LỌC NƯỚC TUẦN HOÀN THÁP GIẢI NHIỆT COOLING TOWER

Tháp giải nhiệt Cooling Tower là gì?

Định nghĩa

Tháp giải nhiệt là một thiết bị được sử dụng để chuyển lượng nhiệt dư thừa của nước ra ngoài khí quyển. Cơ chế hoạt động của tháp giải nhiệt có thể hoặc dựa vào sự bay hơi của nước vào không khí để loại bỏ nhiệt, hoặc dựa vào sự trao đổi nhiệt với không khí để giảm nhiệt độ.

Tháp giải nhiệt được ứng dụng trong các ngành như điện lạnh, ngành nhựa, thủy hải sản, luyện kim, dược phẩm hay cáp điện. Nó là một thiết bị được sử dụng để giảm nhiệt độ của dòng nước bằng cách trích nhiệt từ nước và thải ra khí quyển. Tháp giải nhiệt tận dụng sự bay hơi bởi thế nước được bay hơi vào không khí và thải ra ngoài khí quyển. Kết quả  là phần nước còn lại được làm mát đáng kể. Tháp giải nhiệt còn có thể làm giảm nhiệt độ của nước thấp hơn các thiết bị chỉ sử dụng không khí để loại bỏ nhiệt  như bộ tản nhiệt của ô tô và do đó sử dụng tháp giải nhiệt mang lại hiệu quả cao hơn về mặt năng lượng và chi phí.

Cấu tạo

Phân loại

Tháp giải nhiệt không tuần hoàn

Nguồn nước sử dụng cho loại tháp giải nhiệt này thường là từ nơi có trữ lượng dồi dào và rẻ như sông, suối và nhiệt độ đầu vào của nước thấp. Nước đầu vào thường phải xử lý để chống cáu cặn và vi sinh.

Tháp giải nhiệt tuần hoàn kín

Trong hệ thống tuần hoàn kín, có rất ít hoặc không có mất mát về nước (có nghĩa là luôn có một lượng nước xác định trong đường ống). Nước cấp (nếu có là rất ít) để duy trì cho hệ thống luôn được đầy. Ngoài ra, trong hệ thống tuần hoàn kín, nước luôn có áp lực nên khí dư thừa có thể được loại bỏ thông qua các thiết bị thông khí tự động.

Xử lý nước cho hệ tuần hoàn kín không phải là yêu cầu quan trọng nhất, thay vào đó, quy trình này đòi hỏi các giải pháp chống ăn mòn và ngừa vi sinh. Để xử lý vấn đề này, hóa chất xử lý được đưa vào lúc đầu, sau đó, chất lượng nước tuần hoàn phải được theo dõi một cách thường xuyên và cần bổ sung các hóa chất khác để duy trì theo nồng độ theo khuyến cáo. Ví dụ về các hệ thống tuần hoàn kín bao gồm hệ thống làm lạnh, giải nhiệt máy biến áp, giải nhiệt motor, v.v…

Tháp giải nhiệt tuần hoàn hở

Đây là loại tháp giải nhiệt sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp. Theo phương pháp này, nước tuần hoàn bị hao hụt do bay hơi và được liên tục cấp bù một lượng tương đương, do vậy chất lượng nước thay đổi liên tục. Ngoài ra, do có dòng không khí đi qua tháp nên nước dễ bị hấp thu oxy và có các chất bụi bẩn. Oxy trong nước là nguyên nhân chính của sự ăn mòn và bụi bẩn có thể tích lũy gây ra nghẽn dòng chảy, cũng như làm trầm trọng thêm sự ăn mòn. Ngoài ra, sau khi nước bay hơi, các chất hòa tan vẫn còn lại và tích lũy nhanh chóng. Vì những lý do này, chất lượng nước trong các hệ thống hở phải được thường xuyên theo dõi và kiểm soát.

Tại sao phải lọc tuần hoàn nước tháp giải nhiệt?

