عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده عبارتند از : مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین ، دما و سرعت آب می باشند. در بخش بعدی مطلب به روش های اندازه گیری خوردگی می پردازیم که عبارتند از استفاده از کوپن ها ، اندازه گیری الکتریکی و مبدل های حرارتی . در بررسی این عوامل مشاهده میکنیم که تاثیرات مواد شیمیایی بازدارنده های خوردگی به صورت گسترده ای با تغییرات کیفیت آب ، مثل PH ، غلظت نمک های محلول ، سختی آب و شرایط عملیاتی مثل دما و سرعت آب تغییر می کند.
–
–
عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : PH
میزان بازدارندگی خوردگی در محدوده PH مابین ۶٫۵ تا ۹٫۰ تقریبا ثابت است. اگرچه ، بازدارنده های رسوب به همراه بازدارنده های خوردگی در آبهایی با PH بیشتر از دلیل جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم و فسفات کلسیم بایستی استفاده شوند.
–
عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سختی کلسیم
فسفات ها و فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی خوردگی پایداری در حضور یون کلسیم نشان میدهد. برای دستیابی به میزان مناسب اثرات بازدارندگی ، برای آب با سختی کلسیم پایین تر ، میزان بیشتری مواد بازدارنده مورد نیاز است در حالیکه برای آب با سختی بالاتر ، میزان کمتری احتیاج می باشد.
–
عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : تجمع یونهای مهاجم
یون های مهاجم نظیر کلراید و سولفات ، در غلظت های بالا به لایه های محافظ که توسط بازدارنده ها ایجاد شده حمله می کند و تاثیرات آن را کاهش داده و یا از بین می برد. به طور کلی بازدارنده های خوردگی با فرمول نمک های روی کمتر تحت تاثیر حمله این یون ها قرار میگیرد.
–
عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : غلظت کلرین باقیمانده
ترکیبات کلرین ، هیپو کلریت سدیم ، کلرین مایع و غیره معمولا برای کنترل لجن و به منظور گند زدایی با میزان ۰٫۳ تا ۱٫۰ میلیگرم بر لیتر در سیستم های خنک کننده استفاده می شود. اگرچه میزان کلرین باقی مانده در سیستم ، بعضی مواقع به دلیل عدم کنترل کلریناسیون به مقدار بیشتری می رسد.
–
عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : دمای آب
در صورت عدم استفاده از بازدارنده ها میزان خوردگی به صورت تناسبی با میزان افزایش دمای آب ۲۵ تا ۵۰ درجه سانتی گراد ، افزایش پیدا می کند. تاثیرات دمای آب مابین دمای ۵۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد چندان مشهود نمی باشد. ولی در صورت استفاده از بازدارنده پلی فسفات-روی بازدارندگی خوردگی را در دمای ۳۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد نشان میدهد.
–
عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سرعت آب
هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب افزایش یابد تاثیرات بازدارندگی بهتری مشاهده می شود زیرا میزان نفوذ مواد بازدارنده در سطح فلز افزایش می یابد. بنابر این ، یک سرعت بهینه برای آب ، میزانی است که بیشترین تاثیرات بازدارندگی خوردگی بدست می آید.
–
مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین، دما و سرعت آب مجموعه عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده می باشد.
–
–
· استفاده از کوپن ها
کوپن ها تیغه های فلزی وزن شده ای هستند که به مدت طولانی معمولا یک الی سه ماه در مسیر آب خنک کننده قرار داده می شوند. بعد از اینکه آنها را بر میدارند ، تمیز نموده و مجددا ، وزن می کنند. میزان کاهش وزن تیغه نشاندهنده میزان خوردگی می باشد. میزان خوردگی که بوسیله ی یک کوپن نشان داده میشود ممکن است قابل ملاحظه و یا قابل اغماض باشد ، اما وجود حفره ها همیشه جدی است ، حتی اگر اندک باشد. بدیهی است که کنترل و جلوگیری از تشکیل حفره نسبت به خوردگی عمومی ، چنانچه طولانی بودن عمر تجهیزات مد نظر باشد ، بسیار مهم است.
