Cooling Tower มีตะกรันเกิดจากอะไร? สาเหตุและวิธีป้องกันตะกรันในระบบ

Cooling Tower มีตะกรันเกิดจากอะไร? เป็นคำถามที่ผู้ดูแลระบบ Chiller และระบบน้ำหล่อเย็นในโรงงานมักพบเมื่อประสิทธิภาพของระบบเริ่มลดลง

ตะกรัน หรือ Scale เกิดจากแร่ธาตุที่ละลายอยู่ในน้ำตกตะกอนและเกาะสะสมบนพื้นผิวต่าง ๆ ภายในระบบ โดยเฉพาะบริเวณที่มีการถ่ายเทความร้อนและบริเวณที่น้ำมีการระเหยสูง

หากปล่อยให้ตะกรันสะสมเป็นเวลานาน อาจทำให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลง การไหลของน้ำติดขัด และทำให้ระบบต้องใช้พลังงานมากขึ้น

ข้อมูลจาก U.S. EPA ระบุว่าการสะสมของแร่ธาตุ เช่น Calcium Carbonate สามารถก่อให้เกิด Scale และลดความสามารถในการทำความเย็นของ Cooling Tower ได้

ตะกรันใน Cooling Tower คืออะไร?

ตะกรัน หรือ Scale คือคราบแข็งที่เกิดจากสารละลายหรือแร่ธาตุในน้ำตกผลึกและเกาะบนพื้นผิวของระบบ

ตะกรันที่พบใน Cooling Tower อาจประกอบด้วยแร่ธาตุหลายชนิด เช่น

• Calcium Carbonate

• Calcium Sulfate

• Calcium Phosphate

• Silica

• Magnesium compounds

• Iron oxides

โดย Calcium Carbonate เป็นหนึ่งในชนิดของตะกรันที่พบได้บ่อยในระบบ Cooling Tower

เมื่อมีแร่ธาตุสะสมมากขึ้นและถึงจุดที่ไม่สามารถคงอยู่ในรูปสารละลายได้ แร่ธาตุจะเริ่มตกตะกอนและเกาะบนพื้นผิวของท่อหรืออุปกรณ์

1. น้ำระเหย ทำให้แร่ธาตุเข้มข้นขึ้น

นี่คือหนึ่งในสาเหตุหลักของการเกิดตะกรันใน Cooling Tower

หลักการทำงานของ Cooling Tower คือการใช้น้ำช่วยถ่ายเทความร้อน และส่วนหนึ่งของน้ำจะระเหยออกไปในอากาศ

แต่แร่ธาตุที่ละลายอยู่ในน้ำ เช่น Calcium, Magnesium และ Silica ไม่ได้ระเหยออกไปพร้อมกับน้ำ

ดังนั้น เมื่อมีน้ำระเหยออกไปอย่างต่อเนื่อง ปริมาณแร่ธาตุที่เหลืออยู่ในน้ำหมุนเวียนจึงมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น

เมื่อความเข้มข้นสูงเกินระดับที่ระบบสามารถควบคุมได้ ก็มีโอกาสเกิดตะกรันมากขึ้น

EPA อธิบายหลักการนี้ไว้เช่นกันว่า เมื่อน้ำระเหยออกจาก Cooling Tower แร่ธาตุที่ละลายอยู่จะยังคงอยู่ในระบบ ทำให้ความเข้มข้นของ Total Dissolved Solids หรือ TDS เพิ่มขึ้น และหากสูงเกินไปสามารถนำไปสู่การเกิด Scale ได้

2. น้ำที่ใช้ในระบบมีแร่ธาตุสูง

คุณภาพของ Make-up Water หรือ น้ำเติมเข้าสู่ระบบ มีผลโดยตรงต่อการเกิดตะกรัน

หากน้ำมีความกระด้างสูงหรือมีแร่ธาตุ เช่น Calcium และ Magnesium ในปริมาณมาก เมื่อถูกนำมาใช้ใน Cooling Tower และเกิดการระเหยซ้ำ ๆ แร่ธาตุเหล่านี้ก็จะสะสมในระบบมากขึ้น

ตัวอย่างเช่น

น้ำมี Calcium สูง → น้ำระเหย → Calcium เข้มข้นขึ้น → เกิดการตกผลึก → เกิด Calcium Carbonate Scale

ดังนั้น ก่อนออกแบบระบบ Water Treatment ควรตรวจสอบคุณภาพของน้ำที่นำมาใช้จริง ไม่ควรเลือกสารเคมีโดยดูจากชื่อผลิตภัณฑ์เพียงอย่างเดียว

3. ค่า TDS และ Conductivity สูงเกินไป

TDS (Total Dissolved Solids) คือปริมาณสารที่ละลายอยู่ในน้ำโดยรวม ส่วน Conductivity เป็นค่าที่ใช้บ่งชี้ความสามารถของน้ำในการนำไฟฟ้า ซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณไอออนหรือสารละลายบางชนิดในน้ำ

