رسوب زدا هیدروفلو، یک ضد رسوب غیر شیمیایی برای سیستم‌های حمل آب
افزایش بهره‌وری سیست‌های حرارتی آب با سیستم رسوب زدا هیدروفلو
در این مقاله سعی کردیم نحوه رسوب زدایی دستگاه رسوب زدا هیدروفلو برای سیستم‌های حرارتی آب مانند دیگ‌های بخار بررسی کنیم.
آب به عنوان “حلال جهانی” شناخته می‌شود. هر جا که می‌رود، ذرات کوچک هر چیزی را که با آن تماس می‌گیرد حل می‌کند. توانایی به دام انداختن مواد دیگر را دارد و تمایل دارد در اطراف هر ذره غیرآبی جمع شود و کنگلومراها یا مجموعه‌هایی را تشکیل دهد. هر چه مواد معدنی بیشتری حمل کند، سخت‌تر در نظر گرفته می‌شود.
رسوب آهک سخت ناشی از رسوبات معدنی در آب سخت تصفیه نشده یک مشکل عمده در بویلرها، برج‌های خنک کننده، مبدل‌های حرارتی و سایر سیستم‌های حمل آب است. مشکل دو مورد از رایج ترین مواد معدنی محلول در آب کلسیم و منیزیم هستند. همانطور که آب گرم می‌شود، منبسط می‌شود و مواد معدنی محلول متبلور می‌شوند. ایجاد رسوب نتیجه این فرآیند تبلور است. تبلور به صورت لایه‌ای رشد می‌کند تا زمانی که به آهک تبدیل می‌شود که ماده‌ای بسیار سخت است و خارج کردن آن از لوله‌ها و وسایل کاری، پرهزینه و دشوار است.
رسوب عمدتاً کربنات کلسیم است که اغلب رسوبات سنگ سخت را در سیستم‌های لوله کشی تشکیل می‌دهد که باعث کاهش بازده انرژی و کوتاه شدن عمر اجزای گران قیمت در لوله‌ها، دیگ‌ها و غیره می‌شود.
لایه رسوبی که از یک لوله بزرگ به قطر 2 اینچ که با حدود 1 اینچ رسوب آهک در لوله ها یا سطوح تبادل حرارت جدا شده‌اند، می‌توانند جریان آب و تبادل حرارت را مختل کنند. کاهش قطر لوله با رسوب، سرعت آب را کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد تا رسوب بیشتری در امتداد سطح تشکیل شود. رسوبات کربنات کلسیم در امتداد سطوح لوله در مبدل‌های حرارتی یا چیلرها، آب را از لوله عایق می‌کند و انتقال حرارت را کاهش می‌دهد. اگر گرما به طور موثر منتقل نشود، هزینه‌های انرژی بیشتر و فرسودگی تجهیزات بیشتر می‌شود.
تاثیر عمده رسوب سخت موارد زیر را باعث می‌شود:
• مسدود کردن لوله‌های آب
• کاهش راندمان انتقال حرارت
• افزایش انرژی و هزینه
ضخامت رسوب و مصرف انرژی
اتلاف انرژی در تلاش برای گرم کردن آب از طریق رسوب، قابل توجه است. تنها 1/4 اینچ از رسوب آهک می‌تواند مصرف انرژی شما را تا 40 درصد افزایش دهد. یک لایه رسوب با ضخامت نیم اینچ، انتقال حرارت را تا 80 درصد به تاخیر می‌اندازد.
وجود رسوب معادل داشتن یک لایه نازک عایق در مسیر انتقال حرارت از گازهای کوره به آب دیگ است. هر چه رسوب بیشتر انباشته شود، پول بیشتری هدر می‌رود.
روش‌های تصفیه
راه‌های زیادی برای جلوگیری از تجمع رسوب وجود دارد و عمدتاً به دو گروه تصفیه خارجی و داخلی تقسیم می‌شوند.
همانطور که از اصطلاح بر می‌آید، تصفیه خارجی قبل از رفتن به دیگ روی آب اعمال می‌شود. معمولاً به تصفیه شیمیایی و مکانیکی منبع آب اشاره دارد. هدف بهبود کیفیت این منبع قبل از استفاده به عنوان آب تغذیه دیگ بخار، خارج از خود دیگ بخار است. چنین تصفیه خارجی معمولاً شامل موارد زیر است: فیلتراسیون، نرم کردن، دمینرالیزاسیون، دیکالیزاسیون، هوازدایی و غیره.
پس تصفیه آب داخلی دیگ برای به حداقل رساندن مشکلات احتمالی و جلوگیری از خرابی دیگ اعمال می‌شود.
تا به امروز، رایج ترین راه حل، نرم کننده آب سنتی است که بخشی از مواد معدنی سخت را از آب خارج کرده و سدیم را جایگزین آنها می‌کند. خرید و کارکرد دستگاه‌های نرم کننده آب گران است و می‌تواند مشکلات زیست محیطی ایجاد کند. همچنین، آنها رسوب‌سازی را متوقف نمی‌کنند، و همچنین رسوب‌هایی را که قبلاً ایجاد شده‌اند حذف نمی‌کنند.
