پایان نامه کنترل شیمیایی آب برج های خنک کن

برجهای خنک کن و کنترل شیمیایی آنها :

انتخاب منبع سرد تابع موقعیت جغرافیایی و اندازه واحد صنعتی است در کشتی‌ها ونقاط صنعتی کنار دریا و رودخانه ارزانترین منبع سرد آب دریا و رودخانه می باشد ولی در مناطقی که از نظر سفره‌های آب زیرزمینی برداشت آب وجود داشته باشد (مناطق کم آب) ویا قیمت تمام شده آب نسبتاً زیاد است ، مناسبترین منبع سرد کننده هوا می‌باشد. آب بعنوان یک سیال واسط حرارت را از منبع گرم به منبع سرد (هوا) منتقل می‌نماید. خنک کردن آب وسیله‌ای است برای آنکه حجم معینی از آب را در یک سیکل گردانده و هر بار پس از استفاده از آن مجدداً برای استفاده بعدی آماده کرد. عواملی که سبب شده از آب بعنوان یک سرد کننده صنعتی استفاده گردد عبارتند از :‌

آب به مقدار زیاد در طبیعت وجود دارد وهمه جا یافت می شود ونسبتاً ارزان است.

براحتی می تواند از جایی به جای دیکر منتقل شود.

هر حجم آب می تواند مقدار قابل ملاحظه‌ای حرارت منتقل و یا جابجا کند

تجزیه نمی شود.

در نتیجه مبادله حرارت به مقدار زیاد منقبض و منبسط نمی شود.

خنک کردن آب توسط هوا از قدیم معمول بوده وبرای انجام شدن این تبادل حرارت کافی است آب را با هوا مجاور نمود. هر چه عمل مجاورت بهتر صورت گیرد انتقال حرارت از آب به هوا سریعتر و کاملتر انجام می یابد.

خنک شدن آب در اثر تماس با هوا به دو علت است یکی به مناسبت تبادل حرارت بین دو جسم سرد و  گرم (هوا و آب) ودیگری به علت آنکه از بخار آب اشباع نبوده ومولکولهای آب از فاز مایع به فاز هوا وارد شده ، یعنی عمل تبخیر صورت می‌گیرد و حرارت نهان تبخیر از خود آب اخذ می‌گردد وموجب نقصان درجه حرارت آب می‌شود. عمل تبخیر بمراتب مهمتر و مؤثرتر از انتقال حرارت عمل خنک‌کردن را انجام می‌دهد. برای تبخیر یک پاوند آب تقریباً 1000 B.T.U  حرارت لازم است وهمین 1000 B.T.U اگر از 100 پاوند آب گرفته شود 10 oF حرارت آن را کم می‌کند. بهمین علت برای خنک کردن آب بازاء هر 10 oF سردکردن یک درصد وزن آب تبخیر می شود. بعلاوه معادل 0.2 درصد نیز افت ریخت وپاش آب وجود دارد از این رو اگر آبی را از  120 oFبه 90 oF برسانیم 3.2 درصد از وزن آن کم می‌شود.

انواع سیستم های خنک کن :

سیستم‌های خنک کننده به سه گروه اصلی تقسیم‌بندی می‌شود :

سیستم های گردشی بسته

سیستم های گردشی باز با برج‌های خنک کن

سیستم خنک کن گذرا

الف ) در سیستم چرخشی کاملاً بسته آب خنک‌کن از میان سیستم عبور کرده ، بدون اینکه هیچگونه آبی تلف شود به مخزن اصلی بر می‌گردد. بنابراین انتخاب بازدارنده مناسب و غلظت آن بدون هیچگونه محدودیت محیطی انجام می‌شود.

ب )  سیستم خنک کن باز از متداولترین سیستم‌های خنک کن می‌باشد در این سیستم در هر سیکل گردشی 3-1درصد آب تبخیر می‌شود. بنابراین غلظت نمکها باید در یک سطح معقولی حفظ شوند. برای این کار مقداری از آب تغلیظ شده را از سیستم خارج و آب تازه را جایگزین آن می‌کنند. از طرفی مواد شیمیایی استفاده شده در این سیستم‌ها به رودخانه‌ها و دریاچه‌ها ریخته می‌شود ، لذا ضروری است که مواد شیمیایی مصرفی با محیط زیست سازگاری داشته باشد.

