چطور می توانیم مصرف آب برج خن کننده را کاهش دهیم؟

بحران آب و خشکسالی های اخیر در ایران، توجه به بهینه‌سازی مصرف آب در بخش‌های مختلف صنعتی را به یک ضرورت تبدیل کرده است. برج‌های خنک‌کننده(Cooling Towers) که نقش کلیدی که در دفع حرارت و خنک‌کاری در صنایع مختلف دارند،  از اصلی ترین مصرف‌کننده های آب بشمار میروند. کاهش مصرف آب در کولینگ تاور نه تنها به حفظ منابع آبی کمک می‌کند، بلکه به کاهش هزینه‌های عملیاتی نیز منجر می‌شود. ما در این مقاله به بررسی راهکارهای مؤثر برای کاهش مصرف، پرتاب قطرات، بلوداون و هدر رفتن آب در برج‌های خنک‌کننده می‌پردازیم.

عوامل اصلی مصرف و اتلاف آب در کولینگ تاور

مصرف آب در برج‌های خنک‌کننده عمدتاً به سه دلیل اصلی اتفاق می‌افتد:

- تبخیر (Evaporation)

تبخیر در برج خنک کننده استاندارد، بیشترین مقدار مصرف آب را شامل می شود. از نظر علمی، آبی که تبخیر می شود، از محیط اطراف، حرارتی به اندازه گرمای نهان تبخیر می گیرد. همین عامل باعث می شود دمای مابقی سیال، کم شود و حرارت دفع گردد. برای محاسبه مقدار تبخیر آب در برج خنک کننده، فرمولهای و روشهای مختلفی وجود دارد. از نظر فرآیندی، مقدار حداکثر بخار شدن آب کولینگ تاور، با دبی آب در گردش و اختلاف دمای ورودی و خروجی طراحی مرتبط است.

- زیر-آب، آب زیرکش یا بلودان (Blowdown)

با تبخیر مداوم آب، غلظت املاح و مواد معدنی محلول باقی‌مانده در سیستم افزایش می‌یابد. برای جلوگیری از رسوب‌گذاری و خوردگی تجهیزات، باید به صورت دوره‌ای بخشی از این آب غلیظ شده تخلیه و با آب تازه جایگزین شود. این فرآیند به "بلودان" معروف است. مقدار زیر آب یا بلو-دان بر اساس سیکل تغلیظ مشخص می شود. بعد از تبخیر، بلودان مهمترین دلیل مصرف آب در cooling tower می باشد.

- پاشش و پرتاب آب (Drift Loss)

در اثر جریان هوای ایجاد شده توسط فن، ممکن است قطرات کوچک آب به بیرون از برج پرتاب شوند. این اتلاف به طراحی و وضعیت قطعاتی مانند قطره‌گیرها (Drift Eliminators) بستگی دارد. معمولا در برج های خنک کن گرد که کیفیت پایینی دارند و دستگاههای غیر استاندارد، پاشش قطرات آب به بیرون زیاد است. با این وجود درصورتیکه بدنه برج خنک کننده شکسته نشده باشد، هدر رفتن آب از طریق پاشش قطره ها به بیرون، نهایتا 5 درصد مصرف کلی آب است.

راهکارهای کاهش مصرف و هدر رفتن آب کولینگ تاور

برای کاهش مصرف آب در برج‌های خنک‌کننده، می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد که در سه دسته اصلی جای می‌گیرند: بهبود عملکرد تجهیزات، مدیریت کیفیت آب و بهینه‌سازی فرآیند، 

۱. بهبود عملکرد تجهیزات و تعویض قطعات
این دسته از روشها ارزانترین و راحتترین فعالیتهای قابل اجرا است. البته مقدار صرفه جویی مصرف آب با این کارها معمولا از 5 درصد بیشتر نمی شود.

- استفاده از قطره‌گیرهای باکیفیت
تعویض قطره‌گیرهای قدیمی با نمونه های مناسب می‌تواند به طور قابل توجهی از اتلاف آب ناشی از پاشش قطرات جلوگیری کند. برای پروژه های صنعتی ما معمولا قطره گیر تیغه ای یا لانه زنبوری PP را پیشنهاد می کنیم.
- بررسی و ترمیم ترک و سوراخ در بدنه برج خنک کن
سوراخها و ترکهای اگرچه جزئی باشند، هدر رفت آب را افزایش می دهند. بیشترین ایراد های بدنه در کولینگ خمره ای(گرد) و برج های ارزان قیمت و غیر استاندارد  رخ میدهد. 
- انتخاب پکینگ مناسب و تعویض فیلینگ
پکینگ‌ها نقش مهمی در افزایش سطح تماس بین آب و هوا ایفا می‌کنند. استفاده از پکینگ با طراحی مناسب و در شرایط بهینه، راندمان خنک‌کاری را افزایش داده و نیاز به تبخیر اضافی را کاهش می‌دهد. پکینگ مقاوم در برابر رسوب، در بخش مدیریت کیفیت آب و کاهش بلودان هم موثر خواهد بود.
- جلوگیری از سرریز شدن آب داخل بسین
بررسی و اصلاح لوله‌کشی و اطمینان از تنظیم صحیح شناور(فلوتر) در تشتک(حوضچه) برج، از اتلاف آب به دلیل سرریز شدن جلوگیری می‌کند. 

۲. مدیریت کیفیت آب و کاهش بلودان

روشهای مبتنی بر کاهش بلودان هزینه بیشتری از روشهای دسته اول دارند. با مدیریت بلودان میتوان تا 10 درصد مصرف آب کولینگ تاور را کاهش دهیم. 