سایر روش‌های ایجاد رسوب، مانند اسیدشویی و افزودنی‌های شیمیایی، معایب بیشتری دارند، از جمله خطر آلودگی و فرسودگی سطوحی که در تماس هستند و منجر به آسیب زودهنگام لوله می‌شود. قیمت مواد شیمیایی به طور مداوم در حال افزایش است و نظافت منظم به دلیل زمان خاموشی مانع از تولید می‌شود.
تصفیه آب بدون مواد شیمیایی چه کاری می‌تواند انجام دهد؟
• حذف رسوب موجود
• جلوگیری از تشکیل رسوب جدید و اتلاف حرارت
• حفاظت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد
• نیاز به تمیز کردن دوره‌ای با اسید را کاهش می‌دهد یا حذف می‌کند.
• سبب کاهش انرژی می‌شود
• باعث صرفه جویی در آب می‌گردد
• باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می‌شود
• سبب طولانی شدن عمر تجهیزات می‌شود
• آلودگی را کنترل می‌کند
از محیط زیست حفاظت می‌کند
تغییر از مواد معدنی محلول به رسوب آهک یک تغییر فاز از مایع به کریستالی است. جلوگیری از تشکیل رسوب معدنی مستلزم کنترل حلالیت، خوشه بندی و رشد کریستال است. این را می‌توان با تغییرات فیزیکی و با ایجاد یک نیروی مزاحم در آب به دست آورد.
چگونه کار می کند
وقتی آب از دستگاه رسوب زدا هیدروفلو عبور می‌کند، نیرویی در مایع ایجاد می‌شود که باعث می‌شود مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم سطح بسیار کوچکی داشته باشند (دفع مواد معدنی) و مواد معدنی “قابلیت پیوند” خود را از دست بدهند و بر نحوه تعامل و تبلور آنها تأثیر می‌گذارد. پیوند تصادفی این کانی‌ها کاهش می‌یابد و بنابراین در محلول که در آن برهم کنش دارند و متبلور می شوند، باقی می‌مانند. آنها نه تنها در محلول باقی می‌مانند، بلکه رسوبات موجود در لوله‌ها و وسایل نیز از بین می‌روند.
با دگرگونی فیزیکی به وسیله رسوب زدا هیدروفلو که شکل کریستالی کربنات کلسیم را از کلسیت به آراگونیت تغییر می‌دهد و سبب ایجاد یک کریستال کوچک، نرم و کمتر پایدار که به‌جای روی سطوح انتقال حرارت به صورت ذرات معلق در آب رسوب می‌کند، می‌شود.
ساختار کریستالی آب سخت
تغییرات کوچک در اندازه خوشه می‌تواند تفاوت‌های زیادی در شکل کریستال ایجاد کند. از نظر شیمیایی، آراگونیت و کلسیت هر دو CaCO3 هستند، اما ساختار کریستالی آنها متفاوت است. آراگونیت به طور قابل توجهی محلول تر است، کریستال ا متراکم تر و غیر چسبنده هستند. رسوب به دست آمده یک پودر گرد و غبار است که به راحتی توسط آب جاری جدا می‌شود و آنهایی که روی سطوح گرم شده می‌نشینند قوام گچ مانندی دارند.
تشکیل خوشه‌های آب کوچکتر سبب کشش سطحی کم، حلالیت بالا و نفوذپذیری بالا می‌شود.
این فرآیند نشان می‌دهد:
- کاهش نیروهای اتصال در آب، اندازه خوشه را کاهش می‌دهد و مولکول‌ها را کوچکتر می‌کند.
- به دلیل مولکول‌های کوچکتر، آب کشش سطحی کمتری خواهد داشت.
- خوشه‌های کوچک نیز مولکول‌های فعالی تولید می‌کنند که ظرفیت آب را برای انحلال عناصر (انحلال پذیری) افزایش می‌دهد و اجازه عبور عناصر را می‌دهد (نفوذپذیری).
- در نتیجه نفوذپذیری بالا، رسوبات قدیمی به تدریج ریزش می‌کنند یا به راحتی قابل حذف هستند.
مکانیسم صرفه جویی در انرژی
صرفه جویی در انرژی اولیه حاصل از این فناوری ناشی از کاهش مصرف انرژی در کاربردهای گرمایش یا سرمایش است. این صرفه جویی با جلوگیری یا حذف رسوب روی سطح تبادل حرارتی مرتبط است، جایی که حتی یک لایه نازک می‌تواند مصرف انرژی را تا حدود 10 درصد افزایش دهد. صرفه جویی در انرژی ثانویه را می‌توان به کاهش بار پمپ یا فشار سیستم مورد نیاز برای انتقال آب از طریق یک سیستم لوله کشی بدون رسوب و بدون محدودیت نسبت داد.
استفاده از دستگاه‌های رسوب زدا هیدروفلو باعث کاهش هزینه‌های انباشته برای تصفیه شیمیایی، هزینه‌های ثابت مستمر در پاک‌سازی با اسید و زمان تصفیه می‌شود.
بازگشت سرمایه گذاری
این معمولا یک خرید یکباره با بازگشت سرمایه بسیار خوب در مدت زمان کوتاه است.
در بسیاری از موارد، پس انداز پروژه بیش از آن چیزی است که برای برنامه تصفیه خود پرداخت کرده‌اید.
برای مشاوره بیشتر در خصوص پروژه‌های کوچک و بزرگ خود، با ما در تماس باشید.
منبع:
https://slideplayer.com/slide/8159455/
