فهرست مطالب برج خنک کننده

برجهای خنک کن و کنترل شیمیایی آنها     1
انواع سیستم های خنک کن    2
عاملهای موثر در طرح برجهای خنک کن تر    2
انواع برجهای خنک کن تر    3
موارد استفاده از برجهای خنک کن تر    4
برجهای خنک کن تر (سیستم OVF) نیروگاه طوس    4
شرایط طراحی برجهای خنک کن تر نیروگاه    4
قطعات مختلف بکار رفته در برجهای خنک کن تر    7
سیکل آب برجهای خنک کن نیروگاه     8
میزان درین برج (Blow Down) در زمان بهره برداری    9
بهره برداری در شرایط نرمال (OVF)    10
پروسس شیمیایی بر روی آب برجهای خنک کن    11
ضریب تغلیظ در سیستمهای خنک کننده گردشی باز    11
تاریخچه استفاده از مواد شیمیایی در سیستمهای خنک کننده    14
بهره برداری اولیه از برجهای خنک کننده نیروگاه (OVF): شرایط شیمیایی    16
علل خوردگی کولرهای سیستم (OVF) نیروگاه طوس    20
کنترل میکرواگارنیسمها در سیستم برجهای خنک کننده بازبرگشتی    20
مشکلات  ایجاد شده در سیستمهای برجهای خنک کننده بوسیله باکتریها    22
Modification برجهای خنک کن نیروگاه طوس    24
محلولهای ضد رسوب و خوردگی و متفرق کننده ها    25
تعمیرات و راه اندازی شیمیایی    27
کاربرد کلر در پالایش بیولوژیکی    28
غلظت گاز کلر و تاثیر آن بر روی افراد     30
کلراتور    35
اجکتور و سیکل آب محرک    36
بازدارنده های خوردگی     37
عوامل موثر در بازدارندگی    38
مکانیزم بازدارنده های خوردگی    43
پلی فسفاتها    44
Fielf Testing     46
سیستم کوپن گذاری در برجهای خنک کن تر نیروگاه     47
روشهای بیان سرعت خوردگی    50
دستورالعمل ساخت محلولهای لازم جهت تست کوپن های برجهای خنک کن    51
عکس های خوردگی در برجهای خنک کن     54

برجهاي خنك كن و كنترل شيميايي آنها :

انتخاب منبع سرد تابع موقعيت جغرافيايي و اندازه واحد صنعتي است در كشتي‌ها ونقاط صنعتي كنار دريا و رودخانه ارزانترين منبع سرد آب دريا و رودخانه مي باشد ولي در مناطقي كه از نظر سفره‌هاي آب زيرزميني برداشت آب وجود داشته باشد (مناطق كم آب) ويا قيمت تمام شده آب نسبتاً زياد است ، مناسبترين منبع سرد كننده هوا مي‌باشد. آب بعنوان يك سيال واسط حرارت را از منبع گرم به منبع سرد (هوا) منتقل مي‌نمايد. خنك كردن آب وسيله‌اي است براي آنكه حجم معيني از آب را در يك سيكل گردانده و هر بار پس از استفاده از آن مجدداً براي استفاده بعدي آماده كرد. عواملي كه سبب شده از آب بعنوان يك سرد كننده صنعتي استفاده گردد عبارتند از :‌
•    آب به مقدار زياد در طبيعت وجود دارد وهمه جا يافت مي شود ونسبتاً ارزان است.
•    براحتي مي تواند از جايي به جاي ديكر منتقل شود.
•    هر حجم آب مي تواند مقدار قابل ملاحظه‌اي حرارت منتقل و يا جابجا كند
•    تجزيه نمي شود.
•    در نتيجه مبادله حرارت به مقدار زياد منقبض و منبسط نمي شود.
خنك كردن آب توسط هوا از قديم معمول بوده وبراي انجام شدن اين تبادل حرارت كافي است آب را با هوا مجاور نمود. هر چه عمل مجاورت بهتر صورت گيرد انتقال حرارت از آب به هوا سريعتر و كاملتر انجام مي يابد.
خنك شدن آب در اثر تماس با هوا به دو علت است يكي به مناسبت تبادل حرارت بين دو جسم سرد و  گرم (هوا و آب) وديگري به علت آنكه از بخار آب اشباع نبوده ومولكولهاي آب از فاز مايع به فاز هوا وارد شده ، يعني عمل تبخير صورت مي‌گيرد و حرارت نهان تبخير از خود آب اخذ مي‌گردد وموجب نقصان درجه حرارت آب مي‌شود. عمل تبخير بمراتب مهمتر و مؤثرتر از انتقال حرارت عمل خنك‌كردن را انجام مي‌دهد. براي تبخير يك پاوند آب تقريباً 1000 B.T.U  حرارت لازم است وهمين 1000 B.T.U اگر از 100 پاوند آب گرفته شود 10 oF حرارت آن را كم مي‌كند. بهمين علت براي خنك كردن آب بازاء هر 10 oF سردكردن يك درصد وزن آب تبخير مي شود. بعلاوه معادل 0.2 درصد نيز افت ريخت وپاش آب وجود دارد از اين رو اگر آبي را از  120 oFبه 90 oF برسانيم 3.2 درصد از وزن آن كم مي‌شود.

