کنترل خوردگی در برج های خنک کننده

در مدارهای آب خنک کننده، مشکلات خوردگی و پوسته پوسته شدن چیز جدیدی نیست، اما روندهای مستمر در قوانین زیست محیطی منجر به درجات هر چه بیشتر تبخیر و در نتیجه غلظت بسیار بالای باقیمانده گونه های مختلف می شود. بنابراین، حتی اگر آب های مورد استفاده در ابتدا تمیز و غیر خورنده باشند، به دلیل این اثر غلظت، خورنده شده و تمایل آنها به ایجاد رسوب و رسوب زیستی افزایش می یابد. در این مقاله نگاهی به برج ‌های خنک‌ کننده، خوردگی در برج های خنک کننده و مشکلات ناشی از آن که معمولاً با آنها رو به ‌رو هستند و نحوه جلوگیری از آنها خواهیم داشت.

انواع مدارهای برج خنک کننده

در یک مدار بسته، تمام آب خنک کننده در یک حلقه بسته محدود می شود. هیچ تماسی با اتمسفر وجود ندارد و بنابراین خطر آلودگی توسط دومی وجود ندارد. گرما از طریق رسانش و جابجایی از طریق مدار ثانویه و نه مستقیماً با تبخیر آب مدار اولیه حذف می شود. مدارهای بسته را فقط می توان در کارخانه های کوچک، در سیستم های با سرعت جریان بالا یا در سیستم هایی با واحد تبرید (مخزن آب یخ) استفاده کرد. 

کولینگ تاور خنک کننده با چرخش باز، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، بیشترین استفاده را دارند. مدار نیمه بسته توسط یک منبع تغذیه آب تغذیه می شود. سرعت جریان آب در گردش توسط پمپ ها ثابت نگه داشته می شود. آب توسط سیال فرآیند داغ در مبدل های حرارتی گرم می شود. آب گرم در تماس مستقیم با هوای برج های خنک کننده است و هم با این تماس و هم با از دست دادن گرمای نهان تبخیر خنک می شود. 

مشکلات ناشی از استفاده از آب تصفیه نشده

سه نوع مشکل عمده در مدارهای آب برج خنک کننده عبارتند از رسوب گذاری، خوردگی و رسوب . این مشکلات به شدت به هم مرتبط هستند و اقدامات اصلاحی انجام شده برای درمان یکی از آنها غالباً بر دیگری تأثیر می گذارد.

• مقیاس بندی

در نظر گرفته می شود که پوسته پوسته شدن زمانی رخ می دهد که یک سطح فلزی یا سطح دیگری توسط یک رسوب معدنی چسبنده پوشیده شود. ویژگی متمایز در مقایسه با رسوبی که در اثر ته نشین شدن ذرات جامد از مایع ایجاد می شود، این واقعیت است که مقیاس به سطح می چسبد. رسوبات فلس می تواند به دام انداختن مواد جامد معلق را افزایش دهد.

در مدار خنک کننده با تغذیه آب، پوسته پوسته شدن اساساً به دلیل تشکیل کربنات کلسیم است. ترازو ممکن است متعاقباً حاوی مواد دیگری مانند خاک رس، بقایای جلبک یا سولفات کلسیم باشد، اما همیشه کربنات کلسیم است که ابتدا رسوب می ‌کند، زیرا حلالیت آن کمتر است.

