مزایا و معایب چوب اشباع در برج خنک کننده

چوب اشباع، نوعی چوب است که با مواد شیمیایی مناسب برای افزایش عمر ماندگاری بیشتر نسبت به چوب‌های اشباع نشده بر روی چوب فرآوری می‌شوند. چوب اشباع برج خنک کننده با استفاده از فرآیند اشباع سازی جهت افزایش عمر چوب به وسیله اسید کرومات مس و به میزان مشخص تحت فشار صورت می‌‌گیرد. تفاوت چوب اشباع شده نسبت به چوب اشباع نشده در استفاده از اسید کرومات مس (CCA) یا Chromated Copper Arsenate تحت فشار در زمان فرایند اشباع سازی است. در این مقاله از کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا به بررسی مزایا و معایب چوب اشباع در برج خنک کننده بپردازیم.

چوب اشباع در برج خنک کن عبارت است از چوبی که تحت شرایط و فرآیندهای خاص به حالت اشباع رسیده و در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می‌گیرد. چوب اشباع کولینگ تاور، میزان تماس میان آب و هوا را در برج خنک کننده افزایش داده و به این ترتیب موجب خنک شدن آب می‌شود. معمولاً از چوب درختان کاج نزدیک به قطب شمال (چوب روسی) با رعایت استانداردهای حد ترک و گره در چوب استفاده می‌شود.

ویژگی‌های چوب اشباع شده

ویژگی‌های عمومی چوب اشباع، شامل بالا بودن مقاومت آن در مقابل حمله قارچ‌ها، حشرات مخرب چوب و به ویژه موریانه‌ها و عوامل محیطی است. به عبارت دیگر، اشباع صحیح قطعات چوبی، دوام و پایداری آنها را چندین برابر کرده و به این ترتیب موجب صرفه جویی صدها هزار متر مکعب چوب و جلوگیری از قطع درختان در هزاران هکتار جنگل تجارتی و صنعتی می‌گردد.

مزایای چوب اشباع شده کولینگ تاور یا برج خنک کننده

1. از آنجایی که چوب فرآوری شده برای افزایش کارایی و عمر چوب در نظر گرفته شده است، درختان کمتری برای انجام همان عملکرد مورد نیاز هنگام استفاده از چوب تصفیه نشده مورد نیاز هستند.
2. اگر چوب فرآوری نشده فقط 5 سال دوام داشته باشد و مدت زمان کارایی و استفاده از چوب اشباع در برج خنک کننده یا چوب فرآوری شده 20 الی 25 سال یا بیشتر دوام می‌آورد.
3. یکپارچگی ساختاری چوب فرآوری نشده به دلیل موریانه‌ها و برخی ارگانیسم‌های دریایی می‌تواند در عرض چند هفته تا حد زیادی کاهش یابد.
4. بدون فرآوری‌های شیمیایی، چوب می‌تواند به سرعت در معرض شعله‌های آتش مصرف شود.
5. بازده پکینگ‌های چوبی یا چوب اشباع در حدود 50 الی 80 درصد بیشتر از پکینگ‌های پلاستیکی PVC و P است.

معایب چوب اشباع برج خنک کننده

1. درختان در جهان باعث حفظ و نگهداری محیط زیست می‌شوند. بنابراین برای جلوگیری از کاهش درختان در طبیعت جهان بهتر است که از تجهیزات چوبی مثل پکینگ چوب استفاده نشود و به جای آن، از پکینگ‌های پلاستیکی استفاده گردد.
2. در برخی موارد، مواد اولیه اشباع چوب از نوع درجه پایین است و این موضوع باعث می‌شود تا چوب به درستی اشباع نشود که در نتیجه، عمر چوب را کاهش می‌دهد.
3. هزینه گرانتر چوب اشباع کولینگ تاور نسبت به پکینگ‌های پلاستیکی

شرایط جایگزینی پکینگ به جای چوب اشباع

برای جایگزینی پکینگ برج خنک کننده پلاستیکی به جای چوب اشباع، باید در نظر گرفت که بازده پکینگ‌های چوبی بیشتر از بازده پکینگ‌های پلاستیکی است. بنابراین اگر ظرفیت برج خنک کننده با پکینگ چوب اشباع برابر 100 تن تبرید است، کولینگ تاور با پکینگ PVC و PP با همان شرایط دمایی و دبی آب برابر 150 تن تبرید الی 180 تن تبرید می‌شود. معمولاً ضخامت چوب‌های اشباع در برج خنک کننده 1 سانتی متر می‌باشد، درحالی که ضخامت پکینگ‌های PVC و PP برابر 400 الی 500 میکرو متر است.