ج ) در سیستم خنک کن گذرا ، آب از داخل رودخانه دریا وغیره به داخل سیستم فرستاده شده و یک بار از داخل واحدهای خنک کننده عبور می‌کند وبه منبع اصلی خود برگشت داده می‌شود. بنابراین مصرف آب در این سیستم‌ها خیلی زیاد است. استفاده کردن مداوم از مواد شیمیایی از نظر اقتصادی محدود می‌باشد ضمن اینکه ملاحظات زیست محیطی نیز باید رعایت شود.

عاملهای مؤثر در طرح برجهای خنک کن تر :‌

افت درجه حرارت (اختلاف دمای آب ورودی وخروجی از برج)

اختلاف درجه حرارت بین آب خروجی و هوای ورودی (درجه حرارت هوای ورودی را معمولاً در طراحی oF 65  محاسبه می‌کنند).

دمای تر محیط (The Ambient Wet Bulb Tempreture) اصولاً خنک‌کردن آب زیر این دما غیرممکن است.

شدت جریان آب

شدت جریان هوا

نوع بست وبند برج (Packing Ring)

روش پخش آب

اثر غلظت :

در حالیکه آب بطور دائم نبخیر میگردد غلظت املاح محلول در آب در گردش برج بالا می‌رود در رابطه زیر ضریب غلظت نشان داده شده است.

C =

                                      مواد محلول در آب در گردش برج

   (Make  Up) مواد محلول در آب ورودی آب برج 

از آنجائیکه نمکهای کلرور حلالیت زیادی دارند غلظت یون کلر در  ورودی به برج  وآب در گردش معیار بسیارخوبی برای تعیین غلظت بوده است.

در اثر افزایش غلظت مواد محلول و مواد معلق در آب سیکل برجهای خنک کن و جلوگیری از افزایش آن باید مقداری از آن را تخلیه داد که با آن آب بلودان (Blow Down) گفته می‌شودکمی ازآب برج بصورت ذرات ریزآب همراه با بخار آب و هوا کشیده می‌شود. این ذرات ریز تلف شده را Windage Loss گویند برخلاف آب تلف شده به صورت تبخیر که باعث تغلیظ آب برج می‌گردد. مقدار Windage Loss بستگی به طراحی برج و قدرت مکش فنها و غیرو دارد امروز مقدار آن به 008/0 درصد آب در گردش برج رسیده است ولی به طور متوسط مقدار آن را بین 1/0 تا 3/0 درصد منظور می‌کنند آب Make  Up باید مقدار آب تلف شده به صورت تبخیر (E) و آب از دست رفته به صورت بلودان (B)و آب تلف شده به صورت Windage Loss را تأمین نماید :                                                           Make  Up = E + B + N

اطلاعاتی از قبیل اختلاف دما مقدار آب در گردش مقدارآب ورودی مقدار بلودان وکمبود آب در اثر تبخیر باید در طراحی برجهای خنک کن تر لازم می باشد.

انواع برج های خنک کن تر

مهمترین آنها شامل :

استخرهای خنک کن

 برجهای جوی (Atmospheric Towers)

برج کشش طبیعی هذلولی (Natural Draught Hyperbolic Tower)

برج کشش متقاطع

برج کشش مکانیکی

موارد استفاده از برجهای خنک کن

بطور کلی برجها را برای خنک کردن آب خنک کن دستگاههایی که ایجاد حرارت زیاد می‌کنند مورد استفاده قرار می دهند. در زیر چند نوع دستگاه که احتیاج به آب برای خنک شدن دارندآمده است.

