دانلود گزارش کارآموزی واحد سرویس های جانبی و برج های خنک کننده در شرکت پتروشیمی مارون

مقدمه ای بر  برجهای خنک کننده          

برجهای خنک کننده در صنعت جهت کاهش آلودگی حرارتی بطور کلی استفاده می شود که نهایتاَ در دستگاههای زیادی از قبیل پمپ ها و توربین ها و مبدل های حرارتی از آن استفاده می گردد، در این گزارش علاوه بر آنکه به بررسی قسمتهای مختلف برج خنک کننده و متعلقات آن می پردازیم، بلکه سعی خواهیم نمود توضیحاتی راجع به کنترل شیمیایی برجهای خنک کننده بدهیم .

در برجهای خنک کننده مانند هر سیستم دیگری عوامل و مشکلاتی وجود دارد که باعث می شود تا عملکرد سیستم بهینه نباشد و این مسئله باعث ایجاد خساراتی به سیستم موجود می گردد، مشکلات موجود در برجهای خنک کننده شامل مسائلی از قبیل خوردگی ، رسوب و نقش میکروبیولوژی میکروارگانیسم های موجود در آب می باشد.

انواع سیستمهای خنک کننده :

1- سیستم خنک کننده یکطرفه (ONCE THROUGH)

معمولا در جاهائی که آب به مقدار زیاد در دسترس باشد از این سیستم استفاده می شود که در آن آب از یک طرف وارد و از طرف دیگر خارج میگردد و چون آب در این نوع از سیستم ها تغلیظ نمی شود رسوبات تشکیل شده قابل توجه نیست.

2- سیستم خنک کننده بسته (CLOSED)

همانطور که میدانید در موتورها و کمپرسورها بالا رفتن درجهء حرارت فلزات ایجاد فشار نموده و نهایتاً باعث از کار افتادگی آنها میگردد.به منظور غلبه بر این مشکلات و بالا بردن بازده دستگاهها بمرور زمان روشهای طراحی تغییر داده شده در آغاز اهمیتی به آب برجهای خنک کننده داده نمی شد و آبهای موجود به مقدار زیادی مواد محلول و معلق به همراه داشت و دارای سختی بود که اینها سبب ایجاد رسوب می شد و این شرایط موجب از کار افتادن دستگاهها می گردید سیستمم های خنک کننده بسته که شکل آن در صفحه بعد نشان داده شده است آب در یک سیکل بسته جریان دارد و عمل سرد شدن آب از طریق یک مبدل هوائی صورت میگیرد.

 در این نوع از سیستمهای خنک کننده آب جبرانی (MAKE UP) فقط برای جبران آب خروجی از   PACKINGSپمپها و یا دورریز سیستم در زمان تعمیرات و به مقدار خیلی کم آب تبخیر شده استفاده می گردد. در سیستمهای مدار بسته مشکلات مربوط به فولینگ ناشی از رشد میکروارگانیسم ها بصورت لجن موجود نمی باشد. 

3- سیستم خنک کننده باز

برای صرفه جوئی در مقدار آب مصرفی و نیز محافظت دستگاهها از خوردگی از برجهای خنک کننده استفاده می شود، در این سیستمها حرارت جذب شده توسط آب در مبدل های حرارتی در داخل برجهای خنک کننده پس داده می شود. این حرارت با تبخیر مقداری از آب در برج از بین می رود در نتیجه مواد محلول در سیستم باقی می ماند و تغلیظ می شود. شکل ۴ شمای سیستم خنک کننده باز می باشد.

تجهیزات برجهای خنک کننده

۱- FAN                                        ۲- FAN STACK

۳- DRFTELIMINATOR ( تله های حذف قطرات آب از هوا )

۴- DISTRIBUTOR (توزیع کننده)

۵- PACKING OR FILLING

۶- BASIN (حوضچه جمع آوری آب بارش شده)

۷- SUCTION WAY (حوضچه مکش)

۸- ساختمان اصلی

شکل ۵ شمای یک برج خنک کننده که دارای یک یا چند فن از نوع مکنده یا (INDUCED DRAFT FAN) می باشد، سیستم با حجم V از آب تازه پر می شود آب رفت (SUPPLY) بمنظور سرد کردن فرآیند از طریق حوضچه(SUCTION BAY) بوسیله پمپ وارد مبدل حرارتی (C) شده و خود گرم  می شود. آب گرم برگشتی (R) با فشار از طزیق RISER وارد برج خنک کننده می گردد که این آب از طریق توزیع کننده ها (DISTRIBUTOR) که بصورت نازل می باشند، پخش می گردد. سپس آن بصورت قطرات وارد قسمت PACKING می شود و بصورت بارشی در قسمت (BASIN) جمع آوری می گردد.

یکی از مؤثرترین و اقتصادی ترین برجهای خنک کننده که در شکل ۵ نشان داده شده در آن هوا (A) از داخل بادگیرها که در قسمت بالای حوضچه قرار دارند داخل برج شده و سپس ضمن بالا رفتن با قطرات آب که بصورت باران و در خلاف جهت آن در حال فرودند، برخورد می کند.

