Nguyên nhân tháp giải nhiệt bị ăn mòn - Phương pháp chống ăn mòn tháp giải nhiệt

Trong các hệ thống làm mát, những vấn đề về ăn mòn và đóng cặn tháp giải nhiệt không phải là mới, nhưng sự quan tâm chưa đúng cách của người sử dụng có thể gây hậu quả lớn, tiêu tốn chi phí vận hành. Do đó, người dùng cần có cái nhìn đúng mực về ăn mòn tháp giải nhiệt.

Thế nào là ăn mòn tháp giải nhiệt?

Tình trạng ăn mòn tháp giải nhiệt là hiện tượng khá phổ biến ở những tháp làm mát làm từ kim loại. Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào loại kim loại của tháp dẫn đến ảnh hưởng linh kiện tháp giải nhiệt.

Ăn mòn tháp giải nhiệt là hiện tượng phá hủy kim loại cấu thành tháp do phản ứng giữa kim loại với môi trường xung quanh. Phần lớn các hệ thống tháp làm mát hiện nay đều được làm từ vật liệu thép cacbon, có giá rẻ những khả năng dễ bị ăn mòn. Còn với những tháp làm mát bằng đồng, hợp kim nhôm hay thép không gỉ vẫn sẽ bị ăn mòn nhưng thời gian chậm hơn. Do đó mà giá thành tháp giải nhiệt cũng cao hơn.

Tháp giải nhiệt bị ăn mòn rất phổ biến

Ăn mòn tháp giải nhiệt có một số dạng cụ thể như sau:

Ăn mòn đều: là hiện tượng ăn mòn xuất hiện khắp toàn bộ bề mặt kim loại của tháp giải nhiệt.
Ăn mòn rỗ: là hiện tượng ăn mòn chỉ xảy ra ở một số khu vực trên bề mặt kim loại. Tuy nhiên, ăn mòn rỗ có thể làm thủng kim loại chỉ sau một thời gian ngắn.
Ăn mòn tiếp xúc: là tình trạng ăn mòn xuất hiện tại vị trí tiếp xúc của 2 kim loại khác nhau. Trong hiện tượng này, kim loại nào có hoạt động mạnh hơn thì sẽ bị ăn mòn nhanh hơn.

Hệ quả của tình trạng ăn mòn tháp giải nhiệt

Tình trạng ăn mòn tháp giải nhiệt có thể gây ra một số hệ lụy như sau:

Tháp giải nhiệt bị hỏng hóc. Phản ứng ăn mòn khiến cho các bộ phận kim loại của tháp giải nhiệt như quạt, bơm, đường ống, hệ thống van,... bị mài mỏng. Lâu dần có thể dẫn tới tình trạng xuyên thủng, sần sùi, rò rỉ,... Do đó mà chúng ta sẽ tốn nhiều chi phí thay thế sửa chữa.

Ăn mòn các chi tiết tháp giải nhiệt

Ăn mòn khiến tháp làm mát kém. Cụ thể, khi các bộ phận kim loại bị ăn mòn sẽ hình thành cáu cặn từ đó làm tắc nghẽn đường ống, hệ thống van, lọc,... dẫn tới giảm tốc độ dòng chảy, giảm khả năng làm mát nước. Bên cạnh đó, nếu các bộ phận chuyển động trong tháp làm mát như bơm, trục hay cánh quạt bị ăn mòn thì tháp sẽ vận hành kém hiệu quả. Khả năng làm mát giảm khiến cho lượng nước mát cấp không đủ cho hệ thống máy móc.

Ăn mòn khiến cáu cặn hình thành trên tấm tản nhiệt

Tháp giải nhiệt bị ăn mòn còn gây tiêu tốn nước. Đường ống bị ăn mòn nghiêm trọng dẫn đến thủng có thể bị rò rỉ nước, dẫn đến hao phí nước. Do đó mà tiêu tốn chi phí lớn cho điện năng, nước.

Ăn mòn tháp giải nhiệt gián tiếp ảnh hưởng đến quá trình làm mát của cả hệ thống. Tháp bị ăn mòn dẫn đến hiệu quả làm mát không cao, khi nước mát không cấp đủ thì hệ thống máy móc sẽ dễ bị xuống cấp. Từ đó mà hiệu suất vận hành của cả hệ thống máy móc cũng bị ảnh hưởng.

