Tối Ưu Hóa Hiệu Quả: Sử Dụng Hóa Chất Xử Lý Nước Cho Hệ Thống Làm Mát

 1. Khái niệm về hệ thống giải nhiệt?

Hệ thống giải nhiệt là hệ thống thiết bị có chức năng giải phóng một lượng nhiệt từ thiết bị ra môi trường bên ngoài, Quá trình này làm thay đổi nhiệt độ lưu chất (giảm đối với cooling, tăng đối với chiller). Lưu chất phổ biến thường là nước

2. Phân loại hệ thống giải nhiệt

Căn cứ nguyên lý hoạt động của quá trình giải nhiệt, hệ thống giải nhiệt chia làm 2 dạng:

2.1. Hệ thống giải nhiệt hở (Cooling)

Khái niệm

Là hệ thống thiết bị dùng để làm giảm nhiệt độ của dòng nước bằng cách trích nhiệt từ nước và thải ra khí quyển thông qua quá trình nước bay hơi vào khí quyển nhờ gió. Kết quả là, phần nước còn lại được làm mát đáng kể

Mục đích sử dụng

Giải phóng phần nhiệt lượng dư thừa, duy trì nhiệt độ làm việc thích hợp cho thiết bị, máy móc công nghiệp trong quá trình làm việc có phát sinh nhiệt thải cao.

Phân loại

Căn cứ kết cấu bộ phận tản nhiệt, cooling có các dạng sau

1. Tháp giải nhiệt

2. Dàn ngưng

Sơ đồ nguyên lý

Trong Yêu cầu kỹ thuật

Trong quá trình hoạt động, hệ thống giải nhiệt hở phải đảm bảo duy trì các yêu cầu sau:

• Tháp giải nhiệt không có rong rêu, cặn bẩn và ăn mòn.
• Hệ số giải nhiệt của hệ thống được duy trì ổn định: Chỉ số Approach temperature.

2.2. Hệ thống giải nhiệt kín (Chiller)

Khái niệm

Là hệ thống giải nhiệt ở đó lưu chất trung gian hoạt động trong hệ kín, không tiếp xúc trực tiếp với không khí

Mục đích sử dụng

Cung cấp nguồn nước lạnh cho máy làm lạnh trung tâm của các hệ thống điều hòa tại các TTTM, Văn phòng, khách sạn, hệ thống kho lạnh…

Phân loại

a. Chiller giải nhiệt bằng nước:

b. Chiller giải nhiệt bằng gió:

Sơ đồ nguyên lý

Yêu cầu kỹ thuật

Trong quá trình hoạt động, hệ thống giải nhiệt kín phải đảm bảo duy trì các yêu cầu sau:

• Hệ thống không có vi sinh, cặn bẩn và ăn mòn.
• Hệ số giải nhiệt của hệ thống được duy trì ổn định: Chỉ số Approach temperature.

3. Nguyên lý hoạt động của tháp giải nhiệt

Khi khởi động tháp giải nhiệt, nước sẽ được phun từ trên xuống tấm tản nhiệt theo dạng tia qua hệ thống đầu phun và ống chia nước của thiết bị.

Trong lúc đó, nguyên lý tháp giải nhiệt sẽ sử dụng không khí mát từ bên ngoài đưa vào tháp nằm dưới đáy hoặc phía bên của tháp ( tùy loại tháp ). Không khí sẽ di chuyển ngược lên, đi qua tấm tản nhiệt, tiếp xúc với nước và cuốn theo hơi nước nóng đưa ra môi trường bên ngoài.

Nước mát còn lại trong tháp giảm từ 3 - 10°C (tùy dòng tháp) so với nhiệt độ ban đầu sẽ được đưa tới các nhà máy, xí nghiệp hoặc tòa nhà lớn để giải nhiệt cho máy móc, khu văn phòng. Sau đó, nước nóng từ các nhà máy lại được đưa đến tháp hạ nhiệt và lặp lại quy trình làm mát như trên.

4. Vai trò của tháp giải nhiệt trong công nghiệp

• Điều hòa không khí, giảm nhiệt độ của không khí từ bên ngoài vào khu vực bên trong, tạo nhiệt độ phù hợp cho nhà hàng, khách sạn, nhà xưởng, nhà sản xuất.
• Tạo một môi trường trong lành, thoáng đãng giúp con người được thoải mái.
• Máy móc được vận hành tốt, quá trình bảo dưỡng dễ dàng. Tuổi thọ của máy móc được nâng cao.
• Thúc đẩy cây trồng, vật nuôi, các nguyên liệu phục vụ cho quá trình sản xuất được đảm bảo chất lượng, độ tăng trưởng theo định mức phù hợp.

