مواد شیمیایی برج خنک کننده، افزودنی‌هایی هستند که به آب در گردش در برج خنک کننده اضافه می‌شوند تا در حد ممکن جلوی رسوب، خوردگی و زیست توده‌ها را بگیرند.
آب در گردش در برج خنک کننده در فرآیند خنک شدن به مقدار قابل ملاحظه‌ای تبخیر می‌شود که این تبخیر موجب افزایش غلظت املاح و رسوب می‌گردد. مواد شیمیایی که به آب در گردش برج خنک کننده اضافه می‌گردند، بهترین نقش را در جلوگیری از ایجاد رسوب به عهده دارند. در ادامه این مطلب از کارا فناور اطلس پارسی، به بررسی انواع مواد شیمیایی قابل استفاده در برج خنک کننده می‌پردازیم.
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 توده‌ها کاهش خواهد یافت.
مواد شیمیایی در برج خنک کن
مواد شیمیایی که می‌توان به آب کولینگ تاور اضافه نمود، به شرح زیر هستند.
- بایوساید
بایوساید رشد میکروبی توده‌های زیستی را متوقف می‌کند ، این میکروارگانیسم‌ها نه تنها بروی عملکرد کولینگ تاور اثر می‌گذارند، بلکه برای سلامتی انسان‌ها نیز خطرناک است. به طور معمول استفاده از دو نوع بایوساید متداول است، زیرا استفاده از یک نوع بایوساید موجب مقاومت میکروارگانیسم‌ها شده و بعد از مدتی غیر موثر خواهد بود.
بهترین روش افزایش مداوم در دوز پایین بایوساید به آب در گردش می‌باشد 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 کن در فرآیند خنک شدن به مقدار قابل ملاحظه‌ای تبخیر می‌شود که این تبخیر موجب افزایش غلظت املاح و رسوب می‌گردد. مواد شیمیایی که به کولینگ تاور اضافه می‌گردند، بهترین نقش را در جلوگیری از ایجاد رسوب به عهده دارند.”
- کلرین
برای سالیان طولانی، کلرین به عنوان ماد از بین برنده میکروارگانیسم‌ها و جلبک‌ها استفاده می‌شد. در سال‌های اخیر استفاده از کلرین به دلیل ملاحضات زیست محیطی، ایمنی و خطرات اجرا بسیار کاهش یافته است.
همانطور که گفتیم بایوسایدها به دو دسته اکسید کننده و غیر اکسید کننده تقسیم می‌شوند. اکسید کننده‌ها اجزا سلول میکروارگانیسم را اکسید می‌کنند (واکنش انتقال الکترون). غیر اکسید کننده‌ها از روش شیمیایی دیگری استفاده می‌کنند. بایوسایدهای اکسید کننده هنوز هم بیشترین استفاده را در صنعت برج‌های خنک کننده دارند، هر چند استفاده از کلرین کاهش یافته است.
وقتی کلرین به آب برج خنک کننده اضافه می‌گردد به دو ماده هیپوکلروس و اسید هیروکلریک تقسیم می‌شود.
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- می‌شود.
HOCl H+ + OCl-
هر دو HOCL و OCL- اکسید کننده هستند، ولی OCL- ضعیف‌تر 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 ملاحضه‌ای کاهش می‌یابد.
به مدت طولانی، مواد شیمیایی مورد استفاده در برج خنک‌کننده، اسید سولفوریک درجه پایین بود که برای جلوگیری از تشکیل کربنات کلسیم به کار می‌رفت، البته از کرومات و زینک نیز به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می‌شد. این کار باعث می‌شد که کلرین به عنوان میکروبایوساید باشد که pH اسیدی باقی‌مانده کلرین را به صورت HOCL نگه می‌داشت.
دلایل منع استفاده از کلرین در کولینگ تاور
- به دلیل ملاحضات زیست محیطی و انتشارهگزاولنت کرومیوم به محیط به دلیل کرومات، استفاده از آن ممنوع شد. در روش‌های مدرن آلکالین با pH از 8.0 تا 9.0 مورد استفاده قرار می‌گیرد و به جای اسید سولفوریک از بازدارنده‌های جدید استفاده شده است، در ضمن از کلرین به عنوان بایوساید استفاده نمی‌شود. بعلاوه با تغییر نوع پکینگ‌ها و کم شدن سطوح انتقال حرارت امکان گرفتگی بیشتر شده است و برنامه‌های 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 سال‌های اخیر سختگیرانه‌تر شده است. به دلیل مشکلات در نگهداری و استفاده از کلرین بسیاری از صاحبان صنایع به دنبال جایگزین‌های مناسب برای آن هستند.
- بوجود آمدن ارگانیک‌های کلرین شده مسئله‌ی دیگری است. ارگانیک‌های هالوژن شده به عنوان عامل سرطان‌زا شناخته شده‌اند و محدودیت‌های بسیاری برای آنها 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 سال‌های 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 سختگیرانه‌تر شد و اعلام گردید که حد استفاده از کلرین در آب برابر 0.011 ppm در میانگین 4 روز باشد و 0.019 ppm برای میانگین یک ساعته، محدودیت‌ها برای آب شور سخت‌تر و به ترتیب 0.0075 ppm و 0.013 ppm اعلام شد. این محدودیت‌ها موجب شد تا دیگر نتوان از کلرین برای کنترل رسوب و زیست توده‌ها 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.
دلایل استفاده از برومین در برج خنک کننده
- جدا شدن HOBr در pH های بالاتر از HOCl اتفاق می‌افتد که آن را در محیط‌های آلکالین موثرتر می‌کند.
- برومین با آمونیا مانند کلرین واکنش نمی‌دهد.
- برومین برای آلیاژهای مس خوردگی کمتری ایجاد می‌کند.
برومین به روش‌های مختلف وارد آب برج خنک کن می‌شود. متداول‌ترین واکنش مایع سدیم بروماید NaBr با کلرین یا هیپوکلریت در محفظه آب جبرانی و سپس ورود به کولیگ تاور می‌باشد.
کلرین باعث فعال شدن اسید هیپوبروموس در واکنش با نمک بروماید می شود.
NaBr + HOCl Æ HOBr + NaCl
مواد بازدارنده از رسوب و خوردگی برج خنک کن
این مواد ترکیبی از فسفات‌ها، پلیمرها و آزول‌ها در نسبت‌های مختلف هستند که نسبت ترکیب آنها به مقدار سختی آب بستگی دارد. ده‌ها سال است که مواد شیمیایی ضدخوردگی و ضدرسوب از این ترکیبات تهیه می‌شوند و به نام‌های مختلف توسط شرکت‌ها عرضه می‌گردند. روش اعمال و دوز مواد مورد بازدارنده از خوردگی استفاده توسط متخصص کیفیت آب طراحی می‌گردد.
جهت مطالعه بیشتر در مورد مواد شیمیایی مورد استفاده در برج خنک کننده می‌توانید به بخش مقالات سایت بادران تهویه صنعت مراجعه نموده و مطلب “عملیات آبی در برج خنک کننده“ را مطالعه کنید (ویدیوهای برج خنک کننده)
