استفاده از برج خنک کننده در کاهش مصرف آب

کاهش مصرف آب برج خنک کننده از طریق اقدامات ترکیبی شامل عملیات آبی، نصب سیستم های کنترل دما، رعایت اصول محل نصب دستگاه و اقدامات جهت جلوگیری از پرتاب آب قابل انجام می باشد. قبلاً در مقاله محاسبه آب جبرانی برج خنک کن شرح داده شد که مصرف آب برج خنک کننده شامل مجموع تبخیر، پرتاب و زیر آب (تخلیه) می باشد. در این مطلب از تبادل گستر هیراد که یکی از بزرگترین شرکت ها در زمینه فروش برج خنک کننده است، به بررسی روش های کاهش مصرف آب در هر سه بخش می‌پردازیم. عمده مصرف آب در برج خنک کننده ناشی از تبخیر آب است که در حقیقت اساس کارکرد دستگاه است و مهمترین اقدام جهت کاهش مصرف آب برج خنک کننده استفاده از اقدامات عملیات آبی در برج خنک کننده می باشد.

در اين پژوهش مدل هاي غير خطي موجود به انگيزه حل راحتتر به مدلهاي خطي و قابلحل تبديل ميشود. از مهمترين روشهاي كاهش مصرف آب تازه ، روش استفاده مجدد از پساب فرايندها است. در اين ميان پکینگ برج خنک کننده به دليل حجم بالاي آب مصرفي از اهميت بالايي برخوردار بوده و مهمترين سهم را در كاهش ميزان آب تازه مصرفي دارد. شبكهايي كه مورد كمينه‌ سازي قرار ميگيرد مربوط به يكي از پالايشگاههاي كشور ميباشد. در پايان ميزان آب مصرفي فرايندها به ميزان قابل توجهي كاهش مييابد .

بررسي شبكه فعلي آب در پالايشگاه مشاهده ميشود كه بخش زيادي از پساب ميتواند بعد از عمليات سيستم (گلوگاه 8 تصفيه در برج خنک كننده مورد استفاده قرار گيرد، از اين رو برج خنک كننده را به عنوان نقطه پينچ سيستم) در نظر گرفته و آلايندههاي كليدي را بر اساس محدوديتهاي موجود در برج خنك كننده انتخاب مي كنيم.

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. 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

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 با توجه به قیمت پکینگ نت اسپلش ، از ابتدا از چیلر استفاده میشد.

روش های کاهش مصرف آب برج خنک کننده

کشور ما خشک و نیمه بیابانی است که هر ساله به صورت روز افزون با خطر بی آبی روبرو است. مصرف زیاد آب در برج خنک کننده از جمله چالش های کارخانجات و صنایع در مناطق خشک و کم آب است. بنابراین در این گونه مناطق کاهش مصرف آب اهمیت ویژه‌ ای دارد، گرچه حتی در مناطقی که آب به وفور یافت می شود نیز جهت کمک و حفظ محیط زیست روش های کاهش مصرف آب باید در دستور کار قرار گیرد. در ادامه این بخش روش های کاهش مصرف آب برج خنک کننده در هر کدام از بخش های مصرف را توضیح خواهیم داد.

    کاهش مصرف آب برج خنک کننده در بخش تبخیر

دستگاه برج خنک کننده دستگاهی تبخیری می باشد و عملکرد آن بر اصل تبخیر استوار است به این معنی که باید تبخیر انجام شود تا خنک کاری انجام شود. بنابراین میزان تبخیر شدن آب معادل توان خنک کاری دستگاه می باشد و اگر میزان تبخیر آب را کاهش دهیم در حقیقت میزان توان خنک کاری دستگاه را کاهش داده‌ایم. مسئله‌ ای که در اینجا اهمیت پیدا می کند این است که توان خنک کاری یا همان تبخیر مطابق با نیاز باشد و تبخیر اضافه انجام نشود.

جهت کنترل میزان خنک کاری می توان دمای خروجی از دستگاه را تحت نظارت قرار داد و دمای مورد نیاز را تأمین کرد نه دمایی پایین تر از دمای مورد نیاز. برای این اقدام از سیستم های کنترل هوشمند برج خنک کننده استفاده می شود که با توجه به دمای آب خروجی از برج خنک کن میزان دور فن برج خنک کننده را کاهش یا افزایش می دهند که این کاهش یا افزایش منجر به تغییر دبی هوای در جریان درون دستگاه می‌شود، بنابراین میزان تبخیر کاهش و یا افزایش می یابد. حتی در مواقعی که هوا خنک است فن برج خنک کننده را به طور کامل از مدار خارج می کند. به طور کلی هر اقدامی که منجر به افزایش راندمان برج خنک کن شود، موجب کاهش تبخیر آب در نتیجه کاهش مصرف آب برج خنک کننده می گردد.

    کاهش مصرف آب کولینگ تاور در بخش پرتاب

پرتاب آب به بیرون از دستگاه موجب هدر رفت آب می‌گردد. در این زمان ممکن است قطرات با برخورد به تشت یا دیواره به بیرون دستگاه پرتاب و یا با جریان هوای فن به بیرون هدایت شوند. راهکار جلوگیری از پرتاب قطرات آب استفاده از قطره گیرها و لوورهای مناسب است. قطره گیرها قطعات پلاستیکی یا فلزی است که مسیر منحنی شکل یا z شکل در مسیر هوا بوجود می آورند. معمولاً در ناحیه مسیر ورود و خروج هوا قرار می گیرند. در این مسیر منحنی بوجود آمده هوا عبور می کند، ولی قطرات آب که سنگین هستند و قابلیت مانور ندارند، گیر می افتند و به داخل دستگاه بازگردانده می شوند و در نتیجه قطره گیرها و لوورها باعث کاهش مصرف آب برج خنک کننده می شوند.

دقت کنید که محل قرارگیری برج خنک کننده در خلاف جهت باد غالب منطقه نصب باشد و در محلی باشد که باد کمتر است. زیرا باد بیش از اندازه می تواند عملکرد برج خنک کننده را مختل کند و پرتاب آب به بیرون را افزایش دهد. مراقب سرریز کردن دستگاه هم باشید؛ زیرا سر ریز شدن به دلیل لوله کشی برج خنک کننده غیر صحیح، پر کن های غیر استاندارد و تنظیم نشده و سری کردن برج های خنک کننده، می تواند اتفاق افتد.

    کاهش مصرف آب برج خنک کن در بخش زیرآب

قبلاً در مطلب زیرآب برج خنک کننده اشاره کردیم که زیر آب به آبی می گویند که باید از برج خنک کننده تخلیه گردد و با آب تازه جایگزین شود. با توجه به تبخیر مداوم آب در برج خنک کننده مقدار املاح و رسوب در آب برج خنک کن، دائماً در حال افزایش است و در صورت عدم تخلیه آب موجب گرفتگی و کاهش راندمان دستگاه و وارد آمدن خسارت خواهد شد. بنابراین هر چه میزان املاح درون آب بیشتر شود، نیاز است تا آب بیشتری با آب تازه جایگزین شود. در مقاله عملیات آبی در برج خنک کننده اشاره کردیم که با افزودن مواد شیمیایی خاص می‌توان نقطه اشباع تشکیل رسوب در برج خنک کننده را بالا برد تا نیاز کمتری به تخلیه آب برج خنک کننده باشد. بنابراین عملیات آبی از جمله مهمترین اقدامات جهت کاهش مصرف آب می باشد.