سختی گیر برج خنک کننده چیست؟
سختی گیر برج خنک کننده چیست و چه کارایی دارد؟
رسوب گیر برج خنک‌کننده یا سختی‌گیر برج خنک‌کننده (water softner)، نوعی دستگاه است که وظیفه آن کاهش سختی آب در گردش برج خنک‌کننده را بر عهده دارد. از این جهت که برج خنک‌کننده مدام در معرض جلبک، رسوب و خوردگی است، باید از آن جلوگیری کرد. بنابراین برای جلوگیری از این عوامل، از سختی‌گیر برج خنک کننده استفاده می‌شود. کاربرد برج خنک کننده یا کولینگ تاور در تولید سرمایش آب کندانسور چیلر و آب مدارهای فرآیندهای تولید می‌باشد. بهتر است بدانید که به وسیله یک پمپ، گردش آب در این خنک کننده‌ها صورت می‌گیرد.
در برج خنک کننده‌های مدار باز، آب به طور مستقیم با هوا در تماس بوده و جریان هوا موجب سرد شدن آب می‌شود. در صورتی که آب دارای املاح باشد، این املاح به مرور زمان بر روی قطعات برج خنک کننده رسوب می‌کنند. این رسوب‌ها نیز به مرور زمان موجب فرسودگی و خوردگی قطعات خواهند شد. در نهایت برای جلوگیری از این رسوبات از سختی‌گیر استفاده می‌کنند. سختیگیرها معمولا از جنس فایبرگلاس یا فلز هستند. در کنار این منبع‌های سختی‌گیر، منبع نمک نیز وجود دارد که کار آن احیای سختی‌گیر می‌باشد.
سختی‌گیر برج خنک کننده در قسمت فوقانی منبع اصلی قرار دارد و یکی از رایج‌ترین و پر کاربردترین دستگاه‌های سختی‌گیر در بازار می‌باشند. از عمده‌ترین کاربرد سختیگیرها می‌توان به نرم کردن آب صنایع همچون دیگ‌های بخار، مبدل‌های حرارتی، حذف سختی آب سطحی، برج خنک‌کننده، نرم کردن آب‌های مصرفی صنایع رنگرزی و رنگ‌سازی، حذف آب شور و در نهایت حذف آب چاه اشاره کرد.امروزه این سختی گیرها به نام‌های دیگری همچون تبادل یونی، سختی‌گیر مکانیکی و یا رسوب‌گیر رزینی شناخته شده‌اند. در ادامه با بررسی کامل سختی‌گیر برج خنک کننده در آتیه انرژی با ما همراه باشید.
رسوب زدای برج خنک کننده چیست؟
اگر سختی‌گیر برج خنک کننده دچار رسوب‌گیری شود، ممکن است مشکلات بسیاری برای این سیستم ایجاد کند. یکی از مشکلاتی که در این مواقع برای دستگاه به وجود می‌آید، کاهش یافتن راندمان انتقال حرارت است. از دیگر مشکلات رسوب‌گرفتی نیز می‌توان به کاهش کیفیت عملکرد پکینگ‌ها یا نازل‌ها، کاهش دبی، گرفتگی سیستم، کاهش تولید یا ترکیدگی آن در اثر گرم شدن بیش از حد سطوح فلزی اشاره کرد. این گرم شدن باعث خراب شدن دیگ بخار و توقف ناخواسته درون دستگاه خواهند شد.
همان طور که به آن اشاره شد، تشکیل رسوب در سختی‌گیر برج خنک کننده، چیلرها و دیگر سیستم‌های حرارتی و برودتی باعث کاهش بازده و راندمان کاری آن‌ها می‌شوند. گاهی نیز ممکن است کاملا دستگاه را از کار بندازد. ناگفته نماند که سختی موجود در آب، می‌تواند قدرت شویندگی انواع مواد صابونی را کاهش دهد. این امر به صورتی است که بازدهی شوینده‌ها درون آب سخت نصف بازدهی آن‌ها در آب نرم است. کاربرد آب سخت و سختی آب هنگامی است که در آب یون‌های منیزیم و کلسیم وجود داشته باشد.
البته عوامل دیگری نیز به همراه این دو می‌توانند موجب این موضوع شوند که به دلیل غلظت پایین از آن صرف نظر خواهیم کرد. در حقیقت دستگاه سختی‌گیر غلظت کلسیم و منیزیم را که موجب سختی آب می‌شوند از بین خواهد برد، و به همین ترتیب باعث تصفیه آب می‌شود. همه‌ی ما نمی‌توانیم در نگاه اول املاحی همچون کلسیم و منیزیم را در آب ببینیم، اما به مرور زمان می‌توانیم آن را به راحتی در شیر آب‌ها که به صورت رسوب آهک بر روی سطح شیر قرار می‌گیرند، ببینیم.
