سختی گیر برج خنک کننده

سختی گیر کولینگ تاور منبعی است که درون آن سیلیس و رزین های تبادل یونی قرار دارد. دسترسی به درون سختی گیر توسط دو دریچه یکی دربالای سختی‌گیر و دیگری درپایین سختی‌گیر امکان پذیر می‌باشد.جنس بدنه این سختی گیرهای برج خنک کننده معمولا فلز یا فایبرگلاس است. در کنار آن منبع نمک وجود دارد که کار احیای سختی گیر را برعهده دارد. این منبع به وسیله ی لوله مسیر آب نمک به منبع اصلی سختی گیر متصل می‌باشد. در قسمت فوقانی منبع اصلی سختی‌گیر یک گیج قرارداردکه وظیفه آن نمایش فشارآب درون سختی‌گیر می‌باشد. سختی گیر های برج خنک کنند پرکاربردترین و رایج ترین نوع دستگاه سختی گیر در بازار هستند. از املاح موجود درآب بیشترکلسیم و منیزیم باعث تشکیل رسوب و باعث گرفتگی در تاسیسات و دستگاه های مختلف می‌شوند. این سیستمها را به نام های سختی گیر مکانیکی یا تبادل یونی و همچنین رسوب گیر رزینی نیز می‌شناسند.

رسوب در سختی گیر آب برج خنک کننده باعث ایجاد مشکلات مختلفی برای سیستم می‌شود.کاهش راندمان انتقال حرارت بر اثر ایجاد رسوب در سختی گیر برج خنک کننده . گرفتگی کاهش دبی و کاهش کیفیت عملکرد پکینگ ها و نازل ها براثر رسوب. ورود تکه های کنده شده از رسوب به داخل حوضچه و لوله و گرفتگی سیستم. کاهش تولید یا ترکیدگی آن براثر بیش از حدگرم شدن سطوح فلزی خرابی زود هنگام دیگ و توقف های ناخواسته آن خواهد شد. بنابراین برای آب خوارک  کوجود در دیگ های فشار بالا و بسیاری از سیستمهای فرآیند لازم است کلیه یون‌های دی اکسید کربن و سیلیس تقریبا حذف گردد .ایجادرسوب در برج های خنک کننده،چیلر و سایر سیستمهای حرارتی و برودتی و کاهش راندمان آنها و یا از کارافتادن کل سیستم. سختی موجود درآب،قدرت شویندگی انواع مواد صابونی کاهش می‌یابد بطوریکه بازدهی شوینده ها درآب سخت نصف بازدهی آنها درآب نرم است.

مشکلاتی که بر اثر رسوب در برج خنک کننده - کولینگ تاور ایجاد می شود عبارت است از :
1- کاهش راندمان تبخیر و کاهش ظرفیت برج خنک کن
2- گرفتگی و بسته شدن پکینگ کولینگ تاور
3- ایجاد رسوب در نازل برج خنک کننده و گرفتگی آن
4- گرفتگی لوله های متصل به برج خنک کننده
5- افزایش مصرف آب و برق در برج خنک کن

رزین سختی گیر چیست

رزین حذف سختی از آب یکی از مهمترین های مواد مصرفی در سیستم های تصفیه آب استخر و سیستم رسوب زدای تجهیزات موتورخانه می باشد که برای گرفتن سختی و آهک آب مورد استفاده قرار می گیرد. رزین همانند آهنربا عمل می کند به گونه ای که منیزیم و کلسیم موجود در آب را شبیه به قطب مثبت و منفی آهنربا جذب می کند و سپس وقتی که آب نمک وارد رزین می شود سدیم و رزین شبیه به قطب های هم نام آهنربا عمل می کنند و از هم دور می شوند.

رزین ها دانه های شیمیایی می باشند که عمل سختی گیری آب را جهت تولید آب نرم انجام می دهند و در دستگاه سختی گیر رزین در بالای سیلیس ریخته می شود.