در برج خنک کننده بین هوا و آب گرم داخل برج دو نوع انتقال حرارت انجام میگیرد. مقداری از آب با جذب حرارت به بخار تبدیل می شود این انرژی که گرمای نهان تبخیر نامیده می شود و باید به نیروی جاذبه بین مولکولی حالت مایع غلبه نماید و در حدود b۱/ BTU۱۰۰۰ است از آب جذب می شود و باعث پائین آمدن درجه حرارت آن می گردد، حدود % ٨۰-۷۵ انتقال حرارت در برجهای خنک کننده از طریق گرمای نهان جذب می شود هنگامی که درجه حرارت تر که معیار ظرفیت گرمائی هوای اتمسفر محسوب می شود (WET BULB TEMPERATURE) پائین تر از دمای آب باشد، انتقال گرما از آب به هوا جریان خواهد داشت. نوع دیگر انتقال حرارت که موجب بالا رفتن دمای هوا و کاهش دمای آب می گردد حرارت محسوس (SENSIBLE HEAT) گفته می شود و بقیه % ۲۵-۲۰ انتقال حرارت را در بر می گیرد. جریان هوا و بخار آب، شامل قطرات (تله های حذف قطرات آب DRIFT ELIMINATOR) موجب تغییرات ناگهانی جریان مستقیم هوا می گردند قطرات آب از جریان بخار جدا شده و به داخل حوضچه ریخته می شوند، بخار آب (E) و هوا از طریق STACK FAN به اتمسفر فرستاده می شود مقدار کمی از آب بوسیله باد (D) بیرون ریخته می شود که به آن آب از دست رفته از طریق باد (DRIFT LOSS) گفته می شود که مقدار ان % ۲/٠- ۱/۰ آب گردشی می باشد. حجمی از آب بمنظور کنترل غلظت نمک های آب برجهای خنک کننده به میزان  (B) از سیستم تخلیه می گردد که به آن زیرآب (BLOW DOWN) گفته می شود با در نظر گرفتن آب بخار شده (E) و دورریز بوسیله باد (D) باید آب جبرانی (MAKE UP) بمنظور ثابت نگهداشتن حجم آب به سیستم (V) افزوده شود که در آن رابطه زیر برقرار است:

M = E + B + D

حال با توجه به توضیحات مذکور جا دارد که به بررسی نحوه جریان هوا در برجهای خنک کننده بپردازیم .

جریان در برجهای خنک کننده

جریان در برجهای خنک کننده به دو دسته تقسیم می شود:

 ۱-                                                                         NATURAL DRAFT      

                        FORCED DRAFT

۲-                                                               MECHANICAL DRAFT             

                    INDUCED DRAFT

NATURAL DRAFT

در این نوع از جریان، فن وجود ندارد و بر اثر جریان طبیعی هوا آب خنک می شود و معمولا ارتفاع این نوع از برجهای خنک کننده بیشتر است و یک حالت انحنا در وسط STACK وجود دارد که فشار در آن نقطه از برج کم شده و هوا با فشار اتمسفر از قسمت پائین وارد برج میشود.

FORCED DRAFT

در این نوع از جریان، فن در قسمت پائین برج نصب می شود بنابراین باید فشار برج بیشتر از فشار هوای اتمسفر باشد تا هوا جریان پیدا کند.

INDUCED DRAFT

در این نوع از جریان، فن درقسمت بالای برج قرار دارد و حالت مکش دارد که بر اثر خلأ ایجاد شده در داخل برج هوا از قسمت بادگیر بطرف بالای برج جریان پیدا می کند.

- مشخصات هر سیستم خنک کننده

مشخصات هر سیستم خنک کننده به شرح زیر است :

1- ظرفیت سیستم :

کل آبی که در حوضچه و دستگاهها در لوله های رفت و برگشت در جریان است در برجهای خنک کننده ظرفیت سیستم گویند که معمولا % ۳٠ – ۲٠ از حجم آب حوضچه در دستگاهها در جریان است .

2- افت درجه حرارت :

 هر چه اختلاف آب ورودی و خروجی از برجهای خنک کننده بیشتر باشد تبخیر بهتری صورت میگیرد.

3- زمان یک گردش :

 مدت زمانی که یک مولول آب تمام سیستم را طی کرد و دوباره به نقطه اول خود برگشت را زمان گردش میگویند.

4- تبخیر آب :

 مقداری از آب در گردش (% ۱) در واحد زمان بوسیله تبخیر از بین می رود.

5- از دست رفتن آب به وسیلۀ جریان WINDAGE OR DRIFT LOSS در سیستم برجهای خنک کننده:

 مقداری از آب بوسیلۀ جریان هوا از دستگاهها خارج میشود که مقدار آن  % ۳/۰- ۱/۰ آب در گردش در واحد زمان می باشد.

6- درجه تغلیظ CONCENTRATIONCYCLE :

 سرد شدن آب در برجهای خنک کننده بواسطه تبخیر مقداری از آب سیستم می باشد هرچه میزان تبخیر بیشتر باشد درجه تغلیظ بیشتر می شود.

