استفاده از روی برای کنترل خوردگی در برج خنک کننده مدار باز
خوردگی در برج خنک کننده به واسطه آب اتفاق می افتد و به همین دلیل میزان آن به خصوصیات آب بستگی دارد. این خصوصیات شامل مواردی همچون TDS آب، سختی آب، PH آب، غلظت کلر باقی مانده، تجمع یون های مهاجم و… می باشد که در ادامه این مقاله از به توضیح آنها و استفاده از روی برای کنترل خوردگی در برج های خنک کن مدار باز خواهیم پرداخت.
در برج خنک کننده مدار باز با پاشش آب از بالای برج و تماس مستقیم آن با هوا، آب جاری روی پکینگ ها و تخته های برج خنک می شود؛ اما دمای آب در برج خنک کننده مدار بسته یا هوا خنک به صورت غیر مستقیم و با پاشش آب خنک کننده بر روی کویل حاوی سیال گرم کاهش می یابد. هر یک از انواع برج های خنک کننده مدار باز و مدار بسته مناسب شرایط مخصوص به خود هستند.
همان طور که در بالا بیان شد عملکرد برج های خنک کننده بر مبنای استفاده از آب است؛ به همین دلیل سطوح فلزی و لوله های برج خنک کننده به طور مداوم در تماس با آب می باشند و بسته به کیفیت آب در معرض خوردگی هستند.
خوردگی بخصوص در انوع برج های خنک کننده گالوانیزه موجب آسیب به بخش های مختلف دستگاه و کاهش راندمان عملکرد آن می گردد. در ضمن، مستلزم صرف هزینه های بسیاری جهت تعمیرات است به همین دلیل توجه و کنترل آن بسیار حائز اهمیت است.
کاربرد روی برای کنترل خوردگی در برج خنک کننده مدار باز
مقررات زیست محیطی سختگیرانه فزاینده ای که در ابتدا برای حفاظت از محیط آبی و اخیراً برای محافظت از مردم در برابر ذرات معلق در هوا وضع شده است، استفاده از کرومات را در سیستم های خنک کننده با چرخش باز به شدت محدود کرده است.
این محدودیت ها در یک یا دو دهه گذشته به کندی و قابل پیش بینی توسعه یافته اند و در پاسخ، صنعت خدمات تصفیه آب دو فناوری جایگزین اصلی را ایجاد کرد – رویکردهای pH بالا / تمام آلی و فسفات تثبیت شده است. هر کدام از این موارد در شرایط عملیاتی خاصی گزینه مناسبی هستند، اما هر دو مورد، یک مشکل مشترک به نام حفاظت در برابر خوردگی مثبت محدود دارند.
برنامه های حفاظتی کرومات / روی در برج خنک کننده مدار باز به دلیل محافظت در برابر خوردگی مثبت به خوبی شناخته شده بودند. روش های تمام ارگانیک معمولاً حاوی بسته های بازدارنده خوردگی کم یا بدون بسته بندی هستند و به شدت بر ایجاد یک محیط آبی غیرخورنده در با عملکرد در سطوح pH و سختی بالا متکی هستند.
برنامه های فسفات تثبیت شده دارای یک بازدارنده خوردگی مثبت در بسته های فسفات مخلوط خود هستند، اما نسبت به کرومات / روی، رویکرد بسیار ضعیفی را دارد. هر دو فناوری جایگزینی، قادر به ایجاد حفاظت در برابر خوردگی کافی تحت شرایط آب و عملیات مشابه نیستند.
برخی از شرایطی که برای این فناوری ها مشکل ساز هستند عبارتند از:
- محافظت در برابر خوردگی برای مبدل های حرارتی لوله فولادی ملایم
- حفاظت در برابر خوردگی مناطق با دمای بالاتر یک سیستم
- حفاظت از سیستم هایی که در سطوح کلرید بالا کار می کنند
- حفاظت از سیستم هایی که در سطوح سولفات بالا کار می کنند
- حفاظت از سیستم هایی که با سطوح پایین سختی کلسیم کار می کنند
شما می توانید برای انتخاب هر یک از انواع برج خنک کننده با مجموعه بزرگ بادران تهویه صنعت گرفته و از مشاوره رایگان کارشناسان واحد تهویه مطبوع بهره مند شوید.مشکل در سیستم هایی که باید با دو یا چند مورد از شرایط مشکل ساز کار کنند، بزرگ تر می شود. در برخی مواقع، هیچ یک از فناوری ها انتظارات عملکرد شرکت سازنده را برای مشتری برآورده نمی کند و باید به دنبال جایگزین مناسب بود.
