برج خنک کننده یا کولینگ تاور دستگاهی است که گرمای بوجود آمده در فرآیند ها، ماشین ها و دستگاه های صنعتی را از آب در حال جریان دریافت و از طریق تبخیر آن را به اتمسفر انتقال می دهد و مجددا آب خنک را به سیستم برمیگرداند. در برج خنک کن بخشی از آب با دریافت گرما از فاز مایع به فاز بخار تبدیل می شود و به اتمسفر وارد می شود. هنگامی که این تبخیر انجام شود با توجه به انرژی که از آب گرفته شده است میزان دمای مابقی آب که به صورت سیال است کاهش می یابد. به این پدیده سرمایش تبخیری ( Evaporative Cooling ) می گویند و این همان چیزی است که در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می گیرد. ( وظیفه برج خنک کننده )
برج خنک کننده در کجا استفاده می شود؟
برج خنک کن به صورت گسترده در انواع صنایع به کار می رود از جمله در صنایع نفت ، پالایشگاه ، پتروشیمی ، نیروگاه حرارتی ، نیروگاه اتمی ، کارخانجات شیمیایی ، غذایی ، دارویی ، صنایع ذوب فلزات ، ریخته گری ، کوره های القایی ، صنایع تولید لاستیک و پلاستیک ، صنایع تولید شیشه ، صنایع تولید سرامیک و کاشی ، صنایع تولید خودرو ، صنایع رنگ ، کارخانجات تولید لبنیات و مواد غذایی ، صنایع تولید کاغذ و تقریبا هر جایی که در پروسه تولید و ساخت نیاز به آب خنک باشد.
|
نیروگاه ها |
صنعت نفت |
صنعت فلزات و آلی |
صنایع غذایی |
|
نیروگاه حرارتی |
پالایشگاه |
ذوب و ریخته گری |
لبنیات |
چرا کولینگ تاور در بالای ساختمان های مسکونی، تجاری و اداری نصب می شود؟
برای خنک کردن هوای درون ساختمان از تجهیزات سرمایش استفاده می شود. تجهیزات اصلی یک سیستم سرمایش عبارتند از : چیلر ، برج خنک کن ، فن کوئل ، هواساز و پمپ .
چیلر ها آب بسیار سرد با دمای 5 تا 10 درجه سانتیگراد تامین می کنند، این آب سرد وارد فن کوئل و هواساز می شود و هوای داخل ساختمان را خنک میکند. چیلر در هنگام کار گرم می شود و برای فعالیت مداوم و موثر نیاز به خنک کردن آن می باشد، کولینگ تاور برای خنک کردن چیلر به کار می رود. برج خنک کن گرمای چیلر را گرفته و به هوا می فرستد. انتخاب چیلر و برج خنک کن برای ساختمان وابسته به شرایط آب و هوایی منطقه می باشد، شرایط انتخاب در شهر تهران در جدول زیر نشان داده شده است.