آب خنک کن کندانسور توربین ها

کمپرسور ها

سیلندر موتورهای تولید نیرو

در صنایع ذوب و قالب‌گیری پلاستیک

برجهای خنک کن تر (سیستم OVF) نیروگاه طوس

برجهای خنک کن برای چهار واحد 150 مگاواتی طراحی گردیده که قسمتهای مختلف واحدها را بشرح ذیل تغذیه می‌کند

مبادله حرارت بین آب برج و مبدلهای زیر صورت می‌گیرد :

الف)کولرهای اختصاص داده شده به توربین ژنراتور هر چهار واحد عبارتند از :

     1- کولرهای روغن توربین شامل                             100% × 2

     2- کولرهای سیل روغن                              100% × 2

     3- کولرهای هیدروژن ژنراتور                      25% × 4

     4- کولرهای هوای اکسایتر                           50% × 2

     5- کولرهای مدار بسته (‍Closed Circuit Cooling Water System) 100% × 2

ب ) کولرهای هوا :

     1- کولرهای هوای سرویس                                   100% × 2

     2- کولرهای تجهیزات کمپرسور هوا (هوای ابزار دقیق 50% × 4)

برجهای خنک کن نیروگاه از نوع کششی جهت مخالف است یعنی فن‌ها هوا را در مسیر مخالف آب از پایین به طرف بالا سرتاسر پخش کننده ها به جریان در می‌آورند.

شرایط طراحی شده برجهای خنک کن نیروگاه طوس :

مسافت : نیروگاه طوس در 23 کیلومتری شمالغربی مشهد و در طرف جنوب شرقی شاهراه آسیایی واقع است

مأخذ ارتفاع نیروگاه :‌ 100 + (Peg B) حدود 1100 متری بالای سطح دریا می باشد.

شرایط آب وهوایی :‌                          oC 40 حداکثر درجه حرارت خشک

25% رطوبت نسبی

‍oC 28-  حداقل درجه حرارت خشک

- برجهای خنک کن شامل 50% × 3 سل که هر سل قادر است آب مورد نیاز کولرهای توربین ژنراتور دو واحد را تأمین نماید.

- تعداد و ظرفیت پمپهای برج خنک کن 50% × 3

- حجم آب خروجی از پمپهای برج T/h 1500

- میزان آب در حال چرخش در سیستم در حالتی که هر چهار واحد در مدار است m3/h  3000

- حجم آب سیستم m3 735

- میزان آب تبخیری (برای دو سل m3/h 3/33)

- میزان بار برای دو سل  MW 20

- اختلاف درجه حرارت آب ورودی و خروجی از سیستم حدود oC 5-2 می باشد.

- سرعت عبور آب m/s 2-2/0

جنس دستگاهها :

صفحه‌های نگهدارنده لوله‌ها (plate)

‍CuZn 40F35   

      CuZn 38SnAL 

CuZn 38

 ST.35.8

لوله‌های مبدلهای حرارتی (Tulbe)

                                          CuZn 20 ALF34

CuZn 28SnF33

  SF – CuF 25

لوله‌های OVF از کربن استیل می باشد.

قسمت جمع کننده آب در مبدل حرارتی (Water Box) از رنگ Epoxy  پوشیده شده است.

صفحات مشبک و لوله‌های پخش‌کن‌ها از جنس P.V.C. می باشند.

حوضچه‌ها و دیواره‌های برج از بتن که سیمان آنها از نوع سیمان تیپ یک می‌باشد.

فهرست منابع فارسی :‌

مهندسی خوردگی  :  مؤلفان (Mars G , Fontana – Norbert)

                              ترجمه دکتر احمد ساعتچی

برجهای خنک کن و مسائل شیمیایی مربوط به آن

                              گردآوری و ترجمه : محمدمظاهر میبدی

بیوگرافی تهیه آب نیروگاههای حرارتی

                               گردآوری : محمدعلی نادری

 سخنرانیها و مقالات ارائه شده در اولین و دومین و سومین کنگره ملی خوردگی    (دانشکده فنی دانشگاه تهران)

کنترل خوردگی در صنایع   مؤلف : دکتر سیدمحمد سیدرضی

 اتوماسیون اداری نیروگاه طوس (بانک اطلاعات فنی)

فهرست منابع خارجی :‌

1. Training manual. job no : 2mc2.0           Cooling cycles.

2. Operation manual part .2 section V       Service cooling water system

3. Operation manual part 2. section UH    Chlorination equipment for treatment of cooling water

4. Nalco Italian S.P.A

     A = Section 4- procedure for measuring corrosivity of cooling water by use of metal specimens

     B = Evaluating eorrosion in cooling water and condensate system

     C = Wet cooling system chemical injection – start – up procedure.

     D = Product. Nalco (Nalco chemical company)