در گذشته، چوب قرمز به دلیل نسبت استحکام بالا، در دسترس بودن، سهولت استفاده، هزینه کم و مقاومت طبیعی در برابر پوسیدگی، برای استفاده در برج‌های خنک کن انتخاب می‌شد و پس از آن چوب صنوبر داگلاس تحت فشار و انواع مشابه چوب دیگر به دلیل عوامل هزینه و در دسترس بودن جایگزین چوب قرمز می‌شوند.

چوب از سه جزء اصلی سلولز، لیگنین و مواد استخراجی طبیعی تشکیل شده است. الیاف بلند سلولز به چوب استحکام می‌بخشد. لیگنین به عنوان عامل استحکام برای سلولز عمل می‌کند. مواد استخراجی حاوی بیشتر ترکیبات طبیعی هستند که چوب را قادر می‌سازد در برابر پوسیدگی مقاومت کند. به طور معمول، چوب‌های رنگی بسیار بادوام هستند.

مواد استخراجی در همه چوب‌ها تا حد زیادی محلول در آب هستند، بنابراین آب در گردش آنها را از چوب استخراج می‌کند. اگرچه به نظر نمی‌رسد که فرآیند شست و شوی چوب بر استحکام چوب تأثیر بگذارد، اما از بین رفتن مواد استخراجی، چوب را مستعد پوسیدگی می‌کند.

چوب در برج خنک کننده توسط سه عامل از بین می‌رود؛ شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی. به ندرت یکی از این سه عامل بدون دیگری حضور دارد. معمولاً هر سه به طور همزمان رخ می‌دهند. از بین بردن چوب توسط عوامل فیزیکی و شیمیایی که بیشتر قابل مشاهده است، چوب را مستعد حملات بیولوژیکی می‌کند.

عوامل موثر در تخریب چوب برج خنک کننده

• حمله شیمیایی

فرسودگی شیمیایی چوب برج خنک کننده معمولاً خود را به شکل لایه‌برداری نشان می‌دهد. رنگ زدایی معمولاً توسط عوامل اکسید کننده و مواد قلیایی بوجود می‌آید. از آنجایی که حمله شیمیایی باعث حذف جزء لیگنین چوب می‌شود، چوب باقیمانده غنی از سلولز است. این خرابی به ویژه زمانی شدید است که کلر بالا (بیش از 1ppm کلر آزاد) و غلظت قلیایی بالا (PH بیش از 8) به طور همزمان رخ دهند. چوبی که تحت تاثیر عوامل شیمیایی قرار گرفته باشد، ظاهری سفید رنگ به خود می‌گیرد.

حمله عوامل شیمیایی بیشتر در قسمت‌های خیس شده برج که در آن تماس آب مداوم است رخ می‌دهد. همچنین در جاهایی رخ می‌دهد که به طور متناوب شرایط مرطوب و خشک ایجاد می‌شود. مانند لوورهای ورودی هوا. همچنین در مناطق گرم و مرطوب، زوال برج خنک کننده در نتیجه بخارات کلر و حباب شدن قطرات آب برج خنک کننده رخ می‌دهد.

• حمله بیولوژیکی

ارگانیسم‌هایی که به چوب برج خنک کننده حمله می‌کنند، آنهایی هستند که قادرند از سلولز به عنوان منبع کربن برای رشد و نمو استفاده کنند. این موجودات با ترشح آنزیم‌هایی که سلولز را به ترکیباتی که جذب می‌کنند، تبدیل کرده و در ادامه سلولز را تجزیه می‌کنند. این حمله محتوای سلولز چوب را کاهش می‌دهد. به طور مشخص، رنگ چوب تیره می‌شود، استحکام زیادی را از دست می‌دهد.

ارگانیسم‌های سلولولیتیک اصلی که از چوب برج خنک‌ کننده جدا شده‌اند، قارچ‌هایی هستند که شامل تخریب‌ کننده‌‌های کلاسیک چوب (Basidiomycetes) و اعضای Fungi imperfecti می‌‌شوند. ارگانیسم‌های باکتریایی که خواص سلولولیتیکی از خود نشان می‌دهند نیز جدا شده‌اند، اما نقش دقیق آنها در تخریب چوب برج خنک کننده مشخص نشده است. موجودات تخریب کننده چوب برج خنک کن، آلاینده‌های رایج هوا و آب هستند.

