Power plant water issues: Effectively cleaning cooling tower fill

While once-through cooling was a common feature at many power plants in the last century, environmental regulations regarding intake and discharge issues have basically forced a transition to cooling towers, or in some cases air-cooled condensers, for new projects.  Essential to steady heat transfer in cooling towers, and also their physical stability, is proper chemistry control.  But even with diligent chemical feed and monitoring, cooling towers, and especially the tower fill, can accumulate scale and microbiological deposits that inhibit heat exchange, and, in worst case scenarios, may induce partial collapse of the tower.  This article examines methods to clean tower fill before fouling causes irreversible damage.

Background

Cooling tower performance is highly dependent on the efficiency of contact between the hot return water from heat exchangers and the cool air being pulled or blown through the tower.  Heat transfer is enhanced by the use of cooling tower fill, which, over the decades, has evolved into sophisticated designs to maximize air-water contact.  An illustration of high efficiency PVC film fill is shown below.

 

 

Figure 1. High efficiency cross-fluted fill (Photo courtesy of Brentwood Industries)

 

The transition from early splash fill designs to modern high efficiency types reduced cooling tower capital and operating costs.  However, the generally tortuous path that provides good contact between air and water also makes these fills highly prone to fouling.  Advanced fouling results in a ~10x weight gain, leading to fill collapse into the sump and expensive fill replacement. 

Proper Chemical Treatment

While this article focuses on methods to clean tower fill that has begun to accumulate deposits, it is paramount to understand that proper chemical treatment during normal operation is essential to prevent severe or sudden scaling and fouling problems.  With regard to scale (and corrosion) control in cooling systems, the four-decade long methodology of phosphate/phosphonate treatment is giving way to polymer-based, non-phosphorus chemistry for two primary reasons.  One is that phosphorus discharges to the environment are being increasingly regulated and restricted due to problems with toxic algae blooms that have afflicted numerous bodies of water.  Secondly, the new polymer programs are proving to be more effective for scale and corrosion control in cooling systems.  (Post, R., Kalakodimi, R., and B. Buecker, “An Evolution in Cooling Water Treatment”; PowerPlant Chemistry Journal).

The most serious issues in cooling systems are usually related to microbiological fouling.  Thus, virtually all systems have as primary treatment some form of oxidizing biocide, most commonly bleach but also possibly gaseous chlorine, bleach/sodium bromide, chlorine dioxide, monochloramine, and monobromamine.  A problem at many facilities, and this is particularly true in the power industry, is that the regulations developed for and by the United States Environmental Protection Agency (USEPA) allow no more than 0.2 ppm free available chlorine average residual for 2 hours per day as “Best Available Technology.”  For plants so constrained, treatment is only allowed for less than 9 percent of any day, thus giving microbes a chance to settle and begin forming protective slime layers.

 

Figure 2

 

Options for dealing with fouled fill

Many facilities have suffered from fouled cellular plastic fill.  Replacement of the fill in kind is a potential solution, but potentially sets up repeat situations.  Another option is a switch to low-fouling fill designs that generally feature a more vertical flow pattern, less surface texturing, and sometimes wider spacing between the plates, all at the expense of some cooling efficiency.  Since fill replacement can be expensive in terms of both materials and outage time, others have chosen to clean the fill chemically, or sometimes, mechanically.  The choice of replacement vs. cleaning, as well as the cleaning methodology, requires careful consideration.  The decision depends on the extent of the fouling, the physical and chemical nature of the foulant, the type of fill, and environmental considerations in dealing with cooling tower blowdown.  For example, in heavily fouled film packs, some passages may be completely blocked, preventing the cleaning solution from flowing through, and perhaps acting as a filter for solids removed in other parts of the pack.  The total mass of deposits, if released at once into the recirculating water flow will result in very high suspended solids, and blowdown may have to be diverted or treated prior to discharge.  The type of foulant also varies considerably depending on the nature of the circulating water and the treatment chemistry employed.  Over time, the fouling matrix behaves as a filter media, trapping additional suspended solids in the crevices of the fill pack and impeding air and water flow.  At this point, the efficiency criteria that constituted the driving force for selecting the fill has become null. 

Figure 3.  Fouled film fill that is no longer effective.

The loss in cooling tower capability as a function of weight gain for a fill of offset flute design is trended in Figure 4.

 

Figure 4.  Tower capability loss vs. fill weight gain for a standard offset flute cellular plastic fill pack. (Monjoie, Michel, Noble, Russell, and Mirsky, Gary R., Research of Fouling Film Fill.  Cooling Technology Institute, TP93-06, New Orleans, LA, 1993.)

 

Over time, the high efficiency fill becomes increasingly less efficient, may gain as much as 10x its initial weight, begins to extrude around the supporting beams, and ultimately collapses into the sump.  At the point where performance loss becomes obvious to operators or the fill begins to deform, it is too late to consider cleaning as an option; fill replacement is required.  However, if the fouling is detected in its early and moderate stages, several cleaning options are available, depending on the nature of the foulant.

Cleaning Options For Cellular Plastic Fill

The most appropriate method for cleaning tower fill depends on several factors, including safety concerns, system metallurgy, in-service vs. out-of-service cleaning, potential impact on plant operations, disposal options for the cleaning solution, impact on the environment, and the chemical and physical nature of the foulant.

Mineral Scales

Hard mineral deposits most commonly consist of silica/silicates or calcium carbonate (calcite).  Silica solubility is lowest at low temperature, and deposits often occur near the bottom of the counterflow fill pack where the temperature is lowest, the water is most concentrated, and uneven water/air distribution can lead to dry spots or locally concentrated areas.  Calcite deposits often occur throughout the fill pack, but are generally heaviest toward the bottom.  Higher temperature near the top of the fill pack has the lowest calcite solubility and promotes faster deposition kinetics.  However, as the water passes through the fill, the minerals are concentrated slightly by evaporation, and the pH will rise slightly as excess CO2 is stripped.

