برج خنک کننده یا کولینگ تاور (ترجمه انگلیسی :cooling tower ) یکی از تجهیزات مفید برای دفع گرمای مازاد آب مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد. در واقع کولینگ تاور نوعی مبدل حرارتی (Heat exchanger) می باشد که در ابعاد و ظرفیت های مختلف برای تبادل حرارت بین آب و هوا مورد استفاده قرار میگیرد. باید بدانید که هدف نهایی از بکار گیری برج خنک کننده ، کاهش دمای آب دستگاههای مختلف از جمله چیلر جذبی، چیلر آب خنک ، کوره های القایی، بویلرها و... می باشد.رویه اصلی این دستگاه بر اساس تبخیر قسمتی از آب تا دمای مرطوب محیط می باشد.
با توجه به شناخت اولیه از برج خنک کن متوجه شدیم که اهمیت کیفیت آب و خصوصیات آب ورودی به این دستگاه خیلی زیاد است، پس در ادامه مقاله به بررسی این مسله می پردازیم.
کیفیت آب برج خنک کننده باید چگونه باشد؟
همانطور که میدانید در مناطق صنعتی و گاها حاشیه شهرها شرایط نامطلوب آب نیازمند استراتژی‌های تصفیه هوشمندانه آب، برای نگهداری مناسب تجهیزات خنک‌کننده با آب است. مدیریت صحیح خصوصیات آب ورودی به برج خنک کننده (cooling tower) همراه با رعایت اصول اولیه نگهداری برج به طور کلی حداقل پنج مورد مثبت را محقق می کند.که این موارد می تواند برای کارفرمایان و مصرف کننده گان این تجهیز بسیار مهم وحائز اهمیت باشد.
1-از هدر رفتن آب اضافی جلوگیری می کند.
2- مانع تشکیل رسوب برروی سطوح پرکن و قطعات مختلف دستگاه می شود.
3- رشد بیولوژیکی را کنترل می کند.
4- میزان خوردگی قطعات فلزی در برج را کاهش می دهد.
5-باعث عملکرد مناسب و بازدهی حداکثری کولینگ تاور می شود.
به نظر می رسد برای درک بهتر این موضوع نیاز باشد درباره نحوه عملکرد یک برج خنک کننده بیشتر بحث کنیم تا بفهمیم چرا تصفیه آب آنقدر اهمیت دارد. در ادامه مثالی ساده برای این موضوع عنوان شده که به شما کمک می کند بطور ساده به اهمیت تصفیه آب کولینگ تاور پی ببرید.
اکثر افراد با دستگاه کولر تبخیری آشنا هستند. آب از مخزن کولر تبخیری توسط یک پمپ بر روی پدهای خنک کننده ( پوشال ها) به گردش در می آید و هوای بیرون از طریق فن سانتریفیوژ از روی پدها به داخل کشیده می شود . همانطور که هوا از روی پوشال های مرطوب کشیده می شود، مقداری از آب تبخیر شده و هوا را خنک می کند. سپس هوای خنک‌تر به فضایی که خنک‌سازی مورد نظر است، هدایت می شود و گردش می‌کند. در فرآیند خنک کردن هوا، آب در حال چرخش مجدد در سراسر لنت ها نیز خنک می شود.
این دقیقاً همان اصلی است که در برج خنک کننده استفاده می شود، اما در مقیاس بسیار بزرگتر و با حجم زیادی از آب پاششی و میزان بالای از گردش هوا در داخل اتاقکبرج خنک کننده.همانطور که میدانید دفع مقادیر زیاد گرما از سیستم مکانیکی ساختمان و یا تجهیزات در صنایع مختلف نیازمند مقدار زیادی آب برای تبخیر است. به عنوان مثال، یک چیلر صد تنی آب خنک که با ظرفیت کامل به صورت تمام وقت در مدت 24 ساعت کار می‌کند، به تبخیر بیش از چهار هزار گالن آب نیاز دارد. که ما را به موضوع ویژگی های آب آرایشی می رساند. آب تشکیل دهنده منبع آبی است که جایگزین آب تبخیر شده در برج خنک کننده می شود.
