مواد شیمیایی برج خنک کننده

مواد شیمیایی برج خنک کننده

مواد شیمیایی برج خنک کننده افزودنی هایی است که به آب در گردش در برج خنک کننده اضافه می شود تا در حد ممکن جلوی رسوب، خوردگی و زیست توده ها را بگیرد. آب در گردش در برج خنک کننده در فرآیند خنک شدن به مقدار قابل ملاحظه ای تبخیر می شود که این تبخیر موجب افزایش غلظت املاح و رسوب می گردد. مواد شیمیایی که به آب در گردش برج خنک کننده اضافه می گردند بهترین نقش را در جلوگیری از ایجاد رسوب به عهده دارند. در ادامه به بررسی انواع مواد شیمیایی قابل استفاده در برج خنک کننده می پردازیم.

مواد شیمیایی برج خنک کننده
مواد شیمیایی برج خنک کننده

بررسی مواد شیمیایی برج خنک کننده

بدون افزودن مواد شیمیایی به آب برج خنک کننده راندمان کولینگ تاور به مرور زمان به دلیل ایجاد رسوب، خوردگی و زیست توده ها کاهش خواهد یافت. مواد شیمیایی که می توان به آب کولینگ تاور اضافه نمود به شرح زیر است:

بایوساید:

بایوساید رشد میکروبی توده های زیستی را متوقف می کند ، این میکروارگانیسم ها نه تنها بروی عملکرد کولینگ تاور اثر می گذارد بلکه برای سلامتی انسان ها نیز خطرناک است. استفاده از دو نوع بایوساید متداول است زیرا استفاده از یک نوع بایوساید موجب مقاومت میکروارگانیسم ها شده و بعد از مدتی غیر موثر خواهد بود. بهترین روش افزایش مداوم در دوز پایین بایوساید به آب در گردش می باشد و همچنین در فواصل زمانی مختلف با افزایش دوز بایوساید به آب سیستم شوک داده شود. در مواد شیمیایی برج خنک کننده دو نوع بایوساید مورد استفاده عبارتند از : بایوساید اکسید کننده و بایوساید غیر اکسید کننده.

آب در گردش در برج خنک کننده در فرآیند خنک شدن به مقدار قابل ملاحظه ای تبخیر می شود که این تبخیر موجب افزایش غلظت املاح و رسوب می گردد. مواد شیمیایی برج خنک کننده اضافه می گردند بهترین نقش را در جلوگیری از ایجاد رسوب به عهده دارند.

برای سالیان طولانی کلرین به عنوان ماد از بین برنده میکروارگانیسم ها و جلبک ها استفاده می شد. در سال های اخیر استفاده از کلرین به دلیل ملاحضات زیست محیطی ، ایمنی و خطرات اجرا بسیار کاهش یافته است. همانطور که گفتیم بایوساید ها به دو دسته اکسید کننده و غیر اکسید کننده تقسیم می شوند. اکسید کننده ها اجزا سلول میکروارگانیسم را اکسید می کنند ( واکنش انتقال الکترون ) . غیر اکسید کننده ها از روش شیمیایی دیگری استفاده می کنند. بایوساید های اکسید کننده هنوز هم بیشترین استفاده را در صنعت برج های خنک کننده دارند هر چند استفاده از کلرین کاهش یافته است.

وقتی کلرین به آب برج خنک کننده اضافه می گردد به دو ماده هیپوکلروس و اسید هیروکلریک تقسیم می شود.

Cl2 + H2O Æ HOCl + HCl

ماده HOCL اکسیدان است که به ساختار سلول میکروارگانیسم حمله میکند. افزایش pH موجب افزایش گسست HOCL به یون هیپوکلریت OCL- می شود:

HOCl H+ + OCl-

هر دو HOCL و OCL- اکسید کننده هستند ولی OCL- ضعیف تر است به دلیل اینکه زمان بیشتری می برد تا به ساختار سلول نفوذ کند. بنابراین در صورت افزایش pH قدرت و اثر کلرین به صور قابل ملاحضه ای کاهش می یابد.

