Uzdatnianie wody chłodzącej: osady, korozja i biozanieczyszczenia to chemiczne i mechaniczne zarządzanie otwartą obiegową wodą chłodzącą w celu kontroli trzech mechanizmów, które zanieczyszczają i niszczą wymienniki ciepła oraz chłodnie: osadów mineralnych, korozji metali i wzrostu biologicznego.
W miarę odparowywania wody rozpuszczone substancje ulegają koncentracji, tlen i substancje odżywcze napływają, a ciepłe zwilżone powierzchnie stają się idealnym środowiskiem dla mikroorganizmów. Program uzdatniania utrzymuje wszystkie trzy czynniki w równowadze, tak aby wymiana ciepła pozostała wydajna, a utrata metalu, przewidywalna.
Otwarty system obiegowy odprowadza ciepło przez odparowanie części krążącej wody. Czysta woda odchodzi jako para, zatem każdy rozpuszczony minerał, chlorek i siarczan pozostaje i ulega koncentracji z każdym obiegiem. Wyraża się to jako cykle koncentracji, stosunek zachowanej substancji (często chlorku lub przewodności) w wodzie obiegowej do tej samej substancji w wodzie uzupełniającej.
Wyższe cykle oszczędzają wodę, ale zwiększają skłonność do tworzenia się osadów, więc program ustala cel i utrzymuje go za pomocą kontrolowanego spustu.
Osad to odkładanie się trudno rozpuszczalnych soli, najczęściej węglanu wapnia, na gorących powierzchniach. Izoluje rurki, ogranicza przepływ i chroni przed korozją. Klasycznym predyktorem skłonności do osadzania jest wskaźnik nasycenia Langeliera (LSI), zdefiniowany jako LSI = pH - pHs, gdzie pHs to pH, przy którym woda jest dokładnie nasycona węglanem wapnia przy danej twardości wapniowej, całkowitej alkaliczności, całkowitej zawartości rozpuszczonych substancji i temperaturze.
Wskaźnik Ryznara (RSI = 2 x pHs - pH) jest powiązanym empirycznym indeksem, gdzie wartości poniżej około 6 wskazują skłonność do osadzania, a wartości powyżej około 7 wskazują tendencję korozyjną. Oba wskaźniki opisują jedynie siłę napędową węglanu wapnia, a nie ogólną korozyjność, dlatego wspierają, a nie zastępują bezpośrednie monitorowanie korozji.
Nowoczesny program dozujący obejmuje kilka rodzin produktów, z których każda celuje w jeden mechanizm, a następnie koryguje je w oparciu o mierzoną chemię wody:
| Problem | Główna przyczyna | Główna kontrola |
|---|---|---|
| Osad węglanu wapnia | Pozytywne LSI, wysoka twardość i alkaliczność, wysoka temperatura powierzchni | Inhibitor osadów, kontrola pH/kwasowanie, niższe cykle |
| Korozja ogólna i punktowa | Rozpuszczony tlen, niskie pH, wysokie stężenia chlorków i siarczanów, negatywne LSI | Powłoka inhibitora korozji, kontrola pH, monitorowanie kuponów korozyjnych |
| Biozanieczyszczenia (biofilm i śluz) | Ciepła woda, światło słoneczne, substancje odżywcze, niski lub przerywany poziom biocydu | Biocyd utleniający plus nieutleniający, dyspersant, kontrola ORP |
| Korozja wpływana mikrobiologicznie | Beztlenowe bakterie pod depozytami, takie jak reduktory siarczanów | Kontrola biofilmu, dyspersanty, zapobieganie tworzeniu się osadów |
| Muł i zawieszone ciała stałe | Osadzanie się kurzu z powietrza w chłodni | Filtracja obiegowa boczna (sidestream), dyspersant, odpowiedni spust |
Ciepła, natleniona, bogata w substancje odżywcze woda chłodząca sprzyja rozwojowi bakterii, glonów i grzybów, które tworzą biofilm na ściankach rurek i w wypełnieniu chłodni. Biofilm jest silnym izolatorem termicznym, zmniejszającym wymianę ciepła znacznie bardziej niż wskazywałaby jego grubość, i osłania metal pod nim przed inhibitorem w wodzie masowej.
Pod tą powłoką strefy pozbawione tlenu umożliwiają bakteriom redukującym siarczany i innym doprowadzenie do korozji wpływanej mikrobiologicznie, powodując głębokie, miejscowe ubytki, które mogą przebić rurkę, podczas gdy większość powierzchni pozostaje czysta.
