Nguyên nhân gây ra cáu cặn tháp giải nhiệt và cách xử lý

Tháp giải nhiệt sau một thời gian dài tiếp xúc với nước thường xuất hiện tình trạng cáu cặn gây tắc nghẽn cũng như giảm hiệu quả làm việc của tháp. Vậy sự hình thành cáu cặn tháp giải nhiệt như thế nào? Các phương pháp xử lý cáu cặn kịp thời ra sao? Tất cả sẽ được chúng tôi giải đáp ở nội dung dưới đây!

Tìm hiểu sự hình thành cáu cặn tháp giải nhiệt

Cáu cặn tháp giải nhiệt thường được hình thành sau thời gian làm việc với nước, nó bao gồm cáu cặn cacbonat, bùn, vôi, gỉ sét, silica, chất kết tủa không tan,... xuất hiện trên bề mặt tháp. Theo đó, trong môi trường cứng thì cáu cặn cacbonat bao phủ trên bề mặt tháp giải nhiệt. Nguyên nhân được xác định là do trong nước có bicarbonat hoặc muối cacbonat thuộc ion Mg²⁺, ion Ca²⁺.

Sự hình thành cáu cặn CaCo3

Hiện nay, loại cáu cặn phổ biến nhất chính là CaCO₃ với sự kết hợp của ion Ca²⁺ và ion bicacbonat (HCO^3-). Phản ứng cụ thể như sau:

Ca²⁺ + 2HCO³– → Ca(HCO₃)_­2

Khi nước được gia nhiệt bốc hơi thì cáu cặn kết tủa thành lớp trên bề mặt hệ thống, đường ống,... Phản ứng hóa học mô tả như sau:

Ca(HCO₃)­₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

Bên cạnh đó, cáu cặn còn được sinh ra do các thành phần làm cứng nước chưa được loại bỏ hết và chỉ số TDS có trong nước. Khi đun sôi nước thì ion Ca²⁺ và Mg²⁺ hình thành cáu cặn rồi bám vào hệ thống giải nhiệt.

Theo nghiên cứu, kết quả kiểm tra thực tế các loại cáu cặn bám trên bề mặt hệ thống khi tiếp xúc nước cho thấy: Cáu cặn CaCO3 chiếm khoảng 78%; các cáu cặn như bùn, vôi, gỉ sét, silica… chiếm 22%. Từ đó đòi hỏi người dùng cần có các phương pháp xử lý cáu cặn kịp thời nhằm giữ tuổi thọ, tăng hiệu suất vận hành của tháp.

Tác hại của cáu cặn tháp giải nhiệt

Dưới đây là các hậu quả của cáu cặn tháp giải nhiệt khi không được xử lý:

• Làm tắc nghẽn, rỉ sét đường ống gây mất tác dụng giải nhiệt khiến công suất giải nhiệt của tháp bị giảm.

Cáu cặn gây tắc nghẽn, rỉ sét đường ống và giảm tuổi thọ tháp

• Gây ăn mòn bề mặt tháp, giảm tuổi thọ thiết bị dẫn đến không đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng trong quá trình vận hành. Một số sự cố nguy hiểm có thể xảy ra như thùng đường ống, cháy nổ,...
• Giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, giảm công suất cũng như năng suất của tháp làm tiêu tốn nhiên liệu và nguyên liệu cho quá trình vận hành.
• Khi cáu cặn quá dày sẽ gây tắc, thủng đường ống làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của tháp gây thiệt hại lớn cho doanh nghiệp. 

Các phương pháp xử lý cáu cặn tháp giải nhiệt

Khi phát hiện cáu cặn tháp giải nhiệt người dùng cần nhanh chóng áp dụng các phương pháp xử lý cáu cặn giải nhiệt. Cụ thể là:

1. Sử dụng thiết bị xử lý cặn TWT

Khử cặn bằng sóng tam giác TWT là phương pháp chống bám dính điện tử, dựa trên sự điều biến tần số. Theo đó, người dùng sử dụng một cuộn dây quấn quanh ống của hệ thống nhiệt nước và cuộn dây này được kích hoạt bởi một nguồn điện có khả năng thay đổi liên tục tần số, biên độ khiến cực tính của dòng điện truyền đến cuộn dây.

Phương pháp xử lý cáu cặn TWT

Khi nước đi qua đoạn ống được cuộn dây thì chúng sẽ bị ức làm mất khả năng bám dính, đồng thời làm tan đi cáu cặn cũ trên bề mặt. Hiện nay, phương pháp này được ứng dụng ở nhiều trong các đơn vị sản xuất, hệ thống hóa lọc dầu, hệ thống trao đổi nhiệt, bình ngưng,...