رزین سختی گیر نوعی دانه های شیمیایی می‌باشند که عمل سختی گیر آب را جهت تولید آب نرم انجام می‌دهد. رزین سختی گیر مانند آهنربا عمل می‌کند به گونه‌ای که منیزیم و کلسیم موجود در آب را جذب می‌کند.این کار شبیه عملکرد قطب های مثبت و منفی آهنربا می‌باشد. وقتی آب نمک وارد رزین میشود سدیم و رزین شبیه قطب های هم نام آهنربا عمل میکنند وازهم دورمی‌شوند.به طور کلی یکی از مهمترین مواد مصرفی در سختی گیرهستند برای گرفتن سختی و آهک آب مورد استفاده می‌گیرد.رزین ها در دستگاه های سختی گیر در بالای سیلیس ریخته می شود. رزین ها ترکیباتی چسبنده وآب گریز هستند که معمولا درآب قابل حال نیستند ولی در الکل حل میشوند.رزین سختی گیر به طور گسترده در فرآیندهای جدا سازی،تصفیه و ضدعفونی کردن آب استفاده می شود.شایع ترین کاربرد های رزین رسوب زدایی و تصفیه آب است.

نام شیمیایی : رزین آنیونی و کاتیونی.

اسامی مترادف با رزین آنیونی و کاتیونی : مواد تصفیه ، مواد حذف رسوب و سختی آب ، مواد شیمیایی سختیگیر .

گرید(رتبه) محصول : رزین صنعتی.

برند : رزین آنیونی و کاتیونی پرولایت ( PUROLITE ).

مقایسه ی رزین های ضعیف و قوی

رزین های تبادل یونی کاتیونی و آنیونی از دو نوع ضعیف و قوی در ویژگی های برجسته زیر متمایزند:

1.       رزین های ضعیف توانایی تبادل یونی محدودی دارند. این در حالی است که رزین های قوی از توانایی تبادل یونی بالایی برخوردارند.

2.        رزین های ضعیف دارای ظرفیت بالاتری نسبت به نوع قوی اند. در برخی موارد ظرفیت تبادلی یونی رزین های ضعیف بیشتر از دو برابر نوع قوی است.

3.       رزین های ضعیف در صنایع کاربرد بیشتری نسبت به رزین های قوی دارند. راندمان احیاء آنها ۱۰۰% می باشد.

4.       جهت احیای رزین های ضعیف به میزان کمتری از ماده‌ی سیمیایی نیاز است.

5.       رزین های ضعیف را می‌توان با اسید و یا باز ضعیف و هم با اسید یا باز با غلظت کم احیا کرد.

6.        هزینه آ بی یون تولید شده به کمک استفاده هم‌زمان از رزین های ضعیف و قوی کمت است.

7.       احیای رزین های کاتیونی به طور معمول توسط اسیدسولفوریک انجام میگیرد. جهت احیای رزین های آنیونی قوی معمولا از سدیم هیدروکسید چهار الی پنج درصد و برای احیای رزین های آنیونی ضعیف از پساب خروجی استفاده می‌شود.

توجه: راندمان احیا در رزین‌ها از رابطه زیر به دست می‌آید:

یون‌های موجود در کل حجم ماده‌ی احیا کننده/ کل یون‌های تعویض شده با رزین= راندمان احیا

8.       رزین‌های قوی به هیدروژنی یا هیدروکسیلی بیشترین حجم متورم شده را دارند;اما رزین‌های ضعیف زمانی که به صورت نمک در می‌آیند بیشترین حجم را دارند.

9.       رزین‌هایضعیف گران‌تر از رزین‌های قوی هستند.

رزین سختی گیر پرولایت

یکی از برند‌های معتبر رزین موجود در بازار ایران رزین سختی گیر پرولایت انگلیس است.دارای کیفیت بسیار مطلوب قیمت مناسب رزین کاتیونی و آنیونی که آنرا جهت سختگیری نموده است.رزین پرولایت انگلیس به حذف فلزات،سولفات‌ها کربنات‌ها و بسیاری از ترکیبات دیگری که باعث سختی آب می‌شود کمک میکند.رزین پرولایت به صورت لیتری و  در کیسه‌های 25لیتری به فروش می‌رسد. املاحی که در آب وجود دارد معمولا دارای بارهای منفی و مثبتی هستند. با استفاده از سیستم‌های رزینی کاتیونی‌وآنیونی با مکانیسم تبادل یون آن‌ها را‌حذف کرد و سختی آب را کاهش داد. انواع محصولات رزین پرولایت:رزین کاتیونی پرولایت با مدل‌های c100 وc100e جهت حذف کلسیم و منیزیم موجود در آب شرب صنعتی. رزین آنیونی پرولایت با مدل‌های A400 جهت مبادله یون هاکلسیم و منیزیم، رزین میکس بد جهت استفاده در دستگاهای دیونایزر.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی رزین‌ها

