در پالایشگاه‌های نفت و گاز، تجهیزات صنعتی اغلب با آب روان پوشانده می‌شوند تا سیالات را خنک کرده و گرمای فرآیند را جذب کنند. این تجهیزات، بار گرمایی زیادی ایجاد کرده که در صورت عدم استفاده صحیح می‌تواند عملکرد را مختل کند. برج‌های خنک کننده برای فرایند خنک کردن این آب، برای استفاده مجدد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه این مقاله از کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا در مورد رایج ترین برج خنک کننده در پتروشیمی،مطالبی را خدمت خوانندگان عزیز ارائه کنیم.
برج خنک کننده چیست؟
یکی از تجهیزات مهم در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی، برج خنک کننده یا کولینگ تاور (Cooling tower) است. برج‌های خنک کننده، مبدل‌های حرارتی هستند که با قرار دادن آب در تماس مستقیم و غیر مستقیم با هوا دمای آن را کاهش می‌دهند.
برج خنک کن به صورت گسترده در انواع صنایع از جمله در صنایع نفت، پالایشگاه، پتروشیمی، نیروگاه حرارتی، نیروگاه اتمی، کارخانجات شیمیایی، غذایی، دارویی، صنایع ذوب فلزات، ریخته گری و… و تقریباً هر جایی که در پروسه تولید و ساخت به آب خنک نیاز باشد، به کار برده می‌شود.
برج خنک کن در صنایع نفت و گاز بدلیل ارزش افزوده قابل توجه این صنعت اهمیت بسیاری دارد. زیرا حجم تولید و عملکرد پیوسته در پالایشگاه و پتروشیمی، باعث می‌شود تا ضرورت کارکرد مداوم و صحیح برج خنک کننده، بسیار زیاد باشد.
کاربرد اصلی برج‌های خنک کننده صنعتی بزرگ، حذف گرمای جذب شده در سیستم‌های آب خنک کننده در گردش است که در تاسیسات صنعتی مانند پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های پتروشیمی و شیمیایی، کارخانه‌های فرآوری گاز طبیعی، نیروگاه‌های سوخت فسیلی و نیروگاه‌های هسته ای استفاده می‌شوند.
روش کار برج خنک کننده
آب توسط یک فرآیند صنعتی گرم شده است و از طریق لوله‌ها به برج خنک کننده پمپ می‌شود. سپس دمای آب در برج خنک کننده کاهش یافته و آب سرد می‌شود. آب سرد شده دوباره از طریق لوله برای مصرف صنعتی ارسال می‌گردد.
انواع برج خنک کننده
برج‌های خنک کننده در انواع مختلف زیر طراحی و تولید می‌شوند.
آب بر روی پکینگ ریزش شده و سپس آب به صورت مستقیم خنک می‌شود.
آب درون لوله‌های مسی، گالوانیزه و استیل بدون فین در گردش است و آب مدار ثانویه بر روی کویل ریزش شده و آب درون لوله خنک می‌شود.
آب ابتدا از درون کویل خشک شامل لوله و فین آلومینیومی عبور کرده و مقداری از گرمای خود را از دست می‌دهد. سپس این آب وارد کویلِ مرطوب و تَر که شامل لوله و ریزش آب بر روی لوله می‌باشد، شده است و آب تا دمای مورد نظر کاهش پیدا می‌کند.
شامل لوله مسی و فین آلومینیومی است که از پد سلولزی برای سرد کردن هوا به صورت آدیاباتیک استفاده می‌شود و هوای سرد شده وارد کویل شده و آب درون کویل را خنک می‌کند.
برج‌های بتنی که دارای ابعاد بالا هستند و از بتن ساخته شده‌اند.
تقسیم‌بندی برج‌های خنک کننده از نظر جریان هوا
برج‌های خنک کننده از نظر جریان هوا و آب در سه دسته Counter Flow (جریان متقابل یا جریان مخالف)، Cross Flow (جریان متقاطع) و Hyperbolic تقسیم می‌شوند. در برج خنک کن جریان مخالف یا جریان مقابل، آب گرم توسط پمپ به بالاترین نقطه برج آورده شده و توسط نازل‌ها بر روی پکینگ‌ها ریخته و هوا از پایین پکینگ به صورت مخالف جریان آب گرم با آب گرم در تماس قرار می‌گیرد.