–
· اندازه گیری الکتریکی
در این روش با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی ، سرعت خوردگی اندازه گیری می شود. اساس این اندازه گیری این است که مقاومت یک هادی الکتریکی با عکس سطح مقطع آن متناسب است. یک سنسور فلزی در مسیر آب خنک قرار داده می شود ، سپس با پیشرفت خوردگی سطح مقطع تیغه فلزی کاهش یافته و مقاومت آن افزایش می یابد تغییر مقاومت به خوردگی آب نسبت داده می شود. اندازه گیری خوردگی که بر اساس مقاومت عمل می کند مانند کوپن آزمایشی بصورت تجارتی در اختیار می باشد ، برای بدست آوردن مقاومت خوردگی نیاز به یک مدت زمان نسبتا طولانی می باشد.
–
· مبدل های حرارتی
استفاده از یک لوله فلزی دوجداره که در جدار بیرونی آن بخار قرار داشته و از داخل آن آب خنک کننده عبور میکند ، اغلب راهی برای شبیه سازی فرآیند مبدلهای حرارتی است ، که به تبع آن می توان میزان خوردگی و تشکیل رسوب را پیش بینی کرد.
–
جهت مطالعه بیشتر در مورد خوردگی به مطالب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده” و ” انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.
http://badrantahvie.com/cooling-tower-corrosion-effective-factors/
انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد. همانطور که در مطلب ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” اشاره شد بازدارنده ها مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می شوند تا با تشکیل لایه محافظ بروی فلزات و قطعات موجب کاهش یا ممانعت از خوردگی شوند. هر کدام از این بازدارنده ها دارای ویژگی ها و اثرات مختلف هستند که به صورت تک تک بررسی آن می پردازیم.
–
به بررسی انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده و اثرات آن می پردازیم:
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفات ها
در حال حاضر بیشترین ماده ای که به عنوان بازدارنده خوردگی در سیستم های خنک مورد استفاده قرار می گیرد فسفات است. در بعضی مواقع اورتو فسفات ها و پلی فسفات ها نیز استفاده می شود.
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفونات ها
فسفونات ها به صورت گسترده برای جلوگیری از خوردگی در برج خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرند. خواص فسفونات ها ، نظیر نیروهای پیوندی با یون های فلزی ، حلالیت نمک های آن و اثرات ممانعت از خوردگی بر اساس ساختمان شیمیایی آنها متفاوت است.
به طور کلی فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی مناسبی برای کربن استیل در ّهایی که دارای یون کلسیم است نشان می دهند. میزان غلظت مورد نیاز فسفونات برای بازدارندگی خوردگی با افزایش سختی کلسیم کاهش می یابد. از آنجاییکه میزان هیدرولیز فسفونات ها در مقایسه با پلی فسفات ها کمتر می باشد ، اغلب برای سیستم های خنک کننده با میزان سختی کلسیم زیاد و میزان سیکل تغلیظ بالا استفاده می شود. فسفونات ها همچنین به عنوان بازدارنده رسوب نیز استفاده میشوند زیرا تاثیری عالی برای بازدارندگی رسوب کربنات کلسیم دارند.
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نمک های فلزی
نمک های فلزی مثل نمک های روی و نیکل, دارای اثرات بازدارندگی خوردگی برای فلزات کربن استیل ، مس و آلیاژهای مس می باشد. البته حلالیت آنها برای دستیابی به غلظت موثر بازدارندگی در آبهای خنثی نظیر آب خنک کننده کم است ، بنابراین ، استفاده تنها از نمک های فلزی به ندرت اثرات خوبی را نشان می دهد.
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم
برخی از پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم مثل پلی اکریلات و پلی مالنات به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. تاثیرات بازدارندگی خوردگی آنها در آب با سختی کم ، پایدار نمی باشد.
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نیتریت ها
نیتریت ها اثرات بازدارندگی بسیار خوبی بر کربن استیل دارند. نیتریت ها نسبت به کرومات ها غیر سمی تر می باشد اما به ندرت در سیستم های خنک کننده تر ، استفاده می شوند. زیرا به راحتی توسط میکرو ارگانیسم ها تجزیه میگردند. اما نیتریت ها ، به صورت گسترده به همراه بایوسایدهای غیر اکسید شونده در سیستم های خنک کننده غیر تبخیری استفاده می شوند.