رطوبت و دما و همچنین اکسیژن، تأثیر قابل توجهی بر رشد ارگانیسم دارند. زمانی که رطوبت چوب بین 20 تا 27 درصد و دما بین 88 تا 105 درجه فارنهایت (31.1 تا 40.5 درجه سانتی گراد) باشد، موجودات زنده معمولاً به رشد و نمو مطلوب دست می‌یابند. حمله بیولوژیکی چوب برج خنک کننده دو نوع است؛ پوسیدگی نرم یا سطحی و پوسیدگی داخلی.

پوسیدگی نرم یا پوسیدگی سطحی چوب برج خنک کننده، عمدتاً در بخش‌های خیس شده رخ می‌دهد. اکسیژن کافی برای حمایت از رشد به سطوح چوبی در قسمت‌های غرقابی می‌رسد. پوسیدگی سطحی به آسانی تشخیص داده می‌شود و از پوسیدگی داخلی از درجه اهمیت کمتری برخوردار است.

از آنجایی که پوسیدگی داخلی است، تشخیص آن در مراحل اولیه دشوار است. حتی مناطقی که تحت تأثیر پوسیدگی شدید قرار گرفته اند نیز می‌توانند ظاهر خارجی خوبی داشته باشند. پوسیدگی داخلی چوب برج خنک کننده، به ندرت در بخش‌های پر آب برج خنک کننده، جایی که چوب کاملاً از آب اشباع شده است، یافت می‌شود. چون آب اکسیژنی را که موجودات هجوم به چوب برای رشد و نمو خود به آن نیاز دارند، حذف می‌کند.

• عوامل فیزیکی و سایر عوامل تاثیرگزار در فرسایش چوب کولینگ تاور

علاوه بر حمایت از رشد بیولوژیکی، دمای بالا می‌تواند تا حد زیادی بر یکپارچگی چوب تأثیر بگذارد. قرار گرفتن مداوم در معرض دمای بالای آب (140 درجه فارنهایت یا بالاتر) باعث تغییرات قابل توجهی در ساختار و تسریع از بین رفتن مواد چوبی می‌شود. این امر چوب را ضعیف می‌کند و آن را مستعد حمله بیولوژیکی می‌کند. عوامل دیگری نیز بر زوال چوب برج خنک کن تأثیر می‌گذارد. نواحی مجاور میخ‌های آهنی و سایر سخت افزارهای آهنی مستعد خراب شدن هستند. رشد لجن و جلبک و رسوب گرد و غبار و روغن از رشد موجودات پوسیدگی نرم حمایت می‌کند. مناطق آسیب دیده می‌توانند بسیاری از قدرت خود را از دست بدهند و به راحتی فرو بریزند.

روش‌های کنترل زوال چوب برج خنک کننده

• تعمیر و نگهداری پیشگیرانه

نگهداری پیشگیرانه تنها روش موثر برای محافظت از چوب برج‌های خنک کننده در برابر خرابی است. پیشگیری در بخش‌‌های آبگرفته از برج، که در آن حملات شیمیایی و بیولوژیکی محدود به سطوح چوبی است، نسبتاً آسان است. اقدامات پیشگیرانه برای بخش‌های بدون غرقابی از برج، که در آن پوسیدگی داخلی نگرانی اصلی است، دشوارتر است. برای اطمینان از موفقیت یک برنامه، اتخاذ تدابیر مناسب قبل از اینکه عفونت به ابعاد جدی برسد، مهم است.

کنترل حمله شیمیایی و بیولوژیکی سطحی در بخش‌‌های پر آب از یک برج خنک‌ کننده ممکن است از طریق یک برنامه تصفیه آب انجام شود که باید شامل استفاده از ضد میکروبی‌‌های غیر اکسید کننده برای کنترل لجن و جلوگیری از حمله سطحی بیولوژیکی باشد.

هنگامی که از کلر برای به حداقل رساندن حمله شیمیایی استفاده می‌شود، باید از نزدیک کنترل شود. باقیمانده‌های آزاد باید به کمتر از 1 ppm، ترجیحاً در محدوده 0.3-0.7 ppm باشد. کلر باید با ضد میکروبی‌های غیر اکسید کننده برای کنترل حمله سطحی بیولوژیکی تکمیل شود. هنگامی که یک برنامه ترکیبی امکان پذیر باشد، حمله شیمیایی را می‌توان به حداقل رساند و تخریب بیولوژیکی را به طور موثر کنترل کرد.

