أفضل طرق معالجة ترسبات الرواسب في مبادلات التبريد

لنلقِ نظرة أولاً على أسباب تكوّن الرواسب في مبادلات الحرارة، والسبب بسيط للغاية. أولاً، البيئة التي يعمل فيها جهاز مبادل الحرارة تُعد سبباً رئيسياً في تكوّن الرواسب. على سبيل المثال، بعض مبادلات الحرارة تُركب داخل الورش، حيث يوجد الكثير من الغبار، ومع مرور الوقت يتكون رواسب. كما أن بعض مبادلات الحرارة تُركب في الماء، ومع مرور الوقت، فإن المواد المعلقة في الماء تؤدي أيضاً إلى تكوّن الرواسب. كل هذه الحالات تؤدي إلى تكوّن الرواسب. دعونا نلقِ نظرة على أنواع الرواسب الشائعة: 1) الرواسب الحبيبية: وهي جزيئات صلبة معلقة في السائل، وتتراكم على سطح مبادل الحرارة. يشمل هذا الأوساخ أيضًا طبقة الترسيب التي تتكون على سطح التبادل الحراري الأفقي نتيجة تأثير الجاذبية، والتي تتكون من جزيئات صلبة كبيرة، أي ما يُسمى بالأوساخ الناتجة عن الترسيب، بالإضافة إلى ترسيب الجزيئات الكولويدية الأخرى. 2) الأوساخ البلورية: هي رواسب تتكون نتيجة تبلور الملحغير عضوي المذاب في السائل على سطح التبادل الحراري، وعادةً ما تحدث في حالة التشبع الزائد أو أثناء عملية التبريد. الأوساخ النموذجية مثل طبقات الترسيب من كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم وثاني أكسيد السيليكون على جانب الماء المستخدم في التبريد. ٣) الأوساخ الناتجة عن التفاعلات الكيميائية: وهي أوساخ تتكون نتيجة للتفاعلات الكيميائية التي تحدث على سطح نقل الحرارة. مواد سطح نقل الحرارة لا تشارك في هذه التفاعلات، لكنها يمكن أن تعمل كمحفزات لها. 4) الأوساخ الناتجة عن التآكل: الأوساخ الناتجة عن تآكل سطح التبادل الحراري بسبب وجود سوائل مسببة للتآكل، أو وجود شوائب مسببة للتآكل في تلك السوائل. عادةً، يعتمد مستوى التآكل على مكونات السائل ودرجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني للسائل المعالج. 5) الأوساخ البيولوجية: باستثناء أجهزة تبريد المياه البحرية، فإن مصطلح الأوساخ البيولوجية يشير عمومًا إلى الأوساخ الناتجة عن الكائنات الدقيقة. قد ينتج عن ذلك وجود طين، وهو بدوره يوفر الظروف المناسبة لنمو الأوساخ البيولوجية. هذه الأوساخ حساسة جدًا لدرجة الحرارة، وفي ظل درجات الحرارة المناسبة، يمكن لهذه الأوساخ أن تشكل طبقة سميكة من الأوساخ. 6) الأوساخ الناتجة عن التكثيف: الأوساخ التي تتشكل نتيجة تكثف السائل على سطح التبادل الحراري المبرد أكثر من اللازم. على سبيل المثال، عندما يكون درجة حرارة الماء أقل من نقطة التجمد فيتكثف على سطح تبادل الحرارة ليتحول إلى جليد. يؤثر مدى توحيد توزيع درجة الحرارة بشكل كبير على هذا النوع من الأوساخ. يجب أن تأخذ تقنيات منع الترسب في الاعتبار النقاط التالية: 1) منع تكوّن الترسبات ； 2) منع التصاق المواد بعضها ببعض نتيجة تكون الرواسب، وكذلك منع ترسبها على أسطح نقل الحرارة ； ٣) إزالة الرواسب من سطح نقل الحرارة. تشمل الإجراءات اللازمة لمنع تراكم الرواسب ما يلي: 1. الإجراءات التي يجب اتخاذها في مرحلة التصميم: في مرحلة تصميم مبادلات الحرارة من النوع اللوحي، يجب أخذ إمكانية تراكم الأوساخ في الاعتبار، ويجب الأخذ بعين الاعتبار الجوانب الستة التالية: 1) سهولة تنظيف وصيانة مبادل الحرارة (مثل مبادلات الحرارة من النوع اللوحي) ； ٢) بعد تركيب معدات التبادل الحراري، لا حاجة لفك المعدات أثناء تنظيف الأوساخ، حيث يمكن التنظيف مباشرة في مكان العمل ； ٣) يجب اختيار أقل مساحة ممكنة من المناطق ذات التدفق المنخفض ； ٤) يجب أن يكون توزيع سرعة التدفق داخل المبادل الحراري متساويًا، وذلك لتجنب وجود فروق كبيرة في السرعة، وضمان توزيع متساوٍ لدرجات الحرارة (مثل منطقة الألواح العاكسة) ； ٥) يساعد زيادة معدل التدفق، مع الحفاظ على انخفاض معقول في الضغط وتجنب حدوث تآكل، في تقليل تراكم الأوساخ ； 6) يجب أخذ تأثير درجة حرارة سطح التبادل الحراري على تكون الأوساخ في الاعتبار. 