انواع خوردگی در برج خنک کننده

5
(80)

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. خوردگی در برج خنک‌ کننده 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 بادران تهویه صنعت قصد داریم پیرامون موضوع انواع خوردگی در برج خنک کننده مطالبی را بیان کنیم.

برج خنک کننده (کولینگ تاور) چیست؟

برج خنک کننده 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 انواع برج خنک کننده 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 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 در کولینگ تاور

خوردگی سلولی پایه

خوردگی در 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.

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.

در صورت نیاز به کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خوردگی کولینگ تاور و انواع آن می توانید با کارشناسان شرکت بادران تهویه صنعت در تماس باشید.

نشانه‌ های خوردگی در کولینگ تاور

  • حفره حفره شدن

حفره حفره شدن از مخربترین انواع خوردگی در برج خنک کننده است. این خوردگی زمانی ایجاد می شود که قطب ‌های آندی و کاتدی ثابت بمانند. زمانی که حفره ‌ای در برج تشکیل می ‌شود، آب درون آن به حالت راکد در آمده و با گذشت زمان به حالت مخرب ‌تری می‌ رسد. در این مرحله با استفاده از بازدارنده‌ های شیمیایی در صورت اعمال صحیح، می توان حفره حفره شدن را کنترل نمود.

  • حالت سنگ شویی شدن

زمانی که یکی از آلیاژهای فلز دچار خوردگی شوند، در این حالت به آن سنگ ‌شویی شدن می گویند. زینک ‌زدایی یا روی ‌زدایی یکی از معمول ترین حالت ها در این زمینه می باشد که به معنی جدا شدن آلیاژهای مس یا روی است.

  • خوردگی گالوانیزه

خوردگی گالوانیزه کولینگ تاور را می توان با استفاده از ساختن آندهای مصنوعی تحت کنترل درآورد. بیشترین خوردگی هم در برج خنک کننده ‌ای که با فلز فولاد و مس ساخته شده است، بوجود می آید.

انواع خوردگی در برج خنک کننده

انواع خوردگی در برج‌ خنک کننده به موارد زیر دسته بندی می شوند:

  1. خوردگی جدایشی Selective Leaching

در این خوردگی یکی از عناصر تشکیل دهنده آلیاژ به دلیل خوردگی خارج شده و یک جسم متخلخل باقی می ‌ماند. برای مثال در آلیاژهای برنج جدا شدن روی یا Zn در خوردگی جدایشی بسیار رایج است که آن را زدایش روی می ‌نامند. زدایش روی اغلب به دو شکل صورت می ‌گیرد.

  • زدایش موضعی (یکنواخت)
  • زدایش لایه‌ای
  1. خوردگی حفره ‌ای pitting
خوردگی حفره ای برج خنک کننده
خوردگی حفره ای برج خنک کننده

از مخرب‌ ترین و آسیب رسان ترین انواع خوردگی‌ در برج های خنک کننده می توان به خوردگی حفره‌ای اشاره نمود. این نوع خوردگی به طور معمول خیلی سریع انجام می شود و غالباً در محلو‌ل ‌هایی که حاوی آنیون‌ های خورنده است، ایجاد می شود. در محیط هایی با PH کم یعنی تولید یون H، خوردگی حفره ای بیشتر اتفاق می افتد.

  1. خوردگی گالوانیکی Galvanic Corrosion
خوردگی گالوانیکی برج خنک کننده
خوردگی گالوانیکی برج خنک کننده

از انواع دیگر خوردگی در برج خنک کن، می توان به خوردگی گالوانیکی اشاره کرد. وقتی دو فلز غیر همجنس در داخل یک محلول هادی الکترولیت قرار می‌گیرند، بین آنها اختلاف پتانسیل ایجاد می ‌شود. در این حالت اگر فلزات در تماس با هم باشند و یا از نظر الکتریکی به هم ارتباط داشته باشند، الکترون‌ هایی ایجاد می شود که بین آنها جریان پیدا می‌ کند. در این زمان خوردگی در فلز با مقاومت کمتر، افزایش پیدا می‌ کند. همچنین خوردگی در فلز مقاوم‌ تر با کاهش همراه می شود. خوردگی در سیستم‌ هایی که با تولید جریان الکتریکی همراه می باشند، خوردگی دو فلزی یا خوردگی گالوانیکی می گویند. این خوردگی در واقع یک پدیده الکتروشیمیایی است.