Kontrola oznacza utrzymanie mierzalnego resztkowego stężenia biocydu, naprzemienne stosowanie chemii utleniającej i nieutleniającej oraz używanie dyspersantów, aby film nigdy się nie ustabilizował.
Spust to celowe spuszczenie skoncentrowanej wody do kanalizacji, zastępowanej świeżą wodą uzupełniającą, i jest to główny sposób sterowania cyklami. Jako przybliżenie: uzupełnienie = odparowanie + spust + unos (drift), a cykle koncentracji = uzupełnienie podzielone przez sumę spustu i unosu.
Praca w przedziale trzech do sześciu cykli jest powszechna; każdy dodatkowy cykl oszczędza wodę, ale zawęża okno odporności na osadzanie i korozję, więc osiągalna wartość jest określona przez chemię wody uzupełniającej. Niekontrolowane osady prowadzą wtedy do zanieczyszczenia wymienników ciepła, które podnosi temperaturę podejścia i obciążenie pomp, aż wymiennik będzie musiał zostać oczyszczony.
Rutynowy program śledzi przewodność jako proxy dla cykli, pH, twardość wapniową i alkaliczność dla LSI, resztkę inhibitora oraz biocyd utleniający przez wolne resztkowe stężenie lub potencjał redoks. Utratę metalu potwierdza się za pomocą kuponów korozyjnych, zwykle wyrażanych w mpy (mils per year), a obciążenie mikrobiologiczne za pomocą dip-slide’ów lub testów ATP. Poniższa tabela zawiera reprezentatywne cele, które zakład dopasowuje do własnej wody i metaloznawstwa.
| Parametr | Typowy monitorowany zakres | Cel |
|---|---|---|
| Cykle koncentracji | 3 do 6 | Gospodarność wodna i chemiczna versus limit osadzania |
| pH | 7,5 do 9,0 | Zrównoważenie korozji i osadów |
| Szybkość korozji stali niskowęglowej | Poniżej około 5 mpy | Potwierdzenie działania powłoki inhibitora |
| Wolne resztkowe stężenie biocydu utleniającego | 0,2 do 1,0 mg/L | Tłumienie tworzenia biofilmu |
Ponieważ kontrole te powtarzają się w stałych odstępach czasu dla wielu wymienników i chłodni, dobrze sprawdzają się w harmonogramie sterowanym systemem CMMS. Fabrico może prowadzić trasy pobierania próbek, rejestrować odczyty względem limitów i uruchamiać zlecenia robocze, gdy kupon lub dip-slide wykracza poza zakres.
Powiąż tę samą dyscyplinę z konserwacją chłodni, aby czyszczenie mechaniczne i kontrola chemiczna były zsynchronizowane. Zespoły mogą przeczytaj, jak Fabrico śledzi przestoje, aby zobaczyć trasowanie w praktyce.
Fabrico to oprogramowanie do OEE, śledzenia przestojów i utrzymania ruchu. Nie sprzedajemy części zamiennych ani nie świadczymy usług naprawczych.
Dodatnie LSI oznacza, że woda jest przesycona węglanem wapnia i ma tendencję do odkładania osadów na gorących powierzchniach. Ujemne LSI oznacza, że woda jest nienasycona i ma tendencję do bycia korozyjną, a LSI bliskie zera oznacza stan bliski równowagi.
Wyższe cykle koncentrują twardość, alkaliczność, chlorki i siarczany. To przesuwa wodę w kierunku tworzenia osadów i podnosi stężenia jonów korozyjnych, więc maksymalna bezpieczna liczba cykli jest określona przez chemię wody uzupełniającej i stosowane uzdatnianie, a nie tylko przez koszty wody.
Biozanieczyszczenia to wzrost biofilmu spowodowany przez bakterie, glony i grzyby. Izoluje powierzchnie wymiany ciepła i chroni metal pod warstwą przed inhibitorem, tworząc strefy pozbawione tlenu, gdzie korozja wpływana mikrobiologicznie powoduje głębokie, miejscowe pittingi, nawet gdy większość powierzchni pozostaje czysta.
Minimum: przewodność dla cykli, pH, twardość wapniowa i alkaliczność dla LSI, resztkę inhibitora oraz resztkowe stężenie biocydu utleniającego lub ORP. Potwierdź utratę metalu kuponami korozyjnymi oraz obciążenie mikrobiologiczne dip-slide’ami lub testami ATP.
Zaloguj
Blog
