بررسی انواع خوردگی در برج خنک کننده

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد. همانطور که در مطلب ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” اشاره شد بازدارنده ها مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می شوند تا با تشکیل لایه محافظ بروی فلزات و قطعات موجب کاهش یا ممانعت از خوردگی شوند. هر کدام از این بازدارنده ها دارای ویژگی ها و اثرات مختلف هستند که به صورت تک تک بررسی آن می پردازیم.

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده و اثرات آن

به بررسی انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده و اثرات آن می پردازیم:

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفات ها

در حال حاضر بیشترین ماده ای که به عنوان بازدارنده خوردگی در سیستم های خنک مورد استفاده قرار می گیرد فسفات است. در بعضی مواقع اورتو فسفات ها و پلی فسفات ها نیز استفاده می شود.

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفونات ها

فسفونات ها به صورت گسترده برای جلوگیری از خوردگی در  مورد استفاده قرار می گیرند. خواص فسفونات ها ، نظیر نیروهای پیوندی با یون های فلزی ، حلالیت نمک های آن و اثرات ممانعت از خوردگی بر اساس ساختمان شیمیایی آنها متفاوت است.

به طور کلی فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی مناسبی برای کربن استیل در ّهایی که دارای یون کلسیم است نشان می دهند. میزان غلظت مورد نیاز فسفونات برای بازدارندگی خوردگی با افزایش سختی کلسیم کاهش می یابد. از آنجاییکه میزان هیدرولیز فسفونات ها در مقایسه با پلی فسفات ها کمتر می باشد ، اغلب برای سیستم های خنک کننده با میزان سختی کلسیم زیاد و میزان سیکل تغلیظ بالا استفاده می شود. فسفونات ها همچنین به عنوان بازدارنده رسوب نیز استفاده میشوند زیرا تاثیری عالی برای بازدارندگی رسوب کربنات کلسیم دارند.

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نمک های فلزی

نمک های فلزی مثل نمک های روی و نیکل, دارای اثرات بازدارندگی خوردگی برای فلزات کربن استیل ، مس و آلیاژهای مس می باشد. البته حلالیت آنها برای دستیابی به غلظت موثر بازدارندگی در آبهای خنثی نظیر آب خنک کننده کم است ، بنابراین ، استفاده تنها از نمک های فلزی به ندرت اثرات خوبی را نشان می دهد.

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم

برخی از پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم مثل پلی اکریلات و پلی مالنات به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. تاثیرات بازدارندگی خوردگی آنها در آب با سختی کم ، پایدار نمی باشد.

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نیتریت ها

نیتریت ها اثرات بازدارندگی بسیار خوبی بر کربن استیل دارند. نیتریت ها نسبت به کرومات ها غیر سمی تر می باشد اما به ندرت در سیستم های خنک کننده تر ، استفاده می شوند. زیرا به راحتی توسط میکرو ارگانیسم ها تجزیه میگردند. اما نیتریت ها ، به صورت گسترده به همراه بایوسایدهای غیر اکسید شونده در سیستم های خنک کننده غیر تبخیری استفاده می شوند.

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : کرومات ها

کروماتها مدت زمان زیادی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند و اثرات بسیار بالایی دارند. اگرچه ، هم اکنون به دلیل خواص سمی بسیار بالا به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. برای تعیین ظرفیت برودتی برج خنک کننده کراس فلو باید ابتدا با در دست داشتن دبی آب در گردش و دمای ورودی و خروجی طراحی شده برای سیستم ظرفیت برودتی واقعی (Real Capacity) را محاسبه نمود

کرومات سدیم و دی کرومات سدیم عموما به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. کرومات ها معمولا با ترکیبی از پلی فسفات ها و یا نمک های روی استفاده میگردند زیرا در صورتیکه کرومات به تنهایی و با غلظتهای ناکافی استفاده شود میزان خوردگی حفره ای را افزایش می دهد.

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : آمین ها و آزول ها

بازدارنده های خوردگی بر پایه آمین اغلب برای اسیدشویی و تصفیه آب بویلرها استفاده می شود اگرچه ، اغلب به دلیل قیمت بالاتر و تاثیرات بازدارندگی خوردگی کمتر نسبت به بازدارنده های غیر آلی در سیستم های خنک کننده تر استفاده نمی شوند.

شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد.

• انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : سایر بازدارنده ها

مولیبدات ها, تنگستن ها و بعضی نمک های اسیدهای آلی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. این مواد به دلیل قیمت بالا اغلب در سیستم های خنک کننده تر مورد استفاده قرار نمی گیرند.

سیلیکات ها ، به دلیل غیر سمی بودن آنها نسبت به فسفاتها ، بعضی مواقع به عنوان بازدارنده خوردگی در خطوط لوله آب آشامیدنی استفاده می شود. سیلیکات ها ، به ندرت برای سیستم های خنک کننده باز استفاده می شوند زیرا خواص بازدارندگی آنها برای کربن استیل بسته به کیفیت و دمای آب و سایر شرایط به شدت نوسان دارد.