 درجه تغلیظ عبارت است از نسبت مواد موجود در سیستم به غلظت همان مواد در آب جبرانی.

 درجه تغلیظ را می توان از نسبت+Ca2 یا-Cl یا Sio2 و Mg2+ آب در گردش نسبت به اب جبرانی بدست آورد اگر به سیستم مقدار زیادی کلر بخصوص بطور پیوسته اضافه شود درجه تغلیظ را نمیتوان از روی Cl- بدست آورد و نیز سیستم هائیکه در PH پائین کار می کنند، لذا مقدار زیادی اسید مصرف    می شود. در نظر گرفتن درجه +Ca2 خطا را زیاد می کند چه ممکن است در شرایطی +Ca2 در دستگاهها رسوب کنند و معمولاً با در نظر گرفتن Cl- و +Ca2  در محاسبه درجه تغلیظ می توان شرایط دستگاه را سنجید.

تجزیه مواد شیمیائی اضافه شده به آب و مواد معلق حاصل از رسوبات آهن می باشد.

فولینگ ناشی از میکروارگانیسم ها

باکتری ها از خطرناکترین نوع فولینگ را بوجود می آورند  میکروارگانیسم ها از طریق آب جبرانی و یا از طریق گردوغبار، هوا و خاک وارد برجهای خنک کننده می شوند که باعث تشکیل رسوبات لجنی شکل در داخل لوله های مبدل های حرارتی و داخل SUCTION BAY شده که روی میزان انتقال حرارت اثر می گذارد و لوله ها را مسدود کرده و باعث خوردگی نیز می شوند.

جلوگیری از فولینگ                                     PREVENTIO OF FOULING

فولینگ که ممکن است علل مختلف داشته باشد باید بطریق مقتضی جلوگیری شود به دو طریق می توان مقدار فولینگ را در سیستم برجهای خنک کننده به حداقل رسانید:

۱- مواد تولید کننده فولینگ را از آب مصرفی در برجهای خنک کننده حذف نمود.

۲- برای جلوگیری از چسبیدن آنها به سطوح فلزی آب را اصلاح نمود و میزان انتقال حرارت را کاهش داد. با استفاده از عمل انعقاد  COAGULATION  و صاف نمودن CLARRIFICTION ، آب با نمکهای آهن و آلومینیم می توان آب صافی تصفیه نمود ممکن است آب خوب تصفیه شده باشد و لی بعلت زیاد شدن مواد جامد محلول (T.D.S) و محصولات ناشی از خوردگی حاصل از واکنشهای خوردگی در داخل مبدلهای حرارتی و فولینگ مشاهده شده و رسوباتی در داخل مبدلها ایجاد کند .

در تمام سیستمهای خنک کننده مقداری میکروارگانیسم، گردوخاک، شن و ماسه و گاز وجود دارد بنابراین مسئله فولینگ همیشه وجود دارد که اخیراً از صافی های جانبی  (SIDE STREAM FILTERA) برای جدا نمودن مواد معلق در آب برجهای خنک کننده استفاده می شود، بر طبق این روش مقدار %۳-۲ از آب در گردش را از صافی عبور میدهند استفاده از صافی های مذکور بمقدار قابل ملاحظه ای از تشکیل رسوب جلوگیری می کند.

اخیراً جهت جلوگیری از FOULING و SCALING از ترکیبات آلی استفاده می شود که مقدار مواد فولینگ و اسکلینگ را به حداقل می رساند به این ترکیبات DISPERSANT می گویند که دو کار انجام می دهند.

الف- مواد تشکیل دهنده فولینگ را در آب پخش می کنند.

ب- این مواد را متراکم میسازند.

رسوب (SCALE) :

رسوب نمودن کریستالها در نتیجه تغییرات فیزیکی یا شیمیائی و بعد فوق اشباع رسیدن بعضی ازاملاح معدنی درآب اتفاق می افتد.ذرات رسوب از مواد معدنی سخت بهم چسبیده که محکم به سطح فلز      می چسبد تشکیل یافته است اختلاف رسوب و لجن (SLUDGE) در این است که لجن سست بوده و بهم چسبیده نیستند. از مهمترین رسوبات در برجهای خنک کننده می توان کربنات کلسیم، سیلیکات، ترکیبات آهن و منیزیم را نام برد.

رسوب نمودن کريستالها در نتيجه تغييرات فيزيکي يا شيميائي و بعد فوق اشباع رسيدن بعضي ازاملاح معدني درآب اتفاق مي افتد.ذرات رسوب از مواد معدني سخت بهم چسبيده که محکم به سطح فلز مي چسبد تشکيل يافته است اختلاف رسوب و لجن (SLUDGE) در اين است که لجن سست بوده و بهم چسبيده نيستند. از مهمترين رسوبات در برجهاي خنک کننده مي توان کربنات کلسيم، سيليکات، ترکيبات آهن و منيزيم را نام برد.