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : کرومات ها
کروماتها مدت زمان زیادی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند و اثرات بسیار بالایی دارند. اگرچه ، هم اکنون به دلیل خواص سمی بسیار بالا به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.
کرومات سدیم و دی کرومات سدیم عموما به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. کرومات ها معمولا با ترکیبی از پلی فسفات ها و یا نمک های روی استفاده میگردند زیرا در صورتیکه کرومات به تنهایی و با غلظتهای ناکافی استفاده شود میزان خوردگی حفره ای را افزایش می دهد.
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : آمین ها و آزول ها
بازدارنده های خوردگی بر پایه آمین اغلب برای اسیدشویی و تصفیه آب بویلرها استفاده می شود اگرچه ، اغلب به دلیل قیمت بالاتر و تاثیرات بازدارندگی خوردگی کمتر نسبت به بازدارنده های غیر آلی در سیستم های خنک کننده تر استفاده نمی شوند.
آزول ها نظیر benzotriazole و tolyltriazole اغلب برای بازدارندگی خوردگی مس و آلیاژهای مس در مقدار کم مورد استفاده قرار می گیرند.آزول ها , برای سیستم های خنک کننده که مبدل هایی از جنس مس و آلیاژ مس هستند کاربرد دارند.
–
انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد.
–
· انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : سایر بازدارنده ها
مولیبدات ها, تنگستن ها و بعضی نمک های اسیدهای آلی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. این مواد به دلیل قیمت بالا اغلب در سیستم های خنک کننده تر مورد استفاده قرار نمی گیرند.
سیلیکات ها ، به دلیل غیر سمی بودن آنها نسبت به فسفاتها ، بعضی مواقع به عنوان بازدارنده خوردگی در خطوط لوله آب آشامیدنی استفاده می شود. سیلیکات ها ، به ندرت برای سیستم های خنک کننده باز استفاده می شوند زیرا خواص بازدارندگی آنها برای کربن استیل بسته به کیفیت و دمای آب و سایر شرایط به شدت نوسان دارد.
جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.
http://badrantahvie.com/cooling-tower-corrosion-inhibitors-types/
بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می شوند تا اثرات خوردگی را کاهش یا از بین ببرند. این مواد شیمیایی به عنوان بازدارنده به آب برج خنک کن اضافه می شوند تا از خوردگی جلوگیری کنند. بازدارنده های خوردگی محلول در آب هستند در حالیکه لایه ای که بر سطح فلز تشکیل میدهند و مانع از خوردگی فلز می شود غیر محلول در آب است. این لایه ، لایه محافظ نامیده می شود. لایه محافظ بوسیله ی جلوگیری از هیدراسیون یون های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می کند. در واقع عملکرد مواد بازدارنده ی خوردگی را بر اساس خواص لایه محافظ آن ها نشان می دهد.
–
بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده لایه ای محافظ بروی فلز تشکیل می دهد و جلوی خوردگی فلز را می گیرد. کرومات ها و نیتریت ها، از انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده می باشند که یک فیلم اکسید به عنوان لایه محافظ روی سطح فلز تشکیل می دهند. این بازدارنده ها باعث اکسید شدن سریع یون های آهن تولید شده در واکنش آندی می شود و با تشکیل یک لایه اکسید بر روی سطح فلز که اکثرا از اکسید فریک هیدراته می باشد، مانع خوردگی می شوند.
لایه محافظ از نوع اکساید، متشکل از ذرات بسیار نرم و قطر لایه بسیار نازک می باشد و دارای خاصیت چسبندگی خوبی به سطح فلز است و به ندرت باعث کاهش هدایت حرارتی در مبدل ها می شود. بیشتر بازدارنده های خوردگی از این نوع خواص بازدارندگی در حد عالی نشان می دهند.
از جمله نقاط ضعف بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده که لایه محافظ آنها از نوع لایه اکساید میباشد ایجاد خوردگی محلی در صورت استفاده در غلظت های کم است. این نوع بازدارنده ها دارای مشکلات کاربردی نیز هستند به طور مثال، کرومات ها به شدت سمی و دور ریز آنها ممنوع می باشد. نیتریت ها، توسط باکتری های نیتریفیکاسیون، اکسید شده و در سیستم های خنک کننده به صورت نیترات در می آیند که هیچگونه اثرات بازدارندگی خوردگی ندارند.