One technique that can be used effectively on either type of hard scale in its early stages is to apply certain types of surfactants that penetrate the hard deposit and induce it to spall from the slightly flexible plastic substrate. The surfactant is typically applied in addition to the normal scale inhibitor program for an extended period of 60-180 days. This program is never 100% effective, but will often result in removal of 70-80% of the fouling minerals.  Prior to implementing the cleaning process, it is imperative to identify and correct the scaling condition.

For large cooling systems, where the predominant scale deposit is calcite, the fill can be cleaned by reducing the operating pH and/or cycles of concentration until the water is undersaturated with respect to calcite at the fill conditions.  Calcite often serves as the binder for the deposit matrix, so dissolving the calcium carbonate in the deposit matrix can be disproportionately effective.  In principle, any degree of undersaturation will be effective over time.  Sulfuric acid is an obvious choice for many plants that already use it for pH control, but very careful planning involving plant personnel, the chemical supplier, and any outside contractors is required before using such a hazardous chemical. Other plants may prefer to use safer, less corrosive acids such as organic acids or inhibited sulfamic acid. [4]  Some organic acids are more effective than mineral acids at intermediate pH, and are synergistic with sulfuric acid.  At pH 5, application of the appropriate organic acid will accelerate the rate of calcite dissolution by 10-20x as compared to sulfuric acid alone.

For predominantly light calcium carbonate scaling, off-line foam acid cleaning has been used very successfully, at least on smaller towers. Strong acid foam is applied by skilled specialists from the top of the fill pack. The nature of the foam allows the acid to contact the scale as it slowly passes downward through the fill.  The relatively low volume of spent and mostly neutralized foam cleaning solution is either collected in the sump and disposed of, or is allowed to mix with other circulating water from neighboring tower cells that may be in service, depending on plant safety and environmental requirements.

Mineral scales can also be mechanically cleaned with some success in situ or ex situ.  Due to its brittle nature relative to the flexible PVC, the scale can be dislodged with some success by mechanically cleaning the fill pack in-situ from below.

Microbiological/Organic Deposit Matrices

Deposits where microbiological growth or organics serve as the binder for the deposit matrix are characterized by a soft, sometimes putty-like consistency.  Unlike mineral scales, deposits of microbiological origin tend to accumulate primarily in the middle of the fill pack.  Water velocities directly under the spray nozzles are generally high enough to discourage microbiological adhesion.  For this reason, microbiologically initiated fouling sometimes goes undetected because it is not visible on inspections from the top looking down beneath the spray headers.  As the water velocity slows down several inches into the fill, microorganisms begin to colonize the surface, acting as a filter for suspended solids passing through the fill.  Fouling tends to be more intense in the middle of the fill than at the bottom because suspended solids are filtered out prior to reaching the bottom layer, and because the last few inches of fill do not physically support a thick, soft deposit mass.  The inability to clearly view microbiological fouling from either top or bottom, combined with the difficulty of inspecting the middle layers of fill, often allows this type of fouling to progress undetected until it has reached an advanced stage.  Plant personnel have attempted to monitor fill fouling during tower operation using sections of fill suspended from load cells, or by cutting an access window into the end of the tower casing to allow a middle section to be removed periodically for inspection using a man lift, or by suspending a section of fill beneath the main fill pack to allow it to be easily inspected and weighed.  All of these methods can work, but none have proven to be totally satisfactory.

Several effective methods exist to remove biological-silt matrix deposits from cooling tower fill.  Hyperhalogenation is a widely attempted method, but its effectiveness is usually disappointing.  Potential corrosion of system components and the need to dechlorinate prior to discharge are important considerations.

Microbiological matrices often have high water content and will shrink and detach from surfaces when thoroughly dried.  However, effectively drying out cooling tower fill can prove problematic even with the help of fans, even if the tower is located in a low humidity climate.  Chlorine dioxide has also been used as a cleaner for cooling tower biofilms with some success.  However, the most widely practiced and effective cleaning method for deposits with microbiological or organic binders is hydrogen peroxide (H2O2) due to its oxidizing strength and the physical action of the oxygen micro-bubbles produced as the chemical reacts with organic deposits.  The positive environmental profile of hydrogen peroxide involving rapid breakdown to water and oxygen, and its ease of application are additional factors favoring peroxide as a tower fill cleaner.  Typical dosages are in the range of 500-3,000 ppm active H2O2.  As with most cleaning operations, the addition of low levels of surfactants will help loosen deposits.  Polymeric dispersants are generally added to assist in keeping the removed solids in suspension until they can be blown down.

Much of the biomass consists of extracellular and intracellular water and organics that will dissolve with peroxide cleaning.  A substantial portion of the deposit typically contains much mud and silt that will be released into the water.  Figures 5 and 6 illustrate the appearance of a slime-clay matrix on moderately fouled high efficiency cooling tower fill before and after cleaning. 

 

 

In cases where the deposit contains a high percentage of inorganics, the circulating water can be expected to become highly turbid.  The potential for high suspended solids in the cooling tower blowdown should be anticipated when cleaning a severely fouled system and taken into account in the job planning scope.

Summary

  • Every effort should be made to prevent deposition from occurring in the first place.  A fill type should be specified that is compatible with reasonable expectations for the system, considering influent water quality, microbiological control, presence or absence of pre-treatment equipment, and the possibility for external foulants that might enter the tower through airborne contamination or process fluid leaks. 
  • The microbiological and deposit control program should be diligently monitored to ensure that it is within expectations and delivering the required results. 
  • The performance of any pretreatment and sidestream solids removal equipment should be reviewed to ensure such equipment is delivering and maintaining suspended solids within specifications.
  • Plant personnel should be proactive with inspection and monitoring.  There are more options, and less expensive ones, if the fouling is detected at an early stage.
  • Periodic, light, preventative maintenance tower fill cleanings should be considered.  Most high efficiency fills tend to gain weight slowly over time. Annual preventative maintenance cleanings can stabilize or reverse that trend.
  • If cleaning is indicated, safety and environmental considerations must be adequately addressed.  Cleanings require careful planning and coordination between plant personnel and the chemical supplier/consultant.  Personnel safety is critical.  Also, cleanings can release many suspended solids that if not carefully controlled can foul equipment or present disposal problems without proactive planning.
  • If fouling occurs, all remediation options should be considered, but, generally, the least costly and least aggressive methods applicable to the nature and quantity of the deposit should be the starting point.  Identifying and correcting the fouling conditions at an early stage is least expensive, and preferable to aggressive cleaning or ultimate fill replacement if the fouling conditions are allowed to persist.
  • All systems are different, and careful consultation with the cleaning vendor and water treatment experts should be a priority.

