کاهش مصرف آب برج خنک کننده

خشکسالی 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.

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.

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. به طور کلی محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده که برابر مجموع تبخیر و پرتاب آب در برج خنک کننده بعلاوه بلودان در برج خنک کننده به صورت سرانگشتی برابر 1.5 تا 2 درصد کل دبی آب در گردش در برج خنک کننده می  باشد

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

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 ساختمان 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.

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.

نحوه عملکرد برج خنک کننده هیبرید

شرکت ما با سابقه ای درخشان در حوزه شبیه سازی سیالاتی و طراحی و بهینه سازی برج خنک کن صنعتی، آماده همکاری با صنایع مختلف به خصوص صنایع فولاد، صنایع مس، صنایع روی، صنایع سیمان و پتروشیمی ها و پالایشگاه ها در حوزه بهینه سازی و کاهش مصرف آب برج خنک کننده می باشد.

صرفه جویی آب در کولینگ تاور صنعتی

کاهش مصرف آب برج خنک کن و کولینگ تاور

فروش سیستم تخصصی ضد رسوب برچ خنک کننده

طراحی و ساخت برج خنک کننده هیبرید و مدار بسته

تصفیه فاضلاب جهت استفاده در آب میک آپ برج خنک کن

سوالات رایج در مورد کاهش مصرف آب برج خنک کننده

–آیا بازیابی بخار آب خروجی کولینگ تاور اقتصادی است و در دنیا نمونه ای دارد؟

پاسخ: خیر، تبدیل کردن مجدد بخار آب به مایع، نیازمند همان انرژی است که در مرحله اول توسط برج خنک کن از آب گرفته شده است.

استفاده از مولوکولار سیو و یا چیلر برای اینکار منطقی و توجیه پذیر نیست و بدلیل صنعتی و اقتصادی نبودن در دنیا انجام نشده است. بهترین و اصولی ترین روش کاهش مصرف آب برج خنک کننده استفاده از سیستم کنترل هوشمند و برج خنک کن هیبریدی است.

–بیشترین میزان کاهش مصرف آب متوسط سالیانه مربوط به کدام نوع برج خنک کننده است؟

بیشترین میزان متوسط صرفه جویی در مصرف آب مربوط به کولینگ تاور هیبرید است. متوسط کاهش مصرف آب برج خنک کن هیبرید در حدود حداقل 50 درصد خواهد بود. در رتبه دوم برج خنک کننده مدار بسته است که به سیستم کنترل هوشمند دور فن و پاشش آب مجهز شده باشد. میانگین کاهش مصرف متوسط سالیانه آب در کولینگ تاور مدار بسته 30 درصد است. 

–آیا استفاده از برج خنک کننده ارزان قیمت بطری شکل-گرد باعث بالا رفتن مصرف آب می شود؟

بله. کولینگ تاور ارزان قیمت و غیر صنعتی دایره ای به دلیل راندمان پایین، کیفیت کم و پاشش زیاد قطرات، مصرف آب بیشتری نسبت به کولینگ تاور مکعبی فایبرگلاس دارند. تنها مزیت این نوع برج خنک کننده قیمت پایین آنها است. جلبک برج خنک کننده به دلیل املاح و مواد موجود در آب و نور خورشید به وجود می آید و می تواند به قسمت های مختلف برج خنک کننده از جمله مهمترین قسمت یعنی سیستم توزیع آب آسیب وارد نماید

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 شرح داده شد که مصرف آب برج خنک کننده شامل مجموع تبخیر، پرتاب و زیر آب (تخلیه) می باشد.

در این مطلب از به بررسی روش های کاهش مصرف آب در هر سه بخش می پردازیم. 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 می باشد.