5. Xử lý trong hệ thống giải nhiệt

5.1. Tiêu chuẩn nước cho tháp giải nhiệt

5.2. Xử lý cơ lý: xả đáy định kỳ

• Xả đáy bằng tay.
• Xả đáy tự động bằng timer.
• Xả đáy tự động bằng đầu dò độ dẫn điện.

5.3. Xử lý hóa lý (Sử dụng hóa chất bảo trì)

• Hóa chất hạn chế khả năng cáu cặn, ăn mòn trong hệ thống kín (có gốc Nitrit)
• Hóa chất hạn chế khả năng đóng cáu cặn bởi độ cứng trong nước (có gốc Photphat hữu cơ).
• Hóa chất chuyên dùng giúp hạn chế sự phát triển của vi sinh, rêu tảo trong hệ thống.

6. Các vấn đề thường gặp trong hệ thông giải nhiệt

6.1. Ăn mòn

a. Nguyên nhân gây ăn mòn

Các nguyên nhân chính:

pH:

• pH thấp: Ăn mòn acid
• pH cao: Ăn mòn kiềm

Oxi hòa tan: Mối liên hệ giữa tốc độ ăn mòn bởi oxi và nhiệt độ

Độ dẫn điện: Mối liên hệ giữa tốc độ ăn mòn và độ dẫn điện

Vi sinh vật: Một số vi khuẩn có thể sản sinh ra hợp chất acid gây ăn mòn

• Vi khuẩn phẩy sản sinh ra acid H2S
• Vi khuẩn hình que sản sinh ra acid H2SO4

Khí hòa tan:

=> CO2 : CO2 + H2O => H2CO3

NH3 + H2O => NH4OH

=> NH3 : NH4OH + Cu2+ => Cu(NH3)2+ + H2O

=> Cl2 : Cl2 + H2O => HCl + HOCl

=> O2

=> H2S

Chất rắn lơ lửng

Ở những nơi tốc độ dòng chảy thấp, các chất rắn lơ lửng bị sa lắng xuống bề mặt kim loại và trở thành nơi lưu trú của các tác nhân gây ăn mòn.

Khi tốc độ dòng chảy đủ lớn, sự di chuyển của chất rắn lơ lửng gây bào mòn bề mặt kim loại.

b. Hình ảnh ăn mòn

c. Tác hại của ăn mòn

• Hư hỏng thiết bị -> Ảnh hưởng tới sản xuất, tăng chi phí bảo trì và thay thế.
• Giảm tuổi thọ của thiết bị
• Giảm khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị

6.2. Cáu cặn và các tạp chất lơ lửng

a. Nguyên nhân gây cáu cặn

Một số nguyên nhân chính

Độ cứng.

Ca2+ + CO32- / SO42- => Ca CO3 / CaSO4 

Mg2+ + CO32- / SiO32- => MgCO3 / CaSiO3 

Bụi bẩn từ môi trường xung quanh

Tháp đặt ngoài trời sẽ chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố.

- Không khí, nước, bụi bẩn.

- Lá cây, rác thải khác.

Xác chết vi sinh, rêu tảo

Xác chết vi sinh tạo nên các dạng bùn và chất sa lắng ->Hình thành cáu cặn trong hệ thống giải nhiệt

Độ dẫn điện cao

Các muối hòa tan có trong nước: NaCl, KCl, SO42-, NO3-, PO43- v.v...làm tăng khả năng dẫn điện của nước, và cũng là tác nhân gây cáu cặn trong hệ thống.

Ảnh hưởng do bụi bẩn từ môi trường xung quanh

• Xác chết vi sinh, rêu tảo
• Độ dẫn điện cao

b. Hình ảnh cáu cặn hệ thống giải nhiệt

c. Tác hại của cáu cặn trong hệ thống giải nhiệt

• Hiệu quả truyền nhiệt:
• Giảm hiệu quả truyền nhiệt -> Tăng nguyên, nhiên liệu để duy trì công suất thiết bị
• Tắc nghẽn đường ống, van, lọc - >Tăng chi phí bảo trì, sửa chữa
• Dừng hệ thống nếu hiện tượng trầm trọng -> Ảnh hưởng tới sản xuất, chất lượng sản phẩm, doanh thu

6.3. Sự phát triển của vi sinh vật

A. NGUYÊN NHÂN VI SINH PHÁT TRIỂN

B. HÌNH ẢNH VI SINH PHÁT TRIỂN TRÊN HỆ THỐNG GIẢI NHIỆT

C. TÁC HẠI CỦA VI SINH

- Cách ly bề mặt trao đổi nhiệt -> Hiệu quả truyền nhiệt kém, tiêu thụ điện năng lớn.