 You can find the original article @ https://www.power-eng.com/2019/08/21/power-plant-water-issues-effectively-cleaning-cooling-tower-fill/#gref

Pruebas y Control de Productos para Torres de Enfriamiento

Con el costo extremadamente alto de molibdeno en los últimos años, su uso como un inhibidor de la corrosión o agente de seguimiento en el enfriamiento de los productos de agua, donde el consumo de producto es significativa, se ha convertido en esencialmente un costo prohibitivo. Otros inhibidores de la corrosión tales como fosfatos, zinc, silicatos y compuestos de fósforo órgano-ahora se utilizan en gran medida en ausencia de molibdatos. También, el uso de molibdeno se ha restringido en algunas áreas debido a las preocupaciones ambientales, la mayoría centradas alrededor de las limitaciones de concentración en lodos generados municipal.

fosfatos

Donde ortofosfato o polifosfatos están en uso, las pruebas de que el fosfato es una prueba buena y precisa. Hay una serie de procedimientos de fosfato, pero todas las pruebas determinan ortofosfato. Otras formas de fosfato tales como polifosfato o organofosfatos primero deben ser convertidos a ortofosfato para determinar sus concentraciones con un procedimiento de ensayo de fosfato.

El control puede ser más complicada cuando hay fosfato en el agua de relleno. La forma del fosfato (ortofosfato, polifosfato, o ambos) y el intervalo de concentración necesita ser conocido de manera que se cuenta en el agua de refrigeración ciclado.

Ejemplo

agua de maquillaje contiene 0,5 ppm de ortofosfato y 0,4 ppm de un polifosfato como PO4. La torre de refrigeración se hace funcionar a cinco ciclos de concentración y un producto de agua de refrigeración que contiene se aplica 4% de ortofosfato. La dosificación del producto inhibidor deseado es de 100 ppm.

A los cinco ciclos, habrá 2,5 ppm de ortofosfato de la ortofosfato de agua de relleno, y 2,0 ppm de polifosfato aplicada desde el agua de reposición, pero algunos de ellos se han vuelto a ortofosfato. Debe probar para el polifosfato en el agua de la torre inicialmente y luego periódicamente para determinar la tasa de reversión para el sistema. Típicamente, suponemos sobre una tasa de reversión 50%. La tasa de reversión real dependerá de pH y tiempo de retención, y el tipo específico de polifosfato.

Si cuando se prueba el polifosfato mostró ser 1 ppm en el agua de la torre ciclado, entonces el ortofosfato total a partir de la composición sería 3,5 ppm. 100 ppm del producto inhibidor añadiría 4 ppm de ortofosfato, por lo que un residual probado de 7,5 ppm o ortofosfato indicaría que 100 ppm del producto estaba en el sistema.

 

Tabla 1: Resumen de fosfato

Las concentraciones de fosfato

Ortofosfato (ppm)

Polifosfato (ppm)

Hecho agua

0.5

0.4 como PO4

Torre de agua, 5 ciclos antes de Reversión

2.5

2.0

Torre de agua, 5 ciclos después de la reversión

3.5

1.0

Ortofosfato De Producto

4.0

 

En total completado un ciclo de la torre de agua

7.5

1.0

 

fosfonatos

La mayoría de todos los productos torre de enfriamiento contienen uno o más fosfonatos que se utilizan para la inhibición de incrustaciones, inhibición de la corrosión, o ambos. pruebas de fosfonato no es tan preciso como las pruebas de fosfato, pero se puede utilizar para el control de alimentación del producto. Los fosfonatos están sujetos a la oxidación a ortofosfato por cloro o bromo y se pierden a precipitación con cationes tales como calcio. Si el sistema está clorados o bromados, asumir un 20 - degradación de 30% a fosfato. La cantidad real se puede determinar mediante pruebas de fosfonatos residuales y fosfato.

Hay varios fosfonatos pruebas que se pueden utilizar:

  • Hach digestión UV, a continuación, prueba de fosfato. • ebullición con ácido y persulfato, seguido de la prueba de fosfato. • prueba de caída de Palintest. • Taylor prueba de caída.

La digestión UV

El procedimiento de prueba es el más preciso y tiene una reproducibilidad de aproximadamente ± 10%. Un reactivo de persulfato se usa junto con una luz UV para descomponer el organo-fosfato (fosfonato) a ortofosfato. Un procedimiento de prueba ortofosfato determina entonces la cantidad de fosfato aportado por los fosfonatos. Cualquier ortofosfato ya presente antes de la digestión se resta del total de ortofosfato después de la digestión. Esto puede hacerse mediante la adición de reactivos a la torre de agua que no ha tenido la digestión y utilizar esto como el espacio en blanco, o en realidad determinar ortofosfato en el agua de la torre y restarlo de la ortofosfato total determinado después de la digestión de persulfato.

La cantidad de fósforo en cada molécula fosfonato específica varía, por lo que es un factor de conversión específica de ortofosfato de fosfonato. Cada ppm de ortofosfato creado por la digestión HEDP = 1.085 ppm HEDP. El contenido de fósforo de PBTC es mucho menor. Cada ppm de ortofosfato creado a partir de la digestión de los PBTC = 2,84 ppm de la molécula de PBTC.

Ejemplo de ensayo fosfonato:

El agua de la torre ciclada tiene 6 ppm de ortofosfato y un producto de agua de refrigeración que contiene 2,5% PBTC y 1,8% HEDP se está aplicando a una dosificación deseada de 120 ppm.