در کولینگ تاور جریان متقاطع، جریان هوا با جریان آب در زاویه قائمه با یکدیگر در سرتاسر برج خنک کننده در تماس است که نمونه این برج‌های خنک کننده را شرکت ابارا ژاپن ساخته است. جریان Hyperbolic که برج‌های بتنی بسیار بلند است که بیشتر در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود و با توجه به ارتفاع و حالت منحنی گونه‌‌ایی که این نوع برج‌ها دارند هوا را به صورت طبیعی از پایین برج به بالا می‌برند و سبب خنک شدن آب عبوری از این هوا در پایین برج می‌شود.
برج خنک کننده پالایشگاه
همانطور که در بالا نیز به آن اشاره شد، برج خنک کننده در صنایع مختلف نیروگاهی، پالایشگاه، پتروشیمی و خانگی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد. در پالایشگاه و پتروشیمی نیز از کولینگ تاور استفاده می‌شود. کولینگ تاورها انواع مختلف مدار باز، مدار بسته، هیبریدی، آدیاباتیک و بتنی را دارد که از همه ی این برج‌های خنک کننده می‌توان به عنوان کولینگ تاور پالایشگاه و پتروشیمی استفاده کرد، اما باتوجه به اینکه برج‌های بتنی از بتن ساخته شده‌اند و بتن در مقابل حرارت آتش و آب مقاومتر از فایبر گلاس و فولاد می‌باشد. لذا طبق دستورالعمل‌‌های پتروشیمی و پالایشگاهی، برج‌های خنک کننده در پالایشگاه نفت و پتروشیمی بهتر است بتنی باشند.
هدف استفاده از برج خنک کننده در یک پالایشگاه چیست؟
برج های خنک کننده صنعتی، بزرگ تر از سیستم‌های HVAC هستند و برای حذف گرمای جذب شده در سیستم‌های آب خنک کننده در گردش مورد استفاده در نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های پتروشیمی، کارخانه‌های فرآوری گاز طبیعی، کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی و سایر تاسیسات صنعتی استفاده می‌شوند.
برج خنک کننده بتنی
برج‌های خنک کننده بتنی معمولاً دارای ابعاد بسیار بزرگ بوده و هزینه بالایی را نیز با خود به همراه دارند. این برج‌های خنک کننده که مکان آن غیرقابل تعویض است، از پروانه با بلیدهای بسیار بلند و موتورهای ضد انفجار با توان بالا استفاده می‌شود. یکی از دلایلی که باعث می‌شود در پالایشگاه و پتروشیمی از برج‌های بتنی با پروانه و الکتروموتور ضد انفجار استفاده شود، وجود موارد آتش زا در اینگونه محیط ها است.
در نیروگاه‌ها به دلیل وجود دبی بالای آب در گردش و دمای آب در حد جوش آب که به همین دلیل نمی‌توانیم از پکینگ معمولی PVC و حتی P.P استفاده شود و همچنین دبی هوای بالایی را نیز فن باید تولید کند. لذا از فن و الکتروموتور در این گونه برج‌ها استفاده نمی‌شود، بلکه از طریق جریان طبیعی و نوع جریان هایپربولیک (Hyperbolic) یا هذلولی، عملیات خنک سازی آب انجام می‌گردد.
البته این مطلب قابل ذکر است که آبی را که باید خنک شود، به دو صورت خشک و تر خنک می‌شود. در نوع خشک آب درون کویل جریان دارد و هوا از روی کویل عبور کرده که در این حالت آب با هوای عبوری به صورت غیر مستقیم در تماس است. این نوع برج خنک کننده به برج خنک کننده هلر معروف است که اولین بار توسط شرکت انکسیو در مجارستان در سال 1950 مورد استفاده قرار گرفت.
در برج خنک کننده نوع ترِ هایپربولیک یا هذلولی، آب به صورت مستقیم با هوای عبوری از آن در تماس است و خنک می‌شود. البته مقدار تبخیر آب در این روش بسیار بالا است. از مزیت‌های برج‌های خنک کننده هاپربولیک یا هذلولی می‌توان به کاهش مصرف برق برای اینکه این گونه برج‌ها بدون فن کار می‌کنند، اشاره کرد. از معایب برج‌های هذلولی می‌توان به تغییر ناپذیر بودن مکان برج خنک کننده اشاره نمود.
