کاهش مصرف آب برج خنک کننده

انواع هدررفت و مصرف آب در برج خنک کننده به روش های زیر است:

• اصول کارکرد برج خنک کننده بر مبنای تبخیر سطحی آب است. بنابراین در برج خنک کننده مدار باز و یا حتی مدار بسته مرتباً با کاهش آب مواجه هستیم. این نوع هدر رفت آب به هدر رفت تبخیری (Evaporative lost) معروف است.
• نوع دیگر اتلاف آب در برج خنک کننده، زیرآب یا Blow downاست. دور از انتظار نیست که در این دستگاه، تبخیر آب باعث بالا رفتن املاح جامد (TDS) می گردد. بنابراین باید به صورت مرتب بخشی از آب داخل تشتک زیرین برج تخلیه گردد. این نوع هدر رفت آب را اصطلاحاً زیر آب می گویند.
• شکل دیگر از هدر رفت آب، ماندگی قطرات در هوای خروجی از پکینگ برج خنک کننده یا به عبارت دیگر بر اثر پاشش قطرات آب به بیرون می باشد. هوای خروجی از بالای سطوح خنک کننده در برخورد با آبی که از نازل ها خارج می شود باعث تغییر جهت قطرات ریز آب و حرکت آنها به سمت بالای دستگاه می گردد. این نوع هدر رفت را ماندگی قطرات آبدر هوا (Drift lost)می گویند.

 راه های کاهش مصرف آب در برج خنک کننده

خرید قطعات کولینگ تاور: در یک برج خنک کننده باید با استفاده از جریان آب جبرانی یا میکاپ (Make up)هر سه نوع هدررفت را تأمین کرد. مجموع آب جبرانی در یک برج خنک کننده به شرایط آب و هوایی محیط بستگی دارد. ولی به صورت میانگین حدود ۱٫۵الی۲درصدآبدرگردشاتلافمیشود. نکتهمهمقابلذکرایناستکهاتلافآببراثرپاششقطراتآّبوابستگیبسیارزیادیبهمشخصاتبرجخنککنندهوکیفیتآندارد. بهعنوانمثالدرکولینگتاورهایقدیمی بطری شکل (گرد)، به دلیل وجود ایرادات فراوان، میزان پاشش آب بسیار زیاد است که در برج های خنک کننده جدیدتر، با استفاده از قطره گیرهای ثابت، این ایراد مرتفع گردیده است.

به منظور کاهش آب جبرانی از طریق ماندگی قطرات، از قطره گیر استفاده می شود. قطره گیرها وظیفه جلوگیری از پراکندگی قطرات آب و ممانعت از خروج آنها از محیط برج خنک کننده را برعهده دارند. در برج خنک کننده که آب توسط نازل به قطرات کوچک تبدیل می شود و هوا با سرعت زیاد از داخل پکینگ ها به سمت بالا حرکت می کند،  برای حذف قطرات آب از جریان هوا و ممانعت از اتلاف آب از طریق ماندن قطرات مایع در هوا، از قطره گیر در با لای نازل های توزیع کننده آب در برج خنک کننده استفاده می شود.

 

استفاده از آب بدون املاح یا با املاح کم باعث کاهش اتلاف از طریق زیرآب می گردد. معمولاً در مسیر ورودی آب جبرانی به برج خنک کننده از سختی گیر (رسوب زدا) یا آب شیرین کن (RO) استفاده می شود. همچنین در صورتی که قبلاً از دستگاه سختی گیر استفاده ننموده اید و درون دستگاه به وسیله آهک رسوب بسته است، نیاز به شستشوی برج با استفاده از مواد رسوب زدا خواهد داشت.

در اینجا به بررسی روش های اتلاف آب در برج خنک کننده پرداختیم که شامل تبخیر، پرتاب و زیرآب می شوند. همچنین برخی از روش های کاهش مصرف آب را بیان کردیم. برخی از اقدامات اصلاحی و پیشگیرانه دیگر برای کاهش مصرف آب برج خنک کننده ، بر اساس نوع برج و شرایط عملکرد و همچنین وضعیت قطعات آن عبارتند از:

• انتخاب پکینگ مناسب برج خنک کننده
• بررسی موتور، گیربکس و درایو شفت برج خنک کننده
• افزایش راندمان فن برج خنک کننده
• بهینه سازی شرایط قطره گیر کولینگ تاور