Hệ thống tháp giải nhiệt hoạt động hiệu quả nhất khi bề mặt truyền nhiệt sạch sẽ. Tuy nhiên, đây là những hệ thống động một phần do môi trường hoạt động của chúng và do tính chất ứng dụng của chúng. Tháp giải nhiệt hoạt động bên ngoài và do đó dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài, khiến chúng dễ bị bụi bẩn và mảnh vụn cuốn theo gió.

Các nhà máy sản xuất công nghiệp, tòa nhà cao ốc,… thường sử dụng thiết bị làm mát để làm mát máy làm lạnh, bộ trao đổi nhiệt, sản phẩm và các thiết bị khác, đồng thời thiết bị này cần được bảo vệ khỏi các chất gây ô nhiễm có trong nước làm mát.

Ngoài ra, các quy định về môi trường nhằm bảo vệ nguồn nước yêu cầu các nhà sản xuất phải trả lại nước làm mát đã qua sử dụng về nguồn ở trạng thái không gây ô nhiễm.

Hệ thống lọc tháp giải nhiệt rất cần thiết để bảo vệ thiết bị và tuân thủ các quy định này.

Các quy định nêu trên yêu cầu hệ thống làm mát phải được xử lý và giám sát về mặt hóa học một cách thường xuyên, đặc biệt là về tình trạng ăn mòn, đóng cặn, chất rắn lơ lửng và cặn sinh học.

Ăn mòn: Ăn mòn là một quá trình điện hóa hoặc hóa học có gây hư hỏng đường ống.

Cặn: Cặn là sự kết tủa của các thành phần khoáng hòa tan đã trở nên bão hòa trong dung dịch, điều này có thể làm giảm hiệu quả của hệ thống.

Sự bám bẩn: Sự bám bẩn xảy ra khi các hạt lơ lửng hoặc sự phát triển sinh học tạo thành một lớp màng cách điện trên bề mặt truyền nhiệt. Các chất gây ô nhiễm thông thường bao gồm chất hữu cơ, dầu và bùn, những chất này cũng có thể làm giảm hiệu suất hệ thống.

Hoạt động vi sinh: Hoạt động vi sinh đề cập đến các vi sinh vật sống và phát triển trong hệ thống làm mát có thể góp phần gây ra sự tắc nghẽn và ăn mòn.

Ăn mòn, đóng cặn và tắc nghẽn sinh học có thể được kiểm soát bằng cách xử lý nước thông thường, nhưng chất rắn lơ lửng có thể khó khăn hơn vì chúng có thể tiếp cận hệ thống theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như chất gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất, ăn mòn đường ống và sự thay đổi thành phần nước thô. Các hạt trong không khí cũng là một vấn đề và trong một số trường hợp có thể dẫn đến lượng bụi bẩn cao. Nếu không được xử lý, chất rắn lơ lửng có thể gây cản trở và truyền năng lượng kém, đồng thời có ảnh hưởng xấu đến hiệu quả xử lý bằng hóa chất. Trong những trường hợp nghiêm trọng, chất rắn lơ lửng có thể dẫn đến việc thay thế tốn kém, hiệu quả và năng suất sản xuất sẽ bị ảnh hưởng nếu hệ thống ngừng hoạt động để sửa chữa.

Lọc đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tháp giải nhiệt và được chia thành 3 loại: lọc nước dòng phụ, lọc nước toàn dòng và lọc nước bổ sung.

Lọc nước dòng phụ

Một tỷ lệ phần trăm (5-15%) lượng nước làm mát tuần hoàn chảy qua vòng nước, làm giảm tổng lượng chất rắn. Vòng lặp này sau đó đi qua một hệ thống lọc.