–
بازدارنده های خوردگی محلول در آب هستند در حالیکه لایه ای که بر سطح فلز تشکیل میدهند و مانع از خوردگی فلز می شود غیر محلول در آب است. این لایه , لایه محافظ نامیده می شود. لایه محافظ بوسیله ی جلوگیری از هیدراسیون یون های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می کند.
–
پلی فسفات ها، در ابتدا تشکیل یک لایه مخافظ که ترکیبی از اکسید آهن و فسفات آهن می باشد در سطح فلز می دهند. سپس این ترکیبات با یونهای کلسیم موجود در آب ترکیب شده و تشکیل لایه فسفات کلسیم بر روی لایه اولیه می دهند. توسط روش های مختلف آنالیز مشخص شده است که پلی فسفات ها، لایه محافظی که خود متشکل از دو لایه می باشد بر روی سطح فلز تشکیل می دهند که این لایه ها دو نقش متفاوت را در روش بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ایجاد می کنند.
لایه ی غنی از اکسید آهن و فسفات آهن در سطح کربن استیل باعث افزایش پتانسیل الکتریکی آن و حالت غیر فعال می شود و مانع از حل شدن فلز می گردد. لایه بالایی که فسفات کلسیم است مانع از انجام اکسیداسیون می گردد. لایه فسفات کلسیم باعث متفرق ساختن نفوذ اکسیژن به سطح کربن استیل نیز شده و همچنین باعث متفرق ساختن نفوذ یون های کلراید و سولفات به داخل فیلم می شود، در نتیجه لایه زیرین محافظ، از تخریب توسط این یون ها محفوظ می ماند. در صورت استفاده از مخلوط پلی فسفات ها و نمک های روی، به عنوان بازدارنده، لایه ی بالایی محافظ مخلوطی از فسفات کلسیم و روی می شود، اما لایه زیرین به ندرت تغییر ترکیب می دهد.
پلی فسفات ها به عنوان ماده بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده برای آبهای نرم و فاقد مواد معدنی مثل یون های کلسیم و روی، دارای خواص کمی می باشند. زیرا هیچ گونه لایه فسفات کلسیم تشکیل نمی شود و لایه اکسید آهن و فسفات در این شرایط مقاوم نمی باشد. تاثیرات بازدارندگی که توسط پلی فسفات ها بدست می آید نسبت به مواد بازدارنده که لایه محافظ اکسید تشکیل می دهد کمتر می باشد زیرا لایه فسفات کلسیم به طور معمول یکنواخت نبوده و نسبت به لایه اکسید متخلخل می باشد.
–
زمانی که برای دستیابی به خوردگی کمتر از میزان بالای پلی فسفات ها استفاده می شود، لایه های متخلخل تشکیل شده بسیار ضخیم می شود و موجبات رسوب را فراهم می کند. در این گروه مکانیزم بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده توسط اورتوفسفات ها و پلی فسفاتها شبیه به فسفات ها می باشد.
استتفاده از مخلوط فسفات ها و پلیمر های سبک محلول در آب به منظور تشکیل یک لایه غیر متخلخل از فسفات کلسیم در سطح فلز و ممانعت از رشد بیش از حد این لایه و ایجاد مشکلات رسوب، بسیار موثر است. جذب شدن پلیمر ها بر روی لایه ی فسفات کلسیم، میزان رشد این لایه را کاهش می دهد در نتیجه لایه فسفات کلسیم نازک و غیر متخلخل می شود و از رشد بیش از حد این لایه جلوگیری می کند.
مر کاپتو بنزو تیازول نوعی از بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده می باشد که با یون های فلز که بایستی محافظت شود تشکیل نمک های غیر محلول می دهد. این بازدارنده ها، در ناحیه آندی، یعنی جاهایی که فلز حل می شود و غلظت یون ها افزایش می یابد، تشکیل لایه محافظ می دهد. در این حالت رشد لایه محافظ بعد از تشکیل متوقف خواهد شد زیرا این لایه مانع از انحلال هر فلز جدید می شود بنا بر این به صورت رسوب در نمی آید حتی اگر مقادیر بیش از حد بازدارنده استفاده شود.