سخن آخر

بر اساس آمار و گزارشات سالیانه، مصرف زیاد آب به ویژه در تأسیسات مکانیکی، به یک چالش مهم برای کشورهایی با اقلیم بیایانی و نیمه بیابانی تبدیل شده است. از آنجا که در این کشورها، از این منبع طبیعی باید به نحو بهینه مصرف شود، در این مقاله به بررسی مشکل هدررفت و مصرف آب در برج خنک کننده پرداختیم و برخی از راه حل های کاهش اتلاف آب را بیان کردیم. البته ذکر این نکته لازم است که طراحی و انتخاب سیستم‌های تهویه مطبوعی مانند برج خنک کننده باید توسط یک کارشناس خبره و با در نظر گرفتن اصول و اساس طراحی صورت پذیرد. اصول اصلی در فرآیند انتخاب و طراحی برج خنک کننده انجام محاسبات ظرفیت و تعیین میزان آب مصرفی می‌باشد. محاسبه پارامترهای طراحی همچون راندمان، توان برودتی، برآورد آب مورد نیاز با رویکرد حداقل کردن هزینه ها به خصوص کاهش مصرف آب از مهمترین بخش های محسوب می ‌شود که با مشاوره متخصصین نصب و راه اندازی باید انجام شود.
در صورتی که قصد  و برندهای مشابه دیگر دارید و نیاز به بررسی و مشاوره دارید می توانید برای اطلاعات بیشتر و همچنین مشورت با   از طریق پل ارتباطی ۰۲۱۸۸۸۳۹۰۰۳ تماس بگیرید

کسالی های اخیر و کاهش منابع آب در اقصی نقاط دنیا، به خصوص ایران از یکسو و افزایش قیمت آب و برق از سوی دیگر، موجب گردیده است که مدیران کلان سازمانها و کارخانجات، در فکر کاهش مصرف آب و برق در تجهیزات خود باشند. به صورت کلی کشور ما ایران، یکی از اقلیم های نسبتا خشک در جهان است و به همین دلیل دچار مشکلات عمده ای در تامین آب مصرفی شرب و نیز آب صنعتی هستیم. در انتهای همین مطلب به برخی از سوالات در مورد مصرف آب و کاهش مصرف آب برج خنک کننده اشاره شده است.

 

نقشه بحران آب در دنیا در سال 2040 که نشان دهنده بحران شدید کم آبی در ایران و خاورمیانه است.

یکی از تجهیزاتی که در صورت طراحی نادرست، فرسودگی و عدم بهره گیری از علم روز می تواند موجب اتلاف فراوان آب و برق گردد،  است. برج های خنک کن پالایشگاه، نیروگاه، پتروشیمی و صنایع فولاد به دلیل حجم بالای آب خنک شونده، ابعاد بسیار بزرگی دارند و عموما به صورت کولینگ تاور صنعتی بتنی و فایبر گلاس مونتاژ در محل – Field Erected Cooling tower – هستند.

تصویر برج خنک کننده مونتاژ در محل بتنی

بهینه سازی و کاهش مصرف آب برج خنک کننده، شامل مراحل مختلفی است که مهمترین آنها عبارتند از :

• شبیه سازی جریان هوا در برج خنک کن به منظور شناخت وضعیت موجود و یافتن نقاط بحرانی در برج
• اندازه برداری و اندازه گیری های میدانی آب و هوا
• محاسبات ترمودینامیکی تبخیر
• بررسی راندمان فن، قطره گیر و فیلینگ – پکینگ برج خنک کننده
• ارائه راهکارهای کاهش مصرف آب در برج خنک کن

باید توجه داشت که کلیه این مراحل، بهتر است توسط تیم متخصص و با تجربه در حوزه برج خنک کن صورت گیرد. جهت مطالعه توضیحات تکمیلی در خصوص محاسبه میزان آب مصرفی برج خنک کننده به لینک ذیل مراجعه فرمائید :

 

در نهایت اصلاحات اصلی یا روشهای کاهش مصرف آب برج خنک کننده، بسته به نوع برج و شرایط عملکرد و همچنین وضعیت قطعات آن، باید در بخش های زیر صورت پذیرد:

یکی از روش های دیگر کاهش مصرف آب برج خنک کننده، تصفیه آب صنعتی و استفاده از آن جهت تامین آب برج خنک کننده است.

 

سیستم هوشمند کم کردن دور فن برای کاهش مصرف آب

بهره گیری از سیستم کنترل هوشمند برج خنک کننده نیز از روشهایی است که به کاهش مصرف آب کولینگ تاور و همچنین کاهش مصرف برق برج خنک کن کمک زیادی می کند. علاوه بر این سیستم کنترل هوشمند برج خنک کن می تواند موجب افزایش عمر تجهیزاتی از قبیل فن و موتور شود. سیستم هوشمند کنترل دور فن و دبی پمپ از تعدادی سنسور دما و یک درایو یا اینورتور تشکیل شده است.

