冷却塔は、効率的な熱伝達と温度調節システムを提供する産業プロセスの重要な構成要素です。ただし、その動作は水質に大きく依存します。未処理または管理が不十分な水は、スケール、腐食、生物付着などの問題を引き起こす可能性があります。これらの問題は、効率、機器の寿命、さらには公衆衛生に悪影響を及ぼします。

この総合ガイドでは、冷却塔用に特別に設計された水処理の原理、技術、ベストプラクティスについて詳細に調査しています。このマニュアルは、施設管理者、エンジニア、またはあらゆるオペレーターに役立ちます。

水処理冷却システムを理解する

冷却塔の水処理の最新の方法とベストプラクティスについて説明する前に、その基本と機能を理解しましょう。水は熱容量が高く、蒸発冷却特性があるため、冷却塔の主な熱伝達源です。

冷却塔システムでは、水処理は、冷却塔の給水、ブローダウン、循環水からあらゆる種類の不純物を除去するために使用される一連の方法または技術です。水処理プロセスは、水質と全体的な効果的な冷却塔管理を確保するために重要です。

水処理システムを計画する前に、次の重要な点に注目してください。

冷却塔のタイプ。

給水品質

熱交換器のタイプ

濃縮サイクルはどのようなものですか?

排出に必要な規制の取り決め

冷却塔水の化学組成

冷却水の不純物レベル

冷却塔のコンポーネントまたは機器は、メーカーの仕様を満たしていますか?

冷却塔処理は、次のような冷却塔全体の作業効率に無数のメリットをもたらします。

水の節約: 効果的でタイムリーな水処理システムは、水の損失を最小限に抑え、ブローダウンと水のリサイクルをより適切に管理します。水を効果的にリサイクルすることで、水の消費コストを大幅に削減します。

稼働時間の向上: 時間の経過とともに、汚染物質の蓄積、腐食、スケーリング、生物の増殖、またはその他の要因により、冷却塔の稼働能力が低下します。これらの問題に目を光らせ、重大な損傷が発生する前に水を処理することは、賢明で積極的な対応であり、冷却塔の稼働時間を最大化し、生産性を向上させるのに役立ちます。

部品の寿命が延びる: 計画的な水処理により、冷却塔部品を弱める可能性のあるスケールや腐食のリスクが減ります。冷却塔機器の修理や交換には多額の費用がかかります。適切な水処理により、これらのリスクを最小限に抑え、寿命を延ばし、作業能力を高めます。

安全な作業: 冷却塔内部の危険な化学物質の蓄積や生物の増殖は、周囲の作業員にとって危険です。そのため、水処理はこれらの健康上の懸念を和らげるのに役立ちます。

強く推奨される冷却塔水処理薬品

水の汚染や不純物の種類に応じて、水の処理にはいくつかの化学処理が使用され、それぞれの方法に特定の薬品が使用されます。これらの薬品は、冷却塔の効率と信頼性を効果的に向上させ、冷却塔の水に関する多くの懸念を解決します。

消泡剤

これらの消泡剤は、処理中に泡が発生するのを防ぎます。泡が発生すると冷却プロセスが妨げられる可能性があるためです。そのため、消泡剤または薬品は泡の発生を抑制します。たとえば、この点でシリコンベースのデフォーマーを使用できます。

PH 調整剤

冷却塔の重要な冷却機能を実行するには、良質の水が必要です。水の pH が低かったり高かったりしても、うまく機能しない場合があります。腐食やその他の問題の可能性を減らすために pH を調整するためのさまざまな pH 調整剤が市販されています。スルホン酸と水酸化ナトリウムを使用して pH のバランスをとることができます。

スケールと腐食防止剤

腐食とスケールの蓄積は、冷却塔のコンポーネントの機能と冷却プロセスに大きな影響を与える可能性があります。腐食とスケールの防止剤の化学物質は簡単に除去でき、機器の元の形状を再現できます。亜鉛塩、ケイ酸塩、リン酸塩、またはホスホネートは、水処理化学プロセスで使用できます。

殺生物剤

冷却塔の水は暖かく湿った環境にあるため、細菌、藻類、真菌、またはその他の微生物が繁殖することがあります。これらの微生物学的要因により水が汚染され、pH が乱れるため、その増殖を抑制するために特定の殺生物剤が使用されます。最もよく使用される殺生物剤には、臭素、塩素、およびクワットなどがあります。

これらは、水処理プロセス中に冷却塔で使用される一般的な化学物質です。最終的な化学物質は、完全な水分析後に選択する必要があることに注意してください。

補給水の取水

蒸発、ブローダウン、ドリフトにより冷却塔システムから失われた水を補充するプロセスを補給水の取水と呼びます。水は最適な動作レベルを維持し、効率的な熱伝達を確保するのに不可欠なため、水のレベルと品質を優先する必要があります。