|
زیر بنای زیر 1000 متر مربع |
زیر بنای بین 1000 تا 2000 متر مربع |
زیر بنای بین 2000 تا 3000 متر مربع |
زیر بنای بین 3000 تا 4500 متر مربع |
|
چیلر 30 تن |
چیلر 60 تن |
چیلر 100 تن |
چیلر 150 تن |
لوازم جانبی برج خنک کن:
به تجهیزات تکمیلی برای کولینگ تاور جهت اقدامات کنترل ، محافظت ، نظارت و نگهداری می گویند. این تجهیزات معمولا شامل سوئیچ های کنترل ارتعاش ، هیتر تشت، سیستم کنترل هوشمند یا ترموستات برج خنک کن ، ترتیب سنج برج های خنک کن ، کنترل سطح آب و شیر های برقی و سنسور های دما و ... می باشند. هر کدام از این لوازم جانبی برج خنک کن برای هدف و کاربردی مشخص طراحی شده است که بنا به نیاز کاربر برج خنک کن طراحی و مورد استفاده قرار می گیرند. ( مطالعه بیشتر لوازم جانبی برج خنک کننده )
- سیستم کنترل هوشمند: کنترل دور پروانه با اینورتر و بر اساس دما ( این سیستم از اجزاء اصلی اینورتر ، پی آی دی کنترلر و سنسور تشکیل شده است. نحوه کار این سیستم به این شکل است که سنسور دمای آب خروجی از برج خنک کننده را اندازه گرفته و به صورت میلی ولت به پی آی دی کنترلر ارسال می کند سپس پی آی دی کنترلر آن را پردازش می کند و به صورت میلی آمپر به اینورتر فرمان می دهد تا سرعت دوران پروانه را به وسیله فرکانس بین صفر تا پنجاه هرتز تنظیم و به الکتروموتور فرمان دهد )
- هیتر : هیتر جهت جلوگیری از یخ زدن کولینگ تاور در زمستان ( هیتر تشت برج خنک کننده عبارتست از هیتر های برقی که در تشت آب سرد برج خنک کننده تعبیه می شوند تا از یخ زدن و شکستن تشت در فصول سرد سال محافظت کنند. همچنین این هیتر ها با گرم کردن آب تشت فضای داخل برج خنک کن را نیز گرم نموده و از یخ بستن قسمت های فوقانی از جمله فن و الکتروموتور جلوگیری می کنند. این هیتر ها باید به صورت مناسب و فلنجی نصب شود تا خطر برق گرفتگی ایجاد نکند و همچنین از قطعات ضد زنگ و بسیار مقاوم باشد تا به مرور زمان دچار مشکل نشود )
- پیمایش گرمایی: پیمایش گرمایی الکتریکی در برج خنک کن ( Electrical heat trace ) عبارتست از کابل های گرما دهنده ای که دور تشت برج خنک کن و در طول مسیر لوله کشی خوابانده شده و با تولید گرما از جریان الکتریکی از یخ زدن تشت و لوله ها و تجهیزات دیگر محافظت می کند.
- سوِئیچ ارتعاش : کنترل ارتعاش در کولینگ تاور ( سوئیچ کنترل ارتعاش برج خنک کن جهت جلوگیری از تخریب مکانیکی دستگاه به هنگام بار یا ارتعاش بیش از حد مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که یکی از قطعات متحرک برج خنک کن مانند فن دچار مشکل شود قبل از تخریب شروع به ارتعاشات غیر عادی می کند که در صورت قرار دادن سوئیچ کنترل بلافاصله کولینگ تاور را خاموش می کند و از تخریب بیشتر برج خنک کن جلوگیری می شود و قبل از آسیب این فرصت را به کاربر می دهد که در زمان مناسب نسبت به تعمیرات با هزینه های به مراتب کمتر اقدام شود )
- کنترل سطح آب : تنظیم سطح آب درون برج
- ترتیب سنج : روشن کردن متناوب سلول های کولینگ تاور
- شیر برقی: جهت کنترل ورود آب جبرانی
مراحل خرید برج خنک کن به چه صورت است؟کیفیت آب برج خنک کن
کیفیت آبی که در کولینگ تاور به گردش در می آید بسیار مهم می باشد چراکه اگر کیفیت آب پایین باشد به تجهیزات دستگاه آسیب رسانده و موجب تشکیل رسوبات خواهد شد. عملیات آبی در برج خنک کننده به معنی مجموعه اقدامات و تمهیداتی است که به منظور جلوگیری از آسیب به برج خنک کن به وسیله رسوب می باشد. در واحد های صنعتی عملیات آبی برای افزایش عمر تجهیزات و حفظ راندمان برج های خنک کن ضروری می باشد و اگر عملیات آبی انجام نشود موجب رشد ارگانیگ ها ، گرفتگی و خوردگی در کولینگ تاور می شود که می تواند راندمان آن را تحت تأثیر قرار دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری و توقف برج خنک کن را به دنبال خواهد داشت.
وجود چه موادی در آب برج خنک کن مضر می باشد؟
- آلکالینیتی : بزرگی ذرات کربنات کلسیم را تعیین می کند.