Xem thêm:

Cách xử lý và biện pháp phòng ngừa rong rêu tháp hạ nhiệt

Tìm hiểu chi tiết về motor quạt làm mát tháp giải nhiệt

Nguyên nhân xuất hiện tình trạng ăn mòn tháp giải nhiệt

Tình trạng ăn mòn tháp giải nhiệt xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau cụ thể như sau:

Nước là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ăn mòn tháp giải nhiệt. Hay nói chính xác ra là nước chưa qua xử lý. Nguồn nước này có chứa nhiều chất gây ăn mòn cao mà chủ yếu là carbon dioxide và oxy. Khi chúng tiếp xúc với kim loại trong thời gian dài sẽ gây ăn mòn. Trong nước cấp nếu chứa nhiều loại khoáng chất hay độ pH quá thấp, tính axit cao thì kim loại sẽ bị ăn mòn.

Bên cạnh nước cấp thì vi sinh vật tồn tại trong tháp giải nhiệt cũng góp phần khiến tháp bị ăn mòn. Nếu như chúng sinh sôi nảy nở quá nhanh có thể hình thành các màng hoặc sẽ xuất hiện sự tấn công hóa học của các vi sinh vật dẫn đến ăn mòn kim loại, hình thành các rỗ khí, xói mòn,...

Nguồn nước là nguyên nhân chính gây ra ăn mòn tháp giải nhiệt

Những yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ ăn mòn tháp giải nhiệt

Tốc độ ăn mòn của tháp giải nhiệt phụ thuộc vào một số yếu tố sau đây:

Tổng chất rắn hòa tan trong nước: nếu nguồn nước tuần hoàn trong tháp có tổng chất rắn hòa tan cao thì khả năng dẫn điện cao, từ đó làm tăng khả năng sinh ra các phản ứng điện hóa dẫn đến ăn mòn kim loại.
Lượng oxy hòa tan trong nước: hàm lượng oxy hòa tan trong nước tuần hoàn tháp giải nhiệt càng cao thì tình trạng ăn mòn diễn ra càng nhanh và mạnh hơn. Cụ thể, sự ăn mòn kim loại chính là oxy hóa kim loại. Các nguyên tử kim loại trên mặt tháp giải nhiệt khi tiếp xúc với oxy, có mặt của nước sẽ bị oxy hóa.
Độ pH trong nước: Độ pH của của nước thấp có nghĩa là tính axit cao sẽ làm tăng nguy cơ ăn mòn.
Vi sinh vật: lượng vi sinh vật quá nhiều trong tháp hạ nhiệt sẽ làm lắng đọng các chất vô cơ, hữu cơ hoặc sản sinh ra H2S gây ra các lỗ khí, hình thành phản ứng ăn mòn tháp giải nhiệt công nghiệp.
Những yếu tố khác: vận tốc dòng chảy, nhiệt độ nước, các tạp chất trong nước,... đều ảnh hưởng tới tốc độ ăn mòn trong hệ thống trao đổi nhiệt.

Ăn mòn kim loại khiến thiết bị xuống cấp

Một số phương pháp hạn chế tình trạng ăn mòn hệ thống

Nhìn chung hiện nay hầu hết các phương pháp chống ăn mòn là phủ lên kim loại một lớp màng mỏng để ngăn chặn oxy tiếp xúc với kim loại. Khi kim loại cùng oxy, nước và carbon dioxide không thể tiếp xúc thì sẽ không hình thành ăn mòn.

Những phương pháp thường được dùng để ngăn chặn ăn mòn trong hệ thống tháp làm mát nước là:

Sử dụng vật liệu tháp giải nhiệt có khả năng chống ăn mòn như nhựa, đồng, kim loại chống han gỉ, sợi thủy tinh,...
Sử dụng các loại hóa chất ức chế ăn mòn nhằm tạo một màng bảo vệ toàn diện cho cả hệ thống. Tuy nhiên, khi sử dụng các loại hóa chất ức chế này, người dùng cần phải tìm hiểu kỹ từng loại hóa chất vì một số chất ức chế ăn mòn tồn tại nhiều nhược điểm như: gây cáu cặn nếu dùng quá liều, tác động xấu tới môi trường, giá thành cao hay có nhiều yêu cầu về điều kiện làm việc,...