เมื่อ Cooling Tower ทำงานต่อเนื่องโดยไม่มีการควบคุมการระบายน้ำหรือ Blowdown อย่างเหมาะสม ค่า TDS และ Conductivity สามารถเพิ่มขึ้นได้

เมื่อสารละลายในน้ำมีความเข้มข้นสูงขึ้น ความเสี่ยงในการเกิดตะกรันก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

U.S. Department of Energy แนะนำให้ติดตามและควบคุม Blowdown รวมถึงค่า Conductivity และ Cycles of Concentration เพื่อควบคุมความเข้มข้นของสารละลายในระบบ

4. ควบคุม Cycles of Concentration ไม่เหมาะสม

Cycles of Concentration (COC) เป็นอีกปัจจัยสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการเกิดตะกรัน

พูดง่าย ๆ คือ ยิ่งน้ำในระบบถูกหมุนเวียนและมีการระเหยมากเมื่อเทียบกับการระบายน้ำออก แร่ธาตุที่ละลายอยู่ก็ยิ่งมีโอกาสสะสมและเข้มข้นขึ้น

การเพิ่ม Cycles of Concentration สามารถช่วยลดการใช้น้ำและลดปริมาณ Blowdown ได้ แต่หากเพิ่มสูงเกินความเหมาะสมโดยไม่ควบคุม Water Chemistry ก็อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อ Scale และ Corrosion

ดังนั้นจึงไม่ใช่ว่า Cycles ยิ่งสูงยิ่งดี แต่ต้องเลือกให้เหมาะสมกับคุณภาพน้ำและระบบ Water Treatment ของแต่ละหน้างาน

DOE ระบุว่าจำนวน Cycles ที่ระบบสามารถรองรับได้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของ Make-up Water และโปรแกรม Water Treatment ที่ใช้

5. ค่า pH ของน้ำมีผลต่อการเกิดตะกรัน

ค่า pH เป็นอีกหนึ่งตัวแปรสำคัญของ Water Chemistry

การเปลี่ยนแปลงของ pH สามารถส่งผลต่อสมดุลของแร่ธาตุในน้ำ และมีผลต่อแนวโน้มการตกตะกอนของสารประกอบบางชนิด

โดยเฉพาะ Calcium Carbonate ซึ่งเป็นตะกรันที่พบได้บ่อยในระบบ Cooling Tower

ดังนั้นการดูแค่ค่า Conductivity อย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ ควรพิจารณาค่า pH, Alkalinity, Hardness และองค์ประกอบอื่น ๆ ร่วมกันด้วย

EPA แนะนำให้ติดตามพารามิเตอร์สำคัญของน้ำ Cooling Tower เช่น pH, Alkalinity, Conductivity และ Hardness เพื่อช่วยควบคุมการเกิด Scale และปัญหาอื่นในระบบ

6. อุณหภูมิและการถ่ายเทความร้อนมีผลต่อการตกตะกอน

บริเวณที่มีอุณหภูมิสูงหรือมีการถ่ายเทความร้อนอาจเป็นจุดที่มีโอกาสเกิดตะกรันได้มากขึ้นสำหรับแร่ธาตุบางชนิด

เมื่ออุณหภูมิและความเข้มข้นของแร่ธาตุอยู่ในสภาวะที่เหมาะสม สารที่ละลายอยู่ในน้ำอาจเปลี่ยนเป็นของแข็งและเกาะตามพื้นผิวของอุปกรณ์

จึงมักพบปัญหา Scale บริเวณ

• Heat Exchanger

• Condenser

• ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน

• Fill Media

• หัวจ่ายน้ำ

• Basin และพื้นที่ต่าง ๆ ที่มีการสะสมของแร่ธาตุ

7. การ Blowdown ไม่เหมาะสม

Blowdown หรือ Bleed-off คือการระบายน้ำบางส่วนออกจากระบบ เพื่อควบคุมความเข้มข้นของแร่ธาตุและสารละลายที่สะสมอยู่ในน้ำหมุนเวียน

หาก Blowdown น้อยเกินไป น้ำในระบบอาจมี TDS และแร่ธาตุสะสมสูงขึ้นจนเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิด Scale

แต่ถ้า Blowdown มากเกินไป ก็อาจทำให้

• สิ้นเปลืองน้ำ

• สูญเสียสารเคมี

• เพิ่มค่าใช้จ่ายในการเติมน้ำ

• เพิ่มปริมาณน้ำทิ้ง

ดังนั้นการควบคุม Blowdown จึงควรสัมพันธ์กับคุณภาพน้ำและค่า Cycles of Concentration ของระบบ

ตะกรันใน Cooling Tower ส่งผลเสียอย่างไร?

