بیشتر می شود.

• زمان ماند آب:

اگر آبدهی پمپ ها کم باشد، زمان ماند آب در برج افزایش می یابد و در نتیجه فرصت بیشتری برای تشکیل رسوب وجود دارد. همچنین طراحی نامناسب برج و وجود نقاط مرده می تواند باعث افزایش زمان ماند آب در برخی نقاط و در نتیجه تشکیل رسوب شود.

• دمای آب:

افزایش دمای آب باعث کاهش حلالیت بسیاری از املاح می شود و در نتیجه تشکیل رسوب را تسریع می کند. همچنین تغییرات دمایی ناگهانی می تواند باعث ایجاد تنش های حرارتی و در نتیجه جدا شدن رسوبات از سطوح شود.

• سرعت جریان آب:

در سرعت های کم، فرصت بیشتری برای تشکیل و چسبیدن رسوبات به سطوح وجود دارد. در نقاطی که تلاطم آب کم است، رسوبات راحت تر ته نشین می شوند.

• مواد آلی:

رشد جلبک ها و باکتری ها در برج می تواند باعث ایجاد لایه های لزج و چسبنده شود که به عنوان هسته اولیه برای تشکیل رسوبات عمل می کنند. همچنین ورود روغن و گریس به برج می تواند باعث تشکیل رسوبات آلی شود.

• pH آب:

تغییر pH آب می تواند باعث تغییر در حلالیت املاح و در نتیجه تشکیل رسوب شود.

• مواد شیمیایی استفاده شده:

استفاده نادرست از مواد شیمیایی مانند ضدعفونی کننده ها یا مواد ضد رسوب می تواند باعث تشکیل رسوبات جدید یا تشدید رسوبات موجود شود.

• طراحی و ساخت برج:

استفاده از مواد نامناسب برای ساخت برج می تواند باعث خوردگی و در نتیجه ایجاد رسوبات شود. طراحی نامناسب توزیع آب نیز از طرف دیگر می تواند باعث ایجاد نقاط مرده و افزایش احتمال تشکیل رسوب شود.

انواع رسوبات در برج خنک کننده کدامند؟

در برج های خنک کننده، به دلیل تبخیر مداوم آب و افزایش غلظت املاح، انواع مختلفی از رسوبات تشکیل می شوند. این رسوبات می توانند عملکرد برج را به شدت کاهش دهند و به تجهیزات آن آسیب برسانند. انواع اصلی رسوبات در برج های خنک کننده عبارتند از:

1. رسوبات کربناتی:

این رسوبات عمدتاً از کربنات کلسیم و منیزیم تشکیل شده اند و در اثر افزایش سختی آب و تبخیر آن ایجاد می شوند. رسوبات کربناتی معمولاً به صورت پوسته های سخت و سفید یا خاکستری روی سطوح داخلی برج دیده می شوند. اثرات این نوع رسوبات عبارتند از: کاهش انتقال حرارت، افزایش افت فشار، مسدود شدن لوله ها و نازل ها، افزایش خوردگی.

2. رسوبات سیلیکاتی:

این رسوبات از سیلیکا و سیلیکات ها تشکیل شده اند و در آب هایی با غلظت بالای سیلیکا مشاهده می شوند. رسوبات سیلیکاتی معمولاً به صورت لایه های شیشه ای و سخت روی سطوح داخلی برج تشکیل می شوند. اثرات این نوع رسوبات عبارتند از: مشابه رسوبات کربناتی، کاهش انتقال حرارت و افزایش افت فشار را به همراه دارند.

3. رسوبات سولفاتی:

این رسوبات از سولفات کلسیم (گچ) تشکیل شده اند و در آب هایی با غلظت بالای سولفات یافت می شوند. رسوبات سولفاتی معمولاً به صورت کریستال های سفید یا خاکستری روی سطوح تشکیل می شوند. اثرات این نوع رسوبات عبارتند از: کاهش انتقال حرارت، افزایش خوردگی و تشکیل رسوبات سخت در سیستم.

4. رسوبات آلی:

این رسوبات از مواد آلی مانند جلبک ها، باکتری ها، روغن ها و گریس ها تشکیل می شوند. رسوبات آلی معمولاً به صورت لایه های لزج و چسبنده روی سطوح داخلی برج دیده می شوند. اثرات این نوع رسوبات عبارتند از: کاهش انتقال حرارت، مسدود شدن لوله ها و نازل ها، ایجاد بوی نامطبوع و فراهم کردن محیط رشد برای میکروارگانیسم ها.

5. رسوبات ترکیبی:

در بسیاری از موارد، رسوبات تشکیل شده در برج های خنک کننده ترکیبی از چندین نوع رسوب هستند. اثرات این نوع رسوبات عبارتند از: اثرات این نوع رسوبات ترکیبی از اثرات انواع دیگر رسوبات است.