انواع سيستم هاي خنك كن :
سيستم‌هاي خنك كننده به سه گروه اصلي تقسيم‌بندي مي‌شود :
•    سيستم هاي گردشي بسته
•    سيستم هاي گردشي باز با برج‌هاي خنك كن
•    سيستم خنك كن گذرا
الف ) در سيستم چرخشي كاملاً بسته آب خنك‌كن از ميان سيستم عبور كرده ، بدون اينكه هيچگونه آبي تلف شود به مخزن اصلي بر مي‌گردد. بنابراين انتخاب بازدارنده مناسب و غلظت آن بدون هيچگونه محدوديت محيطي انجام مي‌شود.
ب )  سيستم خنك كن باز از متداولترين سيستم‌هاي خنك كن مي‌باشد در اين سيستم در هر سيكل گردشي 3-1درصد آب تبخير مي‌شود. بنابراين غلظت نمكها بايد در يك سطح معقولي حفظ شوند. براي اين كار مقداري از آب تغليظ شده را از سيستم خارج و آب تازه را جايگزين آن مي‌كنند. از طرفي مواد شيميايي استفاده شده در اين سيستم‌ها به رودخانه‌ها و درياچه‌ها ريخته مي‌شود ، لذا ضروري است كه مواد شيميايي مصرفي با محيط زيست سازگاري داشته باشد.
ج ) در سيستم خنك کن گذرا ، آب از داخل رودخانه دريا وغيره به داخل سيستم فرستاده شده و يك بار از داخل واحدهاي خنك كننده عبور مي‌كند وبه منبع اصلي خود برگشت داده مي‌شود. بنابراين مصرف آب در اين سيستم‌ها خيلي زياد است. استفاده كردن مداوم از مواد شيميايي از نظر اقتصادي محدود مي‌باشد ضمن اينكه ملاحظات زيست محيطي نيز بايد رعايت شود.

عاملهاي مؤثر در طرح برجهاي خنك كن تر :‌
1-    افت درجه حرارت (اختلاف دماي آب ورودي وخروجي از برج)
2-    اختلاف درجه حرارت بين آب خروجي و هواي ورودي (درجه حرارت هواي ورودي را معمولاً در طراحي oF 65  محاسبه مي‌كنند).
3-    دماي تر محيط (The Ambient Wet Bulb Tempreture) اصولاً خنك‌كردن آب زير اين دما غيرممكن است.
4-    شدت جريان آب
5-    شدت جريان هوا
6-    نوع بست وبند برج (Packing Ring)
7-    روش پخش آب

اثر غلظت :
در حاليكه آب بطور دائم نبخير ميگردد غلظت املاح محلول در آب در گردش برج بالا مي‌رود در رابطه زير ضريب غلظت نشان داده شده است.
مواد محلول در آب در گردش برج
(Make  Up) مواد محلول در آب ورودي آب برج
از آنجائيكه نمكهاي كلرور حلاليت زيادي دارند غلظت يون كلر در  ورودي به برج  وآب در گردش معيار بسيارخوبي براي تعيين غلظت بوده است.
در اثر افزايش غلظت مواد محلول و مواد معلق در آب سيكل برجهاي خنك كن و جلوگيري از افزايش آن بايد مقداري از آن را تخليه داد كه با آن آب بلودان (Blow Down) گفته مي‌شودكمي ازآب برج بصورت ذرات ريزآب همراه با بخار آب و هوا كشيده مي‌شود. اين ذرات ريز تلف شده را Windage Loss گويند برخلاف آب تلف شده به صورت تبخير كه باعث تغليظ آب برج مي‌گردد. مقدار Windage Loss بستگي به طراحي برج و قدرت مكش فنها و غيرو دارد امروز مقدار آن به 008/0 درصد آب در گردش برج رسيده است ولي به طور متوسط مقدار آن را بين 1/0 تا 3/0 درصد منظور مي‌كنند آب Make  Up بايد مقدار آب تلف شده به صورت تبخير (E) و آب از دست رفته به صورت بلودان (B)و آب تلف شده به صورت Windage Loss را تأمين نمايد :                                                           Make  Up = E + B + N
اطلاعاتي از قبيل اختلاف دما مقدار آب در گردش مقدارآب ورودي مقدار بلودان وكمبود آب در اثر تبخير بايد در طراحي برجهاي خنك كن تر لازم مي باشد.