เมื่อ Scale สะสมมากขึ้น อาจทำให้เกิดปัญหาหลายด้าน เช่น

ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลง

ชั้นตะกรันที่เกาะบนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถทำหน้าที่เสมือนฉนวน ทำให้การถ่ายเทความร้อนลดลง

น้ำไหลเวียนไม่สะดวก

หากตะกรันสะสมในท่อหรือช่องทางน้ำมากขึ้น อาจทำให้พื้นที่สำหรับการไหลของน้ำลดลง

เครื่องจักรทำงานหนักขึ้น

เมื่อระบบระบายความร้อนได้ไม่ดี อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องอาจต้องทำงานนานขึ้นหรือทำงานหนักขึ้นเพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ

ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเพิ่มขึ้น

หากปล่อยให้ตะกรันสะสมจนหนา การแก้ไขอาจต้องใช้เวลาและค่าใช้จ่ายมากกว่าการควบคุมตั้งแต่เริ่มต้น

EPA ระบุว่าการสะสมของ Scale สามารถลด Cooling Capacity และในกรณีที่รุนแรงอาจกีดขวางการไหลของน้ำและนำไปสู่ต้นทุนพลังงานที่สูงขึ้นได้

จะรู้ได้อย่างไรว่า Cooling Tower เริ่มมีปัญหาตะกรัน?

ควรตรวจสอบเมื่อพบสัญญาณ เช่น

• อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นสูงขึ้น

• ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลง

• ค่า Conductivity สูงกว่าปกติ

• ค่า TDS สูงขึ้น

• พบคราบแข็งสีขาวหรือสีเหลือง

• มีตะกอนสะสมใน Basin

• ท่อหรือหัวจ่ายน้ำเริ่มอุดตัน

• ระบบต้องใช้พลังงานมากขึ้น

• ต้องล้างระบบบ่อยกว่าปกติ

อย่างไรก็ตาม อาการเหล่านี้ไม่ได้หมายความว่าเกิดจาก Scale เพียงอย่างเดียว ควรตรวจสอบ Water Chemistry และสภาพระบบร่วมกันก่อนเลือกวิธีแก้ไข

ป้องกันตะกรันใน Cooling Tower ได้อย่างไร?

การป้องกันที่มีประสิทธิภาพควรทำหลายด้านร่วมกัน ได้แก่

1. ตรวจสอบคุณภาพน้ำ

ควรตรวจสอบค่า เช่น

• pH

• Conductivity

• TDS

• Hardness

• Alkalinity

• Silica

อย่างสม่ำเสมอ

2. ควบคุม Cycles of Concentration

กำหนดค่า COC ให้เหมาะสมกับคุณภาพน้ำและระบบ Water Treatment

3. ควบคุม Blowdown

ใช้การควบคุม Blowdown ที่เหมาะสม เพื่อไม่ให้แร่ธาตุสะสมในระบบมากเกินไป

4. ใช้ Scale Inhibitor

การใช้ Scale Inhibitor ที่เหมาะสมกับ Water Chemistry สามารถช่วยควบคุมการตกตะกอนและลดการสะสมของตะกรันได้

5. ล้างระบบเมื่อมี Scale สะสม

หากตะกรันเกิดขึ้นแล้ว การใช้ น้ำยาล้างตะกรัน Cooling Tower ที่เหมาะสมกับชนิดของ Scale และวัสดุของระบบ สามารถช่วยกำจัดคราบสะสมและฟื้นฟูประสิทธิภาพของระบบได้

สามารถดูผลิตภัณฑ์เคมีอุตสาหกรรมของ WARICH GROUP เพื่อดูผลิตภัณฑ์สำหรับงานระบบน้ำและงานอุตสาหกรรม หรือสอบถามทีมงานเพื่อเลือกสารเคมีให้เหมาะกับลักษณะของหน้างาน

สรุป: Cooling Tower มีตะกรันเกิดจากอะไร?

สาเหตุหลักของตะกรันใน Cooling Tower มาจาก แร่ธาตุในน้ำที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นจากกระบวนการระเหย จนเกิดการตกตะกอนและเกาะบนพื้นผิวของระบบ

ปัจจัยสำคัญที่ควรควบคุม ได้แก่

คุณภาพน้ำ + TDS + Conductivity + pH + Hardness + Cycles of Concentration + Blowdown + Water Treatment

ดังนั้น การแก้ปัญหาตะกรันที่ดีไม่ใช่เพียงการรอให้เกิดคราบแล้วค่อยล้าง แต่ควรมีการตรวจสอบคุณภาพน้ำและวางระบบป้องกันอย่างต่อเนื่อง

หาก Cooling Tower ของคุณเริ่มมีคราบตะกรัน ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลง หรือไม่แน่ใจว่าควรเลือก น้ำยาล้างตะกรันหรือ Scale Inhibitor ชนิดใด สามารถติดต่อ WARICH GROUP เพื่อขอคำแนะนำเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์และแนวทางที่เหมาะสมกับระบบของคุณได้