به مدت طولانی ، مواد شیمیایی مورد استفاده در برج خنک کننده اسید سولفوریک درجه پایین بود که برای جلوگیری از تشکیل کربنات کلسیم به کار می رفت، همینطور از کرومات و زینک به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شد. این باعث می شد که کلرین به عنوان میکروبایوساید باشد که pH اسیدی باقی مانده کلرین را به صورت HOCL نگه می داشت. به دلیل ملاحضات زیست محیطی و انتشارهگزاولنت کرومیوم به محیط به دلیل کرومات، استفاده از آن ممنوع شد. در روش های مدرن آلکالین با pH از 8.0 تا 9.0 مورد استفاده قرار می گیرد و به جای اسید سولفوریک از بازدارنده های جدید استفاده شده است، همچنین دیگر از کلرین به عنوان بایوساید استفاده نمی شود. همچنین با تغییر نوع پکینگ ها و کم شدن سطوح انتقال حرارت امکان گرفتگی بیشتر شده است و برنامه های اضافه کردن مواد شیمیایی به آب برج خنک کن به کلی تغییر یافته است.

ایمنی مسئله مهم دیگری است که از محبوبیت کلرین کاسته است. گاز کلرین به شدت خطرناک است و قوانین نگهداری و استفاده آن به شدت در سال های اخیر سختگیرانه تر شده است. به دلیل مشکلات در نگهداری و استفاده از کلرین بسیاری از صاحبان صنایع به دنبال جایگزین های مناسب برای آن هستند.

بوجود آمدن ارگانیک های کلرین شده مسئله ی دیگری است، ارگانیک های هالوژن شده به عنوان عامل سرطان زا شناخته شده اند و محدودیت های بسیاری برای آن ها از سال 1979 اعمال شده است. آژانس حفاظت محیط زیست حداکثر مقدار 0.1 ppm تری هالومتان و بعدتر 0.08 ppm را در نظر گرفت است و حتی ممکن است در سال های بعد این مقدار نیز کمتر شود.

در سال 1982 به صنایع نیروگاه اعلام شد کمترین مقدار کلرین را استفاده کنند به طوریکه حداکثر مقدار کلرین خروجی از آب برج خنک کننده 0.5 ppm باشد و مقدار خروجی میانگین کلرین از آب برج خنک کن در طی دو ساعت کمتر از 0.2 ppm باشد. در سال 1985 این اعداد سختگیرانه تر شد و اعلام شد حد استفاده از کلرین در آب برابر 0.011 ppm در میانگین 4 روز باشد و 0.019 ppm برای میانگین یک ساعته، محدودیت ها برای آب شور سخت تر و به ترتیب 0.0075 ppm و 0.013 ppm اعلام شد.

این محدودیت ها موجب شد تا دیگر نتوان از کلرین برای کنترل رسوب و زیست توده ها استفاده کرد. ماده دیگری که جایگزین کلرین شد ماده برومین Br2 بود. مانند کلرین ، برومین با آب واکنش می دهد تا اسید هیپوهالوس HOBr بوجود آورد، برومین هم قدرت اکسید کننده مشابه کلرین دارد اما در شرایط مختلف بر کلرین برتری دارد. یک، جدا شدن HOBr در pH های بالاتر از HOCl اتفاق می افتد که آن را در محیط های آلکالین موثر تر می کند. دو ، برومین با آمونیا مانند کلرین واکنش نمی دهد. سه، برومین برای آلیاژ های مس خوردگی کمتری ایجاد می کند.

برومین به روش های مختلف وارد آب برج خنک کن می شود ، متداول ترین واکنش مایع سدیم بروماید NaBr با کلرین یا هیپوکلریت در محفظه آب جبرانی و سپس ورود به کولیگ تاور می باشد. کلرین باعث فعال شدن اسید هیپوبروموس در واکنش با نمک بروماید می شود:

NaBr + HOCl Æ HOBr + NaCl

بازدارنده رسوب و خوردگی:

این مواد ترکیبی از فسفات ها، پلیمر ها و آزول ها در نسبت های مختلف هستند که نسبت ترکیب آن ها به مقدار سختی آب بستگی دارد. ده ها سال است که مواد شیمیایی ضد خوردگی و ضد رسوب از این ترکیبات تهیه می شوند و به نام های مختلف توسط شرکت ها عرضه می گردند. روش اعمال و دوز مورد استفاده به وسیله متخصص کیفیت آب طراحی می گردد.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” عملیات آبی در برج خنک کننده ” ، ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید. ( ویدیو های برج خنک کننده )