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 zarezerwować demo Fabrico, aby zobaczyć trasowanie w praktyce.
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