Suponiendo que todos los fosfonatos permanecen como fosfonatos y no se han oxidado en la torre de enfriamiento por bromo o cloro y suponiendo que no se ha perdido a la precipitación, debe obtener 3,05 ppm de ortofosfato de los fosfonatos después de una digestión de persulfato / UV.

 

Tabla 2: Resumen de fosfato

De PBTC: 120 ppm x 2,5% = 3 ppm 3 ppm PBTC ÷ 2,84 ppm PBTC por ppm PO4 =

1,06 ppm ortofosfato

De HEDP: 120 ppm x 1,8% = 2,16 ppm

2,16 HEDP ÷ 1.085 ppm de HEDP por ppm PO4 =

1,99 ppm ortofosfato

De ortofosfato en el agua de la torre:

6 ppm

ortofosfato total en la muestra después de la digestión:

9.05 ppm

Ortofosfato de la digestión fosfonato:

3.05 ppm

 

Ebullición en ácido y persulfato

Una digestión también se puede lograr mediante la adición de ácido y persulfato, a continuación, hirviendo durante unos 30 minutos. Si se utilizara solo ácido, sólo el polifosfato se hidroliza o se volvió a ortofosfato. También se añade Es persulfato, los organo-fosfatos y polifosfatos se digirieron a ortofosfato. Esta prueba sería más aplicable para las muestras que no tienen polifosfatos, ya que la prueba no se distinguirá entre ortofosfato desarrollado a partir de fosfonatos o polifosfatos.

Fosfonato gota cuenta

Se recomienda el procedimiento de Palintest. Este procedimiento es menos precisa y sujeta a interferencias. Lo mejor es determinar el número de gotas en una concentración de producto conocido y relacionar el número de gotas a esa concentración. Es recomendable comparar estos resultados también inicialmente y de forma periódica con el método de digestión.

Donde PBTC está en uso, se prefiere el método Palintest. El procedimiento amortigua el pH a alrededor de 3,0 y es más eficaz en la detección de la PBTC junto con el HEDP y AMP.

En el método de Palintest, cada uno de 0,7 ppm de HEDP o AMP en el agua debe requerir una gota de reactivo de valoración, y cada 2,0 ppm de PBTC deben requerir una gota.

Polifosfato y algunos compuestos orgánicos van a interferir con la prueba y se muestran como fosfonatos. Para dar cuenta de esto, un espacio en blanco se ejecuta en el agua de reposición. Si se necesitan dos gotas para el cambio de color en el espacio en blanco, entonces esos dos gotas se restan de los resultados de la prueba del agua tratada. Tenga en cuenta que los resultados en blanco no son reciclados por los ciclos de la torre. Polifosfatos vuelven a ortofosfato que no interfiera y la experiencia ha demostrado que la bicicleta en blanco no se debe hacer. Si el producto contiene polifosfato y una residual en el agua ciclada, aumentará el número de gotas necesarias.

Si fluoruros están en el agua probado ciclada a> 1,0 ppm, esto provoca una interferencia sustancial que puede descalificar el procedimiento de prueba de caída de ser utilizable. Es aconsejable consultar con el proveedor de la ciudad para ver si agregan fluoruros y en qué nivel. Si los altos fluoruros están presentes, una idea que puede funcionar es ejecutar primero el procedimiento de prueba de caída en el agua de la torre para obtener un número de referencia. A continuación, tomar una muestra del agua de la torre completado un ciclo y añadir 100 ppm de producto y ver cuántas gotas son obligatorios. Restar el número de gotas utilizados para la línea de base de las gotas requeridas para la muestra de 100 ppm para determinar cuántas gotas representan 100 ppm de producto como una base para el establecimiento de límites de control.

El punto final Palintest es la caída cuando se produce el cambio de color de verde / gris a azul / púrpura primero.

Palintest fosfonato gota cuente Ejemplo:

El agua de refrigeración se trata con 140 ppm de un producto que contiene 2,5% PBTC y 1,8% HEDP. El producto tiene una gravedad específica de 1,16. No hay fluoruro en el agua.

En primer lugar, determinar las interferencias en el agua de relleno mediante la ejecución del procedimiento de la prueba en una muestra no tratada. En este ejemplo, asuma que tomó dos gotas.

A continuación, hacer una solución de 100 ppm. Para ello añadir 1 gramo o 0,86 ml (1 ml / 1,16 gramos / ml) del producto químico a 99 gramos (99 ml) de agua de reposición. Mezclar esta bien, a continuación, añadir 1 gramo (1 ml) de esta solución de 1% a 99 gramos (99 mls) de agua de reposición. Esto es ahora una solución 0,01% o 100 ppm del producto. Esto colocaría 1,8 ppm de HEDP y 2,5 ppm de PBTC en la solución. Ejecutar la prueba de fosfonatos en esta solución, y para este ejemplo se requiere el número teórico de gotas de alrededor de 6.

 

Tabla 3: Teórico Uso fosfonato Titrante

De HEDP: 1,8 ppm ÷ 0,7 ppm de HEDP / gota

2.5 Gotas

De PBTC: 2,5 ppm ÷ 2,0 ppm PBTC / Drop

1,25 Gotas

De blanco:

2 gotas

Gotas en total:

5.75 gotas, lo que requerirá 6 gotas para ver el cambio de color.

140 ppm de producto sería de aproximadamente (140 ÷ 100) x 4 gotas = 5,6 gotas o 5-6 gotas + 2 gotas para el blanco = 8 gotas. Esto se puede confirmar mediante una solución de 140 ppm y probarlo.

Azoles, zinc, sílice o pruebas

Los procedimientos de ensayo Hach para azol, zinc, o sílice pueden usarse para comprobar la dosis de producto cuando el ingrediente específico está en el producto aplicado. Recuerde, como con fosfonatos, las concentraciones aplicadas y los residuos reales pueden ser diferentes. residuos azoles disminuyen a medida que la película con cobre. Zinc se pierde a medida que precipita en el cátodo o en el agua a granel. Silica se pierde como el filme superficies metálicas. Al establecer rangos de control y las dosis, tome en cuenta algunas de estas pérdidas. Por ejemplo, podemos aplicar azol a 2 ppm, pero tienen un residual deseado en el agua de tan sólo 1 ppm.