بخش‌های بدون آب اگرچه پوسیدگی نرم یا حمله سطحی ممکن است گهگاه در بخش‌های غیر آبی برج اتفاق بیفتد، از بین رفتن ساختار چوب به اندازه مناطق آبی شدید نیست، زیرا چوب توسط اسپری آب فرسایش نمی‌یابد.

پوسیدگی داخلی، اصلی‌ترین و جدی‌ترین مشکل در مناطق غیر آبی است. برج‌های خنک کننده باید حداقل سالی یک بار به طور کامل بازرسی شوند. هنگامی که پوسیدگی داخلی فقط به عنوان پوسیدگی سفید رخ می‌دهد، نواحی آسیب دیده می‌توانند بسیار کوچک باشند و به راحتی از بین بروند. از آنجایی که پوسیدگی داخلی معمولاً تا زمانی که آسیب گسترده رخ ندهد، شناسایی نشده باقی می‌ماند، مهم است که به دنبال نشانه‌های پوسیدگی داخلی در اعضای سازه باشیم. گاهی اوقات، چنین پوسیدگی با افتادگی یا نشست غیرعادی چوب برج مشهود است. نرمی غیرمنتظره در یک تیر چوبی ظاهراً سالم نشانه پوسیدگی است. هنگامی که پوسیدگی مشهود نیست، نمونه‌های چوب باید به صورت میکروسکوپی بررسی شوند تا وجود قارچ‌های داخلی تشخیص داده شود.

باید توجه کرد که چوب آلوده باید جایگزین شود تا از انتشار عفونت به اعضای مجاور جلوگیری شود. چوب آلوده باید با چوب از پیش تصفیه شده جایگزین شود.

انواع محافظت کننده‌های چوب در برج‌های خنک کن

چندین محافظت کننده چوب برج خنک کننده مختلف موجود است، از جمله:

• creosote
• ammoniacal copper arsenate
• acid copper chromate and copper naphthenate
• chromated copper arsenate
• pentachlorophenol
• fluoride chromate arsenate phenol
• chlorinated paraffin

سم پاشی دوره‌ای با یک ضد قارچ اگر به طور منظم انجام شود، یک گام موثر برای نگهداری پیشگیرانه چوب در برج خنک کننده است. با این حال، انتشار ضد قارچ معمولاً به عمق چوب نفوذ می‌کند (حتی زمانی که چوب برش خورده و تحت فشار قرار می‌گیرد). حفاظتی که با استفاده از اسپری ضد میکروبی‌ها ارائه می‌شود، موقتی است. به ویژه در جایی که سطوح چوب با جریان آب تماس پیدا می‌کند و سد محافظ ایجاد شده توسط ضد میکروبی‌ها به راحتی با ترک خوردن چوب شکسته می‌شود.

• معاینه

بازرسی برج خنک کننده، که به طور منظم انجام می‌شود، باید همیشه شامل جمع آوری نمونه‌های چوب برج برای بررسی در آزمایشگاه باشد. از آنجایی که احتمال وقوع چندین نوع خرابی چوب وجود دارد، باید از بررسی‌های آزمایشگاهی مختلف استفاده کرد. بررسی ماکروسکوپی چوب کولینگ تاور، موارد مهمی همچون درجه فرسایش، ساختار سطحی و عمق حمله سطحی را نشان می‌دهد. همچنین می‌توان از مطالعه ماکروسکوپی برای ارزیابی جنبه‌های فیزیکی چوب و تعیین حضور و میزان پوسیدگی شیمیایی و بیولوژیکی استفاده کرد.

بررسی میکروسکوپی برای تعیین میزان زوال میکروبیولوژیکی چوب برج خنک کن مفید است. می‌توان از میکروتوم برای تهیه قطعات نازک چوب استفاده کرد. این بخش‌ها معمولاً 25 میکرومتر ضخامت داشته و ساختار داخلی چوب را نشان می‌دهند. آنها وجود و میزان وسعت عفونت را اعلام می‌دارند. همچنین نشان می‌دهند که این عفونت ممکن است توسط باکتری یا قارچ ایجاد شده باشد. از این رو، می‌توان مشخص کرد که آیا قارچ‌های موجود موجودات سلولولیتیک یا غیرسلولولیتیک هستند.

