بخشی از مقاله
چکیده
برجهاي خنک کننده نقش مهمی در فرآیند تاسیسات داشته و نگهداري و پایش کیفیت آب در گردش آنها بسیار ضروري می باشد. تزریق مواد شیمیایی مناسب با ماهیت آب خوراك و آب جبرانی، یکی از روشهاي موثر جلوگیري از بروز مشکلات اساسی برجهاي خنک کننده از قبیل خوردگی، تشکیل رسوب و جلبک بوده که موجب افزایش بازده برج و کاهش هزینه هاي تعمیراتی می شود.
برج خنک کننده ردیف 300/400 مجتمع گازو گازمایع 900 گچساران در سال 84 با هزینه فراوان بازسازي گردید، ولی پس از مدتی به علت وجود املاح در آب گردشی و جبرانی و وجود نور کافی که باعث رشد مواد میکروارگانیزم از جمله جلبکها می شود، رسوبات و جلبکهاي زیادي روي چوبهاي برج خنک کننده تشکیل گردید. به منظور جلوگیري از رشد جلبکها و رسوبات و مشکلات ناشی از تجمع آنها و جلوگیري از تخریب برج، پس از بررسی آنالیز آب و وضعیت ظاهري برج توسط شرکت مشاور نالکو چهارماده شیمیایی جهت استفاده آزمایشی به مدت 3 ماه پیشنهاد گردید. ماده ضد رسوب نالکو 8504، ماده هیپوکلریت کلسیم به عنوان ماده بایو ساید اکسیدکننده، ماده معلق کننده نالکو 7348 و ماده بایوساید نالکو 7330
. باتوجه به آنالیز آب و میزان آب در گردش برج خنک کننده مقادیر تزریق هر یک از مواد شیمیایی تعیین و پس از تزریق مواد شیمیایی و تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات مربوط به پارامترهاي آب و بررسی وضعیت ظاهري برج مشخص گردیدکه عملکرد تمام مواد شیمیایی جهت کنترل رشد جلبک، ایجاد رسوب و خوردگی پایه هاي برج مطلوب بوده است. علاوه بر افزایش عمر عملیاتی برج و کاهش هزینه هاي تعمیراتی آن، بازده برج افزایش یافته که به تبع آن افزایش میزان تولید و ارتقاي کیفیت محصول خروجی مجتمع را به دنبال داشته که از نظر اقتصادي بسیار حایز اهمیت می باشد.
-1 مقدمه
برج خنک کننده دستگاهی است که براي خنک سازي و کاهش دماي جریان آب مورد استفاده در فرآیندهاي سردسازي سیستم هاي تهویه مطبوع، نیروگاهها، پالایشگاهها و دیگر واحدهاي صنعتی بکار می رود. در برجهاي خنک کننده از فرآیند تبخیر استفاده می شودکه به وسیله آن مقداري از آب تبخیر شده و به جریان هواي در حرکت منتقل و به اتمسفر تخلیه می گردد. در نتیجه باقیمانده آب به طور قابل ملاحظه اي سرد می شود .
باید توجه داشت که آب مقدار اندکی از گرماي خود را از طریق تشعشع ، هدایت و جابجایی و ما بقی را از راه تبخیر از دست می دهد
اختلاف فشار بخار آب بین سطح آب و هوا نیز باعث تبخیر می شود که این اختلاف بستگی به دماي آب و میزان اشباع هوا از آب دارد. مقدار تبخیر نیز بستگی به سطح برخورد آب با هوا و همچنین شدت جریان هوا دارد. از برجهاي خنک کننده علاوه بر سرمایش آب به منظور خنک کردن سیالات دیگر نیز در صورت لزوم استفاده می شود .[2] برجهاي خنک کننده، دماي آب را نسبت به ادواتی که فقط از هوا جهت دفع گرما استفاده می کنند، بیشتر کاهش داده، بنابراین از نظر انرژي و هزینه مؤثرتر هستند .
اجراي اصلی یک برج خنک کننده شامل چهارچوب و بدنه برج ، پکینگ ها ، حوضچه آب سرد ، فن ها و تیغه هاي قطره گیر می باشد. برجهاي خنک کننده معمولا به صورت فلزي، فایبرگلاس و بتنی ساخته می شوند. براي افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج از پکینگ ها استفاده می شود که با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب، در خنک سازي آن نقش مؤثري دارند. پکینگ ها به صورت شبکه اي بوده و در دو نوع غشایی و تراوشی در برج خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرند. فن ها نقش مؤثري در خنک سازي داشته و از نوع فن محوري یا فن گریز از مرکز می باشند. تیغه هاي قطره گیر براي جلوگیري از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کننده به کار می روند
-2 دسته بندي برجهاي خنک کننده
برجهاي خنک کننده را با توجه به موارد زیر می توان دسته بندي کرد البته باید توجه داشت که یک برج خنک کننده می تواند ترکیبی از هر کدام از دسته ها باشد.
1,2 نیروي محرك جریان هوا
الف- برج خنک کن فن دار - مکانیکی - : در این برجها، یک یا چند فن وظیفه به جریان در آوردن هوا در داخل برج را بر عهده دارند. فن جریان هوا را بین محیط داخل و بیرون برج برقرار می کند. این برجها نسبت به برجهاي بدون فن فضاي کمتري را اشغال می کنند، اما مهمترین عیب آنها صدا و لرزش می باشد.