- Giảm tốc độ dòng chảy -> Ảnh hưởng đến công suất hệ thống

- Tắc nghẽn máng phân phối nước -> Tăng thời gian bảo trì, sửa chữa.

- Ăn mòn, cáu cặn -> Giảm tuổi thọ của thiết bị

- Legionella - > Gây bệnh viêm phổi cấp tính cho người tiếp xúc.

7. Vì sao cần phải xử lý nước đầu vào cho tháp giải nhiệt?

Nguồn nước sử dụng thường tiềm ẩn các chất nhiễm bẩn như: CO2 hòa tan ( từ không khí, phản ứng phân hủy xác động vật – có trong nước bởi oxy ), hơi axit hữu cơ ( sự thủy phân và oxy hóa các hợp chất amin, phản ứng phân hủy các hợp chất hữ cơ).

Và việc sử dụng hóa chất nhằm bảo trì hệ thống không phù hợp và không đúng lượng là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng ăn mòn ở Hệ thống giải nhiệt.

Việc kiểm soát ăn mòn hệ thống giải nhiệt phải dựa trên các cơ chế sau:

• Thụ động hóa: Chất ức chế sẽ tạo một lớp màng Oxit để bảo vệ bề mặt kim loại.
• Tạo kết tủa: Chất ức chế phản ứng với ion hóa trị II để tạo một lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại
• Hấp thụ: Chất ức chế dễ hấp thụ trên bề mặt kim loại.
• Loại bỏ : Loại bỏ các tác nhân gây ăn mòn.

8. Các loại hóa chất xử lý nước cho tháp giải nhiệt hoạt động hiệu quả

Hóa chất ức chế chống cáu cặn và ăn mòn hệ thống giải nhiệt: Cung cấp giải pháp bảo trì, ức chế chống cáu cặn ăn mòn hệ thống giải nhiệt cũ/mới (hệ thống lạnh) bằng các hóa chất.

Hóa chất ức chế vi sinh trong hệ thống giải nhiệt: Diệt vi sinh có hoạt tính cao, được sử dụng như chất tẩy vi sinh, xử lý nước hệ thống giải nhiệt hở/kín, nước sinh hoạt, nhà máy sản xuất giấy…. Độc tính thấp, dễ bị phân hủy.

9. Yêu cầu khi lựa chọn hóa chất vệ sinh tháp giải nhiệt

- Hiệu quả

- Dễ kiểm soát

- Thân thiện với môi trường

- Chi phí hợp lý

10. Lưu ý khi sử dụng hóa chất để vệ sinh tháp

Ngày nay có rất nhiều các phương pháp kiểm soát cáu cặn và ăn mòn trong tháp giải nhiệt. Một trong những phương pháp đó chính là sử dụng hoá chất chống cáu cặn và ăn mòn.

Trên thị trường có rất nhiều loại hoá chất chống cáu cặn và ăn mòn và đặc biệt khách hàng rất chuộng loại hoá chất tổng hợp hay còn gọi là hoá chất tất cả trong một (vừa chống cáu cặn, vừa chống ăn mòn).

Thị trường chuộng loại hoá chất tổng hợp vì được quảng cáo là tiện lợi cho người sử dụng (có 2 chức năng), giảm chi phí đầu tư do chỉ cần sử dụng một bơm định lượng.

Thực ra đúng là sử dụng hoá chất tổng hợp có được ưu điểm thuận tiện và giảm chi phí đầu tư (cho nhà cung cấp hóa chất), tuy nhiên nhược điểm của nó là khó có thể kiểm soát hàm lượng chất chống cáu cặn, chống ăn mòn đôi khi lại tạo phản ứng ngược.

Vì vậy khi sử dụng hoá chất, người sử dụng nên cân nhắc thật kỹ nếu có khả năng kiểm soát tốt nồng độ chất chống cáu cặn, chống ăn mòn trong ngưỡng kiểm soát thì có thể sử dụng phương pháp này còn không nên chọn hướng sử dụng hoá chất riêng biệt với hai bơm riêng biệt để dễ dàng kiểm soát nồng độ hoá chất phù hợp.

Xem thêm thông tin chi tiết tại: https://s.net.vn/iLgi