مشخصات آب در مناطق مختلف چگونه است؟
در خیلی از مناطق ممکن است ، شرایط آب به طور گسترده ای متفاوت باشد، زیرا آب های موجود از چندین چاه مختلف و همچنین منابع سطحی و زیر زمینی تامین می شود. کیفیت آب ممکن است در مدت زمان کوتاهی به سرعت تغییر کند زیرا از منابع مختلفی برای تامین آب استفاده می شود. هر چاه دارای ویژگی های آبی متفاوتی است و اغلب از یک منطقه تا منطقه ای دیگر از شهر خصوصیات آب می تواند خیلی متغییر باشد. آبی که از منابع سطحی می آید، مانند پروژه مرکزی شهریار و شهرکهای صنعتی اطراف تهران، معمولاً ویژگی های متفاوتی نسبت به آب چاه دارد. کیفیت آب سطحی نیز ممکن است تحت تأثیر شرایط آب و هوایی مانند خشکسالی یا افزایش رواناب باشد.
تشکیل رسوب و رسوب گرفتگی در برج خنک کننده:
همانطور که آب در برج خنک کننده تبخیر می شود، تمام اجزای غیر فرار در مخزن برج خنک کننده باقی می مانند. در واقع درون آب بسیار بیشتر از آنچه ما سختی می نامیم (کربنات) وجود دارد. همچنین کلریدها، ذرات معلق غبار و میکروارگانیسم های بیولوژیکی وجود دارد. با اضافه شدن بیشتر و بیشتر آب برای پر کردن آبی که در حال تبخیر است، این اجزای حل شده و معلق در آب کاروان به تجمع خود ادامه می دهند. اگر هیچ اقدامی برای کنترل غلظت این اجزا در آب انجام نشود، در نهایت غلظت محلول تا جایی افزایش می‌یابد که "مواد" شروع به خارج شدن از محلول می‌کنند. این "مواد" در نهایت بر روی سطوحی که آب با آنها در تماس است رسوب می کند. این مسله در برج خنک کننده به این شکل مشاهده می شود که در مکانهای که میزان سختی آب بالاست مشاهده میشود که پس از مدت کوتاهی پکینگ های برج خنک کننده دچار رسوب و گرفتگی شدید می شوند ودر عمل راندمان کولینگ تاور کاهش می یابد.
راه حل جلوگیری و حذف رسوب کولینگ تاور:
یک پیشنهاد در چنین مواردی استفاده از دستگاه سختی گیر برج خنک کننده می باشد تا بتوان آب ورودی و جبرانی برج خنک کننده را با کیفیت بهتری تامین نمود. راه حل دیگر برای جلوگیری از رسوب پکینگ ها و قطعات کولینگ تاور استفاده از پکینگ های مناسب با شرایط اقلیمی منطقه و خصوصیات آب می باشد.
برای مکانهای که از آب های نامناسب و املاح زیاد جهت خنک کاری استفاده میشود پکینگ های گرید اسپلش ، رندم اسپلش و نت اسپلش پیشنهاد می شود در صورت تاکید به استفاده از پکینگ فیلم، پیشنهاد می شود از پکینگ های پی وی سی فیلم با گام بالاتر از 22 استفاده شود. جهت حذف رسوبات نیز می توان بصورت دوره ای پکینگ ها و قطعات برج خنک کننده را اسید شوی و نظافت نمود و یا از مواد شیمیایی برای جلوگیری و رفع رسوبات و جلبک ها استفاده نمود.
آیا تا به حال کولر تبخیری را دیده اید که پوشال یا لنت های آن برای مدت طولانی تعویض نشده باشد؟ من آنها را چنان با ذخایر معدنی دیده ام که دمنده دیگر نمی تواند هوا را از میان آنها بکشد. من همچنین دیده ام که آنها رشد بیولوژیکی فراوانی را در آب چاهک ایجاد می کنند. این دقیقاً همان چیزی است که در یک برج خنک کننده بدون توجه کافی به بهداشت و یک استراتژی تصفیه آب مناسب اتفاق می افتد.