به طور خلاصه، یک منطقه آزمایش بازداری شامل قرار دادن دو نمونه چوب مربعی داخلی بر روی آگار مغذی است که با ارگانیسم پوسیده چوب، مانند Aspergillus niger یا Chaetomium globosum بذر شده است. سپس صفحات به مدت 7 روز در دمای 82 درجه فارنهایت انکوبه می‌شوند، پس از آن نمونه‌های چوب از نظر درجه مقاومت یا حساسیت آنها ارزیابی می‌شوند. زمانی که ناحیه‌ای شفاف در اطراف بلوک آزمایشی وجود داشته باشد که رشد قارچی انجام نشده باشد، منطقه کامل مهار وجود دارد. این سد پیشگیرانه با کاربرد ضد قارچ یا خواص طبیعی موجود در چوب ایجاد می‌شود که مانع از رشد موجودات پوسیده چوب می‌شود.

منطقه بازداری جزئی زمانی وجود دارد که مقداری رشد (منطقه سفید) ارگانیسم مورد آزمایش در اطراف بلوک رخ دهد، اما هاگ‌های قارچی (منطقه سیاه) ارگانیسم آزمایشی رشد کند نشان می‌دهند. این منطقه جزئی منعکس کننده حضور مداوم برخی از خواص ضد قارچی یا بازدارندگی طبیعی باقیمانده در چوب است.

زمانی که رشد ارگانیسم مورد آزمایش یا سایر ارگانیسم‌های ذاتی چوب رخ می‌دهد، منطقه‌ای برای مهار وجود ندارد. این رشد، روی بلوک یا اطراف آن، نشان می‌دهد که چوب مستعد حمله قارچی است و باید اقدامات اصلاحی برای جلوگیری از انتشار قارچ‌ها به اعضای سالم برج انجام شود.

یک آزمایش ناحیه مهار هم اثر باقیمانده درمان ضد قارچی و هم درجه مقاومت بازسازی شده با استفاده از ضد قارچ را ارزیابی می‌کند. گاهی اوقات، چوب تحت فشار می‌‌تواند نتایجی را در ناحیه بازدارنده ایجاد کند که نیاز به کاربرد ضد قارچ را نشان می‌دهد. این زمانی اتفاق می‌‌افتد که تیمار به مقدار کافی از چوب شسته نشده باشد تا منطقه بازدارندگی در آزمایش ایجاد شود. اگر چوب خاصیت بازدارندگی داشته باشد، روی بلوک رشد نمی‌کند.

• اسپری

اسپری مستقیم ضد قارچ برای اپراتور خطرناک است، مگر اینکه اقدامات احتیاطی مناسب در زمان انجام، صورت گیرد. این روش باید به یک شرکت سمپاشی تجاری ذیصلاح با تجهیزات و تجربه مناسب سپرده شود.

اسپری بخار که پاشش بخار از طریق یک آرایش لوله دائمی نیز برای تصفیه چوب برج خنک کننده استفاده شده است. ضد قارچ با فشار وارد بخار شده و توسط بخار به سلول برج منتقل می‌شود. لوله‌های توزیع باید به درستی طراحی شوند تا از پوشش کامل اطمینان حاصل شود. از آنجا که بخار، ضد قارچ را رقیق می‌کند، محلول رقیق تری نسبت به اسپری مستقیم استفاده می‌شود. در نتیجه مقدار کمتری ماده سمی به چوب نفوذ کرده و برای حفظ ضد قارچ چوب به سمپاشی مکرر نیاز است.

• افزایش دمای چوب تا 150 درجه فارینهایت

زمانی که یک برج خنک کن دچار عفونت جدی، توسط برنامه‌های اصلاحی معمولی، مورد حفاظت و کنترل موثر قرار نمی‌گیرند، می‌توان به روش عقیم سازی توجه نمود. در این فرآیند دمای چوب به مدت 2 ساعت تا 150 درجه فارنهایت افزایش می‌یابد. برای محدود کردن از دست دادن استحکام چوب که رخ می‌دهد، باید از دوره‌های طولانی‌تر اجتناب شود.

جمع بندی

چوب مورد استفاده در ساخت برج خنک کننده باید با یک ترکیب نگهدارنده قابل اعتماد فرآوری شود تا از پوسیدگی چوب جلوگیری شود. ماده شیمیایی تصفیه‌ کننده ترجیحی فعلی مورد استفاده در صنعت، آرسنات مس کروم دار Chromated Copper Arsenate  (CCA) است. این ماده یک فرمول موجود در آب است که از حمله بیولوژیکی قارچ‌ها یا سایر میکروب‌ها جلوگیری می‌کند.

سوالات تکمیلی