水は、川、湖、自治体の給水など、さまざまな水源から供給される可能性があります。各水源には固有の特性があり、カスタマイズされた処理方法が必要です。水質は、冷却塔の全体的なパフォーマンスと耐久性に大きく影響します。したがって、腐食やスケールの原因となる汚染物質、沈殿物、ミネラルがないようにする必要があります。

水質と水源によって、ろ過、軟化、化学処理などを含む処理プロセスが決まります。このプロアクティブなアプローチにより、潜在的な問題がシステムに影響を与える前に特定できます。

きれいな補給水は、浸食やスケールを減らすことで機器の寿命も延ばします。

これにより、時間の経過とともにメンテナンスと交換のコストが削減されます。さらに、効果的な処理により生物の増殖が最小限に抑えられ、メンテナンスの必要性が減り、システムの信頼性が向上します。

冷却塔の濾過システムをアップグレードする

濾過は、冷却塔水処理システムの最初のプロセスであり、冷却塔水に含まれる浮遊粒子を除去します。これは、あらゆる種類の沈殿物、錆、有機物を濾過する必要があるため、最も重要かつ困難な（時間のかかる）作業の 1 つと考えられています。

水は小さな空間または穴を通過し、大きな浮遊粒子が残ります。この粒子はメッシュ フィルターに簡単に捕捉され、後で除去されます。高度な濾過プロセスでは、チャージ フィルター、砂フィルター、マルチメディア フィルターなど、複数の種類のフィルターが使用されます。

砂フィルター: 最新のフィルターには、冷却塔水から浮遊粒子を取り除いて水を浄化する、等級付けされた砂の層が複数あります。水が砂フィルター ベッド上を移動すると、汚染物質が捕捉され、冷却塔の水を浄化します。ただし、最大の濾過効率を維持するには、全身のメディア交換も不可欠です。

マルチメディア フィルター: 砂フィルターとまったく同じ動作メカニズムを備えていますが、ガーネット、無煙炭、砂などの異なるフィルター メディアがあります。プレスの最高の組み合わせにより、砂ろ過よりも効果的であると考えられています。

帯電フィルター: 最新のろ過プロセスは、1ミクロン未満の小さな粒子さえも水流から除去できるため、非常に効果的です。帯電フィルターは、最後のろ過段階で微細な粒子を引き寄せ、きれいで汚染されていない水を提供します。

イオン交換システム

これは、水中のイオンを望ましいイオンと交換するプロセスであり、最も一般的には樹脂上で行われます。この戦略では、スケールイオンなどの有害なイオンが腐食を引き起こし、重金属が除去され、冷却塔の性能と効率を継続的に妨げます。

この交換システムにはさまざまな汚染タイプがあります。

陽イオン交換: Ca2+やMg2+のように、水から正に帯電した粒子を除去します。

陰イオン交換: 名前が示すように、このシステムはSO4 2-やCl-などの負の電荷キャリアを抽出します。

混合床: 冷却塔水を処理するため、陽イオンと陰イオンの両方のカテゴリーが使用されるタイプです。

交換システムのコンポーネントには、樹脂、交換カラム、バルブ、再生システムが含まれます。ワックスまたは樹脂は交換プロセスの媒体として機能し、交換カラムには樹脂が収容されます。バルブは流れと再生を制御し、最終的に樹脂の容量を回復します。

このプロセスは、サービス、再生、すすぎの 3 つのステップで実行されます。最初のフェーズでは水がシステム内を流れ、このすべり中にイオン交換が行われます。2 番目のステージでは、塩 (NaCl) または酸で樹脂が回復され、すすぎサイクルで余分な再生剤が除去されます。

この技術により、水質が向上し、スケールや腐食が軽減され、機器の寿命が延び、システム効率が向上し、コストが節約されます。

PH レベルを調整する

水の pH のバランスが崩れることは、汚染や不純物の明らかな兆候です。水の標準で中性の pH は 7 です。これが低下すると、7 となり、水は酸性になります。7 より高くなると、水は不可欠であると考えられます。

ミネラル、錆、沈殿物、その他の不純物の混合など、冷却塔の水の pH を乱す要因はいくつかあります。炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、または水酸化カルシウムを溶解すると、pH が 7 から上昇し、より塩基性またはアルカリ性になります。

同様に、塩酸、アスコルビン酸、または硫酸などの酸を加えると、pH が低下して酸性が増し、この水は一次冷却塔の有効性に非常に有害です。

冷却塔の許容 pH レベルは、種類、使用材料、設計によって異なります。腐食を防ぎ、冷却塔の水質を確保するには、pH の調整が必須です。

腐食防止およびスケール防止処理

水処理システムにおける腐食防止処理の主な目的は、冷却塔の金属部品が損傷したり弱くなったりしないように保護することです。一部の化学的方法は、機器の寿命を延ばし、将来の腐食の蓄積を防止します。

一部の腐食防止剤 (ケイ酸塩または亜鉛塩) および pH 調整剤 (Hcl、NaOH、または KOH) は、錆びやあらゆる種類の腐食を防止するために使用されます。さらに、酸化性殺生物剤またはバイオキラーを使用して、腐食リスクを防止します。