معرفی نحوه کار سختی گیر برج خنک کننده
سیستم سختی‌گیر برج خنک‌کننده دستگاه بسیار مهمی برای تصفیه آب است. هدف این دستگاه حذف یون‌های کلسیم و منیزیوم از آب بوده و آبی نرم و تصفیه شده را در اختیار صنایع گوناگون زیادی همچون صنایع چرم سازی، صنایع غذایی، نساجی، شستشو، رنگرزی، ساخت بتن، دستگاه‌های حرارتی و بردوتی و… قرار می‌دهد. سختی‌گیر برج خنک کننده از نظر ظاهری مانند یک دستگاه استوانه‌ای عمود می‌باشد. جنس آن نیز از فلز و فایبرگلاس است. ترکیباتی از کلسیوم و منیزیومی که در آب سخت وجود دارند، توسط سیستم سختی‌گیر کولینگ تاور جدا شده و با ترکیبات پتاسیوم و سدیم جایگزین خواهند شد.
با این حال سختی آب کاهش یافته و آب نرم خواهد شد. در نتیجه اگر روند تصفیه آب به وسیله سختی‌گیر برج خنک‌کننده انجام شود، عمر برج خنک کننده نیز افزایش پیدا می‌کند. در این دستگاه به وسیله سختی‌گیر، آب تمامی نقاط تامین می‌شود. معمولا ساختار اصلی سختیگیرها از رزین هستند. زمانی که از لایه‌های رزینی آب عبور می‌کند، یون‌های محلول در آب دیگر به تبادل یونی قادر نیستند. سیستم‌های سختی‌گیر برج خنک کننده با هزینه بسیار کمی آب ساختمان را با تصفیه شیمیایی نرم کرده و برای مصارف صنعتی و برج‌های خنک کننده تهیه می‌کنند.
چگونگی تشکیل رسوب در برج خنک کننده
هنگامی که آب بر اثر حرارت گرم شده و یا در اثر مجاورت با هوا تبخیر خواهد شد، در نهایت غلیظ می‌شود. اگر رسوب غیر محلول ایجاد شود، می‌تواند در تاسیسات ساختمانی مشکلات جدی و زیادی را به وجود آورد. البته احتمال دارد که این رسوب یک پوشش محافظ ایجاد کند که موجب کاهش خوردگی شود، ولی در نهایت ضریب انتقال حرارت را کاهش داده و افت فشار افزایش پیدا می‌کند. کربنات کلسیم، رایج‌ترین رسوب سختی است که در سیستم‌های تاسیساتی ایجاد می‌شود. تشکیل شدن آن نیز به عواملی همچون دما، غلظت، ph، قلیائیت و… بستگی دارد. در نتیجه ناگفته نماند که عواملی بسیار زیادی هستند که موجب خوردگی قطعات مختلف در سیستم‌های تاسیساتی خواهند شد و یکی از مهم‌ترین آن‌ها اکسیژن محلول در آب است.
کنترل رسوب توسط سختی گیر کولینگ تاور چگونه است؟
آب‌های موجود داخل برج خنک کننده به شدت رسوب‌گذار هستند. از آن رو که این رسوب سخت و یکنواخت بوده و بدون خلل و فرج است، خوردگی در آن کم می‌باشد. نرخ خوردگی نیز بسیار پایین بوده یا ثابت است. در سختی‌گیرهای رزینی کاتیونی یون‌های کلسیم و منیزیم که از عوامل سختی محسوب می‌شوند، جای خود را به یون‌های سدیم می‌دهند زیرا این یون‌ها رغبتی برای رسوب‌گذاری ندارند. سپس با این وجود مقدار سختی کاهش پیدا کرده ولی میزان آنیون‌ها و TDS ثابت خواهند ماند.
به این دلیل که آب زیادی در برج خنک کننده‌ها تبخیر شده و آب تازه جایگزین می‌شود، به مرور زمان بر میزان مواد جامد و یون‌ها نیز اضافه می‌شود. با وجود این که عوامل زیادی برای خوردگی در سیستم‌های خنک‌کننده وجود دارد، ولی دلیل اصلی آن اکسیژن محلول در آب خنک کننده است. در واقع واکنش اکسیژن با آهن و دما افزایش پیدا می‌کند.
عوامل مؤثر در خوردگی و افزایش سختی آب درون کولینگ تاور
عواملی که در خوردگی و افزایش سختی آب درون سختی‌گیر برج خنک‌کننده وجود دارند عبارتند از:
- مقدار دی اکسید کربن آب
- مقدار اکسیژن محلول آب گردشی
- دمای آب در حال چرخش
- میزان سرعت خطی سیال آب
- مواد جامد محلول که به اصطلاح tds آب می‌گویند.
- مواد جامد سوسپانسیون
- Ph و یا میزان اسیدیته
مزایای سختی گیر برج خنک کننده
استفاده از سختی‌گیر در برج خنک‌کننده دارای مزایای به سزایی است که در ادامه به چند مورد از این مزایا می‌پردازیم.