- افزایش کیفیت آب میکاپ(Make-up Water)
این روش ها بر مبنای استفاده از تجهیزاتی مانند سختی‌گیر(Water Softener) یا اسمز معکوس (RO) برای کاهش املاح آب جبرانی هستند. هرچقدر کیفیت آب میک-آپ بهتر باشد می توانیم سیکل تغلیظ را زیاد کرده و در نتیجه مقدار آب زیرکش را کمتر کنیم. البته همانطور که در بخش قبل گفتیم، باید همزمان پکینگ ها را نیز تعویض کرد تا بتواند سختی آب بیشتری را تحمل کند و دچار گرفتگی نشود.
- سیستم های ضد رسوب و خوردگی
تزریق مواد شیمیایی مناسب به آب در گردش، از رسوب‌گذاری و خوردگی جلوگیری کرده و اجازه می‌دهد تا غلظت املاح در آب تا حد بیشتری افزایش یابد. این روش نیز به کاهش میزان بلودان کمک می‌کند. 
علاوه بر تزریق مواد شیمیایی، می توانید از نسل های جدید دستگاههای ضد رسوب برج خنک کننده استفاده کنید. در تمام این روشها، با جلوگیری و مقاومت در برابر رسوب، عدد سیکل تغیظ یا COC را می توانیم از 3 به حدود 5 یا 6 برسانیم.
تجهیزات ضد رسوب همچنین می توانند به بالا رفتن راندمان سرمایش کمک کند و در نتیجه کولینگ تاور با ظرفیت کمتری کار خواهد کرد.  
- فاضلاب تصفیه شده
استفاده از پساب‌های تصفیه شده فرآیندهای دیگر به عنوان آب جبرانی (Make-up Water)، یک راهکار مؤثر و پایدار برای کم کردن نیاز به میکاپ است. در این روش هم باید نوع پکینگ بر اساس شرایط پروژه و سختی آب انتخاب شده باشد. البته پساب صنعتی را حتی اگر تصفیه شده باشد، نمی توانیم در هر پروژه ای استفاده کنیم.

۳. بهینه‌سازی فرآیند و سیستم های کنترلی
روشهای مبتنی بر تجهیزات کنترلی و بهینه کردن فرآیند، اگرچه تا حدی پیچیده تر بنظر می آیند، اما یکی از بهترین گزینه ها برای صرفه جویی در مصرف آب بشمار میروند. با این روشها می توان تا 25%(بسته به شرایط پروژه) در آب میکاپ صرفه جویی کنید. 

- کنترل هوشمند دور فن
با کنترل و تنظیم دقیق دمای آب خروجی، می‌توانید از کارکرد غیرضروری برج خنک‌کننده جلوگیری کنید. به کمک سیستم کنترل هوشمند کولینگ تاور، در مواقعی که نیاز به خنک‌کاری حداکثری نیست، سرعت فن کم شده یا فن را خاموش می گردد. با این روش در ساعتی که دمای هوا حداکثر نیست(عصر، شب، ابتدای صبح و فصول سرد) پروانه با سرعت کمتری میچرخد. درنتیحه سرعت متوسط هوا و مقدار تبخیر آب کاهش می یابد.
- محاسبه درست ظرفیت و تنظیم دما
خرید کولینگ تاور از تولید کننده معتبر صنعتی و پرهیز از خریدن برج هایی که سایزشان بر اساس تن تبرید شناخته می شود(تهویه مطبوع) به شما کمک می کند تا دستگاه شما متناسب با ظرفیت واقعی باشد. 
ابعاد بزرگتر و کوچکتر برج خنک کن، به مشکلات تولید و بیشتر شدن تبخیر می انجامد.

​​​​​​​بیشترین مقدار کاهش مصرف آب با برج خنک کننده هیبرید

تمام روشهای بالا بر این اساس بود که تا جای ممکن کولینگ تاور را عوض نکنید. اما اگر می خواهید مقدار صرفه جویی در آب برج خنک کن به 50 الی 80 درصد متوسط سالیانه برسد، کولینگ هیبریدی تنها گزینه شماست.
طبیعتا تعویض سیستم و خرید برج خنک کن هیبرید که باید دارای دو عدد کویل هوا خنک و آب خنک باشد، قیمت زیادی دارد. اما صرفه جویی آن از همه موارد بیشتر است. 
نکته مهم : متاسفانه برخی شرکتهای سودجو که در بازار شناخته شده اند، برج خنک کننده مدار بسته را به اسم هیبرید(اکسکلاسیو) به مشتریان می فروشند. استفاده از کولینگ سیکل بسته که تنها یک عدد کویل آب خنک دارد، مصرف آب متوسط را چندان کم نمی کند. بلکه فقط هزینه اضافه به شما تحمیل خواهد کرد.

نتیجه‌گیری

کاهش مصرف آب در برج‌های خنک‌کننده را می توانید به روشهای مختلفی کاهش دهید. هر کدام از این روشها همانطور که توضیح دادیم، هزینه و اثر بخشی متفاوتی دارد. مهمترین مساله در فرآیند صرفه جویی آب، برآوردهای اقتصادی و اجرایی خواهد بود. به همین دلیل به شما عزیزان توصیه می کنیم، در ابتدا ارزیابی اولیه از روشهای مختلف، هزینه و زمان آن داشته باشید. در عین حال، حتما سراغ روشهایی بروید که در دنیا رفرنس داشته و شرکت معتبری آن را پیاده کرده باشد.
برای مشاوره تخصصی در خصوص کم کردن مصرف آب cooling tower صنعتی، با ما تماس بگیرید. 
09124780268
02166561974
02166129745
پست الکترونیکی: info@rms-cooling.ir