سخن آخر
به عنوان نتیجه گیری می‌توان گفت در نیروگاه‌ها، شرکت‌های پتروشیمی، پالایشگاه‌ها و صنعت، چنانچه بخواهیم دمای آبی را که بسیار بالا و در حد جوش داشته و دبی بالایی را هم دارد و همچنین در معرض آتش گرفتن و آتش سوزی است را کاهش دهیم، باید از برج‌های خنک کننده هایپربولیک یا هذلولی بتنی (رایج ترین برج خنک کننده در پتروشیمی) استفاده کرد.
در ضمن هنگامی که می‌خواهیم دمای آب با دبی بالا را کاهش دهیم که باز هم خطر آتش سوزی و در معرض مواد آتش زا است را کاهش دهیم، از برج‌های بتنی با الکتروموتور و فن ضد انفجار استفاده کرد که برج‌های بتنی مقاومت خوبی در برابر آتش و حرارت و همچنین آب و رطوبت آن را دارا هستند.
شرکت کارا فناور اطلس پارسی (بادران تهویه صنعت)
تلفن تماس: ۰۲۱۲۶۷۰۹۹۱۸ / ۰۲۱۲۶۷۰۹۳۶۸ / ۰۲۱۲۲۶۴۵۸۹۰ / ۰۲۱۲۶۶۰۲۷۷۶
تماس فوری / واتس اپ:۰۹۲۱۳۶۰۲۶۹۰
وب سایت رسمی:Badrantahvieh.net
ایمیل:badran.tahvieh@gmail.com
گروه تلگرام:Cooling tower
سوالات تکمیلی
1. کولینگ تاور مورد استفاده در صنعت چه نوع برجی است؟
از کلیه برج‌های خنک کننده مدار باز، مدار بسته، هیبریدی، آدیاباتیک و بتنی می‌توان در صنعت استفاده کرد که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند.
2. رایج ترین برج خنک کننده در پتروشیمی چه نوع برج‌هایی هستند؟
با توجه به اینکه در پتروشیمی و پالایشگاه مواد نفتی و آتش زا وجود دارد که خطر آتش سوزی است به همین دلیل برج‌های خنک کننده بتنی پیشنهاد می‌شود که در برابر حرارت آتش و خود آب مقاوم هستند.
3. برج‌های خنک کننده مورد استفاده در نیروگاه‌ها از چه نوعی هستند؟
برج‌های خنک کننده مورد استفاده در نیروگاه‌ها به دلیل اینکه می‌خواهند آب با دمای در حد جوش را کاهش دهند نیاز به برج خنک کننده‌ایی دارند که در برابر مواد آتش زا و حرارت ناشی از آتش سوزی آنها مقاوم باشد و دبی هوای بالایی را برج داشته باشد که برج‌های بتنی هایپربولیک و هذلولی این قابلیت را دارند.
4. چه صنایعی از برج خنک کننده استفاده می‌کنند؟
صنایعی که قصد دارند تا دمای آب داغ یا گرم را کاهش دهند، البته کمترین دمایی که می‌توان کاهش دهند، حداقل تا 3 درجه بالای دمای مرطوب محیط است.
5. برج خنک کننده صنعتی چیست؟
همه ی برج‌های خنک کننده مدار باز، مدار بسته، هیبریدی، آدیاباتیک و بتنی در صنعت می‌توانند بسته به نوع و نیاز مورد استفاده قرار بگیرند. از برج‌های مدار باز مکعبی به جهت قیمت پایین این نوع برج‌ها می‌توان از آن استفاده کرد. برج‌های مدار باز مدور برای مکان‌هایی که جریان و سرعت باد زیاد می‌باشد.
از برج خنک کننده مدار بسته به جهت جلوگیری از رسوب و جلبک در برج و در مواقعی که دمای سیال بالا باشد. برج خنک کننده هیبریدی برای جلوگیری از جلبک و رسوب در برج خنک کننده و کاهش مصرف آب و برج خنک کننده آدیاباتیک جهت کاهش بسیار زیاد مصرف آب برج خنک کننده در چهار فصل است. برج های بتنی برای دبی‌های بسیار زیاد و مکان‌هایی که احتمال آتش سوزی در آنها بالا بوده و می‌خواهیم سازه محکم و مقاومی داشته باشیم.