Balance de masa

dosificaciones químicas deben ser confirmados por balances de masa y se compararon con la prueba química. Mecanismos deben establecerse en cada sistema para determinar convenientemente maquillaje agua, ciclos, la pérdida de agua, y el consumo de productos químicos. La concentración en el agua de recirculación debe calcularse a partir del uso del producto real y la purga o la pérdida de agua.

Ejemplo balance de masas:

La torre de refrigeración está operando a cinco ciclos de concentración. El medidor de maquillaje muestra 120000 maquillaje gpd. A los cinco ciclos, esto es una pérdida de agua de 24.000 gpd. El producto que se alimenta contiene 1,8% HEDP, PBTC 2,5%, 1,5% BZT, y 1% de zinc; y la dosis deseada es 100 ppm.

el uso del producto Daily determinado por el nivel de tambor y se confirmó con la prueba de cilindro reducción es de 28 libras por día. Esta es una dosis aplicada calculada de 140 ppm de producto en el agua de la torre de enfriamiento ciclado (140/120 x 24.000 / 1000 = 28 lbs).

pruebas químico mostró 4 gotas de fosfonatos (6 gotas de la prueba - 2 gotas para el blanco), que se determinó previamente para representar 100 ppm producto. Las pruebas también reveló 1,5 ppm BZT y 0,8 ppm de residuos de zinc en el agua. Todas las pruebas químicas muestran que una parte del componente activo se ha consumido o residuos habría sido mayor a 140 ppm de producto aplicado.

Componente del producto

Los residuos sin pérdida esperada cuando se aplica a 140 ppm

Calculado dosificación basada en Actual Residual

Producto de la pérdida de Reacciones del sistema

fosfonato

8 gotas

6 gotas

= 100 ppm del producto

40 ppm del producto

BZT

2,1 ppm

1,5 ppm BZT

= 100 ppm del producto

40 ppm producto

Zinc

1,4 ppm

0,8 ppm Zinc

= 80 ppm del producto

60 ppm del producto

 

Conclusión

Balance de masa es la forma más exacta para determinar la dosis aplicada. Si la dosis producto fue proyectado para ser eficaz en 100 ppm, es probable que este producto se está sobrealimentado por 40%. Pruebas químicas sugiere que hay más de residual suficiente de componentes activos incluso después de una cierta pérdida para el sistema, por lo que la dosis de producto se puede bajar y resultados monitoriza para confirmar que se mantienen los resultados deseados. No se espera que sea una cierta pérdida de componentes activos ya que reaccionan con los materiales en el sistema y las impurezas en el agua.

Cuando se utiliza molibdato o se ha utilizado como un método de monitorización para el control del producto y el consumo, generalmente su pérdida para el sistema es mínimo. Eso significa que si el producto mostrado arriba contenía 1% de molibdato como Mo,

es probable que los resultados de ensayo habrían sido muy cerca de 1.4 ppm Mo y la dosificación del producto se habría disminuido a 100 ppm para bajar Mo a 1,0 ppm. Molibdato utiliza como trazador, entonces, sería comúnmente producir una menor tasa de uso del producto, porque los otros componentes activos no serían ordinariamente pueden utilizar para controlar la dosificación.

Reduccion del uso de agua en torres de enfriamiento con automatización

Con la iniciativa del Estado para reducir el consumo de agua en un 20 por ciento para el año 2020, muchas plantas en California están tratando de ser más respetuosos con el medio ambiente. Una de esas instalaciones incluye un hospital líder en California, que trató de reducir los costos de tratamiento de agua para su sistema de climatización. El hospital cuenta con tres sistemas de torres de enfriamiento individuales que dan servicio a tres enfriadores centrífugos, con un total combinado de 2.800 toneladas de capacidad.

El programa de tratamiento de agua actualmente en uso en la instalación estaba operando a 2,8 ciclos de concentración, resultando en 35,7 por ciento de la composición agua de la torre se sangró a la alcantarilla por el proveedor de tratamiento actual. Teniendo en cuenta la calidad del agua en la zona, estos eran los ciclos máximos de concentración que podrían lograrse sin emplear el uso de reblandecimiento ácido o agua. El ahorro que el hospital solicitó se realizaron mediante la revisión de varias formas de optimizar el programa de tratamiento de agua. Trabajando en estrecha colaboración con el Departamento de Agua y Energía (LADWP) Los Ángeles, se reveló que mediante la introducción de un programa de conservación de agua para reducir el uso del agua a través de mayores ciclos de concentración, la instalación realidad ahorraría más dinero que se gastaría para alterar el programa , por lo que el proyecto propuesto sostenible.

A través de pruebas y análisis de laboratorio, el equipo fue capaz de concluir que seis ciclos de concentración podrían alcanzarse, resultando en sólo el 16,7 por ciento del agua de maquillaje torre siendo desangrado en el sistema de tratamiento de alcantarillado. Esto se podría lograr mediante la introducción de un sistema de alimentación de ácido seguro que minimizaría escala, la corrosión y el ensuciamiento microbiológico para permitir el aumento de ciclos de concentración al mismo tiempo proteger personal de la instalación entre en contacto con los productos químicos.

La evaporación de la torre de refrigeración sigue siendo el mismo, pero el agua de Estados Unidos fue capaz de reducir la purga, cortando el consumo de agua en un estimado de 3.6 millones de galones por año y la disminución de los costos de agua y alcantarillado. La planta fue capaz de ahorrar más de $ 76.000 (ver Fig. 1).

química en cualquier momento en la torre de refrigeración está estresado por la adición de más ciclos, se requiere un control estricto de la química para evitar la formación de incrustaciones. Esto llevó a la introducción de controles de automatización avanzada de agua de Estados Unidos. El programa de automatización avanzada incluye notificaciones de vigilancia y alarmas inalámbricas para gestionar el rendimiento general del programa, y ​​el equipo de conductividad, pH, los niveles de inhibidor de incrustaciones, el uso de la torre de maquillaje, y la utilización de la torre de purga monitoreado.