ب - برج خنک کن بدون فن - طبیعی - : در این برجها جریان هوا به صورت طبیعی بین برج و محیط بیرون جابجا می شود. مصرف انرژي الکتریکی کمتر، صداي کم، قطعات متحرك کمتر و عدم پاشیدن آب به فضاي اطراف از مزایاي این برجها بوده و معایب آنها شامل راندمان پایین تر و هزینه بیشتر ساخت می باشد.
2,2مکانیزم انتقال حرارت
الف - برج خنک کن مرطوب: در برجهاي مذکور، آب گرم از بالاي برج با عبور از پکینگها و برخورد با جریان هواي تازه که از محیط بیرون توسط فن و یا به صورت طبیعی وارد برج می شود، ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن، در پایین برج ته نشین می شود. مهمترین عیب این سیستم پاشیدن ذرات آب به اطراف و همچنین تبخیر بیش از حد آب می باشد.
ب - برج خنک کننده خشک: در مناطقی که به علت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیري نمود، از برج مذکور استفاده می شود. در این برجها، آب گرم به جاي عبور از پکینگها از لوله هاي پره دار که با هواي سرد در تماس می باشند عبور کرده و خنک می شود. از معایب این سیستم کاهش بازده برج با افزایش دماي محیط اطراف می باشد.
ج - برج خنک کننده خشک – مرطوب : این نوع برج ترکیبی از برج هاي خنک کننده خشک و مرطوب بوده و براي کاهش عوارض و معایب دو سیستم فوق به کار می رود. برج مذکور داراي دو مسیر هوا به صورت موازي و دو مسیر آب به صورت سري می باشد. آب گرم ابتدا وارد لوله هاي پره دار و سپس وارد پکینگها شده و در طول این مسیر با هواي سرد تبادل حرارتی نموده و آب سرد شده در پایین برج جمع می گردد.
3,2 نحوه برخورد جریانهاي آب و هوا
برج هاي خنک کننده بر مبناي جهت برخورد جریان هاي آب گرم با هواي سرد به دو دسته تقسیم می شوند :
الف - برج خنک کننده، با جریان هواي متقاطع : در این برج هوا به صورت متقاطع با جریان آب برخورد می کند.
ب - برج خنک کننده، با جریان هواي مخالف : در این برج جریان هوا به صورت مخالف با جریان آب تماس دارد.
عوامل مؤثر در طراحی برجها شامل میزان افت درجه حرارت - اختلاف دماي سیال ورودي و خروجی برج - ، اختلاف بین درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا، دماي مرطوب محیط، شدت جریان آب، شدت جریان هوا، نوع پکینگهاي برج، و روش پخش آب می باشد
-3 مشکلات برجهاي خنک کننده
عمده ترین مشکلات بوجود آمده براي یک برج خنک کن شامل خوردگی قطعات داخل برج ، رشد جلبکها و باکتري هاي بیولوژیکی و تشکیل رسوب در قسمتهاي مختلف برج می باشد. از آنجائیکه آب موجود در فرآیند خنک سازي در مدار برج خنک کننده در گردش می باشد، به علت تبخیر تدریجی آب، غلظت مواد معدنی در آن افزایش می یابد. اگر غلظت مواد معدنی در برج افزایش یابد، امکان تجمع رسوب و خوردگی افزایش می یابد. سطوح انتقال حرارت گرم ترین نقطه اي است که آب خنک کننده به آنها می رسد. حلالیت کربنات کلسیم در آب با دما، رابطه معکوس دارد. در نتیجه در سطوح انتقال حرارت، امکان تشکیل رسوبات کربنات کلسیم افزایش می یابد.
انباشته شدن لایه هاي رسوبات، انتقال حرارت را کاهش داده و علاوه بر آن موجب افزایش تنش حرارتی و خوردگی شده و عمر مبدل حرارتی را کاهش می دهد. یک روش ابتدایی براي جلوگیري از تشکیل رسوب، تخلیه بخشی از آب در گردش و جایگزین نمودن آن با مقداري آب تازه است، که غلظت مواد معدنی در آن کمتر باشد. اغلب مشکلات برج خنک کننده ناشی از ناخالصی آب می باشد
از آنجایی که سیستمهاي برج خنک کننده در تماس با اتمسفر و نور آفتاب می باشند، لذا مستعد فعالیت میکرو بیولوژیکی بوده که این مساله اثرات زیان آوري را به دنبال دارد. لجن ایجاد شده از فعالیت میکروارگانیزم ها موجب ایجاد رسوب در مبدلهاي حرارتی و کاهش کارایی و بازده فرآیند خنک کردن می شود. بیو فیلم همچنین می تواند موجب خوردگی ناشی از اثرات میکرو بیولوژیکی گردد. جلبک ها و لجن هاي ایجاد شده، علاوه بر ایجاد ظاهري نامناسب، می توانند جریان آب را مسدود نموده و به ساختمان برج آسیب رسانند.
استفاده از آب جبرانی با کیفیت بالا مانند آب شرب یا آب چاه، موجب می شود که مواد مغذي جهت رشد بیولوژیکی جلبکها کاهش یابد. به هر حال برجهاي خنک کننده در تماس با گرد و غبار و میکروب ها بوده ، که حاوي مواد مغذي جهت رشد میکروارگانیزم ها می باشد. مکان برج خنک کننده و فرآیندهاي نزدیک به آن می تواند به صورت فوق العاده بر تمایل و گرایش به فعالیت میکرو بیولوژیکی اثر بگذارد. مواد نفتی، آلاینده هاي فرآیندي و استفاده از پسابها براي آب جبرانی، محیط مناسبی براي رشد میکروبیولوژیکی فراهم می کنند. براي کنترل رشد میکروبیولوژیکی در برجهاي خنک کننده روش منحصر به فردي وجود ندارد.