باید بدانید هنگامی که جامداتی که در آب حل می شوند از محلول خارج می شوند، ابتدا روی سطوح تبادل حرارت و سطوحی که آب در آن تبخیر می شود، رسوب می کنند. مبدل‌های حرارتی، کندانسورهای خنک‌شده با آب، حذف کننده‌های رانش، سطوح کویل برج های خنک‌کننده مدار بسته و سطوح پرکن برج های خنک‌کننده مدار باز چند نمونه از سطوحی هستند که در آنها این اتفاق می‌افتد.
رسوبات معدنی، خاک و رسوب بیولوژیکی بر روی هر سطح تبادل حرارتی می تواند منجر به کاهش انتقال حرارت، کاهش راندمان برج و افزایش هزینه های انرژی شود. در حالی که کاهش رسوب در عملکرد درست و بهینه برج خنک کننده مهم است، اجتناب از رسوب در کندانسور خنک کننده با آب کاملاً حیاتی است. رسوب گیری و رسوب در کندانسور به طور قابل توجهی قابلیت انتقال حرارت را کاهش می دهد و به طور جدی بر هزینه های انرژی، عملکرد و قابلیت اطمینان تأثیر می گذارد.
.jpg)
مدیریت آب جبرانی کولینگ تاور :
یک استراتژی دو بخشی معمولاً برای مدیریت محتوای معدنی آب چاهک و آب مناسب برج خنک کننده استفاده می شود. بخش اول حفظ pH آب در محدوده مجاز و تغذیه نوع و مقدار صحیح مواد شیمیایی برای کمک به آب در حفظ مقدار بیشتری از مواد جامد محلول در آب است. قسمت دوم عمداً مقداری از آب حوضچه را به داخل زهکشی می فرستد (دمیدن). Blow down محتوای معدنی بسیار غلیظ آب کاروان را با رقیق کردن آن با آب تازه آرایشی که برای جایگزینی آب هدر رفته عمدی اضافه می شود، کاهش می دهد.
رشد بیولوژیکی بسته به ارگانیسم خاصی که درگیر است نیز می تواند به یک خطر قابل توجه برای سلامت تبدیل شود. اجازه دادن به گل و لای و رشد بیولوژیکی برای تجمع در مخزن یک برج خنک کننده می تواند باعث تسریع خوردگی سامپ و کوتاه شدن چرخه عمر برج خنک کننده شود. همچنین می‌تواند پناهگاهی برای میکروب‌ها برای فرار از اثرات یک بیوسید فراهم کند.
استراتژی مناسب تصفیه آب و بهداشت خوب برج خنک کننده راه حلی برای همه نیست. کیفیت آب آرایشی نیاز به تنظیم نوع مواد شیمیایی و بیوسیدهای مورد استفاده دارد. همچنین ممکن است برای کنترل مناسب نیاز به تغییر نرخ خوراک و کاهش سرعت داشته باشد. علاوه بر این، این الزامات ممکن است با ویژگی های هر نصب برج خنک کننده منفرد تغییر کند.
به گفته آلن بیتمن از DB Water Technologies، چندین چیز وجود دارد که در یک برنامه تصفیه آب برج خنک کننده خوب باید به آن توجه شود تا موثر باشد. آنها جامدات محلول کل (TDS)، سختی آب ، pH، کلریدها، جامدات معلق، یک روش مناسب برای کنترل بیولوژیکی و یک استراتژی مناسب دمیدن هستند. هر سازنده برج خنک کننده توصیه هایی را برای حفظ شرایط آب مناسب آب کاروان منتشر می کند. توصیه یک متخصص تصفیه آب واجد شرایط برای اطمینان از اینکه هر مورد فوق در استراتژی کلی شما برای تصفیه آب برج خنک کننده گنجانده شده است، توصیه می شود.