برج خنک کننده راکتور

برج خنک کننده راکتور

برج خنک کننده راکتور یک ساختمان مهم در نیروگاه‌های اتمی است که برای خنک کردن آب سوخت هسته‌ای استفاده می‌شود. این برج دارای طبقات متعدد است که در هر طبقه آب سرد را به طور پراکنده به بالا می‌برد. از آب سرد سمپاده شده را می‌گویند و در بالای نیروگاه جمع‌‌آوری می‌شود.

جهت شروع اقدامات مربوط به تعمیرات برج خنک‌ کننده نیاز است که مراحل زیر طی شود تا از نظر ایمنی مشکلی بوجود نیاید. وقتی برج خنک‌ کننده خاموش است دسترسی به بخش های مختلف آن به راحتی امکان پذیر است و کاربر می‌ تواند تعمیر و یا تعویض قطعات را به سرعت انجام دهد. در تمام مراحل در نظر داشته باشید که حفظ ایمنی در هنگام کار بسیار مهم است.

با وارد شدن آب سمپاده شده به برج خنک کننده، آن را از سوخت هسته‌ای گرم تر می‌سازد. سپس به وسیله باد و ایجاد یک جریان ترجیحی، حرارت متعاقباً از آب برداشت می‌شود و خنک می‌شود. این فرآیند به صورت مکانیکی و همچنین تبخیری صورت می‌گیرد. حرارت به هوا منتقل می‌شود و در نتیجه آب خنک شده به پایین برمی‌گردد و سیرکوله می‌شود.

هدف از استفاده از برج خنک کننده راکتور، جلوگیری از بیش از حرارت رسیدن به محیط زیست است. با کاهش حرارت سوخت هسته‌ای، محیط زیست و آب‌های اطراف نیروگاه حفظ می‌شود و احتمال تاثیر منفی بر روی جانداران آبزی و جانوران محیطی کاهش می‌یابد. همچنین، استفاده از برج های خنک کننده راکتور به خنک شدن سریع‌تر سوخت هسته‌ای کمک می‌کند و در نتیجه پایداری و بهره وری نیروگاه را افزایش می‌دهد.

یکی از انواع پکینگ برج خنک کننده، پکینگ اسپلش برج خنک کننده است که از لایه‌های بند و میله‌های پلاستیکی تشکیل شده است که هنگام برخورد آب با آن، آب را به صورت قطرات بسیار ریز پخش می‌کند. هر چه تعداد و قطرات ریزتری را ایجاد نماید، سطح تماس و زمان بیشتری را بوجود می‌آورد. پکینگ اسپلش به طور سنتی از چوب ساخته می‌شود، ولی طراحی‌های جدید آن با جنس پی وی سی (PVC) و در انواع مختلفی ساخته می‌شود.

قبل از آشنایی با برج خنک کننده و نحوه عملکرد آن بهتر است با مفهوم دمای مرطوب و خشک آشنا شویم:

دمای خشک هوا

دمای خشک یا دمای حباب خشک دمایی است که توسط دماسنج های معمولی قابل اندازه گیری است .هنگام اندازه گیری دمای خشک محیط دماسنج باید در سایه ودور از اثار تشعشع خورشید قرار داشته باشد.

دمای خشک محیط در هر منطقه طبق اطلاعات استخراج شده از ایستگاه های هواشناسی دارای میانگین حداقل وحداکثر می باشد که در محاسبات تهویه به عنوان مراجع مورد استفاده قرار می گیرد.

دمای مرطوب هوا

چنانچه حباب یک دماسنج معمولی را با یک پارچه ای مرطوب پوشانده ودر معرض جریان هوا قرار دهیم دماسنج دمایی را نشان می دهد که از دمای خشک کمتر است این دمارا دمای مرطوب یا دمای حباب مرطوب می نامند.
در واقع دمایی که توسط این دماسنج نمایش داده می شود واکنشی است به تاثیر سرمایش تبخیری آب که پارچه به آن آغشته شده است.
محاسبه دمای مرطوب با استفاده از دمای خشک ورطوبت نسبی از نمودار سایکرومتریک قابل محاسبه می باشد.
در برج های خنک کننده دربهترین شرایط دمای آب برج 3-2 درجه بالاتر از دمای حباب مرطوب خواهد بود در چنین شرایطی استفاده از برج خنک کننده در مناطقی با رطوبت بالا بلا استفاده می باشد.

برج خنک کننده

در اکثر کارخانجات کوچک وبزرگ یکی از اصلی ترین ومهم ترین تجهیز درحوزه ی خنک کاری میتوان به برج خنک کننده (کولینگ تاور) اشاره کرد.