انواع رسوبات و علل تشکيل آنها

عواملي که باعث تشکيل رسوب مي شوند بشرح ذيل است.

۱-حلاليت بعضي از مواد در دماهاي بالا کاهش مي يابد و تمايل به تشکيل رسوب زياد مي شود ولي بعضي ديگر از مواد برعکس عمل مي کنند يعني در دماهاي بالا محلولند و دردرجه حرارت پائين مواد غير محلول تشکيل مي دهند.

۲- PH و قليائيت عامل ديگريست که در تشکيل رسوب مؤثر است. معمولا" با افزايش قليائيت حلاليت کربنات کلسيم کاهش مي يابد. بعضي از مواد نيز مانند سولفات کلسيم در قليائيت هاي پائين کمتر محلول است.

۳- بالا بودن غلظت مواد حل شده، مثل کلرورها، سولفاتها، منيزيم و سيليکات روي ميزان حلاليت يکديگر مؤثرند.

۴- فعاليت بعضي از ميکروارگانيسم ها روي حلاليت مواد محلول مؤثرند.

۵- بالا بردن غلظت بعضي از مواد بازدارنده خوردگي (INHIBITOR) ممکن است باعث تشکيل رسوب شود. بطور مثال بالا بودن غلظت فسفات باعث مي شود رسوب غير محلول فسفات کلسيم يا آهن بوجود آورد. هرچه PH از ۷ بالاتر باشد تمايل ترکيبات ترکيب آهن و کلسيم براي تشکيل رسوب زياد مي شود.

۶- شرايط تر و خشک متناوب باعث رسوب دادن نمکهاي محلول مي گردد.

تشکيل رسوب در آب برجهاي خنک کننده و نحوه کنترل آن

رسوبات بر روي لوله هاي آب سيستمهاي خنک کننده تحت شرايط خاصي ايجاد مي شوند.

رسوبات سخت و فشرده مي توانند مانع انتقال حرارت شده و نهايتاً سبب تقليل راندمان دستگاه شوند. تشکيل رسوب در روي لوله ها سبب ايجاد پيلهاي اکسيژن شده، ضمن آنکه زير رسوبات محيط مناسبي براي رشد باکتري هاي غير هوازي مي باشد. نوع و مقدار رسوب بستگي به کيفيت آب جبراني، کيفيت مواد افزودني به آب، PH آب خنک کننده، درجه حرارت، سرعت جريان آب و تعداددفعات تغليظ آب خنک کننده مي باشد. سيستمهاي خنک کننده باز که از پلي فسفاتها براي بازدارندگي استفاده مي کنند، غالبا بر روي سطوح ترکيباتي نظير کربنات کلسيم، تري کلسيم فسفات، فسفات روي، سيليکات منيزيم و سولفات کلسيم تشکيل مي شود.

کربنات کلسيم معمولا اولين رسوبي است که در تمام آبها تشکيل مي شود چون که اين لايه از سختي طبيعي و قليائيت و بي کربنات موجود در آب بوجود مي آيد و داراي کمترين حد حلاليت نسبت به ساير رسوبات است. بنابراين بطور نرمال ايجاد رسوب در سيستم آبهاي خنک کننده مي تواند بر مبناي ته نشيني کربنات کلسيم باشد .

اصولاً بر اساس نمکهاي محلول موجود در آب، آب را مي توان به آب سخت و يا آب نرم طبقه بندي نمود. سختي دائمي بدليل وجود سولفات کلسيم و منيزيم و سختي موقت بدليل وجود بي کربنات کلسيم و منيزيم است. بسياري از فلزات مانند آهن و سرب در آب سخت کمتر از آب نرم خورده مي شوند زيرا ايجاد رسوب کربنات کلسيم برسطح اين فلزات مي تواند بعنوان باز دارنده هاي مناسب جهت حفاظت فلز عمل نمايند. چنين لايه هائي غالباً در آبهاي نرم که مقدارسختي آن خيلي کم مي باشد تشکيل نمي شود، براي سختي آب تنها عامل تشکيل لايه هاي کربنات کلسيم نيست، بلکه PH آب، اسيدتيه يا قليائيت کلي ، غلظت يونهاي کربنات و بيکربنات هم مهم مي باشند. جهت تعيين خورندگي آب و يا رسوب دهي آن ، ضريب تعادلي کربنات يا ضريب اشباع (Saturation Index) تعريف شده است. ضريب اشباع به عنوان اختلاف بين PHواقعي آب و يک عامل که به نام ضريب لانگلير (Langelier Index) با مقدار PH اشباع و PH معروف است تعريف مي شود. مقدار SI (ضريب لانگلير) يک وسيله اي است که به کمک آن مقدار حلاليت اشباع CaCo3 در آب را مي توان فهميد.