- کلراید : فلزات را دچار خوردگی می کند ، بسته به نوع تجهیزات برج خنک کننده مقادیر مختلف آن قابل تحمل است.
- سختی : تشکیل رسوب در برج خنک کننده و تجهیزات
- آهن : وقتی با فسفات ترکیب شود می تواند گرفتگی ایجاد کند.
- مواد آلی : موجب رشد میکروارگانیسم ها و در نتیجه گرفتگی و خوردگی خواهد شد.
- سیلیکا : موجب تشکیل رسوب سخت می شود.
- سولفات : مانند کلراید به شدت موجب خوردگی فلزات می شود.
- مجموع ذرات جامد حل شده ( TDS ) : به تشکیل رسوب ، گرفتگی و خوردگی کمک می کند.
- مجموع ذرات جامد معلق ( TSS ) : موجب تشکیل رسوب ، تشکیل فیلم و خوردگی می شود.
سیکل تغلظ به چه معنی می باشد؟
سیکل تغلیظ برج خنک کننده به معنی نسبت غلظت ذرات جامد حل نشده در آب برج خنک کن در قیاس با آب جبرانی وارد شده به برج خنک کن می باشد. یعنی نسبت TDS آب درون برج خنک کننده به TDS آب جبرانی وارد شده به برج خنک کن، سیکل تغلیظ برج خنک کننده با اختصار COC نمایش داده می شود و نشان دهنده این است که چه مقدار از آب کولینگ تاور باید تخلیه شود و آب تازه جایگزین شود.
چه اقداماتی می توان جهت افزایش کیفیت آب برج خنک کن انجام داد؟
روش عملیات آبی بسته به نیاز، نوع و عملکرد برج خنک کن متفاوت می باشد ولی معمولا شامل اقدامات زیر است :
- افزایش کیفیت آب جبرانی برج خنک کن.
- فیلتراسیون و فرا فیلتراسیون.
- مبدل یون / نرم کننده آب.
- افزودنی های شیمیایی.
- فیلتراسیون جانبی.
- بلودان.
برج خنک کننده یا کولینگ تاور دستگاهی است که گرمای بوجود آمده در فرآیند ها، ماشین ها و دستگاه های صنعتی را از آب در حال جریان دریافت و از طریق تبخیر آن را به اتمسفر انتقال می دهد و مجددا آب خنک را به سیستم برمیگرداند. در برج خنک کن بخشی از آب با دریافت گرما از فاز مایع به فاز بخار تبدیل می شود و به اتمسفر وارد می شود. هنگامی که این تبخیر انجام شود با توجه به انرژی که از آب گرفته شده است میزان دمای مابقی آب که به صورت سیال است کاهش می یابد. به این پدیده سرمایش تبخیری ( Evaporative Cooling ) می گویند و این همان چیزی است که در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می گیرد. ( وظیفه برج خنک کننده )
برج خنک کننده در کجا استفاده می شود؟
برج خنک کن به صورت گسترده در انواع صنایع به کار می رود از جمله در صنایع نفت ، پالایشگاه ، پتروشیمی ، نیروگاه حرارتی ، نیروگاه اتمی ، کارخانجات شیمیایی ، غذایی ، دارویی ، صنایع ذوب فلزات ، ریخته گری ، کوره های القایی ، صنایع تولید لاستیک و پلاستیک ، صنایع تولید شیشه ، صنایع تولید سرامیک و کاشی ، صنایع تولید خودرو ، صنایع رنگ ، کارخانجات تولید لبنیات و مواد غذایی ، صنایع تولید کاغذ و تقریبا هر جایی که در پروسه تولید و ساخت نیاز به آب خنک باشد.
|
نیروگاه ها |
صنعت نفت |
صنعت فلزات و آلی |
صنایع غذایی |
|
نیروگاه حرارتی |
پالایشگاه |
ذوب و ریخته گری |
لبنیات |
چرا کولینگ تاور در بالای ساختمان های مسکونی، تجاری و اداری نصب می شود؟
برای خنک کردن هوای درون ساختمان از تجهیزات سرمایش استفاده می شود. تجهیزات اصلی یک سیستم سرمایش عبارتند از : چیلر ، برج خنک کن ، فن کوئل ، هواساز و پمپ .