スケール防止化学処理は、イオン交換処理の代替方法であり、ミネラルの蓄積やスケールに対する高度な保護を提供します。リン酸は、カルシウム、マグネシウム、カリウム、リン、およびその他のすべてのミネラルの堆積に対して冷却塔の水システムで広く使用されている主成分です。イオン交換作用によって冷却塔の水から複合イオンを軟化させ、熱交換器の効率を向上させる高度な軟水化技術が利用可能です。

ブローダウン処理

このプロセスは、冷却塔の定期メンテナンスに含まれるため、技術的な処理方法ではありません。ただし、ブローダウン方法は、全体的な清掃およびメンテナンス手順に不可欠です。この方法では、重金属や化学物質が蓄積されているシステムから水が除去されます。処理後、使用済みの水は淡水に置き換えられ、使用済みの水は処分されます。一部の冷却塔では、再汚染の可能性があるにもかかわらず、逆浸透法またはリサイクル法が使用されています。脱塩により、再侵入する不純物が除去され、ブローダウン後にミネラルレベルがテストされます。

冷却塔からのブリーディングは、スケールや腐食を防ぐための重要な段階です。この手順により、水の消費量が削減され、水の生成量が減り、機器が保護されます。これらの戦略は、最適な水質を維持し、高額な修理を抑えるために重要です。

冷却塔は、最適な容量を確保するために水の循環を管理します。特に水不足の地域では、水を節約するために、プラントでは逆浸透法やイオン交換などの後処理技術を導入しています。これらの方法は、液体および固体廃棄物を濃縮して除去し、処理された水を塔内で再利用できるようにすることで、廃棄物を最小限に抑え、水の消費量を削減します。

微生物学的処理

微生物の増殖を制御し、関連する問題を防ぐことは、非常に重要な側面です。水中の病原菌は、生物付着や腐食を引き起こし、レジオネラなどの健康リスクをもたらします。これらを回避するには、殺菌剤、消毒剤、有益な植物を使用することができます。さらに、有益な植物を利用して有害な植物に打ち勝つこともできます。

標準的な処理化学物質には、塩素、臭素、オゾン、アルデヒド、第四級アンモニウム化合物などがあります。ただし、微生物学的制御対策にも課題と考慮事項があります。これには、水質の変動、耐性の発達、化学物質の取り扱いと保管、規制の遵守、環境への影響が含まれます。したがって、微生物学的処理の原理を理解し、効果的な戦略を実施することで、冷却塔のオペレーターは安全で効率的で信頼性の高いシステムを確保できます。

冷却塔システムの水処理の基本用語

ここでは、知っておくべき冷却塔の基本用語と最もよく使用される用語を紹介します。冷却塔の処理プロセスを理解するのは複雑なので、これらの用語を理解することで、詳細な概念を理解するのに役立ちます。

殺生物剤：これらは微生物を殺すか、成長を阻害します。湿った暖かい環境にある冷却塔は、微生物の繁殖に最適です。殺生物剤は、水処理プロセスで微生物の成長を止めるために使用されます。

アルカリ度：アルカリ度の測定は、水処理の重要なステップです。これは、水中のカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、または炭酸塩の量を示します。

濃縮サイクル：COCは、循環水（ブローダウン）の拡散固形物の濃度と補給水の比率です。これは、ミネラル含有量がどれだけ増加したかを調べるために使用されます。

補給：蒸発プロセス、ドリフト、またはブローダウンにより、水の一部が失われます。それを補うために、補給水と呼ばれる真水が冷却塔に追加されます。

ブローダウン: 冷却塔システムは、冷却塔から不純物を取り除きます。これをブローダウンと呼びます。場合によっては、漏れ、風損、ドリフトも冷却塔ブローダウンに含まれます。

熱負荷: 冷却塔プロセスから除去する必要がある熱エネルギーの量。これは、1 時間あたりの BTU で測定されます。

総溶解塩分: 冷却塔プロセス水に溶解している有機物と無機物の正確な量。TDS として表されます。

風損: 風損とは、風が吹いたときに冷却塔から水滴の形で失われる水です。

質量バランス: 水バランスまたは質量バランスは、補給水とブローダウン水、および蒸発水の同量です。

トン: 冷却塔システムの容量サイズはトンで表されます。1 トン = 1 時間あたり 12,000 BTU。

結論

効果的な水処理は、効率的で信頼性の高い冷却塔運用の基盤です。この百科事典ガイドに記載されている基本的な動作原理、技術、ベストプラクティスを理解することで、オペレーターやエンジニアは冷却塔のパフォーマンスを最適化できます。

このガイドの知識を適用する際には、水処理は継続的な監視、メンテナンス、改善を必要とする継続的なプロセスであることを忘れないでください。情報を入手し、変化する規制や技術に適応し、冷却塔の水管理の卓越性を目指してください。

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