الف)خصوصیات شیمیایی رزین‌ها عبارت‌اند از:

1.       برگشت پذیری در رزین‌های تعویض یونی

2.       ژله یا جامد بودن

3.       گروه یونی غیرمتحرک

4.       یون متحرک و ضریب گزینش‌پذیری

5.       ظرفیت

6.       تورم پذیری

7.       محدوده ph عملکرد

8.       پایدار‌ی شیمیایی

9.       پایداری گرمایی

یکی از کارهای بسیار مهم در حفظ و نگهداری دستگاه سختی گیر رزینی همواره نگهداری رزین دستگاه می‌باشد. رعایت اصولی و علمی آن ارتباط مستقیم و بستگی به عملکرد بهینه رزین دستگاه سختی گیر دارد. به این معنی می‌باشد که تعویض یون جذب شده در رزین در زمان عملکرد سرویس با یون متحرک اولیه رزین است.احیای رزین از لحاظ عملیاتی به چه صورت انجام می‌شود.برای احیا سختی گیر رزینی مراحلی وجوددارد که آن را باهم برسی میکنیم.مرحله اول:باید در گام اول سختی گیر را از مدارخارج نماییم وهم زمان شیر تخلیه سختی گیررا باز نمود.سپس دسته اهرمی شیر را به حالت شستشو(WASH) قرار مید‌هیم وآب از پایین وارد مخزن سختی گیر می‌شود.پس از عبور ازبستر رزین کاتیونی،هم لردها واملاح نامحلول موجود در سطح آنها را تمیز می‌کنند. هم دانه‌های رزین رااز هم باز می‌کنند(منسبط)میکنند.این مرحله را تاجایی ادامه می‌دهیم که آب خروجی از تخلیه سختی گیر شفاف گردد.

مرحله دوم: شیر مخزن نمک دستگاه سختی گیر را بازمی‌کنیم واهرم شیر رادرحالت احیا(REGERATION) قرارمیدهیم.حال آب نمک ازمخزن نمک سختی گیر مکیده می‌شودواز بالای سختی گیر داخل می‌شود.با عبوراز بستررزین عملیات تبادل یون راانجام می‌دهد.به نحوی که سدیم موجود درآب نمک به رزین باز می‌گردد. بااین کارکلسیم و منیزیم موجود در سطح رزین کاتیونی به آب پس داده می‌شود.این مرحله تا جایی ادامه پیدا میکند که کل آب نمک موجوددر تانک نمک سختی گیر تخلیه گردد.مرحله سوم:تا آب مجددا از پایین سختی گیروارد شودو باقی آب نمک موجوددر لایه‌های رزین را بشوید و تخلیه نماید.این مرحله از احیای سختی گیر را آنقدر ادامه دهیم تا آب خروجی از لوله تخلیه سختی گیر شیرین شود.مرحه چهارم: در این مرحله باید منبع سختی گیر را از آب پرکرده پس شیر تخلیه را میبندیم شیرمخزن نمک را باز میکنیم.اهرم شیر چندکاره را در حالت چندکاره قرار میدهیم تا منبع سختی از آب پرگردد.