Sử dụng những tháp giải nhiệt có vật liệu chống ăn mòn

Kiểm soát quá trình hình thành cáu cặn cũng như sự phát triển của vi sinh vật. Cụ thể, chúng ta nên tiến hành xử lý nước trước khi đưa vào tháp giải nhiệt. Các biện pháp lọc, cân bằng độ pH,... Lưu ý, để độ pH ở mức độ cân bằng khoảng 7 để tránh ăn mòn (tính axit mạnh) cũng như cáu cặn (tính kiềm cao).
Sử dụng một lớp phủ bảo vệ lên tháp như sơn tĩnh điện, mạ kẽm,... lên bề mặt kim loại của tháp giải nhiệt sẽ ngăn không cho nước, oxy và kim loại tiếp xúc với nhau. Tuy nhiên, sau một thời gian lớp phủ có thể bị ăn mòn nên cần phải sơn định kỳ.

Những loại hóa chất chống ăn mòn tháp giải nhiệt

Phương pháp dùng hóa chất chống ăn mòn tháp giải nhiệt là phổ biến nhất vì tiện dụng, đơn giản mà chi phí lại không cao. Dưới đây là một số hóa chất được sử dụng phổ biến nhất trong việc ức chế ăn mòn tháp giải nhiệt. Mỗi loại hóa chất lại phù hợp cho loại tháp khác nhau cho nên bận cần nghiên cứu kỹ trước khi lựa chọn.

Hóa chất ức chế ăn mòn được dùng phổ biến

Nitrat: là chất ức chế ăn mòn được dùng cho hệ thống tháp giải nhiệt tuần hoàn kín làm từ nhôm. Liều lượng Nitrat phù hợp là 10-20 mg/l.
Cromate: là hóa chất kiểm soát ăn mòn tốt cho những tháp hạ nhiệt được làm từ vật liệu nhôm. Tuy nhiên, vì lý do gây hại cho môi trường nên Cromate bị cấm bởi US EPA – Cục bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ.
Molybdat: chúng có khả năng chống ăn mòn trên vật liệu nhôm, thép, có ưu điểm không độc hại nên được sử dụng để thay thế Cromate. Với nồng độ 4 – 8mg/l, hóa chất này có thể kiểm soát ăn mòn rỗ, ức chế ăn mòn trên thép khi ở nồng độ 8-12mg/l. Nếu là hệ thống tuần hoàn kín thì cần dùng liều lượng đậm đặc khoảng 35 – 250mg/l.
Phosphonate: gồm AMP, HEDP và PBCT, có khả năng ức chế ăn mòn khá tốt. Phosphonate có thể ức chế ăn mòn thép nếu nguồn nước tuần hoàn có độ pH trên 7.5 với nồng độ canxi trong nước >50 mg/l.
Kẽm: là chất ức chế ăn mòn tốt, sử dụng với liều lượng rất ít chỉ khoảng 0,5 - 2 mg/l. Không nên lạm dụng, sử dụng quá nhiều có thể gây cáu cặn.
Polysilicate: là một chất ức chế ăn mòn rất tốt, được sử dụng với nồng độ 6 – 12mg/l. Nó phù hợp cho các hệ thống tháp làm mát bằng thép và nhôm.

Theo các chuyên gia, trong các loại hóa chất được sử dụng để ức chế ăn mòn tháp làm mát nước thì hỗn hợp phosphat có giá rẻ, được sử dụng phổ biến. Đối với những hệ thống tháp hạ nhiệt như tháp giải nhiệt liangchi được lắp đặt từ nhiều loại vật liệu khác nhau thì đơn vị sử dụng nên pha trộn các chất ức chế cáu cặn để mang lại hiệu quả bảo trì cao nhất.

Trên đây là một số thông tin tổng hợp về tình trạng ăn mòn tháp giải nhiệt. Ăn mòn rất nguy hiểm, tuy nhiên bạn cần lưu ý, đừng lạm dụng hóa chất ức chế ăn mòn quá mức dẫn đến cáu cặn nhé. Cáu cặn cũng nguy hiểm không kém gì ăn mòn tháp giải nhiệt đâu.