Hệ thống lọc dòng bên làm giảm chất rắn lơ lửng và mảnh vụn trong nước làm mát hệ thống, dẫn đến ít tắc nghẽn trong hệ thống hơn. Giảm chất rắn lơ lửng cũng có thể giúp giảm sự phát triển sinh học trong hệ thống vì chất rắn lơ lửng là nguồn thức ăn tốt cho vi sinh vật. Ngược lại, việc giảm sự phát triển sinh học sẽ giúp giảm sự ăn mòn do ảnh hưởng của vi sinh vật. Ngoài ra, có thể giảm cặn từ quá trình lọc dòng bên bằng cách hạn chế các sản phẩm phụ bám bẩn và ăn mòn cũng có thể góp phần hình thành cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt. Quản lý hiệu quả các điều kiện này có thể tối ưu hóa hiệu suất hệ thống, thường dẫn đến tiết kiệm năng lượng và nước ở mức vừa phải đến đáng kể.

Lọc nước toàn dòng

Một bộ lọc được lắp đặt ở đầu đẩy bơm, sau tháp giải nhiệt và liên tục lọc tất cả nước tuần hoàn trong hệ thống.

Lọc nước bổ sung

Nước bị mất trong quá trình làm mát và quá trình lọc bổ sung được sử dụng để bổ sung cho bể chứa nước dùng để làm mát. Có bốn lý do cho việc mất nước này:
– Sự bốc hơi tự nhiên
– Xả đáy: để giảm độ mặn và nồng độ cặn trong nước
– Trôi dạt: Sương mù và/hoặc những giọt nước nhỏ với một lượng nhỏ có thể thể bị hút bởi quạt của tháp giải nhiệt, nhưng sự mất nước ít đáng kể hơn so với khi xả đáy và bay hơi.
– Tràn hoặc rò rỉ: Tháp giải nhiệt cần được kiểm tra và bảo trì đúng cách để tránh tràn và rò rỉ.

Công nghệ lọc nước làm mát

Việc đưa ra lựa chọn về công nghệ lọc nào phù hợp là điều cần thiết. Điều quan trọng là phải hiểu các yêu cầu ứng dụng chung, bao gồm cả mức độ lọc, cũng như xem xét những ưu điểm/nhược điểm và chi phí của từng công nghệ.

Thiết bị tách lọc ly tâm

Máy tách ly tâm hay còn gọi là hydrocyclones, sử dụng lực ly tâm để tách các chất rắn > 70 micron ra khỏi nước. Chúng thường được sử dụng cùng với hệ thống lọc có thể loại bỏ các hạt mịn hơn, nhưng máy tách ly tâm không ngăn được các hạt hữu cơ.

Thiết bị lọc truyền thống

Bên trong thiết bị lọc có chứa các vật liệu lọc. Có nhiều loại vật liệu lọc khác nhau, chẳng hạn như cát, thủy tinh nghiền, đá bazan và nhiều loại khác. Khi nước đi vật liệu lọc, các hạt bị giữ lại và nước sau đó đi xuống đáy bể để thải ra ngoài qua cửa xả.

Thiết bị lọc tự động làm sạch

Thiết bị lọc tự động làm sạch sử dụng lưới lọc có kích thước từ 10 – 1000 micron loại bỏ giữ các chất rắn lơ lửng trong nước làm mát khi nó đi qua chúng. Nước lọc sau đó chảy qua đầu ra của thiết bị lọc. Sự tích tụ cặn bẩn dần trên bề mặt lưới lọc đạt đến độ chênh áp nhất định, thiết bị lọc sẽ tự động kích hoạt quá trình làm sạch. Trong quá trình làm sạch thiết bị không cần phải ngưng lọc.

Thiết bị lọc đĩa

Thiết bị lọc đĩa được tạo thành từ một loạt các đĩa có rãnh phẳng được xếp chồng lên nhau . Khi nước chưa lọc chảy qua các đĩa, giữ lại các cặn bẩn. Khi nhiều căn bẩn bị giữ lại, chênh lệch áp suất của bộ lọc sẽ tăng lên sẽ bắt đầu quá trình làm sạch.