Nguyên tắc hoạt động của phương pháp này thông qua sự kiểm soát xả đáy an toàn. Khi nước bay hơi, chất rắn hòa tan bị giữ lại rồi dần cô đặc trong phần nước còn sót lại. Để ngăn chặn sự hình thành cáu cặn các quá trình tuần hoàn phải được loại bỏ thông qua xả đáy. Tuy nhiên, nếu xả đáy quá nhiều lại dẫn đến tình trạng lãng phí nước cũng như tăng hóa chất xử lý; còn xả đáy quá ít thì sẽ không đảm bảo loại bỏ hết lượng cô đặc. Do đó, người dùng cần tính toán lượng nước xả qua công thức: 

Ngoài ra, chu trình cô đặc chính là đại lượng phản ánh mức độ các chất rắn hòa tan trong nước được phép cô đặc trong tuần hoàn của một dàn ngưng. Vì thế, nó cũng cần được tính toán theo công thức:

2. Các phương pháp xử lý cáu cặn tháp giải nhiệt khác

Bên cạnh phương pháp xử lý cặn TWT, người dùng cũng có thể áp dụng một số phương pháp truyền thống thông qua việc thay đổi tiêu chuẩn nước tháp giải nhiệt. Cụ thể là:

• Xử lý đầu vào của tháp bằng cách làm mềm nước, khử kiềm, trao đổi ion,... loại bỏ tối đa các chất khoáng có trong nước.

Một số phương pháp xử lý cáu cặn khác

• Sử dụng hóa chất nhằm gây ức chế cho cáu cặn, giúp loại bỏ nhanh chóng và ngăn ngừa sự ăn mòn.
• Giảm độ pH của nước sẽ giúp khả năng hình thành cáu cặn giảm xuống mức tối đa.
• Kiểm soát quá trình cô đặc. Đây là quá trình giới hạn nồng độ chất khoáng gây cáu cặn trong tháp. Nó sẽ được thực hiện thông qua cách xả đáy định kỳ hoặc liên tục và người dùng sẽ phải xả ra một lượng nước để ngăn chặn các chất khoáng hình thành kết tủa, cáu cặn.

Các loại hóa chất xử lý cáu cặn tháp giải nhiệt

Phương pháp sử dụng hóa chất kiểm soát cáu cặn vào nước tuần hoàn được nhiều đơn vị lựa chọn nhằm tiết kiệm nhân lực, vật tư mà đảm bảo được hiệu quả. Tuy nhiên, người dùng cần lưu ý về các vấn đề liều lượng, chủng loại hóa chất,... đáp ứng điều kiện thực tế và tránh nguy cơ phát sinh các sự cố khó lường. Dưới đây là một số hóa chất thường được sử dụng cho hệ thống tháp giải nhiệt:

Các loại hóa chất thường sử dụng để xử lý cáu cặn

• Polyme: Giúp phân tán bùn, làm sai lệch cấu trúc tinh thể của kết tủa canxi, ngăn chặn mảng bám dính hình thành gây ăn mòn. Loại hóa chất này thường sử dụng hiệu quả đối với kết tủa canxi, hàm lượng từ 5-15 mg/l.
• Polymaleic: Gây ức chế cáu cặn kết tủa của canxi, hàm lượng từ 10-25 mg/l trong nước tuần hoàn.
• Natri aluminat: Là loại hóa chất xử lý giúp ngăn chặn sự hình thành kết tủa của magie và canxi.
• Co-polymer: Là sự kết hợp của 2 nhóm hoạt động như sulfonate và acrylate gây ức chế cáu cặn tốt hơn so với một hợp chất, được sử dụng với cấp độ kết tủa canxi, hàm lượng 5-20 mg/l.
• Ter-polymer: Cũng giống như Co-polymer, Ter-polymer là sự kết hợp của 3 nhóm hoạt động giúp kiểm soát cáu cặn trong tháp, được sử dụng với các cấp độ kết tủa với hàm lượng 5-20 mg/l.
• Tanin, tinh bột, đường: Giúp ngăn chặn sự hình thành cáu cặn từ nước đầu vào, được sử dụng bằng cách bao phủ các tinh thể cáu cặn thông qua một lớp bao phủ giống bùn.

Nội dung bài viết trên đây, chúng tôi đã chia sẻ đến bạn đọc các nội dung liên quan đến cáu cặn tháp giải nhiệt và phương pháp xử lý kịp thời. Hy vọng thông qua bài viết thì quý khách đã có thêm kiến thức về kiểm soát cáu cặn trong tháp giải nhiệt, đảm bảo hiệu quả cũng như điều kiện thực tế.