• خوردگی

خوردگی آبی فلزات ماهیت الکتروشیمیایی دارد و شامل دو واکنش مستقل است. اولین واکنش مربوط به اکسیداسیون فلز است. واکنش دوم کاهش برخی از گونه ها در محیط خورنده است. واکنش اکسیداسیون فلزات آندی است و یون های فلزی با بار مثبت را در محلول و الکترون ها را در فلز آزاد می کند، همانطور که در فرمول زیر نشان داده شده است:

(M) فلز --> (M n+ ) محلول + ne -

متعاقباً الکترون‌های آزاد شده در فلز در واکنش کاتدی که در زیر توضیح داده شده است، یک اکسیدان را در محیط خورنده کاهش می ‌دهند:

محلول (Ox +q ) + (ne - ) فلز --> (قرمز q-n ) محلول

طیف گسترده ای از حالت های خوردگی بسته به محیط و مواد مربوطه می تواند رخ دهد. برای آلیاژهای فولادی، رایج ترین حالت های خوردگی عبارتند از خوردگی یکنواخت، خوردگی حفره ای، خوردگی شکاف و خوردگی بین دانه ای. برای آلیاژهای مس، حالت های خوردگی می تواند شامل زینک زدایی و تخلیه Al یا Ni باشد.

• رسوب خوردگی ناشی از میکروارگانیسم ها

میکروارگانیسم‌ها به طور طبیعی در همه آب ها وجود دارند. اگر آنها خیلی سریع تکثیر شوند می ‌توانند دو نوع مشکل در مدارهای آب ایجاد کنند:

• رسوب زیستی، که به تجمع کلنی های میکروارگانیسم‌ها در سطوح تجهیزات مربوط می‌شود و منجر به تشکیل بیوفیلم می‌شود.
• بیو خوردگی که به حمله شیمیایی توسط میکروارگانیسم‌ها مربوط می شود. در مورد فلزات، خوردگی عموماً ناشی از باکتری است.

در هر دو مورد، پیامدهای تکثیر میکروارگانیسم‌‌ها می ‌تواند مهم باشد، از جمله از دست دادن کارایی مبدل‌‌های حرارتی، انسداد لوله‌‌ها، افزایش فشار برگشتی و حتی نشت ناشی از خوردگی رخنه‌ای.

• تصفیه مدارهای آب

هدف از تصفیه آب تغذیه بالادست، اصلاح خواص آب خام برای برآوردن نیازهای مدار مربوطه است. صرف نظر از تصفیه آب تغذیه، همچنان لازم است مواد شیمیایی به آب در مدار خنک کننده اضافه شود. این به این دلیل است که برای اطمینان از موفقیت فلسفه درمانی اتخاذ شده، یک تهویه محل خاص مورد نیاز است. محصولات شیمیایی رایج عبارتند از بازدارنده ها و پخش کننده های رسوب، بازدارنده های خوردگی و بیوسیدها.

روش های موثر بر خوردگی در برج خنک کننده

در فرآیند اجرای راه های موثر بر خوردگی در برج خنک کننده مواد افزودنی به مدار تزریق می‌شود تا از رسوب کربنات کلسیم، به ‌ویژه در نقاط داغ، جلوگیری شود. این محصولات یا حد حلالیت را افزایش می‌دهند یا آب را در حالت فوق اشباع نگه می‌دارند. بنابراین مدار را قادر می سازند تا با نسبت غلظت بالاتری کار کند.

مکانیسم های اصلی درگیر عبارتند از:

• جداسازی / کمپلکس شدن برای تشکیل مولکول‌های پایدار با یون های کلسیم و منیزیم
• مسمومیت هسته‌های کریستال
• مهار رشد کریستال
• یک اثر پراکندگی برای حفظ ذرات هسته ‌زا در حالت پراکندگی نزدیک به حد حلالیت آنها

راه های تثبیت‌ کننده بسیار محبوب هستند، زیرا امکان عملیات در "PH آزاد" را فراهم می‌کنند. سپس pH توسط CO و تعادل حلالیت بین آب و جو کنترل می‌شود و تابعی ساده از سطح قلیایی M (MA) می‌شود.

کنترل pH

حد حلالیت CaCO3 به pH حساس است که مستقیماً بر غلظت یون‌های کربنات تأثیر می‌گذارد. به منظور جلوگیری از رسوب CaCO3، اسید به مدار تزریق می‌شود تا pH را کاهش دهد. اسید سولفوریک معمولاً برای این منظور انتخاب می‌شود.