  1. خوردگی شکاف Crevice Corrosion
خوردگی شکاف برج خنک کننده
خوردگی شکاف برج خنک کننده

اگر شکاف‌ ها و درزها یا نقاطی از فلزات که روی هم قرار دارند در معرض مواد خورنده ای قرار داشته باشند، خوردگی شدیدی در آنها به وقوع می پیوندد. این خوردگی معمولاً به خاطر وجود مقادیر محلول در حفره ‌ها، اتصالات روی هم، رسوبات سطحی، شکاف‌ های زیر پرچ ‌ها و مهره‌ ها و … بوجود می آید. به همین دلیل به این نوع خوردگی Crevice Corrosion یا Gasket Corrosion می گویند.

  1. خوردگی تنشی Stress Corrosion Cracking

خوردگی تنشی یکی دیگر از انواع خوردگی در کولینگ تاور است. زمانی که نیروهای کششی و محیط خورنده با هم عمل کنند، منجر به انهدام سریع فلز می ‌شوند. این عمل منجر به ایجاد ترک‌ هایی در قطعه می ‌شود که به آن ترک خوردگی تنشی می گویند.

  1. خوردگی سایشی Corrosion Erosion
خوردگی سایشی برج خنک کننده
خوردگی سایشی برج خنک کننده

در مواردی که سطح جسمی در نتیجه حرکت یک سیال (مانند آب) ساییده شود که اغلب به خاطر وجود حباب‌ های گاز به صورت معلق در محیط صورت می‌ گیرد، به آن ساییدگی گفته می ‌شود. در مواردی که در اثر خورندگی محیط این انهدام تشدید شود، در اصطلاح به آن خوردگی ساییدگی نیز گفته می شود. این دسته از صدمات اغلب با ساییدگی مکانیکی قطعات همراه بوده و به طور عمده به صورت بسیار شدید و با سرعت بالا رخ می دهند. محیط ‌های خورنده مختلف قادرند تا باعث ایجاد خوردگی ساییدگی یا سایشی شوند. از جمله سیستم ‌های گازی، محلول ‌های آلی و فلزات مایع به ویژه در زمانی که سیال حاوی ذرات جامد معلق باشد، شدت حملات نیز افزایش می یابد.

  1. خوردگی بين دانه ای Inter Granular Corrosion
خوردگی بین دانه ای برج خنک کننده
خوردگی بین دانه ای برج خنک کننده

خوردگي مرز دانه اي در نتيجه وجود ناخالصي ها در مرزدانه ها يا غني تر شدن يكي از عناصر موجود در آلياژ در اين ناحيه و يا با مهاجرت و تخليه يكي از عناصر متشكله آلياژ در منطقه مرزدانه به وقوع می پیوندد. اين نوع خوردگي در سيستم هاي Cooling از اهمیت زیادی برخوردار نمی باشد.