2. التحكم في الأوساخ خلال مرحلة التشغيل: 1) الحفاظ على الظروف المصممة لها. نظرًا لأنه تم استخدام مساحة تبادل حراري كبيرة أثناء تصميم المبادل الحراري، فإنه أثناء التشغيل، ومن أجل تلبية احتياجات العملية، يلزم تعديل سرعة التدفق ودرجة الحرارة، مما يؤدي إلى اختلاف هذه القيم عن الظروف المصممة لها. لكن يجب الحفاظ قدر الإمكان على الظروف المصممة لها (سرعة التدفق ودرجة الحرارة) من خلال نظام التوجيه الجانبي، وذلك لإطالة مدة التشغيل وتأخير ظهور الأوساخ. 2) التحكم في معايير التشغيل: أثناء تشغيل جهاز التبادل الحراري، قد تتغير خصائص المواد الواردة، لذلك من الضروري اختبار مستوى المواد المسببة لتكون الرواسب في السائل، بالإضافة إلى حجم الجسيمات وقيمة الرقم الهيدروجيني للسائل، بشكل دوري. ٣) تدابير الصيانة جيدة: قد تؤدي نقاط اللحام والخدوش الناتجة أثناء صيانة أجهزة التبادل الحراري إلى تسريع عملية تكوّن الرواسب، كما قد يؤدي عدم توزيع سرعة التدفق بشكل متساوٍ إلى تسريع عملية التآكل. بالإضافة إلى ذلك، فإن تسرب السوائل إلى الماء المستخدم في التبريد يوفر مصدرًا للغذاء للكائنات الدقيقة. وعدم وجود تدابير لإزالة الغبار من الهواء المحيط بمبردات الهواء يمكن أن يسرع من ترسب الجسيمات وتكوّن الرواسب الكيميائية في أجهزة التبادل الحراري. يمكن أن يؤدي إجراء اختبارات الضغط باستخدام مياه غير نقية إلى تسريع تكوّن التآكل والأوساخ. ٤) استخدام المواد المضافة: بالنسبة لآليات تكوّن الرواسب المختلفة، يمكن استخدام مواد مضافة مختلفة لتقليل أو القضاء على تكوّن الرواسب. مثل مواد القضاء على الكائنات الحية والمثبطات، ومواد تحسين التبلور، ومواد التشتيت، ومواد الترسيب، ومواد مضادة للتآكل، ومثبطات التفاعلات الكيميائية، بالإضافة إلى المواد المضافة المستخدمة في أنظمة الاحتراق لمنع تكون الرواسب. 5) تقليل تركيز مواد الترسب في السائل: عادةً، يزداد الترسب مع ارتفاع تركيز مواد الترسب في السائل، أما بالنسبة للشوائب الحبيبية فيمكن إزالتها عن طريق الترشيح والتكثيف والترسيب ； بالنسبة للمواد المتكونة على شكل ندوب، يمكن إزالتها عن طريق التبادل الأيوني أو المعالجة الكيميائية ； الأشعة فوق البنفسجية، والموجات فوق الصوتية، والمجالات المغناطيسية، والمجالات الكهربائية، والإشعاع: تُعد الأشعة فوق البنفسجية فعالة للغاية في قتل البكتيريا، كما يمكن للموجات فوق الصوتية عالية القوة أن تقلل بشكل فعال من الترسبات البيولوجية. وهناك أيضًا أجهزة لاستخدام المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية والإشعاع، لكن النتائج لا تزال بحاجة إلى مزيد من البحث. ٣. تقنيات التنظيف الكيميائي أو الميكانيكي: تعتبر تقنيات التنظيف الكيميائي طريقة شائعة الاستخدام، وأحيانًا يمكن استخدامها أثناء تشغيل الأجهزة. لكن عيبها الرئيسي هو أن المواد الكيميائية المستخدمة في التنظيف غير مستقرة، كما أنها قد تتسبب في تآكل الأجزاء المتعلقة بأجهزة التبادل الحراري والأنابيب الموصلة. تُستخدم تقنيات التنظيف الميكانيكي عادةً لإزالة الأوساخ الموجودة على جانب الغلاف، حيث يتم أولاً إخراج مجموعة الأنابيب وغمرها في سوائل مختلفة لتليين الأوساخ وإضعافها، ثم يتم إزالة طبقة الأوساخ باستخدام طرق ميكانيكية. ٤ تقنيات إزالة الرواسب ميكانيكيًا عبر الإنترنت: ١) استخدام الحبيبات الصلبة، حيث يتم إضافة جزيئات صلبة إلى السائل لفرك سطح المبادل الحراري وإزالة الأوساخ، لكن ذلك قد يؤدي إلى تآكل سطح المبادل الحراري. 2) يُستخدم الكرات المطاطية الإسفنجية لإزالة الرواسب بشكل مستمر، وذلك بشكل أساسي في جانب الماء المبرد في مبادلات الحرارة في محطات توليد الطاقة. تتم دوران هذه الكرات داخل أنابيب مبادلات الحرارة عبر مضخات، وهي أكبر قليلاً من قطر الأنابيب، مما يؤدي إلى ضغط خفيف على جدران الأنابيب أثناء حركتها، وبالتالي إزالة الرواسب المتراكمة. ٣) التنظيف الأوتوماتيكي: يتكون جهاز تنظيف أنابيب المبادل الحراري من غطاءين خارجيين وفرشاة من النايلون، حيث يتم تركيب الغطاءين على طرفي كل أنبوب، ومن خلال تغيير اتجاه تدفق الماء، يمكن للفرشاة أن تتحرك للأمام والخلف على طول الأنبوب لتنظيفه. يمكن لتغيير اتجاه تدفق الماء أن يجعل الفرشاة تتحرك إلى الأمام داخل الأنبوب للتنظيف. يتم تغيير اتجاه تدفق الماء بواسطة الهواء المضغوط، وذلك عن طريق التحكم في الصمام رباعي الاتجاه الموصول بالأنابيب في أوقات محددة.