بازدارنده هایی که به این روش عمل میکنند، اثرات بازدارندگی خوردگی عالی در مورد مس و آلیاژهای مس دارند. این بازدارنده خوردگی در مورد کربن استیل استفاده نمی شود. این نوع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ای که در ساخت آن از کربن استیل استفاده می کنند، مناسب نیست. آمین ها از نوعی بازدارنده های خوردگی می باشند که تشکیل فیلم جذبی در سطح فلز می دهند. این لایه دارای گروه های عملکردی می باشد که قابلیت جذب در سطح فلز را دارند و با جذب شدن در سطح فلزات تمیز، از طریق گروه های فعال خود مانع از نفوذ آب و اکسیژن محلول به سطح فلز می شوند، در آبهای خنثی مثل آب برج خنک کننده، این بازدارنده ها تاثیرات مطلوبی نشان نمی دهد زیرا سطح فلز تمیز نمی باشد بنابر این تشکیل لایه محافظ مشکل است.
جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.
http://badrantahvie.com/corrosion-inhibitor-in-cooling-tower/
مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده به دلیل گرد آمدن عوامل اصلی مانند وجود محیط تر به واسطه حضور آب که لازمه و مقدمه تشکیل الکترولیت میباشد و استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و خوردگی را در سیستم خنک کننده را فراهم می سازد. قبلا در مطلب خوردگی در برج خنک کننده به توضیح کلی این پدیده پرداختیم ولی در این مطلب به بررسی دقیق مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده می پردازیم.
همانطور که اشاره شد آب به عنوان الکترولیت و وجود فلزات مختلف در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده شرایط تشکیل یک پیل الکتریکی را مهیا کرده و موجب بروز خوردگی می شود. از طرفی ورود اکسیژن، گازهای سولفور, میکرو ارگانیسم ها و گردو غبار از طریق هوا و دمای بالای آب چرخشی و تغییرات PH نیز به نوبه ی خود به خوردگی دامن زده و منجر به تشدید آن می گردد. اساسا، دونوع واکنش های اکسیداسیون و احیا و مهاجرت الکترونها از آند که محل تولید الکترون طی واکنش اکسیداسیون می باشد به کاتد که محل مصرف این الکترون ها می باشد علت اصلی وقوع پدیده ی خوردگی است. از طرفی آب و یا رطوبت هوا نیز بستر لازم را جهت حرکت یون های مثبت و منفی فراهم منماید و حلقه ی تشکیل مکانیزم خوردگی را تکمیل می کند.
واکنش آندی باعث بروز پدیده ی یونیزاسیون و کنده شدن اتم های فلز از سطح فلز می شود با توجه به فراهم بودن شرایط لازم جهت بروز پدیده خوردگی در سیستم های خنک کننده، این پدیده به اشکال مختلف مانند خوردگی شیاری، حفره ای و غیره اتفاق می افتد. خوردگی حفره ای در زیر لایه های رسوبی تشکیل شده در سطح فلز صورت می گیرد. به دلیل غلظت کم اکسیژن در زیر این لایه، یک آند مخلی تشکیل می شود و در محیط اطراف آن چون غلظت اکسیژن بیشتر است، یک کاتد محلی تشکیل می گردد. بنابر این فلز توسط این نوعی از مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده که به آن خوردگی حفره ای می گویند، مورد حمله قرار می گیرد. خوردگی شیاری در شکاف ها و مناطق مرده ای که در آنها آب جریان ندارد اتفاق می افتد. حال ببینیم چگونه می توان از انواع مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده جلوگیری نمود.
از آنجاییکه برای انجام پدیده ی خوردگی سه عامل اصلی ,آند , کاتد و الکترولیت مورد نیاز است اگر هرکدام از این عوامل به طریقی حذف شود خوردگی تشکیل نخواهد شد. بازدارنده های خوردگی، نیز مطابق با این مکانیزم عمل می کنند. این بازدارنده ها، مواد شیمیایی هستند که با تشکیل یک لایه نازک که اصطلاحا “لایه ی محافظ” نامیده می شود بر سطح آند و یا کاتد فرآیند خوردگی را کاهش داده و یا متوقف می نمایند.