مقدار مثبت ضريب اشباع نشان دهنده خاصيت رسوب دهي کربنات کلسيم و مقدار منفي نشانگر تمايل CaCo3 به حل شدن مجدد است (خاصيت خورندگي آب) مقدار صفر SI نشان دهنده حالت تعادلي آن مي باشد. لازم به ذکر است که چنانچه آبهاي طبيعي حاوي مواد آلي مانند جلبک يا سيليس کلوئيدي باشند، آنگاه ممکن است کربنات کلسيم بر روي آنها رسوب نموده و در نتيجه حتي براي مقادير مثبت SI نيز آب خورنده باشد. تشکيل رسوب مي تواند با استفاده از تنظيم PH (استفاده از اسيد) و يا تزريق مواد ضد رسوب يا پخش کننده (DISPERSANT) کنترل گردد.

انديس لانگ لاير (LONGLIER INDEX)

انديس لانگ لاير شرايطي را که در آن کربنات کلسيم تمايل به رسوب کردن يا حل شدن دارد نشان مي دهد. اين انديس را مي توان با داشتن PH غلظت کلسيم، قليائيت، جامدات حل شده و درجه حرارت بدست آورد. براي آبهائي که PH آنها بين ۵/۹- ۵/۶ باشد معادله لانگ لاير براي PH که در آن آب در حال تعادل با کربنات کلسيم (PHs) است بقرار زير است .

PH3 = (PK2 – PK3) + Pca + PALK

Pca = - Log [Ca2+] , PALK = Log [k2]

= [H+][CO32-] / [HCO3-]

PKs =-Log Ks Ks = [Ca2+] [Co32-]

(k2) ثابت دومين تفکيک اسيد کربنيک و k3 حاصلضرب انحلالي کربنات کلسيم است. 3PK-PK2 به ميزان قدرت يونها و درجه حرارت بستگي دارد. تفاوت PH اندازه گيري شده و PH3 آبي که با کربنات کلسيم را در سيستم از نظر تمايل به رسوب کردن و يا حل شدن نشان مي دهد. اگر اين انديس مثبت باشد چنانجه که قبلاً توضيح داده شد کربنات کلسيم تمايل به رسوب کردن دارد و چنانچه منفي باشد کربنات کلسيم حل مي شود و اگر صفر باشد يعني کربنات کلسيم با آب در حالت تعادل مي باشد.

انديس پايدا ري (STABILITY INDEX)

STABILITY INDEX = 2PHS – PH

اگر انديس پايداري ۶ يا کمتر از آن باشد ميزان رسوب بيشتر و تمايل به خوردگي کاهش مي يابد. چنانچه اين انديس بيشتر از ۷ باشد ديگر فيلم محافظ کربنات کلسيم پيشرفت نمي کند و در ۵/7 =PH عمل رسوب شدن کمتر و تمايل به خوردگي بيشتر مي گردد.

کنترل درجه تغليظ CONTROL) CONCENTRATION CYCLE)

در برجهاي خنک کننده هر چه درجه تغليظ زيادتر باشد مقدار آب جبراني آنها (MAKE UP) کمتر و مواد شيميائي کمتري مورد نياز است. بالا نگهداشتن درجه تغليظ به کيفيت آب جبراني برجهاي خنک کننده بستگي دارد، هر چه املاح کلسيم، منيزيم، سيليکا و کلرورسولفات آب جبراني کمتر باشد در شرايط بهتري مي توان با اين دستگاهها کار کرد. اگر درجه تغليظ خيلي بالا رود املاح موجود در سيستم تمايل به تشکيل رسوب مي نمايند براي کنترل درجه تغليظ از زير آب (BLOW DOWN) استفاده مي نمايند که معمولا اين آب دورريز از آب برگشتي مي باشد. رابطه درجه تغليظ با درصد زيرآب بصورت زير حساب مي شود:

CONCENTRATION CYCLE = %C+%B / %B

که در آن C مدار آبي که در گردش است و B آبي است که بوسيله زير آب و باد به هدر مي رود.

درجه تغليظ در واقع نسبت مقدار کلرور آب برجهاي خنک کننده به کلرور آب جبراني است.

CONCENTRATION CYCLE = CLc / CLMu

همانطور که مي دانيم آب جبراني در واقع معادل مقدار آب هدر رفته از طريق تبخير و زيرآب است يعني: Mu = B + E

طبق قانون بقاي جرم مقدار کلروري که به سيستم وارد و خارج مي شوند برابرند.

Mu × CLMu = (B ×ClB) + (E × ClE)

آب تبخير شده کلروري همراه ندارد پس ClE پس :

Mu × CLMu = B ×ClB

و چون در شرايط تعادلي آبي که از طريق BLOW DOWN خارج مي شود با آب برجهاي خنک کننده داراي يک غلظت است پس B ×Clc Mu × ClMu =

پس داريم :

lc / Clmu = Mu / B C

پس مي توان گفت :

CONCENTRATION CYCLE = MU / B

و نهايتاً داريم :

CONCENTRATION CYCLE =E+B / B

در برجهاي خنک کننده با افزايش درجه تغليظ غلظت يونها و جامدات حل شده بالا رفته و گرماي توليد شده که بر اثر تبادل حرارت بوجود مي آيد بوسيلۀ تبخير از برجهاي خنک کننده خارج مي شود.