درایو الکتروموتور فن، با توجه به دمای محیط و وت بالب، سرعت چرخش پره های برج خنک کننده را تغییر می دهد. برای مثال شب ها که دمای حباب تر کم می شود، دور فن پایین می آید تا هم مصرف آب کولینگ تاور کاهش یابد و هم صدای فن پایین بیاید.

 

نمونه درایو و اینورتر مورد استفاده در سیستم کنترل هوشمند کولینگ تاور

سیستم اینورتر یا درایو می تواند به خاطر اینکه الکتروموتور را از شوک ناگهانی روشن شدن و خاموش کردن حفظ کند، هزینه های تعمیر و نگهداری را هم کمتر کند.

 

تاثیر بالا بردن سیکل تغلیظ در کم کردن مصرف آب برج خنک کن

سیکل تغلیظ به انگلیسی Cycle of Concentratin-COC نام دارد. بعضی از همکاران و تولیدکنندگان برج خنک کننده، در مورد سیکل تغلیظ می گویند که با بالا بردن عدد آن، مصرف آب برج خنک کننده به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا می کند. در این مورد بهتر است که اول در مورد سیکل تغلیظ توضیح دهیم. چرخه غلظت یا سیکل تغلیظ به زبان ساده، نسبت حداکثر تی دی اس آب قابل قبول در برج خنک کننده به حداکثر TDS آب میک آپ است.

 

فرمول محاسبه کردن چرخه غلظت یا سیکل تغلیظ در برج خنک کننده

با در نظر گرفتن تعریف سیکل تغلیظ، اگر مقدار آن را از حد مشخصی بالاتر ببریم(معمولا در پروزه های صنعتی عدد COC برابر 5 در نظر گرفته می شود) مقدار TDS در کولینگ واتر زیاد می شود. در نتیجه رسوب در داخل برج و در عین حال لوله ها و مسیر آب زیاد خواهد شد و بنابر این راندمان خنک کاری کم می شود که صدمه زیادی به خط تولید می زند. برای همین حتی با استفاده از پکینگ نت اسپلش NET150 یا NET125 اگرچه به ظاهر ممکن است مصرف آب را حدود 5 درصد کمتر کند، اما باعث رسوب گرفتن لوله ها و مسیر آب شده و به خرابی تجهیزات خواهد انجامید.

توضیح مهم : در سالهای اخیر و با افزایش توجه به حوزه مدیریت آب، شرکت های بسیاری شروع مطالعه در خصوص روش های کاهش مصرف آب نموده اند و در این میان عده ای مدعی شده اند که با به دام انداختن قطرات آب می توان مصرف آب برج خنک کننده را کاهش داد. در خصوص این ادعا کافی است ابتدا به نمونه های مشابه این روش در جهان مراجعه نمود که تقریبا هیچ مشابه عملیاتی و اقتصادی از دستگاه بازیافت آب برج خنک کننده که بر روی فن استک نسب می شود در دنیا وجود ندارد. دلیل این مساله درصد بسیار پایین قطرات معلق در بخار آب است که به نسبت آب تبخیر شده بسیار ناچیز است (0.003 الی 0.0001 آب در گردش)

در عین حال زمانی که آب به صورت بخار در آمده و با گرفتن حرارت از محیط، وارد فاز گاز می شود، با فیلتر کردن بخار آب نمی توان آن را به حالت مایع بر گرداند و تنها می توان با سرد کردن مجدد بخار ، آن را به حالت آب در آورد. در این حالت انرژی لازمه برای سرد کردن و کندانس بخار برابر با همان میزان گرمایی است که برج خنک کننده از آب موجود در سیستم گرفته است و اگر بخواهیم مجددا بخار را سرد نماییم عملا مجموعه سیستم برج خنک کننده کار آیی نخواهد داشت و بهتر بود از ابتدا از چیلر استفاده میشد.

توجه به این نکات کمک می نماید که در مقابل ادعاهای غیر منطقی در خصوص به تله انداختن بخار آب با مولوکولار سیو – Molecular sieve و برگرداندن آن به کولینگ تاور بدون صرف انرژی، استدلال مناسبی داشته باشیم.

مجددا تاکید می گردد که مناسبترین و رایج ترین روش کاهش مصرف آب برج خنک کننده، بهره گیری از برج خنک کن هیبرید – کولینگ تاور هیبریدی به همراه سیستم هوشمند است