En un momento dado, el personal del hospital y los representantes designados de agua de Estados Unidos, utilizando varios niveles de seguridad de la contraseña-protegida indicado por la instalación, se puede acceder de forma segura los datos para la revisión y ajuste en línea. Si los parámetros designados cayeron encima o por debajo del intervalo especificado, un representante de aguas US fue alertado para una respuesta rápida (véase Fig. 3).

Segundo para riego, torres de enfriamiento ofrecen el mayor potencial de ahorro de agua en California. Como un incentivo adicional, el estado de California ha puesto en marcha programas para rebajar la instalaciones para el coste de la automatización de sus sistemas. LADWP y el Distrito Metropolitano de Agua (MWD), por ejemplo, ofrecen tres programas que financian la automatización de las torres de enfriamiento debido a su capacidad para aumentar ciclos de concentración, lo que reduce el consumo de agua.

 

Esta permitido la financiación de agua de Estados Unidos para implementar el programa de automatización avanzada $ 34.000 a monitorear y controlar el programa de tratamiento de agua para este hospital sin costo alguno para el hospital.

Los resultados hasta la fecha para la instalación incluyen la reducción significativa en el consumo de agua, el agua baja y las facturas de aguas residuales y un control más eficiente debido a la automatización de software instalado para proteger los bienes de equipo.

You will find this article here: http://www.waterworld.com/articles/iww/print/volume-14/issue-5/columns/case-study/hospital-reduces-water-usage-in-cooling-towers-with-automation.html

El tratamiento de refrigeración de circuito cerrado de agua

En parte debido a que son sistemas de bucle cerrado, puede ser fácil ignorar planta de energía de refrigeración sistemas de agua que apoyan el funcionamiento fiable de todo, desde barras del estator en el generador para cojinetes de la bomba críticos para bombas de alimentación y los intercambiadores de calor en compresores de aire. Un control adecuado y el mantenimiento de estos sistemas de agua pueden ayudar a evitar reparaciones costosas más a los sistemas mecánicos que se enfrían.

Puede haber múltiples sistemas de refrigeración de bucle cerrado en su planta de energía. Es muy probable que se enfrían o la temperatura de control en algunos componentes muy críticos. Los dos que es más probable que existen son la denominada cojinete sistema de enfriamiento de agua (que se ocupa de más que sólo cojinetes) y el sistema de refrigeración del estator, para aquellas plantas que tienen un estator refrigerado por agua. sistemas de refrigeración de bucle cerrado también se pueden encontrar en enfriadores de aire en las tomas de turbinas de combustión.

Por su propia naturaleza, cuando un sistema de circuito cerrado permanece cerrada y funciona correctamente durante un período prolongado de tiempo, a menudo se olvida, o al menos descuidado. Pequeños cambios en la química o de los caudales y presiones diferenciales a través del sistema pueden pasar desapercibidos. Sin embargo, una vez que los procesos de corrosión conseguir un equilibrio en estos sistemas, puede ser muy difícil para corregirlos. Mientras tanto, el equipo de datos críticos puede ser dañado hasta el punto en que afecta a la capacidad de la planta para funcionar.

Comenzamos con algunos principios y prácticas generales de los sistemas de circuito cerrado de agua de refrigeración antes de mirar el sistema de agua de refrigeración del estator, que es un caso especial.

La comprensión de circuito cerrado de refrigeración Sistemas

La mayoría de las plantas de energía que utilizan agua de circuito cerrado de refrigeración para sistemas mecánicos (en lugar de para el ciclo de vapor de agua) tienen varios subsistemas. El sistema de agua de refrigeración que lleva generalmente proporciona refrigeración para cojinetes críticos de la bomba y los sellos, enfriadores de hidrógeno para el generador, de aceite lubricante, y enfriadores de compresor de aire. Otros sistemas de refrigeración de bucle cerrado pueden incluir sistemas de agua refrigerada para refrigeradores de aire usados ​​en la entrada de aire a las turbinas de gas en una central eléctrica de ciclo combinado y el panel de muestra de la química.

Un sistema de refrigeración de circuito cerrado puede intercambiar calor con el principal del sistema de agua de refrigeración en los intercambiadores de calor de tubos y concha convencionales o intercambiadores de calor de placa y marco. sistemas de agua refrigerada (enfriadores de aire) de intercambio de calor con el compresor, que a su vez utiliza una torre de refrigeración para lanzar el calor hacia el medio ambiente.

Generalmente, se utiliza agua desmineralizada para el bucle cerrado de maquillaje de agua de refrigeración, pero se requieren tratamientos químicos para evitar la corrosión y, en algunos sistemas, la congelación. Más comúnmente, la tubería en un sistema de bucle cerrado es acero al carbono. superficies de intercambio de calor, tales como conjuntos de enfriadores de aire, pueden ser de cobre o incluso aluminio. Placa y calor marco intercambiadores suelen estar hechas de placas de acero inoxidable. El cuidado y el mantenimiento de estos sistemas requiere que se preste atención a todos los metales.

En un sistema de circuito cerrado, picaduras de oxígeno es el tipo más común de la corrosión (Figura 1). Los síntomas de picaduras de oxígeno pueden ser agua oxidada o mantenimiento recurrente en los cojinetes debido a la abrasión causada por los productos de corrosión contra las superficies de sellado.

A fin de que las picaduras de oxígeno que ocurra, debe existir primero un depósito que cubre una porción de la superficie de metal, creando un diferencial entre el contenido de oxígeno por debajo del depósito y el contenido de oxígeno en el agua a granel. El área deficiente en oxígeno por debajo del depósito se convierte en el ánodo, y el área alrededor del depósito que se expone al agua a granel se convierte en el cátodo. Este “gran cátodo, ánodo poco” causas de configuración concentrados y acelerados picaduras en un área confinada, produciendo fugas por picaduras.