کنترل رسوب در آبهاي برجهاي خنک کننده

بمنظور جلوگيري از تشکيل رسوب در آب برجهاي خنک کننده، تنظيم شيميائي آب از اهميت زيادي برخوردار است. بطور کلي بالا رفتن غلظت مواد و جامدات حل شده و معلق در آب برجهاي خنک کننده سبب افزايش ميزان رسوب دهي آب مي شود استفاده از بازدارنده هاي کنترل رسوب (DISPERSANT) کمک مؤثري در اين کنترل مي تواند داشته باشد. معمولا اين بازدارنده ها در محدوده PHقليائي بکار برده مي شوند. ميزان استفاده از بازدارنده هاي کنترل رسوب معمولا در حدود PPM ۲٠٠-۵۰ مي باشد.

روش هاي کنترل رسوب گذاري

۱- نرم نمودن آب (سختي گيري )

حذف تمام يا قسمتي از املاح آب جبراني (MAKE UP) برجهاي خننک کننده بوسيلۀ رزين هاي تبادل کننده يوني يکي از راههاي جلوگيري از تشکيل رسوب است ولي چون در اين روش املاح کلسيم حذف مي گردد خاصيت خوردگي آب را افزايش مي دهد.

۲- تنظيم PH :

از راههاي ديگر تنظيم PH در حدي که سيستم نه حالت خورنده داشته باشد و نه حالت تشکيل رسوب. که اين مهم با نگه داشتن انديسهاي اشباع و پايداري در حد معيني قابل دسترس مي باشد در PH خاصي مي توان از تشکيل رسوب جلوگيري نمود ولي در PH پائين خوردگي دستگاهها مطرح مي شود که با استفاده از بازدارنده هاي خوردگي (CORROSION INHIBITOR) اين مسئله حل مي گردد.

۳- تزريق اسيد در برجهاي خنک کننده

اسيدها از متداولترين موادي مي باشند که براي کنترل جرم و رسوب گذاري در سيستم برجهاي خنک کننده استفاده مي شوند. اسيدها قليائيت آب را کاهش داده و از تشکيل رسوبات کربناتي جلوگيري مي کنند. واکنش اسيد سولفوريک با بي کربنات کلسيم به قرار زير است :

Ca (HCo3)2 + H2SO4 CaSo + 2Co2 + 2H2O

به دليل قابليت حلاليت سولفات کلسيم، که حداقل صد برابر بيشتر از کربنات است جلوگيري از تشکيل رسوب در غلظت هاي بالاتر از نقطه اشباع صورت مي گيرد به منظور کنترل جرم (رسوب )، تزريق مقدار کافي از اسيد سولفوريک براي رسيدن به يک قليائيت و PH مناسب، لازم و ضروري است. اسيد سولفوريک از متداولترين اسيدهائي است که براي سيستمهاي خنک کننده استفاده مي شود، علت آن، قيمت ارزان و قابل دسترس بودن آن مي باشد .

۴- عمليات تقليل مواد معلق

همانطور که قبلاً بطور مختصر توضيح داده شد با عبور آب برج از فيلترهاي شني مي توان مواد معلق موجود در آب گردشي را به حداقل مقدار کاهش داد.

در اين فرآيند % ۳ از آب گردش از اين فيلترها عبور مي کنند. غالباً راندمان اين فيلترها در حدود % ۲٠- ۱٠ است . براي راندمان هاي بالاتر از مواد ديگري مثل آنتراسيت و يا مخلوطي از شن و آنتراسيت مي توان استفاده نمود. در صورت وجود PPM ۳۰-۱٠ ذرات معلق در آب، مي توان با استفاده از اين روش ذرات را تا مقدار % ۷۵- ۵۰ حذف نمود.

۵- پلي فسفات ها

پلي فسفات ها داراي خواص زيادي هستند که در واقع سرعت تشکيل رسوب مواد را آهسته مي کنند. پلي فسفاتها زمان تشکيل رسوب را به تأخير انداخته تا اينکه آب از دستگاهها عبور نمايد. حدود PPM 5-3 از پلي فسفات تمايل تشکيل رسوب را کنترل مي کند. پلي فسفات ها با يونهاي کلسيم و منيزيم ترکيب شده و توليد نمک هاي کمپلکس محلول اين يونها را مي نمايند.

۶- پلي فسفات و مواد آلي

ترکيبي از پلي فسفات و مواد آلي يکي از راه هاي جلوگيري از تشکيل رسوب مي باشد. اين مواد آلي معمولاً لينگنين و تانن مي باشند که معمولاً مقدار آنها حدود PPM ۱٠٠- ۱٠ تغيير مي نمايد. اين مواد روي کريستالها را پوشانده و مانع از چسبيدن آنها به سطح دستگاهها مي شود.