جایگزینی که اغلب نادیده گرفته می شود، استفاده از سطوح نسبتاً پایین روی در این سیستم ها است. این جایگزین به طور کلی نادیده گرفته می شود. زیرا این تصور وجود دارد که روی با کرومات به دلیل سمیت آن به فراموشی سپرده شده است.
آیا مسمومیت با روی وجود دارد؟ اما روی اصلاً سمی نیست. زیرا استفاده از آن تا 5 پی پی ام در آب آشامیدنی برای کنترل خوردگی در برج خنک کننده مجاز است. این یک عنصر رایج در داروهای کاهش استرس است. برای پستانداران خوب است که مقادیر نسبتاً زیادی روی را به طور منظم مصرف کنند – به قرص های ویتامین خود نگاه کنید. با این حال، یک مشکل در استفاده از روی وجود دارد.
آب حاوی روی، هنگامی که در آبراهه ها تخلیه می شود، تمایل به رسوب عنصر روی دارد و این رسوب کرکی، ژلاتینی و چسبنده می‌تواند آبشش‌های موجودات دریایی را مسدود کند. این پدیده شامل کور شدن فیزیکی غشاها با تداخل در قابلیت تنفسی است.
نتیجه باید این باشد که استفاده از روی را بدون انجام برخی تحقیقات اولیه در مورد وضعیت و مقررات تخلیه محلی رد نکنید. به احتمال زیاد تقریباً می توان از نوعی برنامه روی در هر مکان استفاده کرد.
تبخیر آب در برج خنک کننده کراس فلو به طور مرتب موجب افزایش غلظت مواد محلول باقی مانده و زیاد شدن ناخالصی ها در آن می شود و از این رو لازم است که برج خنک کننده جریان متقاطع به طور مستمر زیر آب کشی شده (جریان تخلیه یا بلودان) و آب سختی‌گیری شده جایگزین آن شود.
روی در برج خنک کننده
در یک برج خنک کننده، یک برنامه تصفیه آب مبتنی بر روی ممکن است حاوی موادی از فهرست کلی زیر باشد:
- روی
- فسفات (ها)
- فسفونات (ها)
- پخش کننده های پلیمری
- بازدارنده های خوردگی فلز زرد
- چلنت های تخصصی
- مولیبدات ها
سطوح و / یا انواع خاص این مواد ممکن است با معیارهای مختلف کیفیت آب متفاوت باشد. در این بخش از مقاله سایت قصد داریم تا در ابتدا به هر یک از این کلاس های مواد به طور جداگانه قبل از تلاش برای هماهنگ کردن کاربرد آنها به حالت مایع بپردازیم.
فلز روی
با افزایش سریع سطح یون هیدروکسید بیش از pH 8/7، حلالیت روی به طور قابل توجهی با افزایش pH کاهش می یابد. با این حال، این حالتی نیست که بیشتر مردم در نظر می گیرند. این مکانیسمی است که از طریق آن یک بازدارنده خوردگی کاتدی موثر عمل می کند.
حلالیت روی در مقابل pH
در کاتدها، اکسیژن با تولید یون های هیدروکسیل کاهش می یابد. این غلظت محلی بالای یون های هیدروکسیل باعث می شود روی از آب در آن کاتدی رسوب کند و در نتیجه آن محل با یک فیلم بازدارنده خوردگی هیدروکسید روی غیرفعال شود (رسوب). این غیرفعال سازی کاتدی به طور موثر الکتروکوپل ردوکس را قطع می کند و واکنش را در آندی که اتلاف فلز در آن اتفاق می افتد به حداقل می رساند.
این موضوع به طور کلی یک واکنش رسوبی ساده و خود محدود شونده است که با کنترل سطح مناسب، می تواند محافظت در برابر خوردگی بسیار خوبی با حداقل رسوب ایجاد کند. بازرسی برنامه های محتوی روی موجود در بازار نشان می دهد که همه آنها از سطوح مشابهی از روی نامحلول استفاده می کنند.