وجود محیط تر به واسطه حضور آب که همان الکترولیت میباشد، استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و تکمیل مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده را فراهم می سازد.
بازدارنده های خوردگی به دو دسته ی آندی و کاتدی تقسیم بندی می شوند. بازدارنده های کاتدی، یک لایه محافظ بر روی سطح کاتد تشکیل داده و مانع از رسیدن اکسیژن محلول در آب به سطح فلز می شوند. بازدارنده های آندی یک لایه محافظ بر روی سطح آند تشکیل می دهند و از این طریق واکنش های خوردگی کاهش می یابد.
انتخاب یک بازدارنده ی مناسب بستگی به پارامترهای طراحی سیستم خنک کننده و ترکیبات آب دارد و همچنین نوع فلزات به کار رفته در سیستم، شرایط تنش وارد بر سیستم، تمیز کاری و سرعت آب، همگی بر انتخاب یک بازدارنده مناسب، تاثیر گذار است. عوامل دیگری که بایستی در نظر گرفته شود شامل حد شاخص مورد نیاز برای آب ، PH ، اکسیژن محلول ، نمک ها و ترکیبات معلق در آب می باشد. حال، در ابتدا با مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده آشنا شده و در ادامه به شرح بیشتر آن میپردازیم.
زمانی که فلز در تماس با آب قرار می گیرد, به دلیل یکنواخت نبودن ترکیبات موجود در فلز, نقاط کوچکی با پتانسیل الکتریکی کمتر (آندهای محلی) و تعداد نقاط زیادی با پتانسیل بیشتر (کاتد های محلی) بر روی سطح آن تشکیل می شود و سپس واکنش های الکتروشیمیایی شکل میگیرد.
زمانی که سطح فلز با آب که شامل اکسیژن محلول است تماس پیدا می کند واکنش های فوق انجام می شود. زمانی که رسوبات لجنی که اغلب متشکل از میکرو ارگانیسم ها می باشد به سطح فلز می چسبد یک شرایط هوازی در زیر رسوبات ایجاد می شود و باکتری احیا کننده سولفات رشد پیدا می کند. سپس واکنش خوردگی در بعضی نواحی به دلیل تولید سولفید هیدروژن پیشرفت پیدا می کند. جهت مطالعه ببشتر به مطلب ” کنترل PH آب برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.
http://badrantahvie.com/corrosion-mechanism-in-cooling-tower/
رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان کولینگ تاور تأثیر می گذارد. در مطلب قبلی به بررسی رسوب در برج خنک کننده ، انواع و مراحل تشکیل آن پرداختیم و در این مطلب به بررسی روش های رسوب زدایی و جلوگیری از تشکیل رسوب می پردازیم زیرا بهترین اقدام پیشگیری از تشکیل رسوب می باشد.
–
به طور کلی بازدارنده های رسوب به سه روش زیر عمل می کنند:
· جلوگیری از تشکیل هسته کریستال
· جلوگیری از رشد کریستال
· جلوگیری از تجمع کریستال ها و تشکیل کریستال های بزرگتر
–
تشکیل هسته کریستال تنها در محلول های فوق اشباع انجام پذیر است. در محلول های غیر اشباع، ممانعت از تشکیل هسته رسوب و در نتیجه رسوب زدایی برج خنک کننده با کنترل PH محلول و تزریق اسید انجام می شود. در محلول های فوق اشباع ( غلیظ ) برای جلوگیری از رسوب و رسوب زدایی برج خنک کننده از بازدارنده های رسوب استفاده می شود. متداولترین بازدارنده های رسوب شامل پلی فسفات ها، فسفوناتها و پلی الکترولیت های سبک که گروه کربوکسیل دارند، می باشد.
–
تشکیل و رشد رسوب، از طریق نقاط فعالی که بروی کریستال های رسوب وجود دارد انجام می شود. بدین صورت که یونهای با بارمخالف بروی این نقاط فعال جذب شده و باعث رشد کریستال رسوب می شود و این روند ادامه دارد. مکانیسم عملکرد بازدارنده ها بدین صورت است که این بازدارنده ها به صورت انتخابی بروی این نقاط فعال رشد قرار گرفته و آنها را می پوشانند. بنابراین مانع از رشد کریستال های رسوب از طریق این نقاط می شوند.