Thiết bị lọc Catridger và lọc túi

Thiết bị lọc Catridger và túi là giải pháp linh hoạt cho lọc dòng phụ. Tuy nhiên, chúng có thể tiêu hao và yêu cầu thay thế thủ công. Điều này cần được xem xét vì tính chất dùng một lần của các bộ lọc này sẽ làm tăng chi phí theo thời gian.

Thiết bị lọc cát hiệu suất cao

Thiết bị lọc với lớp vật liệu kích hoạt sử dụng cát và thủy tinh nghiền làm vật liệu lọc. Một điểm khác biệt nữa là các mô hình dòng chảy ngang được tạo ra bởi các vòi phun nước, quét qua bề mặt lớp vật liệu. Điều này làm cho một phần nước chảy song song với lớp trên cùng để lọc các hạt cặn có kích thước nhỏ < 1 micron và ngăn cản sự tắc nghẽn của vật liệu và truyền qua vật liệu. Các chất gây ô nhiễm bên trong và trên vật liệu lọc được loại bỏ bằng chu trình rửa ngược tự động.

Đánh giá đặc điểm của một số hệ thống lọc nước tuần hoàn Cooling Tower dòng bên

Loại lọc	Mức độ loại bỏ hạt	Tính năng tự làm sạch	Bảo trì và thay thế bộ phận	Thất thoát nước do rửa ngược
Lọc ly tâm	40-75 micron, chất vô cơ từ mịn đến thô với trọng lượng riêng >1.62	Làm sạch các chất rắn thu được từ buồng thu	Làm sạch các bộ phận, kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ	Không bị mất nước do rửa ngược Nước có thể bị mất trong quá trình làm sạch buồng thu
Lọc tự động làm sạch	< 10 micron	Rửa ngược tự động bằng cách sử dụng vòi hút quay quanh bề mặt lưới lọc	Có thể cần phải bảo trì thường xuyên do các bộ phận chuyển động được kích hoạt rửa ngược tự động	Cần ít nước hơn nhiều so với các bộ lọc tự làm sạch khác sử dụng chu trình rửa ngược
Lọc đĩa nhựa	< 10 micron	Rửa ngược tự động thông qua việc giải phóng các đĩa có rãnh và đảo ngược dòng nước để rửa chất rắn thu được khỏi đĩa	Các đĩa tiêu hao có thể thay thế thường xuyên	Cần ít nước hơn nhiều so với các bộ lọc tự làm sạch khác sử dụng chu trình rửa ngược
Lọc cát áp lực	< 10 micron	Rửa ngược tự động, mỗi ngày một lần hoặc giảm áp lực khi cần thiết	Yêu cầu kiểm tra thường xuyên các vật liệu cát và các bộ phận cơ điện, đồng thời thay thế vật liệu cát định kỳ	Cần lượng nước đáng kể để rửa ngược
Lọc cát hiệu suất cao	< 0.45 micron. Tốt nhất cho các hạt mịn, nhẹn, tánh các ứng dụng hạt thô, nặng	Rửa ngược tự động, cần ít thời gian và nước hơn các bộ lọc cát khác	Phương tiện chứa cát phải được giám sát và định kỳ xử lý, thay thế	Yêu cầu nhiều nước rửa ngược hơn các bộ lọc địa, lọc tự động làm sạch, tách ly tâm, nhưng ít hơn khoảng 8 lần so với các bộ lọc cát khác

Lợi ích của việc lọc tuần hoàn nước tháp giải nhiệt

– Cải thiện tốc độ truyền nhiệt trong hệ thống làm mát bằng nước trong thời gian dài hơn
– Giảm tiêu thụ nước.
– Cải thiện hiệu quả hóa học.
– Giảm tiêu thụ hóa chất.
– Giảm chi phí bảo trì và năng lượng.
– Tăng tuổi thọ thiết bị.