بهترین روش برای جلوگیری از تشکیل رسوب چیست؟

اگر چه روش های مختلفی برای جلوگیری از تشکیل رسوب در برج های خنک کننده وجود دارد، اما بهترین روش به عوامل مختلفی مانند نوع آب، جنس مواد بکار رفته در برج، شرایط محیطی و هزینه ها بستگی دارد. بهتر است با یک متخصص در این زمینه مشورت کنید تا بازدارنده مناسب برای سیستم شما انتخاب شود. با این حال، به طور کلی، استفاده از بازدارنده های رسوب یکی از موثرترین و رایج ترین روش ها است.

بازدارنده های رسوب مواد شیمیایی هستند که با مکانیسم های مختلفی از تشکیل رسوب جلوگیری می کنند. این مواد اولا می توانند کریستال های رسوب را پایدار کنند. در واقع با ایجاد یک لایه محافظ روی کریستال های کوچک، از رشد آن ها و چسبیدن به سطوح جلوگیری می کنند. ثانیا قادرند نقاط جوانه زنی رسوب را کاهش دهند. در واقع با کاهش تعداد نقاطی که کریستال های رسوب می توانند روی آن ها تشکیل شوند، از تشکیل رسوب جلوگیری می کنند. ثالثا می توانند حلالیت املاح را افزایش دهند. با افزایش حلالیت املاح در آب هم از رسوب گذاری آن ها جلوگیری می کنند. مزایای استفاده از بازدارنده های رسوب عبارتند از:

• کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری: با جلوگیری از تشکیل رسوب، هزینه های مربوط به تمیز کردن و تعویض تجهیزات کاهش می یابد.
• افزایش راندمان برج: با کاهش رسوبات، انتقال حرارت بهبود یافته و راندمان برج افزایش می یابد.
• کاهش خوردگی: برخی از بازدارنده های رسوب همچنین دارای خاصیت ضد خوردگی هستند.

چه مواد شیمیایی برای رسوب زدایی استفاده می شود؟

برای حذف رسوبات مختلف از سطوح و تجهیزات، از طیف وسیعی از مواد شیمیایی استفاده می شود. در انتخاب ماده شیمیایی باید به چند عامل توجه کنید. مهم ترین عامل در انتخاب ماده شیمیایی، نوع رسوبی است که قرار است حذف شود. جنس سطح هم اهمیت دارد. ماده شیمیایی نباید به سطح آسیب برساند. همچنین شرایط محیط اعم از دما، فشار و pH محیط در انتخاب ماده شیمیایی رسوب زدایی کولینگ تاور اهمیت دارد. نیز در انتخاب ماده شیمیایی موثر هستند. البته مواد شیمیایی باید با رعایت کامل نکات ایمنی استفاده شوند. باید توجه داشته باشید که استفاده از مواد شیمیایی بدون دانش کافی می تواند خطرناک باشد. بنابراین، قبل از استفاده از هر ماده شیمیایی، دستورالعمل های ایمنی آن را به دقت مطالعه کرده و یا از متخصصین کمک بگیرید. برخی از مواد شیمیایی رایج برای رسوب زدایی عبارتند از:

• اسید کلریدریک (جوهر نمک): یکی از قوی ترین اسیدهای معدنی است و برای حذف رسوبات کربنات کلسیم و منیزیم بسیار موثر است.
• اسید سولفوریک: اسید دیگری است که برای حذف رسوبات معدنی استفاده می شود، اما نسبت به اسید کلریدریک خورنده تر است.
• اسید فسفریک: اسیدی ضعیف تر است و برای سطوح حساس تر مانند آلومینیوم مناسب تر است.
• اسید سیتریک: یک اسید آلی است که به طور طبیعی در مرکبات یافت می شود و برای رسوب زدایی ملایم تر استفاده می شود.
• هیدروکسید سدیم (سود سوزآور): این ماده جزء بازها دسته بندی می شود. هیدروکسید سدیم برای حذف رسوبات آلی و روغنی استفاده می شود.
• کمپلکس کننده ها: موادی هستند که با یون های فلزی تشکیل کمپلکس می دهند و باعث حل شدن رسوبات می شوند.
• سورفکتانت ها: موادی هستند که کشش سطحی را کاهش می دهند و باعث نفوذ بهتر مواد شیمیایی به داخل رسوبات می شوند.
• آنزیم ها: برای تجزیه رسوبات آلی مانند پروتئین ها و چربی ها استفاده می شوند.

عوامل موثر بر انتخاب ماده شیمیایی رسوب زدایی کولینگ تاور نیز عبارتند از:

• سرعت عمل: برخی مواد شیمیایی سریع تر از بقیه عمل می کنند.
• کارایی: برخی مواد شیمیایی برای انواع خاصی از رسوبات کارایی بیشتری دارند.
• هزینه: هزینه مواد شیمیایی نیز یکی از عوامل مهم در انتخاب است.
• اثرات زیست محیطی: مواد شیمیایی انتخاب شده باید کمترین آسیب را به محیط زیست وارد کنند.