لقد رأيت اليوم جهاز إزالة الرواسب المصنوع من النحاس، ولا أعرف كيف سيكون أداؤه； بالإضافة إلى ذلك، يجب معالجة المياه المستخدمة في الدوران لضمان جودتها

تقنيات التنظيف الكيميائي أو الميكانيكي: تعتبر تقنيات التنظيف الكيميائي طريقة شائعة الاستخدام، وأحيانًا يمكن استخدامها أثناء تشغيل الأجهزة، لكن عيبها الرئيسي هو أن المواد الكيميائية المستخدمة في التنظيف غير مستقرة، كما أنها قد تتسبب في تآكل الأجزاء المتعلقة بأجهزة التبادل الحراري والأنابيب الموصلة. تُستخدم تقنيات التنظيف الميكانيكي عادةً لإزالة الأوساخ الموجودة على جانب الغلاف، حيث يتم أولاً إخراج مجموعة الأنابيب وغمرها في سوائل مختلفة لتليين الأوساخ وإضعافها، ثم يتم إزالة طبقة الأوساخ باستخدام طرق ميكانيكية.

يتم سحب عدد معين من أنابيب التبادل الحراري بشكل متقطع، ثم يتم تنظيفها بضغط عالٍ باستخدام فوهة ذات ثلاث فتحات، والنتيجة جيدة

الخطوة الأولى في معالجة مشكلة الترسبات ليست الإزالة، بل الحظر!

إذا لم يكن من الممكن الوقاية، فإن الغسيل بالضغط العالي خيار جيد

إذا كان هناك ترسبات على مبادلات الحرارة في نظام المياه المتداولة، يُنصح بتركيب جهاز LT3F لإزالة الترسبات ومنعها، حيث يقوم بإزالة الترسبات أثناء التشغيل، دون الحاجة إلى كهرباء أو مغناطيسية أو إضافة مواد كيميائية، وهو صديق للبيئة ويوفر الطاقة.

المفتاح هو التحكم في المصدر، فمنع تكوّن الرواسب هو الأمر الأهم.