چیلر ها آب بسیار سرد با دمای 5 تا 10 درجه سانتیگراد تامین می کنند، این آب سرد وارد فن کوئل و هواساز می شود و هوای داخل ساختمان را خنک میکند. چیلر در هنگام کار گرم می شود و برای فعالیت مداوم و موثر نیاز به خنک کردن آن می باشد، کولینگ تاور برای خنک کردن چیلر به کار می رود. برج خنک کن گرمای چیلر را گرفته و به هوا می فرستد. انتخاب چیلر و برج خنک کن برای ساختمان وابسته به شرایط آب و هوایی منطقه می باشد، شرایط انتخاب در شهر تهران در جدول زیر نشان داده شده است.
|
زیر بنای زیر 1000 متر مربع |
زیر بنای بین 1000 تا 2000 متر مربع |
زیر بنای بین 2000 تا 3000 متر مربع |
زیر بنای بین 3000 تا 4500 متر مربع |
|
چیلر 30 تن |
چیلر 60 تن |
چیلر 100 تن |
چیلر 150 تن |
لوازم جانبی برج خنک کن:
به تجهیزات تکمیلی برای کولینگ تاور جهت اقدامات کنترل ، محافظت ، نظارت و نگهداری می گویند. این تجهیزات معمولا شامل سوئیچ های کنترل ارتعاش ، هیتر تشت، سیستم کنترل هوشمند یا ترموستات برج خنک کن ، ترتیب سنج برج های خنک کن ، کنترل سطح آب و شیر های برقی و سنسور های دما و ... می باشند. هر کدام از این لوازم جانبی برج خنک کن برای هدف و کاربردی مشخص طراحی شده است که بنا به نیاز کاربر برج خنک کن طراحی و مورد استفاده قرار می گیرند. ( مطالعه بیشتر لوازم جانبی برج خنک کننده )
- سیستم کنترل هوشمند: کنترل دور پروانه با اینورتر و بر اساس دما ( این سیستم از اجزاء اصلی اینورتر ، پی آی دی کنترلر و سنسور تشکیل شده است. نحوه کار این سیستم به این شکل است که سنسور دمای آب خروجی از برج خنک کننده را اندازه گرفته و به صورت میلی ولت به پی آی دی کنترلر ارسال می کند سپس پی آی دی کنترلر آن را پردازش می کند و به صورت میلی آمپر به اینورتر فرمان می دهد تا سرعت دوران پروانه را به وسیله فرکانس بین صفر تا پنجاه هرتز تنظیم و به الکتروموتور فرمان دهد )
- هیتر : هیتر جهت جلوگیری از یخ زدن کولینگ تاور در زمستان ( هیتر تشت برج خنک کننده عبارتست از هیتر های برقی که در تشت آب سرد برج خنک کننده تعبیه می شوند تا از یخ زدن و شکستن تشت در فصول سرد سال محافظت کنند. همچنین این هیتر ها با گرم کردن آب تشت فضای داخل برج خنک کن را نیز گرم نموده و از یخ بستن قسمت های فوقانی از جمله فن و الکتروموتور جلوگیری می کنند. این هیتر ها باید به صورت مناسب و فلنجی نصب شود تا خطر برق گرفتگی ایجاد نکند و همچنین از قطعات ضد زنگ و بسیار مقاوم باشد تا به مرور زمان دچار مشکل نشود )
- پیمایش گرمایی: پیمایش گرمایی الکتریکی در برج خنک کن ( Electrical heat trace ) عبارتست از کابل های گرما دهنده ای که دور تشت برج خنک کن و در طول مسیر لوله کشی خوابانده شده و با تولید گرما از جریان الکتریکی از یخ زدن تشت و لوله ها و تجهیزات دیگر محافظت می کند.