خوردگي CORROSION

انهدام و زوال يک ماده در اثر واکنش با محيط اطراف را خوردگي مي نامند. اکثر فلزات در حالت خالص خود ناپايدار بوده و با توجه به محيطي که در آن قرار دارند تمايل به رسيدن حالت پايدار خود دارند، يکي از مهمترين تئوريهايي که امروزه مطرح مي باشد تئوري الکتروشيمي مي باشد بر اساس اين تئوري براي اينکه خوردگي ايجاد گردد بايد بين دو يا چند نقطه فلزات اختلاف پتانسيل وجود داشته باشد تا جرياني عبور کند. خوردگي اکسايش يک فلز بوسيله بعضي از عوامل اکسيد کننده در محيط مي باشد . ناحيه اي از فلز که اکسيد مي شود آتد و قسمتي که به وسيله عامل اکسيد کننده احيإ مي گردد کاتد گفته مي شود اين دو ناحيه از هم جدا بوده و با پيشرفت خوردگي، الکترون بين اين دو ناحيه جريان مي يابد. در سيستمهاي آلي کاتيونها بطرف کاتد و آنيونها بطرف آند حرکت مي کنند جريان الکترونهايي که از فلز عبور مي کنند را جريان خوردگي مي گويند، شرايطي که ميزان هدايت الکتريکي آب را افزايش مي دهد. هنگامي که خوردگي روي مي دهد فلز از قسمت آند وارد محلول مي شود (واکنش اکسيداسيون) يک يا چند واکنش در قسمت کاتد رخ ميدهد .( واکنشهاي احيإ )

الکترودي که در آن واکنش اکسيداسيون روي مي دهد و از آن الکترونهائي وارد محلول مي شود آند ناميده مي شود، واکنش آندي به صورت زير مي باشد:

Fe Fe2+ +2e-

الکترودي که در آن واکنش احيإ انجام ميگيرد کاتد مي گويند. واکنش کاتدي بصورت زير مي باشد:

2H + H2 – 2e-

از خوردگي هاي مهم ميتوان خوردگي يکنواخت و خوردگي حفره اي را نام برد.

۱- خوردگي يکنواخت

اين نوع خوردگي که زنگ زدن آهن و تيره شدن نقره از نوع آن مي باشد سطح فلز بطور يکنواخت خورده مي شود.

٢- خوردگي حفره ايي

اين خوردگي بر اثر حمله متمرکز به بعضي از قسمتهاي سطوح فلزي حاصل مي شود و خوردگي در قسمت آند پيل غلظتي تشکيل شده روي ميدهد و فرورفتگي در يک نقطه نسبت به ساير نقاط بيشتر مي شود. خوردگي از نوع عمقي خطرناکترين نوع خوردگي به حساب مي آيد و با سوراخ شدن لوله هاي دستگاهها و در نتيجه کاهش ميزان توليد مي گردد.

در صنعت خوردگي نقش بسيار مهمي دارد و چنانچه دستگاهي در اثر خوردگي از کار بيفتد ضربه اقتصادي زيادي ايجاد مي کند اين ضررها شامل مخارج تعويض دستگاه مثل لوله هاي مبدل حرارتي و غيره مي باشد.

از مهمترين عواملي که در سيستمهاي برجهاي خنک کننده باعث خوردگي مي شود مي توان به مشخصات آب، درجه حرارت، سرعت آب و تماس فلزات غير همگن با يکديگر اشاره نمود. براي برجهاي خنک کننده معمولاً PH آب در حد ٧ تا ۵/۸ نگهداري مي شود. اين ارقام مربوط به PH آب مي باشد ولي غالباً PH سطح فلز در تماس با آب کمي متفاوت مي باشد و اين اختلاف بدليل انجام واکنش هائي مي باشد که در روي سطح صورت ميگيرد، معمولا احيإ اکسيژن در محيط خنثي بدليل تشکيل OH- سبب افزايش PH مي شود در صورتي که بدليل خوردگي در زير رسوبات تشکيل شده بر روي سطح کاهش مي يايد. تنظيم PH براي آب برجهاي خنک کننده بستگي زيادي به نحوه و نوع کنترل شيميائي دارد و لذا استفاده از بازدارنده ها جهت تقليل ميزان خوردگي توصيه شده است.

كنترل خوردگي

همانطور كه ميدانيم متناسب با افزايش دماي سيال، مقدار خورندگي در سيستم بوسيله اکسيژن محلول زياد ميگردد بنابراين در دستگاههائي که داراي VENT مي باشند اين تمايل بعلت کم شدن حلاليت اکسيژن در درجات حرارت بالاتر کاهش مييابد، اين کار اساس کار هوازدائي مکانيکي مي باشد. شکل شماره ۳ نمودار چگونگي افزايش خورندگي را در دماهاي بالا براي دو سيستم مختلف نشان مي دهد منحني A متعلق به سيستمي است کاملاً بسته که راهي براي خروج اکسيزن ندارد بنابراين ميزان خوردگي متناسب با افزايش دما بوده و تغييرات بشکل خط مستقيم مي باشد. منحني B مربوط به سيستمي است که داراي VENT ميباشد همانطوريکه ملاحظه ميگردد تا درجه حرارت حدود F ◦ ۱٧۰ دو منحني موازي و بعد از آن بطرف پائين منحرف مي گردد چون در سيستم VENT وجود دارد حلاليت اکسيژن کمتر و ميزان خوردگي کاهش مي يابد در اکثر سيستمهاي بسته در نقاطي که انتقال حرارت بالا مي باشد اکسيژن باعث خوردگي شديد مي شود.