انواع برجهاي خنك كن تر
مهمترين آنها شامل :
1-    استخرهاي خنك كن
2-     برجهاي جوي (Atmospheric Towers)
3-    برج كشش طبيعي هذلولي (Natural Draught Hyperbolic Tower)
4-    برج كشش متقاطع
5-    برج كشش مكانيكي

موارد استفاده از برجهاي خنك كن
بطور كلي برجها را براي خنك كردن آب خنك كن دستگاههايي كه ايجاد حرارت زياد مي‌كنند مورد استفاده قرار مي دهند. در زير چند نوع دستگاه كه احتياج به آب براي خنك شدن دارندآمده است.
‌أ)    آب خنك كن كندانسور توربينها
‌ب)    كمپرسورها
‌ج)    سيلندر موتورهاي توليد نيرو
‌د)    در صنايع ذوب و قالب‌گيري پلاستيك
برجهاي خنك كن تر (سيستم OVF) نيروگاه طوس
برجهاي خنك كن براي چهار واحد 150 مگاواتي طراحي گرديده كه قسمتهاي مختلف واحدها را بشرح ذيل تغذيه مي‌كند
A)    مبادله حرارت بين آب برج و مبدلهاي زير صورت مي‌گيرد :
الف)كولرهاي اختصاص داده شده به توربين ژنراتور هر چهار واحد عبارتند از :
1- كولرهاي روغن توربين شامل            100% × 2
2- كولرهاي سيل روغن                 100% × 2
3- كولرهاي هيدروژن ژنراتور            25% × 4
4- كولرهاي هواي اكسايتر            50% × 2
5- كولرهاي مدار بسته (‍Closed Circuit Cooling Water System) 100% × 2
ب ) كولرهاي هوا :
1- كولرهاي هواي سرويس                 100% × 2
2- كولرهاي تجهيزات كمپرسور هوا (هواي ابزار دقيق 50% × 4)
برجهاي خنك كن نيروگاه از نوع كششي جهت مخالف است يعني فن‌ها هوا را در مسير مخالف آب از پايين به طرف بالا سرتاسر پخش کننده ها به جريان در مي‌آورند.

شرايط طراحي شده برجهاي خنك كن نيروگاه طوس :
1-    مسافت : نيروگاه طوس در 23 كيلومتري شمالغربي مشهد و در طرف جنوب شرقي شاهراه آسيايي واقع است
2-    مأخذ ارتفاع نيروگاه :‌ 100 + (Peg B) حدود 1100 متري بالاي سطح دريا مي باشد.
3-    شرايط آب وهوايي :‌              oC 40 حداكثر درجه حرارت خشك
25% رطوبت نسبي
‍oC 28-  حداقل درجه حرارت خشك
– برجهاي خنك كن شامل 50% × 3 سل كه هر سل قادر است آب مورد نياز كولرهاي توربين ژنراتور دو واحد را تأمين نمايد.
– تعداد و ظرفيت پمپهاي برج خنك كن 50% × 3
– حجم آب خروجي از پمپهاي برج T/h 1500
– ميزان آب در حال چرخش در سيستم در حالتي كه هر چهار واحد در مدار است m3/h  3000
– حجم آب سيستم m3 735
– ميزان آب تبخيري (براي دو سل m3/h 3/33)
– ميزان بار براي دو سل  MW 20
– اختلاف درجه حرارت آب ورودي و خروجي از سيستم حدود oC 5-2 مي باشد.
– سرعت عبور آب m/s 2-2/0