راه‌ های کنترل خوردگی در برج خنک کننده

کنترل خوردگی در کولینگ تاور با دو حالت تغییر فلز یا محیط امکان دارد که حالت اول بسیار هزینه‌ بر باشد. در حالت دوم یعنی تغییر محیط، به صورت گسترده مورد استفاده قرار می ‌گیرد و یک راه حل عملی برای کنترل خوردگی در برج‌ های خنک کننده است. در رابطه با موضوع راه ‌های کنترل خوردگی در کولینگ تاور در محیط آبی می توان به 2 مورد زیر اشاره نمود:

  1. حذف اکسیژن خورنده از آب به وسیله تجهیزات مکانیکی یا بازدارنده‌ های شیمیایی
  2. تشکیل فیلم محافظتی کربنات کلسیم بر روی سطح فلز با استفاده از محلول قلیایی و کلسیم طبیعی

در ضمن برای کنترل خوردگی در برج خنک کن باید به استعداد فلز از جهت خوردگی و همچنین به اجزای فلزی در برج خنک کننده توجه کرد.

جمع بندی

یکی از مشکلاتی که ممکن است در برج خنک کننده به وجود بیاید، پدیده خوردگی می باشد که در این مقاله به طور کامل آن را مورد بررسی قرار دادیم. زمانی که کولینگ تاور با خوردگی روبرو می ‌شود، شکستگی قطعات را در پی خواهد داشت که در این شرایط باید به تعویض قطعات اقدام شود. همچنین این پدیده می تواند به تشکیل رسوب در داخل دستگاه منجر شود که سبب کاهش راندمان سیستم می ‌گردد. از انواع خوردگی در برج خنک کننده باید به خوردگی حفره‌ای، خوردگی جدایشی، خوردگی گالوانیکی و خوردگی سایشی اشاره کرد. با توجه به راهکارهای مختلف می توان از بروز خوردگی در برج خنک کن جلوگیری کرده و موجبات افزایش راندمان سیستم را باعث شد.

سوالات تکمیلی

1) خوردگی در برج خنک کننده چیست و چه اثراتی دارد؟

خوردگی برج ممکن است در کمتر از 7 سال بسته به تصفیه آب و شرایط محیطی اتفاق بیفتد. زنگ زدگی شدید تا حد فلز آسیب دیده حوضه برج و سازه نگهدارنده منجر می شود. خوردگی باعث نشت آب و افزایش مصرف آب می شود.

2) چند نوع خوردگی در برج های خنک کننده وجود دارد؟

اشکال مختلف خوردگی در برج های خنک کننده شامل حفره، شستشوی انتخابی (به عنوان مثال، زینک زدایی)، خوردگی گالوانیکی، خوردگی شکافی یا زیر رسوبی، خوردگی بین دانه ای، ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی و خوردگی تحت تأثیر عوامل میکروبیولوژیکی است.

3) انواع بازدارنده های خوردگی در سیستم های خنک کننده در برج های خنک کننده چیست؟

نمونه هایی از پرکاربردترین بازدارنده های خوردگی عبارتند از کرومات ها، نیتریت ها، مولیبدات ها و ارتوفسفات ها. بازدارنده ها با برهمکنش با سطح فلز، خوردگی را کاهش داده و سرعت واکنش های خوردگی الکتروشیمیایی را کاهش می دهند.

4) چگونه می توان خوردگی را در برج خنک کننده کنترل کرد؟

اکثر برج های خنک کننده و سیستم های لوله کشی آب کندانسور برای محافظت در برابر خوردگی نیاز به عملیات شیمیایی دارند. کنترل شیمیایی همچنین از رشد میکروبیولوژیکی و از ترویج بیوفیلم ‌ها جلوگیری می‌کند که می‌توانند انتقال حرارت را کاهش دهند، جریان را محدود کرده و باکتری ‌های بالقوه خطرناک را در خود جای دهند.

5) کدام بازدارنده های خوردگی در برج خنک کننده استفاده می شود؟

مولیبدات / نیتریت / سیلیکات / بورات؛ این مواد شیمیایی عمدتاً در برج های خنک کننده مدار بسته برای مهار خوردگی استفاده می شوند. مولیبدیت با یون های آهن تشکیل شده در آندها ترکیب می شود تا یک فیلم مولکولی آهن – مولیبدات در سطح فلز ایجاد کند.

چقدر این مطلب برای شما مفید بوده است؟