چگونه می توان رسوب زدایی را به صورت ایمن و موثر انجام داد؟

بهتر است رسوب زدایی برج خنک کننده توسط افراد متخصص و با تجربه انجام شود تا از آسیب دیدن تجهیزات و ایجاد خطرات احتمالی جلوگیری شود. با این وجود برای انجام رسوب زدایی به صورت ایمن و موثر در برج خنک کننده، مراحل زیر را باید به دقت طی کرد:

• تخلیه آب: ابتدا باید آب برج خنک کننده به طور کامل تخلیه شود.
• انتخاب ماده شیمیایی مناسب: نوع ماده شیمیایی مورد استفاده به نوع رسوب بستگی دارد. بهتر است از مواد شیمیایی مخصوص رسوب زدایی برج خنک کننده استفاده شود.
• رقیق سازی ماده شیمیایی: ماده شیمیایی باید طبق دستورالعمل سازنده رقیق شود.
• اعمال ماده شیمیایی: محلول رقیق شده به طور یکنواخت در تمام قسمت های برج پاشیده می شود.
• زمان ماند: محلول شیمیایی باید به مدت زمان مشخصی در تماس با رسوب برج خنک کننده باشد تا آن ها را حل کند.
• شستشوی کامل: پس از اتمام زمان ماند، برج باید به طور کامل با آب تمیز شسته شود تا تمام مواد شیمیایی و رسوبات از آن خارج شوند.
• بازرسی: پس از اتمام فرآیند، برج باید به دقت بازرسی شود تا از حذف کامل رسوبات اطمینان حاصل شود.
• استفاده از تجهیزات حفاظتی: در هنگام انجام عملیات رسوب زدایی، استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند دستکش، عینک ایمنی و ماسک ضروری است.

رسوب زدایی چگونه انجام می شود؟

رسوب زدایی برج خنک کننده یکی از مهم ترین عملیات های نگهداری این دستگاه ها است. رسوباتی که در اثر تبخیر آب و تجمع املاح در برج ایجاد می شوند، باعث کاهش راندمان، افزایش مصرف انرژی و حتی آسیب دیدن تجهیزات می شوند. روش های رسوب زدایی برج خنک کننده به نوع رسوب، جنس تجهیزات و میزان آلودگی بستگی دارد. برخی از روش های رایج این کار عبارتند از:

 روش شیمیایی رسوب زدایی برج خنک کننده

استفاده از مواد شیمیایی باید با دقت و تحت نظارت متخصص انجام شود، زیرا استفاده نادرست از این مواد می تواند به تجهیزات آسیب برساند. این روش ها عبارتند از:

• استفاده از اسیدها: اسیدهایی مانند اسید کلریدریک و اسید سولفوریک برای حل کردن رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم و منیزیم استفاده می شوند.
• استفاده از بازها: برای حذف رسوبات روغنی و آلی از بازهایی مانند سود سوزآور استفاده می شود.
• استفاده از مواد شیمیایی خاص: برای رسوبات خاص از مواد شیمیایی مخصوصی استفاده می شود.

روش مکانیکی رسوب زدایی برج خنک کننده

این روش ها عبارتند از:

• جرم گیری با ابزارهای دستی: برای رسوبات سبک و در دسترس از ابزارهایی مانند برس و کاردک استفاده می شود.
• جرم گیری با دستگاه های واترجت: برای رسوبات سخت و چسبیده از دستگاه های واترجت با فشار بالا استفاده می شود.

روش ترکیبی رسوب زدایی برج خنک کننده

در بسیاری از موارد، برای رسیدن به بهترین نتیجه، از ترکیبی از روش های شیمیایی و مکانیکی برای رسوب زدایی برج خنک کننده و یا دستگاه تجهیز سرمایش استفاده می شود.

نتیجه گیری

رسوب زدایی برج خنک کننده راهکاری برای افزایش کارایی و طول عمر است. به چند دلیل رسوب زدایی مهم است. دلیل اول کاهش انتقال حرارت است. رسوبات مانع از تماس مستقیم آب با هوا شده و در نتیجه انتقال حرارت کاهش می یابد. افزایش مصرف انرژی دلیل دیگر است. برای جبران کاهش راندمان، دستگاه مجبور به مصرف انرژی بیشتری می شود. دلیل سوم، خوردگی تجهیزات می باشد. برخی رسوبات خاص می توانند باعث خوردگی تجهیزات برج شوند. دلیل پنجم نیز مسدود شدن لوله ها و نازل ها است. رسوبات می توانند لوله ها و نازل ها را مسدود کرده و جریان آب را مختل کنند. دلیل ششم و آخر هم رشد میکروارگانیسم ها است. محیط مرطوب و گرم داخل برج، محیط مناسبی برای رشد جلبک ها و باکتری ها است که خود باعث ایجاد مشکلات دیگری می شوند. قبل از شروع رسوب زدایی برج خنک کننده باید نوع رسوب موجود در برج به دقت مشخص شود. مواد شیمیایی هم باید با توجه به نوع رسوب و جنس تجهیزات انتخاب شوند. همچنین در هنگام کار با مواد شیمیایی باید اقدامات ایمنی در برج خنک کننده را مد نظر قرار دهید. این نکته را هم ذکر کنیم که رسوب زدایی باید به صورت دوره ای و طبق برنامه مشخصی انجام شود.