پس از پرشدن مخزن کافی است شیر مخزن نمک را ببندیم و شیر خروجی سختی گیر آب را باز کنیم.تا آب خارج شده عاری از سختی به مصرف برسد قابل استفاده باشد.رزین تمامی دستگاه ‌های سختی گیر رزینی دارای یک مرحله عملکردی به نام مکش آب نمک می‌باشد.که به وسیله آن می‌توان رزین را از حالت احیا شدن درآورد.یکی از مواردی که در طرحی سختی گیر رزینی بسیار مورد اهمیت و کاربردی می‌باشد.این است که دستگاه به گونه ای طراحی گردد تا زمان بکواش سختی گیر رزین به صورت کلی مشخص شوداز مهمترین آنها می‌توان به مواردی همچون دبی ورودی به دستگاه و همچنین میزان سختی آب ورودی به دستگاه مورد ارزیابی قرار گیرد تا بر حسب آن بتوان ظرفیت دستگاه را طوری طراحی نمود که از زمان تقریبی بالا قابل ارزیابی باشد.توجه داشته باشید که احیای رزین‌های کاتیونی با سوافوریک اسید باعث تولید رسوب کلسیم در بستر رزین و در نتیجه آلوده شدن و کاهش ظرفیت آن می‌شوددو راه برای حل این مشکل وجود دارد که شامل:افزایش تدریجی غلظت سولفوریک اسید. کاهش تماس اسید با رزین(بدین منظور باید دبی رزین را افزایش داد).راندمان بالا با سولفوریک اسید به دلیل ایجاد رسوب سولفات کلسیم کمتر از hcl است.

در واقع وظیفه اصلی سختی گیر کاهش املاحی است که سبب افزایش Total Hardness یا TH سیال آب شده اند. مهمترین این یون ها (املاح) یون های فلزی سنگین هچون کلسیم، منیزیم و آهن می باشد. افزایش میزان سختی آب سبب استهلاک شدید تجهیزات جانبی و آسیب های جبران ناپذیر می گردد که سختی گیر آب در واقع با هدف جلوگیری از این موضوع به کار برده می شود.

دستگاه سختی گیر رزینی
Water softener معادل انگلیسی سختی گیر و با معادل رسوب زدا یا رسوب گیر سیستمی است. بواسطه عبور دادن آب سخت ودارای املاح ازدرون رزین بافشار بالا با بدنه‌ای فلزی ویا فایبرگلاس به تصفیه‌آب وحذف آهک کمک می‌کند.در دستگاه‌های سختی گیر‌ذرات رزین قرار دارند به منظور جلوگیری از خروج آن‌ها چندین لایه ذرات شنی یاآنتراسیت در قسمت پایین دستگاه و درزیر رزین ‌ها قرار دارد.ذرات انتراسیت به دلیل جلوگیری‌از ورود سیلیس به آب بر ذرات شن ترجیح داده می‌شود.سختی گیر شامل مسیر ورودی،مسیر خروجی،مسیرآب نمک،مسیر تخلیه،شستشو و مسیر احیا و بک واش می‌باشد.دسترسی به درون سختی گیررزینی توسط دو دریچه،یکی در بالای سختی گیر و دیگریدر پایین سختی گیر امکان پذیر می‌باشد. یک منبع نمک درکنار دستگاه سختی‌گیر قراردارد به‌جهت احیای سختی‌گیر که توسط لوله مسیر آب‌نمک را به منبع اصلی متصل می‌کند.نمایش فشارآب درون سختی‌گیر توسط یک گیج که در قسمت فوقانی منبع اصلی سختی‌گیر قرار دارد محاسبه می‌شود.

دستگاه سختی گیر الکترونیکی
اصول کار رسوب زدای الکترونیکی بدین صورت است که امواج الکترونیکی دائما در حال تغییر توسط دستگاه PAC تولید و از طریق آنتن های که بدور لوله آب پیچانده می شود به آب سخت داخل لوله انتقال داده می شود تحت تاثیر این میدان نمک های محلول که به صورت یون در آب هستند به شکل بلور های ریز و معلق در میآیند تجمع این ذرات هسته تشکیل دهنده بلور خنثی کربنات کلسیم به شکل معلق درآب راتشکیل می دهند که فاقد خاصیت چسبندگی می باشد لذا دیگر روی جدار داخلی لوله و تجهیزات رسوب تشکیل نمی شود و نیز به دلیل بالا رفتن حلالیت آب رسوب های قبلی نیز در آب حل و تبدیل به بلور معلق در آب می شود.