در واقع افزودن اسید دو اثر دارد: با خنثی کردن یون‌های HCO3 - سطح MA را کاهش می‌دهد و CO2 را تشکیل می‌دهد. همچنین اگر CO2 با سرعت بیشتری نسبت به خارج شدن از مدار توسط گاز زدایی تولید شود، pH را کاهش می‌دهد.

راه های مهار خوردگی در برج خنک کننده

هنگامی که بازدارنده خوردگی به مدار اضافه می‌شود، محصول لایه‌های جذب شده نازکی را تشکیل می‌دهد که مانع از انتقال حرارت نمی‌شود. آنها حاوی دو عامل فعال هستند تا از واکنش‌های خوردگی آندی و کاتدی جلوگیری کنند.

• مهارکننده های آندی

بازدارنده‌های آندی پلاریزاسیون آندی را افزایش داده و پتانسیل خوردگی را به جهت کاتدی منتقل می‌کنند. این مواد با محصولات خوردگی فلز ترکیب می‌شوند و نمک کاملا نامحلول را تشکیل می‌دهند. اگر مهار صرفا آندی باشد، مقادیر زیادی بازدارنده ضروری است. این فقط در مدارهای با حجم بسیار کم می تواند عملی باشد، زیرا هر گونه کمبود بازدارنده می تواند منجر به تسریع حمله موضعی شود.

• مهارکننده های کاتدی

بازدارنده‌ های کاتدی با کاهش سرعت واکنش کاهش سلول خوردگی الکتروشیمیایی، خوردگی را کاهش می‌ دهند. این مواد با محصولات واکنش خوردگی کاتدی ترکیب شده و دوباره ترکیبات نامحلول را تشکیل می‌ دهند. بازدارنده‌های کاتدی خطرات کمتری نسبت به همتایان آندی خود دارند، زیرا خوردگی موضعی با کاهش غلظت آنها ایجاد نمی‌ شود.

• مهارکننده های آلی

اثر بازدارنده‌های آلی مربوط به تشکیل یک فیلم جذب شده پیوسته است که مانع از واکنش‌ های الکتروشیمیایی در سطوح در معرض دید می‌شود. این فیلم از جذب فیزیکی یا شیمیایی مولکول های آلی قطبی روی سطح فلز تشکیل می‌ شود، به طوری که انتخاب مولکول‌ ها به فلز مربوطه بستگی دارد.

اجرای روش های اصلاح

پس از اینکه اصلاح سیستم تهویه تعریف شد، مطابق با ویژگی‌ های خاص، این روش‌ها در سایت اجرا می‌ شود. برای برج های مدارهای بسته، محصولات تهویه هنگام راه اندازی تزریق می‌ شوند. هیچ افزودنی دیگری جز در صورت تخلیه تصادفی لازم نیست.

در سیستم ‌های آب در گردش باز، معرف ‌ها، به جز بیوسیدهای غیر اکسید کننده، به صورت دوره‌ای از طریق پمپ ‌های موجود در مخزن تغذیه تزریق می‌ شوند‌. در موارد نادر، از تزریق گرانشی استفاده می‌ شود. گاهی اوقات ممکن است در برخی مبدل های حرارتی حیاتی، عملیات نقطه ای اضافی لازم باشد.

در سال ‌های اخیر، سیستم ‌های پایش خوردگی بی درنگ برای ارزیابی نرخ خوردگی عمومی و همچنین ارزیابی پتانسیل خوردگی موضعی یا حفره ‌ای مورد استفاده قرار می‌ گیرند. این سیستم‌ها از ترکیبی از فناوری ها از جمله نویز الکتروشیمیایی (ECN)، امپدانس فرکانس پایین (LFI) و تجزیه و تحلیل تحریف کننده های هارمونیک (HDA) استفاده می‌ کنند.

انتهای رپرتاژ آگهی/