مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده
خوردگی در برج خنک کننده :
خوردگي از جمله مهمترين مشكلات در برج خنک کننده است و موجب اتلاف هزينه و كم شده بازدهي برج مي گردد. وجود عوامل گوناگون در برج امكان بروز خوردگی در برج خنک کننده را به راحتي ميسر مي سازد. وجود آب به عنوان يك الكتروليت و همچنين وجود فلزات از جنس مختلف در برج به عنوان كاتد و آند زمينه را براي ايجاد يك پيل شيميايي در مقياس بزرگ فراهم مي سازد! وجود آب موجود در برج و تغييرات دما موجب تسريع عمل خوردگي مي گردد.
در برج خنک کننده pH ناخالصي هاي گوناگون و تغييرات عملا با روبرو هستيم. مهاجرت الكترون ها از آند به سمت كاتد موجب از بين رفتن تدريجي آند و ايجاد رسوب بر فلزات شده كه اين رسوب خود موجب تسريع خوردگي مي شود. خوردگی در برج خنک کننده معمولا به صورت حفره اي و شياري مشاهده مي شود. براي جلوگيري از بروز و ايجاد خوردگي كافي است حداقل يكي از سه عامل پيل شيميايي يعني آند، كاتد و الكترولت را قطع كنيم.
براي جلوگيري از خوردگی در برج خنک کننده از موادي به نام بازدارنده خوردگي 1 استفاده مي كنيم. اين بازدارنده ها با ايجاد يك لايه محافظ بر روي فلز مانع دسترسي آن به الكتروليت شده و خوردگي را متوقف و يا كند مي كند.
واكنش زير در آند اتفاق مي افتد:
Fe → Fe2++2e– (1)
دو واكنش زير در كاتد اتفاق مي افتد:
H2O+1∕2 O2+ 2e– → 2OH– (2)
2H++2e– → H2 (3)
واكنش هاي زير نيز در ضمن انجام مي گيرد:
Fe2++2OH– → Fe(OH)2 (4)
2Fe(OH)2+1∕2 O2+H2O → 2Fe(OH)3 (5)
با تشكيل رسوب بر روي فلز وضعيت از اين هم بدتر شده و لجني متشكل از ميكروارگانيسم ها بر روي فلز تشكيل شده و يك شرايط هوازي در تماس با فلز ايجاد شده و موجب پيدايش تركيبات گوگرددار مي شود:
SO42-+10H++8e– → H2S+H2O (6)
عوامل موثر در خوردگي:
از جمله مهم ترين عواملي كه باعث تسريع فرايند خوردگي در برج مي شود عبارت است از:
1- pH:
بين 6,5 تا 9 تقريبا ثبت است. pH ميزان خوردگي طبق بررسي هاي انجام شده در حدود ميزان
2- سختي كلسيم:
براي آبهاي با ميزان سختي كلسيم بالا، ميزان بازدارنده خوردگي كاهش مي يابد و برعكس.
3- تجمع يون هاي مهاجم:
از جمله يونهاي مهاجم يون كلرايد و يون سولفات است كه در غلظت هاي بالا به لايه محافظ ايجاد شده توسط ماده بازدارنده حمله كرده و آن را ضعيف كرده يا از بين مي برد.
4- سرعت آب:
هر چه سرعت آب بيشتر باشد ميزان خوردگي زيادتر مي شود اما از سوي ديگر با وجود ماده بازدارنده خوردگخوردگی در برج خنک کننده به معنی تخریب و از بین رفتن قطعات فلزی به واسطه واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط می باشد. در برج های خنک کننده خوردگی باعث دو مشکل عمده خواهد شد. در ادامه مطلب از ، به بررسی دقیق خوردگی در کولینگ تاور و راه‌های جلوگیری از آن می پردازیم.
مشکلات خوردگی در برج‌های خنک کننده
مهمترین مشکل شکستگی قطعات و تحمیل هزینه های تعویض و از مدار خارج شدن است. دومین مشکل هم تشکیل رسوب درون برج خنک کننده و مدار سیستم به وسیله ذرات خورده شده و در نتیجه کاهش راندمان سیستم می باشد.
خوردگی در برج‌های خنک‌کننده
مکانیزم خوردگی در کولینگ تاور
خوردگی در برج خنک‌کننده
خوردگی در بخش آنُد انجام می شود. یعنی جایی که فلز حل می شود و ممکن است با کاتد فاصله زیادی داشته باشد. یک پتانسیل الکتریکی میان این دو وجود دارد که موجب می شود جریان الکتریکی از درون محلول از آند به سمت کاتد برود که این با حرکت الکترون ها از درون فلز همراه می شود.