- سوِئیچ ارتعاش : کنترل ارتعاش در کولینگ تاور ( سوئیچ کنترل ارتعاش برج خنک کن جهت جلوگیری از تخریب مکانیکی دستگاه به هنگام بار یا ارتعاش بیش از حد مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که یکی از قطعات متحرک برج خنک کن مانند فن دچار مشکل شود قبل از تخریب شروع به ارتعاشات غیر عادی می کند که در صورت قرار دادن سوئیچ کنترل بلافاصله کولینگ تاور را خاموش می کند و از تخریب بیشتر برج خنک کن جلوگیری می شود و قبل از آسیب این فرصت را به کاربر می دهد که در زمان مناسب نسبت به تعمیرات با هزینه های به مراتب کمتر اقدام شود )
- کنترل سطح آب : تنظیم سطح آب درون برج
- ترتیب سنج : روشن کردن متناوب سلول های کولینگ تاور
- شیر برقی: جهت کنترل ورود آب جبرانی
مراحل خرید برج خنک کن به چه صورت است؟کیفیت آب برج خنک کن
کیفیت آبی که در کولینگ تاور به گردش در می آید بسیار مهم می باشد چراکه اگر کیفیت آب پایین باشد به تجهیزات دستگاه آسیب رسانده و موجب تشکیل رسوبات خواهد شد. عملیات آبی در برج خنک کننده به معنی مجموعه اقدامات و تمهیداتی است که به منظور جلوگیری از آسیب به برج خنک کن به وسیله رسوب می باشد. در واحد های صنعتی عملیات آبی برای افزایش عمر تجهیزات و حفظ راندمان برج های خنک کن ضروری می باشد و اگر عملیات آبی انجام نشود موجب رشد ارگانیگ ها ، گرفتگی و خوردگی در کولینگ تاور می شود که می تواند راندمان آن را تحت تأثیر قرار دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری و توقف برج خنک کن را به دنبال خواهد داشت.
وجود چه موادی در آب برج خنک کن مضر می باشد؟
- آلکالینیتی : بزرگی ذرات کربنات کلسیم را تعیین می کند.
- کلراید : فلزات را دچار خوردگی می کند ، بسته به نوع تجهیزات برج خنک کننده مقادیر مختلف آن قابل تحمل است.
- سختی : تشکیل رسوب در برج خنک کننده و تجهیزات
- آهن : وقتی با فسفات ترکیب شود می تواند گرفتگی ایجاد کند.
- مواد آلی : موجب رشد میکروارگانیسم ها و در نتیجه گرفتگی و خوردگی خواهد شد.
- سیلیکا : موجب تشکیل رسوب سخت می شود.
- سولفات : مانند کلراید به شدت موجب خوردگی فلزات می شود.
- مجموع ذرات جامد حل شده ( TDS ) : به تشکیل رسوب ، گرفتگی و خوردگی کمک می کند.
- مجموع ذرات جامد معلق ( TSS ) : موجب تشکیل رسوب ، تشکیل فیلم و خوردگی می شود.
سیکل تغلظ به چه معنی می باشد؟
سیکل تغلیظ برج خنک کننده به معنی نسبت غلظت ذرات جامد حل نشده در آب برج خنک کن در قیاس با آب جبرانی وارد شده به برج خنک کن می باشد. یعنی نسبت TDS آب درون برج خنک کننده به TDS آب جبرانی وارد شده به برج خنک کن، سیکل تغلیظ برج خنک کننده با اختصار COC نمایش داده می شود و نشان دهنده این است که چه مقدار از آب کولینگ تاور باید تخلیه شود و آب تازه جایگزین شود.
چه اقداماتی می توان جهت افزایش کیفیت آب برج خنک کن انجام داد؟
روش عملیات آبی بسته به نیاز، نوع و عملکرد برج خنک کن متفاوت می باشد ولی معمولا شامل اقدامات زیر است :
- افزایش کیفیت آب جبرانی برج خنک کن.
- فیلتراسیون و فرا فیلتراسیون.
- مبدل یون / نرم کننده آب.
- افزودنی های شیمیایی.
- فیلتراسیون جانبی.
- بلودان.
برج خنک کننده مدار بسته