برج خنک کننده یک مبدل انرژی است که وظیفه تولید آب خنک برای دستگاه‌ ها و ماشین آلات صنعتی را بر عهده دارد. گاهی اوقات درون برج خنک کننده خوردگی ایجاد می‌ شود. به معنی تخریب و از بین رفتن قطعات فلزی به واسطه واکنش‌ های شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط می‌ باشد. در برج‌ های خنک‌ کننده خوردگی باعث دو مشکل عمده خواهد شد. در این مقاله از قصد داریم پیرامون موضوع انواع خوردگی در برج خنک کننده مطالبی را بیان کنیم.

برج خنک کننده (کولینگ تاور) چیست؟

یا کولینگ تاور (cooling tower) دستگاهی است که برای کاهش دمای آب گرم یا به عبارت دیگر برای خنک کردن آب در سیستسم، مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این برج‌ ها یا به صورت مستقیم و یا به صورت غیر مستقیم، انتقال حرارت اضافی آب به هوای اتمسفر را انجام می‌ دهند. در واقع هوای اتمسفر و آب گرم به صورت مستقیم یا غیر مستقیم با هم عملیات تبادل حرارت را انجام می دهند تا دمای آب کاهش یابد.

در یک جمله مختصر باید گفت که برج خنک کننده (کولینگ تاور)، یک منبع تولید کننده آب خنک مورد نیاز صنایع مختلف است. آب سرد تولید شده بوسیله این منبع برودتی، مجدداً انرژی اضافی تجهیزات را جذب و آن را به هوا منتقل می کند. این فرآیند، در واقع تبادل یک سیکل تکراری می باشد که دمای فعالیت ماشین‌ آلات صنعتی را دائماً ثابت نگه می‌ دارد.

این دستگاه سرد کننده و تبریدی با فراهم کردن دائم آب سرد می‌ تواند گرمای چیلرها، دیگ ها یا کوره‌ های القایی را بگیرد. کاهش دائمی دمای ماشین آلات و جذب گرمای آنها یک دغدغه بزرگ در تضمین ثبات سیستم به شمار می‌ آید.

برج ‌های خنک کننده در اشکال و اندازه‌ های مختلفی موجود هستند و انواع متفاوتی دارند. از پرکاربردترین می توان به دو نوع مدار باز (مرطوب) و نوع مدار بسته (خشک یا هوا خنک) اشاره نمود.

منظور از خوردگی در برج ‌های خنک کننده چیست؟

خوردگی در برج خنک کننده

خوردگی در برج ‌های خنک کننده به معنی تخریب و از بین رفتن برخی از قطعات فلزی درون دستگاه می باشد که به خاطر واکنش ‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط ایجاد شده است. خوردگی، در واقع یک نوع فرآیند الکتروشیمیایی است که در آن یک فلز به حالت طبیعی خود باز می گردد.

به عنوان مثال در بسیاری از برج‌ های خنک کننده، غالباً فولاد معمولی مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز نسبت به خوردگی بسیار حساس است و در صورت بروز این امر، به حالت اکسید آهن برمی ‌گردد. زمانی که برج خنک کننده با خوردگی مواجه می ‌شود، دو مشکل عمده در آن بوجود می ‌آید.

• اولین مشکل شکستگی قطعات داخلی و تحمیل هزینه‌ های تعویض آن می باشد. زمانی که قطعات دچار شکستگی شوند، کاربران باید به تعویض آن قطعات اقدام نمایند که تا زمان تعویض قطعات، برج خنک کننده باید از مدار خارج شود.
• دومین مشکل هم تشکیل رسوب در داخل برج خنک کننده است. در این شرایط مدار سیستم به وسیله ذرات خورده شده که این امر سبب کاهش راندمان سیستم می گردد.

مکانیزم خوردگی کولینگ تاور

خوردگی برج های خنک کن در بخش آنُد آن انجام می شود. این بخش جایی است که فلز حل می‌شود و ممکن است با کاتد فاصله زیادی داشته باشد. پتانسیل الکتریکی بین آند و کاتد باعث می‌ شود جریان الکتریکی از درون محلول از سمت آند به سمت کاتد برود که با حرکت الکترون ‌ها از درون فلز همراه است.

تشکیل آند و کاتد در ایجاد خوردگی در برج خنک کننده بنا به دلایلی مختلفی صورت می‌گیرد که از میان آنها باید به شکست در سطوح فلز، تغییرات در محیط همچون دما، ناخالصی در فلز و سایز ذرات آهن اشاره کرد. عملکرد برج خنک کننده انتقال حرارت بر سه عمل اصلی گردش آب، ایجاد جریان هوا و تبخیر آب استوار می‌باشد.

وقتی این اختلافات عمده نباشند، محل کاتد و آند دائماً تغییر می‌ کند و در نتیجه خوردگی به صورت یکنواخت صورت می‌ پذیرد. وقتی خوردگی به صورت یکنواخت باشد، خطر دوم یعنی تشکیل رسوب جدی‌ تر از شکست قطعات می‌ باشد.