Si se permite que las bacterias se propaguen en el interior del sistema de circuito cerrado, pueden crear un “vivo” depósito. Los subproductos de la respiración bacteriana son a menudo ácido, y la respiración también consume oxígeno, haciendo que la base de la biopelícula para ser propicio para la corrosión del metal base. Esto alienta además algunos tipos de bacterias, ya que utilizan el metal oxidado en su metabolismo.

Los tratamientos químicos para la refrigeración de circuito cerrado de agua

Cuando un sistema de refrigeración de circuito cerrado es apretado-experimentar ninguna pérdida el agua tratamiento químico que se aplica puede durar semanas o meses antes de que necesita ser renovado. Esto puede conducir a la complacencia. Por otro lado, en bucle cerrado sistemas que tienen fugas y que tienen pérdida-puede significativa agua casi imposible (y, a veces muy caro) para mantener en los niveles adecuados de tratamiento de enfriamiento. los niveles de tratamiento inadecuadas siempre dará lugar a la corrosión de estos sistemas.

A continuación una lista de algunas opciones que se pueden utilizar con éxito para el tratamiento de sistemas de circuito cerrado de refrigeración, tales como el sistema de agua de refrigeración de soporte o sistema de refrigeración de aire de circuito cerrado. En general, a encontrar un programa de tratamiento que funciona bien para los diferentes metales en los requisitos del sistema y del sistema (por ejemplo, determinar si necesita protección contra la congelación) y luego se pega con él.

Independientemente de cuál de los tres tratamientos químicos que elija, es probable que contener también tampones de pH (cáustica y borato de sodio son comunes) para mantener un pH alcalino, que es propicio para minimizar la corrosión de acero al carbono. Si hay cobre en el sistema de circuito cerrado, un azol puede ser añadido al tratamiento para mantener una capa de protección química en la parte superior de las superficies metálicas de cobre expuestas.

Nitrito de sodio.El nitrito de sodio ha estado en uso durante muchos años para evitar la corrosión en una amplia variedad de sistemas de bucle cerrado. El nitrito es un oxidante y se detiene esencialmente la corrosión por “corrosión” todo uniformemente. Esto parece contradictorio, pero cuando todo se convierte en el cátodo y el ánodo no existe, la corrosión se detiene.

Un suministro constante de nitrito en el sistema asegura que cualquier puntos desnudos que se crean se convierten rápidamente en pasivado. Sin embargo, si no hay suficiente nitrito en el circuito de agua enfriada, un ánodo puede formar en la tubería, y de nuevo tenemos la pequeña celda grande cátodo / ánodo corrosión. Las directrices generales de los tratamientos a base de nitritos son para un mínimo de 700 ppm de nitrito.

Los nitritos son utilizados por algunas bacterias como fuente de energía. Si el sistema de bucle cerrado se contamina con estas bacterias, el nivel de nitrito puede disminuir rápidamente. Las bacterias también generan biopelículas, que crean depósitos producen áreas que son ánodos al resto de la tubería. La adición de más nitrito sólo acelera aún más la reproducción de las bacterias, empeorando el problema. Los sistemas que utilizan nitrito deben ser probados periódicamente para la presencia de bacterias. En algunos sistemas, biocidas no oxidantes, tales como glutaraldehído o isotiazolin se añaden al tratamiento para prevenir el crecimiento bacteriano.

Molibdato de sodio.molibdato de sodio generalmente se clasifica como un inhibidor de oxidación anódica. Molibdato trabaja con el oxígeno disuelto en el agua para formar un complejo ferricmolybdate protector sobre el acero.

los niveles de tratamiento de molibdato puede estar en cualquier lugar entre 200 ppm y 800 ppm como molibdato. sistemas de circuito cerrado que utilizan maquillaje agua desmineralizada tenderían a estar en el extremo inferior de este intervalo. Por desgracia, la oferta mundial de metales molibdato tiende a concentrarse en las zonas de inestabilidad política histórica, y con los años, los precios de molibdato han variado drásticamente. Esa variabilidad de los precios puede hacer que el tratamiento con nitrito de molibdato competitiva o mucho más caro.

Irónicamente, en los sistemas de bucle cerrado que son muy apretado, niveles de oxígeno disuelto pueden caer, y por lo tanto minimizar la eficacia de un tratamiento de molibdato (que requiere oxígeno disuelto para formar una capa pasiva). Los expertos recomiendan un mínimo de 1 ppm de oxígeno disuelto en los sistemas de molibdato-tratada.

Tratamientos polímero.tratamientos de polímeros se han utilizado durante muchos años para evitar acumulaciones de escala y de productos de corrosión en torres de refrigeración abiertos. polímeros similares también se venden para su uso en sistemas de circuito cerrado. Parece que el polímero actúa como un dispersante para cualquier productos de corrosión o escala que podrían formar, por lo que evita la corrosión por mantener la superficie limpia y asegurarse de que cualquier oxígeno disuelto en el agua ataca todas las superficies de manera uniforme. Esto produce un bajo nivel general, pero en general de la corrosión.

Una de las ventajas de este tratamiento es que se piensa que es muy favorable al medio ambiente, si bien siempre y cuando el sistema de circuito cerrado permanece cerrada, no debería haber ningún impacto sobre el medio ambiente.

Monitoreo de circuito cerrado de agua de refrigeración

Clave para mantener su sistema de circuito cerrado que funciona correctamente es una monitorización regular. Cualquiera que sea el agente activo está en su tratamiento (nitrito, molibdato, o polímero), la concentración debe controlarse regularmente. En general, las pruebas semanal es suficiente a menos que los niveles de tratamiento están cayendo. (Usted no va a saber que si no se controla de forma regular.) Debido a que el acero al carbono y tratamiento de la corrosión del cobre son típicamente mezclados en un solo producto, los bajos niveles de tratamiento pueden afectar más que la tubería de acero al carbono.

El pH del agua también debe ser probado con regularidad. Considerando la cantidad de tamponamiento del pH en el tratamiento químico, el pH del agua debe ser roca sólida. Gotas en el pH pueden indicar la contaminación bacteriana, en particular con los tratamientos a base de nitrito. Otra cosa que puede caer el pH es fugas en el sistema, que traen en el maquillaje fresco agua desmineralizada.