–
نحوه عملکرد مکانیسم بازدارنده های رسوب در شکل دیده می شود. کریستال کربنات کلسیم در حالت نرمال به شکل مکعبی است. با افزودن بازدارنده ها شکل کریستال ها مانند شکل تغییر می کند که این تغییر شکل به دلیل جذب شدن مواد بازدارنده رسوب بروی نقاط فعال در سطح کریستال می باشد. در شکل نحوه تجمع کریستال های کربنات کلسیم را می بینیم. استفاده از بازدارنده ها مانع از تجمع کریستال ها شده و آنها را به صورت جداگانه نگه می دارد، در واقع در این حالت زمانی که مواد بازدارنده بر سطح کریستال جذب می شود کریستال ها همدیگر را دفع می کنند.
–
رسوب زدایی در برج خنک کن
–
بعضی از ترکیبات آلی مثل، لیگنین ها ( Lignins ) و تانین ها ( Tannins ) مدت زمان زیادی است که به عنوان بازدارنده های رسوب کربنات کلسیم و هیدروکسید روی و غیره شناخته شده اند. اگرچه این مواد معمولا اثرات بازدارندگی و رسوب زدایی برج خنک کننده را در حد کافی و پایدار نشان نمی دهند.
–
پلی فسفات ها از سال ۱۹۳۶ توسط Resonstein به عنوان بازدارنده رسوب کربنات کلسیم در سیستم های خنک کننده معرفی شدند. اگرچه تاثیرات بازدارندگی این مواد در مورد سیستم های خنک کننده ای که زمان ماند آب زیاد است و یا دما بالاست به دلیل هیرولیز شدن بازدارنده به نسبت اورتوفسفاتها کم می باشد.
–
اخیرا بعضی از محصولات آلی سنتزی، مثل پلیمرها، فسفوناتها و پلی اول فسفات استر ها، به عنوان بازدارنده های رسوبات کربنات کلسیم و فسفات کلسیم و غیره شناخته شده اند. این مواد بندرت هیدرولیزه شده و تاثیرات بازدارندگی پایداری را نشان می دهند.
–
رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان برج خنک کننده تأثیر می گذارد.
–
متداولترین بازدارنده های رسوب در برج خنک کننده به شرح زیر است:
· فسفونات ها
· پلیمرها
· سایر بازدارنده ها
–
انواع بازدارنده هایی که برای هر نوع رسوب زدایی برج خنک کننده استفاده می شود در جدول زیر مشاهده می گردد.
–
|
نوع رسوب |
بازدارنده مناسب |
|
کربنات کلسیم |
فسفونات ها، هموپلیمرهای انیدرید مالئیک، همو پلیمر های اسید اکریلیک |
|
فسفات کلسیم و فسفات روی |
کوپلیمر و ترپلیمرهای اسید اکرلیک، کوپلیمرهای انیدرید مالئیک |
|
سیلیکات مگنزیوم |
کوپلیمر اسید اکریلیک، همو پلیمر آکریل آمید، کوپلیمر های انیدرید مالئیک |
|
سولفات کلسیم |
پلی فسفاتها، فسفوناتها و همو پلیمر های اسید اکریلیک |
–
عوامل موثر در تشکیل رسوب:
· کیفیت آب
عوامل زیادی نظیر غلظت یونهای تشکیل دهنده رسوب ( یون کلسیم، یون فسفات و غیره ) در آب، دما و PH آب در تشکیل رسوب تاثیر دارند. به طور کلی حلالیت رسوبها با کاهش PH افزایش می یابد. بنابراین میزان رسوب با کاهش PH کاهش می یابد، البته محدودیت هایی در این زمینه وجود دارد. به مطلب کنترل PH آب برج خنک کننده مراجعه فرمایید.
· دمای آب
به طور کلی حلالیت ترکیبات رسوب دهنده در آب، با افزایش دما کاهش می یابد. بنابراین میزان رسوب با افزایش دما در مبدل های حرارتی افزایش می یابد.
· سرعت آب
با افزایش سرعت آب، میزان رسوب کاهش می یابد. بنابراین تشکیل رسوب در قسمت هایی از سیستم خنک کننده که سرعت آب کم است و یا فضاهای مرده که آب جریان ندارد بیشتر است.