تشکیل آند و کاتد در ایجاد خوردگی در برج خنک کننده در چیلر تراکمی به دلایلی از جمله ناخالصی در فلز، تنش های متمرکز، سایز ذرات آهن، شکست در سطوح فلز و تغییرات در محیط شامل دما، اکسیژن و … می باشد. وقتی این اختلافات عمده نباشند، محل کاتد و آند دائماً تغییر می کند و در نتیجه خوردگی به صورت یکنواخت صورت می پذیرد. وقتی خوردگی به صورت یکنواخت باشد، خطر دوم یعنی تشکیل رسوب جدی تر از شکست قطعات می باشد.
نشانه های خوردگی در کولینگ تاور
واکنش خوردگی محلی در زمانی اتفاق می افتد که محل آند ثابت بماند؛ البته در این حالت مشکل بسیار جدی خواهد شد. به این صورت که خوردگی خود را به صورت حفره حفره شدن، سنگ شویی شدن، خوردگی گالوانیزه و ایجاد ترک نشان می دهد.
خوردگی در به معنی تخریب و از بین رفتن قطعات فلزی به واسطه واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط می باشد
حفره حفره شدن
حفره حفره شدن یکی از مخرب‌ترین و غیر قابل پیش بینی‌ترین انواع خوردگی در برج خنک کننده می باشد. حفره حفره شدن، زمانی اتفاق می افتد که قطب های آندی و کاتدی ثابت می مانند. سرعت این نوع خوردگی در برج خنک کننده با سرعت پایین گردش آب و وجود یون های کلراید سرعت می یابد.
وقتی حفره ای تشکیل می شود آب درون آن به حالت راکد درآمده و با گذشت زمان مخرب تر می شود. با بازدارنده های شیمیایی در صورت اعمال صحیح می توان حفره حفره شدن را کنترل کرد.
خوردگی در برج خنک کن
سنگ شویی شدن به حالتی گویند که یک اِلمان آلیاژ فلز دچار خوردگی می‌شود. معمول‌ترین حالت سنگ شویی در کولینگ تاور، زینک‌زدایی (روی زدایی) فلز می‌باشد که به معنی جدا شدن روی از آلیاژهای مس – روی می‌باشد. یعنی همان شرایطی که باعث سرعت گرفتن خوردگی حفره حفره شدن می شود، در خوردگی سنگ شویی شدن نیز تأثیر می گذارد.
مقدار PH پایین و وجود مقدار زیاد کلرین نیز باعث افزایش سرعت زینک‌زدایی و خوردگی در برج خنک کننده می شود. مقدار مقاومت فلز با تغییر ترکیب آن تغییر می یابد؛ یعنی برنج 70 به 30 ضعیف‌تر از برنج 70 به 30 با 1 درصد قلع می باشد و هر دو از برنج 70 به 30 با ترکیبات آرسنیک یا فسفر ضعیف تر می باشند.
خوردگی در کولینگ تاور
خوردگی گالوانیزه
خوردگی در وقتی اتفاق می افتد که دو فلز غیر مشابه در محلول با هم در تماس باشند. تماس باید به خوبی برقرار باشد تا الکتریسیته را هدایت کند و هر دو با محلول در تماس باشند.
نیروی محرک خوردگی گالوانیزه، پتانسیل الکتریکی متفاوت میان دو فلز می باشد. خوردگی گالوانیزه در کولینگ تاور را می‌توان با ساختن آندهای مصنوعی تحت کنترل درآورد. بیشترین خوردگی در برج خنک‌کننده ساخته شده با فلز فولاد و مس به وجود می آید. مس حل شده نیز به سطح فولاد حمله کرده و خوردگی گالوانیزه را به وجود می آورد. قیمت برج خنک کننده مدار بسته ، شامل مجموع هزینه های ساخت اجزا تشکیل دهنده آن می باشد
کنترل خوردگی در برج خنک کننده
کنترل خوردگی در برج خنک کنبه وسیله تغییر فلز یا محیط امکان پذیر است که رویکرد اول برای تغییر فلز بسیار پرهزینه می باشد. رویکرد دوم یعنی تغییر محیط به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد و راه حل عملی برای کنترل خوردگی در برج خنک کننده می باشد. قیمت تمام شده یک برج خنک کننده صنعتی، شامل مجموع هزینه های ساخت اجزا تشکیل دهنده آن می باشد
راه‌های کنترل خوردگی برج خنک کننده در محیط آبی
در یک محیط آبی، دو راه برای کنترل خوردگی از طریق تغییر محیط می‌باشد:
- تشکیل فیلم محافظتی کربنات کلسیم بروی سطح فلز با استفاده از کلسیم طبیعی و محلول قلیایی
- حذف اکسیژن خورنده از آب به وسیله تجهیزات مکانیکی یا بازدارنده‌های شیمیایی