همه آنها تقریباً 5/0ppm روی نامحلول را هدف قرار می دهند. این سطح، هنگامی که به سطح محلول در شکل 1 اضافه می شود، سطح افزوده مورد نظر روی را همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است ایجاد می کند.
سطوح روی اضافه شده توصیه شده
این روی را می توان به عنوان هر نمک حاوی روی اضافه کرد، اما اکثر مردم از سولفات روی یا کلرید روی به عنوان منبع استفاده می کنند. کلرید روی به راحتی به عنوان یک محلول آبی 50% برای سهولت حمل و نقل و ایمنی و همچنین صرفه جویی در دسترس است.
فسفات به طور عمده در برنامه های آب خنک کننده مبتنی بر روی استفاده می شود که در pH 4/8 یا کمتر کار می کنند. دلیل گنجاندن آن بسیار ساده است. زیرا با کاهش pH آب در گردش، حلالیت روی به سرعت افزایش می یابد و خواص بازدارندگی آن از خوردگی به حداقل می رسد.
گنجاندن فسفات در این سطوح pH پایین منجر به تشکیل لایه های بازدارنده ترکیبی هیدروکسید روی / فسفات در کاتد می شود. دلیل این امر این واقعیت است که فسفات روی حتی کمتر از هیدروکسید روی حل می شود (Ksp = 9.1 x 10-33).
این فسفات به طور کلی به عنوان ارتوفسفات اضافه می شود، اما گاهی اوقات با برخی از برنامه هایی که از پلی فسفات استفاده می کنند، مواجه می شوید. مزیت استفاده از پلی فسفات نامشخص است.
سطوح فسفات اضافه شده توصیه شده
سطوح ارتوفسفات که در اکثر برنامه های روی تجاری موجودT وجود دارد در شکل 3 نشان داده شده است. به همین دلیل است که برنامه های حاوی روی به ندرت کمتر از pH 6/7 اجرا می شوند و به نظر می رسد که توافق شرکت های مختلف تصفیه آب باشد.
با توجه به مکانیسم بازدارندگی خوردگی و سطوح روی توصیه شده در شکل 2، تصور اینکه چرا بخواهید مقادیر بیش از حد روی محلول را تثبیت کنید یا برای انجام این کار هزینه پرداخت کنید، سخت است. در بیشتر موارد، نویسندگان آن مقالات به سطوح و انواع طبیعی فسفونات ها در زیر ابر «تثبیت بیش از حد روی» رسیده اند.
پلیمرها، بخش جدایی ناپذیر از هر برنامه حاوی روی هستند. اگر بپذیرید که این برنامه ها مقدار معینی روی نامحلول تولید می کنند، پلیمرها فناوری مناسبی برای «تغییر کریستال» و پراکنده کردن مقدار کمی روی هستند که رسوب می کند. این برای جلوگیری از رسوب بیش از حد آن ماده رسوب شده در مبدل های حرارتی یا مناطق جریان کم سیستم ضروری است.
تثبیت روی توسط پلیمرها
همان طور که در شکل 4 نشان داده شده است، پلیمرهای مختلف کارایی متفاوتی در مورد “تثبیت روی” در محلول های آبی دارند. کلمه “تثبیت کننده” تا حدودی یک نام اشتباه است. هیچ یک از این پلیمرها، حلالیت هیدروکسید روی یا فسفات روی را در به طور قابل توجهی افزایش نمی دهند. جریان آب در برج خنک کننده انتقال حرارت به وسیله پمپ به گردش در آمده و در سطح مقطع و بروی سطوح انتقال حرارت توزیع می‌گردد.
آنها صرفاً اندازه ذرات رسوب شده را به حداقل می رسانند و به طور مؤثر آنها را در سراسر سیستم پراکنده می کنند. اگر تمام فروش های روی رسوب شده را بین 22/0u و 45/0u در راه حل های موضوعی شکل 4 حذف کنید، سطوحی را خواهید یافت که نزدیک به حلالیت هستند.سطوح معمولی پلیمر انتخابی در محدوده 4 تا 6 ppm برای مؤثرترین محصولات یا سطوح بالاتری از مواد کمتر مؤثر خواهد بود.