Sea en la búsqueda de otros signos de contaminación bacteriana, como el crecimiento viscosa en cualquier indicador de la mirilla o de flujo, o séptico huele cuando se recoge la muestra. Placa y calor marco intercambiadores tienen una superficie muy grande y pequeño espaciamiento para el intercambio de calor entre las placas. La contaminación bacteriana no puede afectar solamente seriamente transferencia de calor, pero también puede causar fugas por picaduras en las placas de acero inoxidable. Dependiendo de la presión del circuito cerrado frente sistema de bucle abierto en este momento, el agua de refrigeración cojinete puede filtrarse, o el agua de refrigeración abierto puede filtrarse en.

Recuerde que es mucho más fácil prevenir la contaminación bacteriana de lo que es tratar de recuperarse de un sistema que está contaminado gravemente.

 Para leer mas, use el enlace: http://www.powermag.com/monitoring-treatment-closed-loop-cooling-water-systems/?pagenum=1

Ozono Para la Desinfeccion de Agua de Torres de Enfriamiento

El objetivo de uso de ozono con torres de refrigeración es mantener la más alta pureza del agua con la menor cantidad de desperdicio de agua y uso de productos químicos. uso de productos químicos en las torres de refrigeración conduce a la cada vez mayor de sólidos disueltos totales (TDS), que deben ser reducidos mediante la eliminación de agua (purga / purgue) y luego el rellenado de agua TDS crudo / inferior. Este es un círculo vicioso que nunca terminará a menos que uno de los culpables creciente TDS

El problema

La calidad del agua de refrigeración torre tiende a ser extremadamente pobre. Enfriamiento tratamiento tradicional torre se basa sólo en el uso de químicos extrema. Esto significa que usted, el tratamiento profesional de agua, tiene la oportunidad de crear una nueva base de ingresos y ayudar en la integridad del medio ambiente y la responsabilidad. Hay tres problemas principales que rodean las torres de refrigeración.

* El control de calidad del agua es difícil debido a las Los contaminantes ambientales.

* La dependencia química es promovida por una industria que sirve y mantiene torres enfriamiento. La mayoría de los fabricantes de torres de refrigeración no hacen nada acerca de recomendar o la venta de equipos de tratamiento junto con las torres. En la mayoría de los casos, se deja a los usuarios finales para establecer el método de tratamiento. El costo de los productos químicos es más baja en el extremo delantero de equipos de tratamiento de agua, pero mucho más alta en base a la naturaleza continua de la utilización.

* El tema de los residuos de agua. Por ejemplo, no es raro ver a una torre de refrigeración de 3.000 galones constante drenaje de agua, a continuación, en constante reposición de agua cruda sólo para TDS inferior. Este TDS cada vez mayor es contribuido en gran medida por los productos químicos que se utilizan para el tratamiento.

No sólo hay una cantidad extrema de agua que se desperdicia en una base diaria, pero el impacto medioambiental de las aguas residuales cargados de químicos es deplorable. Estas aguas residuales cargados de químicos con el tiempo hará su camino intoour lagos, arroyos, ríos y aguas subterráneas. Es por ello que estas aguas residuales se está convirtiendo en el tema de las regulaciones más estrictas Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos.

Torres de enfriamiento y utiliza el ozono primarias

El ozono se usa en el tratamiento de la torre de enfriamiento para

* Las bacterias / virus de la eliminación / prevención

* Eliminación Orgánica acumulación / prevención

* Reducción de purga

* Reducción de purga / eliminación

* Mejora de la claridad

* Reducción de la escala

* Las temperaturas de funcionamiento más frío si el tamaño resulta inhibida o reducida

* Productos químicos reducción o eliminación necesarios para el control de algas

Principio de funcionamiento

El ozono se inyecta en el flujo de agua creado por una bomba de circulación separada. Esta bomba extrae el agua del sumidero o lavabo de la torre y lo envía al sistema de inyección de ozono, tanque de contacto y la escala de extracción / filtración. Por último, el agua tratada vuelve de nuevo al sumidero o lavabo. El principio consiste en tratar el agua y eliminar / reducir los siguientes contaminantes.

* Minerales formadores de escala

* Orgánicos

* Algas

* Microbios dañinos

El agua limpia a continuación, se utiliza para limpiar el sumidero enteras, cuenca, tuberías y equipos periféricos. El sistema de tratamiento de ozono es simple y puede ser dividido en tres sencillos pasos.

* Inyección de ozono. El ozono se inyecta en el flujo de corriente lateral. La oxidación comienza a tener lugar inmediatamente sobre los microbios, productos orgánicos, bacterias y virus.

* Contacto / mezcla. Un tanque de contacto ayuda a fomentar la capacidad de la capa de ozono para oxidar las partículas que les permite tiempo para reaccionar antes de volver al sistema. A medida que el agua fluye hacia abajo fuera - tanque de gas, se eleva agua ozonizada, y elimina cualquier gas en el agua entrante. (El tanque de gas de salida es el mismo diseño que lo que se discutió en mi columna "Instalación de ozono", febrero de 2003, y "Bueno - . El ozono Una vez más," diciembre de 2002, los productos de calidad del agua)

* La filtración, control de escala, la eliminación de partículas. Posiblemente el aspecto más importante de cualquier tratamiento de agua es la eliminación de las partículas que han sido oxidadas. Sin este paso, todo lo que han hecho con el ozono es cambiar la estructura de las partículas haciéndolos más grandes, insolubles y / o pesado. Este paso es necesario para los sistemas que requieren un control de escala y la eliminación de partículas.

Es muy importante no para construir una unidad de ozono demasiado grande para manejar la bacteria, la escala y algas. El problema que se presenta en este punto podría ser la corrosión. Si lleva un residuo de ozono demasiado alto para de Por esta razón, es importante que se utilice la tecnología de tratamiento de agua y equipos relacionados con la ozonización. El resultado es un sistema que funciona sin necesidad de mucho mantenimiento, productos químicos peligrosos, el desperdicio de agua extrema y la corrosión costoso.