در واحدهاي صنعتي بعضي از واكنشهاي شيميايي در درجه حرارت بالا صورت مي گيرند و نيز بعضي از واكنشهاي شيميايي حرارت زا مي باشند بنابراين لازم است حرارت حاصل را به طريقي از سيستم خارج نمود ، كه اين كار را با استفاده از برجهاي خنك كننده آبي و يا خنك كننده هاي هوايي انجام مي دهند.

خنك كننده‌هاي هوايي از سيال هوا استفاده مي كند و به دليل ضريب انتقال حرارت كم هوا نياز به سطح تبادل حرارتي زيادي است به همين علت خنك كننده هاي هوايي بسيار بزرگتر از خنک كننده هاي آبي مي باشند.

از طرف ديگر كنترل اين خنک كننده‌ها و همچنين به جريان درآوردن هوا در آنها مشكل تر از خنک كننده هاي آبي مي باشد.

همچنين مهمترين نقص خنك كننده هاي هوايي نسبت.به نوع آبي افت دماي كمتر آن مي باشد حداكثر كاهش دما در اين نوع خنك كننده ها 10 درجه فانهایت می باشد واگر دمای هوا بالا باشد اثر خنک کنندگی دستگاه به شدت کاهش می یابد.

در خنك كننده هاي آبي از سيال آب استفاده مي كنند كه غالبا شامل آب شيرين، آب شوردريا ويا مخلوطي از آب يا الكل هاي مونو يا پلي هيدريک می باشد، بسته به نوع منبع تأمين آب، خنك كن ممكن است داراي كيفیت هاي متفاوتي باشد كه با توجه به كيفيت آب‌هاي مورداستفاده تمايل به خوردگي و رسوب گذاري و … در برجهاي خنك كننده آبي وجود خواهد داشت و بايستي اصلاحات لازم را روي آب انجام داد كه تا آنجا كه ممكن است خطرات حاصل را به حداقل رساند.

نکات مهم نگهداری از برج‌ های خنک کن چوبی

• نگهداری بدنه‌ ی این برج‌ ها در زمان توقف به خصوص در فصل تابستان حائز اهميت می‌ باشد
• گرمای زياد باعث ترک خوردگی چوب‌ ها می‌ گردد؛ بنابراين آب پاشی قسمت چوبی برج ضروری است
• تنوره برج كه در بالاترين ارتفاع برج قرار گرفته و فن در آن بخش نصب شده است، نقش دودكش را ایفا می كند

چوب مخصوص کولینگ تاور چوبی

چوب‌ های بکار رفته در یک برج خنک کننده باید دارای شرایط فیزیکی خاصی باشند تا ضمن خنک کردن آب داغ، بتوانند در برابر حرارت دائمی بالا و محیط پر رطوبت دوام مورد نیاز را داشته باشند. به طور طبیعی، چوب خام در شرایط محیطی ذکر شده، بیشتر از یکسال دوام نخواهد آورد و برای دام بیشتر نیاز به تعویض با چوب‌ های جدید دارد که به طبع، هزینه‌ های تعویض سنگینی را نیز با خود در پی خواهد داشت.

چوب بکار رفته در یک کولینگ تاور قبلاً باید در رآکتورهای خاصی و تحت خلاء از مایعات و روغن‌ های سلولزی تخلیه شده قرار داده شود. سپس تحت فشار بالا، مواد معدنی خاصی به داخل آن تزریق می‌ گردد که اصطلاحاً به آن، چوبی، چوب تیمار شده یا چوب اشباع شده می‌ گویند. در این حالت، عمر مفید چوب بکار رفته در برج خنک کننده در صورتی که بصورت استاندارد و علمی اشباع شده باشد به بیش از 10 سال نیز می رسد.

به دلیل استفاده گسترده از چوب درختان به تدریج نگرانی‌ های زیست محیطی در مورد کولینگ تاور چوبی آغاز شد. همچنین نگرانی در مورد مقاومت فرآیند اشباع شدن و ریسک از دست دادن مواد شیمیایی نگهدارنده چوب در تماس با جریان آب، در نهایت منجر به کنترل‌ های سخت‌ تر در صنعت و فرمول‌ های نگهدارنده شیمیایی جدیدی شد.

پکینگ برج خنک کننده قلب یک برج خنک کننده می‌ باشد و عملکرد موثر برج خنک کن وابسته به پکینگ مورد استفاده در آن می‌ باشد. هدف از قراردادن پکینگ رندوم اسپلش  ایجاد سطح تماس و زمان تماس گسترده میان آب و هوا می‌ باشد تا انتقال حرارت از آب به هوا صورت گیرد.

همراه با پیشرفت در ساخت فولاد و افزایش هزینه مبارزه با نگرانی‌ های زیست محیطی در مورد برج های خنک کننده چوبی، باعث شد تا در نهایت استفاده از چوب در ساخت برج خنک کننده محبوبیت خود را از دست بدهد.