افزایش طول عمر قطعات داخلی برج خنک کن
کاهش قابل توجه هزینه‌های مرتبط به قسمت نگهداری کولینگ تاور
کاهش مقدار رسوب گرفتگی تمامی اجزای درون برج خنک کننده همچون نازل‌ها، لوله‌ی ورودی و خروجی سیستم و پکینگ‌ها
بهبود عملکرد دمایی و افزایش راندمان کولینگ تاور یا برج خنک‌کننده
کاهش به سزای تمامی هزینه‌های سرویس و شستشو در برج خنک کننده
انواع سختی‌گیر
انواع مختلف سختی‌گیر برج خنک کننده عبارتند از:
- دستگاه سختی‌گیر رزینی
- دستگاه سختی‌گیر مغناطیسی
- دستگاه سختی‌گیر الکترونیکی
۱. دستگاه سختی‌گیر رزینی
در این دستگاه رسوب‌گیر، می‌توان آب دارای املاح و سخت را توسط رزین و با فشار بالا تصفیه کرده و آهک آن را حذف کرد. ذرات رزین در دستگاه‌های سختی‌گیر وجود دارند که برای جلوگیری از خروج این رزین‌ها از چند لایه ذرات شنی در قسمت‌های پایینی دستگاه و در زیر رزین‌ها استفاده شده است. سختیگیرها می‌توانند در قسمت‌های ورودی، مسیرهای خروجی، مسیر تخلیه، مسیر احیا، بک واش، مسیر آب نمک و شستشو قرار بگیرند. برای دسترسی به داخل سختیگیرها دو مسیر وجود دارد، این دو مسیر درواقع دو دریچه یکی در بالای سختی‌گیر قرار داشته و دیگری در پایین آن است.
۲. دستگاه سختی‌گیر مغناطیسی
آخرین تکنولوژی بهبود کیفیت آب جهت استفاده برای موارد مختلف، سختی‌گیری آب به روش مغناطیسی است. توسط این سیستم و بدون افزودن موارد خارجی، آب سخت به آب نرم و سبک تبدیل می‌شود. در نهایت مشکل سختی آب بدون هیچ گونه تغییر در رنگ و بوی آن، حل خواهد شد.
به مرور زمان به دلیل عبور آب از درون لوله‌ها، رسوبات مختلفی بر جداره لوله تشکیل می‌شود، که معمولا دلیل این رسوبات، کلسیم کربنات است. از مزایای سختی‌گیر مغناطیسی می‌توان به افزایش انتقال حرارت در مبدل‌ها و همچنین کاهش خوردگی و در نهایت افزایش طول عمر تجهیزات و لوله اشاره کرد، که بهتر است بدانید افزایش انتقال حرارت در مبدل‌ها باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود.
۳. دستگاه سختی‌گیر الکترونیکی
در این سختیگیرها معمولا امواج الکترونیکی به طور دائم در حال تغییر هستند. این تغییر به وسیله دستگاه PAC تولید شده و به آنتن‌هایی که به دور لوله پیچیده شده‌اند به آب سخت درون لوله منتقل می‌شوند. سپس نمک‌های محلول که به صورت یون داخل آب قرار دارند، تحت تاثیر قرار گرفته و شبیه بلورهای ریز و معلق می‌شوند. حال تجمع این ذرات بلور خنثی، کربنات کلسیم در آب را که به شکل معلق هستند تشکیل می‌دهد.
ناگفته نماند که دارای چسبندگی نیستند، زیرا رسوب بر روی دیواره‌های داخلی لوله و تجهیزات ایجاد نمی‌شود. سپس به علت افزایش حلالیت آب، رسوب‌های موجود قبلی نیز در آب حل شده و به بلور معلق در آب تبدیل می‌شوند.
نصب سختی گیر در برج خنک کننده
قبل از نصب سختی‌گیر و یا هر وسیله دیگری، بهتر است در ابتدا اطلاعات کاملی از مشخصات فنی آن سیستم داشته باشید. اطلاعات فنی سختیگیرها نیز شامل موارد زیر می‌شوند.
جنس مخزن نمک از پلی اتیلن است.
رزین‌ها از دو نوع هیدرولایت و پرولایت هستند.
بدنه آن از جنس فایبرگلاس یا فلز است.
جنس لوله‌کشی‌های آن pvc، گالوانیه و یا پلی اتیلن می‌باشد.
دارای شیرهای دستی و اتوماتیک برای شستشو هستند.
برای نصب سختی‌گیر برج خنک‌کننده مکان‌هایی در نظر گرفته شده است، که با این حال می‌تواند آب شرب را پس از عبور از سختی‌گیر به درون مدارها ارسال کند. در مکان‌های مختلف از مدارها، شیر تخلیه جهت برداشت آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ورودی این مدارها و معمولا قبل از سخت‌گیرها، از یک منبع ذخیره آب به عنوان منبع تغذیه برای استفاده از آب‌های مختلف قرار دارد. در نهایت برای کسب راهنمایی و اطلاعات بیشتر در ارتباط با انواع سختیگیرها می‌توانید با کارشناسان آتیه انرژی در تماس باشید.