بازدارنده ها INHIBITORS

بازدارنده ها به دو نوع معدني و آلي تقسيم مي گردند و عملکرد کلي آنها بدين صورت است که يک فيلم محافظ غير محلول روي سطح فلز ايجاد مي شود و رابطه آب را با سطح فلز قطع مي کند و مانع خوردگي مي شود.

۱- کرماتها

عمل محافظ بودن کرماتها به فيلم نازکي که روي قسمت آندي تشکيل مي دهد نسبت داده مي شود. کرماتها به تنهائي اگر مصرف گردند سبب ايجاد خوردگي حفره ايي مي نمايد ولي اگر با بازدارنده هاي ديگر مصرف گردد اين مشکل از بين مي رود بايد دقت نمود غلظت يون Cl- زياد نگردد چون باعث از بين رفتن فيلم محافظ مي گردد. کرماتها ترکيباتي سمي هستند و باعث آلودگي سيستم ميگردند در صورت استفاده از کرماتها غلظت آن حدود PPM ۳۰۰-2۰۰ نگه ميدارند و در PH پائين بازده بهتري دارند. کرمات اگر با zn بکار برده شود بازده بسيار خوبي خواهد داشت.

۲- پلي فسفات ها

پلي فسفاتها با ايجاد يک لايه محافظ از خوردگي جلوگيري مي نمايند پلي فسفاتها علاوه بر جلوگيري از تشکيل خوردگي از تشکيل رسوب نيز جلوگيري مي کنند اين بازدارنده را مي توان در درجه حرارت بالا و PH بيشتر از ۵ بکار برد پلي فسفاتها از نظر جلوگيري از خوردگي ضعيف تر از کرماتها هستند و باعث ايجاد رسوب نيز در سيستم مي گردند بنابراين BLOW DOWN مقداري از مشکل را حل مينمايد. اين بازدارنده خوردگي از نوع حفرهايي ايجاد نمي کند.

از ديگر بازدارنده هاي معرفي مي توان به سيليکاتها، نيتريتها اشاره نمود. ديگر بازدارنده از نوع کاتدي است که شامل نمک هاي روي، نيکل، منگنز و کروم سه ظرفيتي مي باشد که توليد هيدروکسيدهاي غيرمحلول چسبنده مي نمايند.

بازدارنده هاي آلي

تعدادي از ترکيبات آلي شامل آمين ها، اکسيدها، استرها، مرکاپتانها مورد استفاده قرار مي گيرند که در قسمتهاي آندي و کاتدي جذب شده و فيلمهاي محافظ ايجاد مي کنند هنگامي که اين ترکيبات همراه با پلي فسفات ها و کرماتها بکار روند اثر بازدارندگي مؤثري دارند.

ميکروارگانيسم ها

ميکروارگانيسم ها در آب و هوا وجود داشته و وارد سيستمهاي خنک کننده مي شوند و شروع به رشد سريع مي نمايند و باعث کاهش انتقال حرارت، خوردگي و بسته شدن لوله هاي مبدلهاي حرارتي مي شوند و داراي انواع مختلف مي باشند بعضي از آنها از آهن تغذيه مي کنند و انواعي سولفات را به سولفور تبديل مي کنند. جلبک ها معمولاًدر آبهاي شور و شيرين رشد مي کنند و چون براي رشد احتياج به نور خورشيد دارند، رشد آنها در سيستم برجهاي خنک کننده زياد مي باشد مقادير زياد آنها باعث جلوگيري از جريان آب و در نهايت بسته شدن لوله هاي آب و پمپها مي شوند ميکروارگانيسم هائي بنام سيستمهاي خنک کننده دارند کلر مي باشد کلر عامل اکسيد کننده اي خيلي قوي است با پروتوپلاسم ترکيب شده و با نيتروژن پيوندي در پروتئين، تشکيل پيوندهاي نيتروژن – کلر پايدار مي دهد. کلرزني مواد غذائي متنوع فعال در آب خنک کننده را براي تغذيه ميکروارگانيسم ها نامناسب مي سازد، اين مطلب همچنين تأثير مهمي در قدرت کلر بعنوان يک ميکروب کش عمومي دارد مشتقات کلر که شامل اسيد هيپوکلرو، هيپوکلريت کلسيم، دي اکسيد کلر و غيره مي باشد نيز بعنوان ميکروب کش بکار مي روند. مصرف کلر بصورت شوک (SHOCK) بسيار مؤثر است. مقدار مصرفي آن معمولاً به مقدار PPM ۵۰2- ۵۰1 کنترل مي شود. واکنش کلر در آب بصورت زير است :

Cl2 + H2O HoCl + HCl

اسيد هيپوکلرو تشکيل شده روي ميکروارگانيسم ها اثر کرده و آنها را از بين مي برد. بنابراين مي توان گفت :