Введение

Градирни отводят в атмосферу теплоту отработанных материалов различных производственных циклов. Это - их главная жизненная функция. Большинство современных градирен, используемых в системе охлаждения воды, старше 30 лет. Большая часть из них спроектированы плохо или же с приоритетом экономичности по сравнению с эффективностью.

Часто к градирням систем водоохлаждения и конденсаторам систем рефрижерации относятся без должного внимания, считая их наименее важной частью системы.

Но это не соответствует истине. В системе рефрижерации градирня отводит как теплоту от компрессора, так и теплоту от испарителя. Результатом плохой работы или плохого проекта градирни может стать возрастание текущих затрат более чем на 50%.

В системах водоохлаждения охлаждающая вода может быть использована для сжижения продукта в верхней части дистилляционной колонны. Чем холоднее вода, тем больше продукта дистиллируется. Градирня, которая работает не на полную мощность - одна из основных причин снижения производительности станции (на 50%), и повышения текущих затрат станции.

Помните, что маловероятно, чтобы “какая попало” градирня оказалась оптимальной для вашей системы.

Также маловероятно, что показатели работы “какой попало” градирни имеют хоть что-нибудь общее с нормальными условиями ее эксплуатации.

При конструировании не поддавайтесь искушению впасть в синдром “дешево и сердито”. Общей тенденцией является то, что текущие затраты для механической станции в течение ее жизненного цикла намного превышают ее капитальные затраты.
Как сэкономить энергию в системах с градирнями

Ниже вы найдете множество способов того, как улучшить КПД систем градирен с тем, чтобы дать большую экономию текущих затрат при малых периодах окупаемости. Экономия по многим статьям, связанная с различными операциями градирни, может оказаться весьма стоящей внимания, особенно когда можно достичь других видов экономии, связанной с производством - например, когда градирни используются для конденсации продукта - как в дистилляционной колонне или в турбинном конденсаторе генерирующей установки. В этом случае можно достичь так же большей экономии.

Другим примером является охлаждение машин. Многие индустриальные машины требуют охлажденной воды для эффективной работы. Такими машинами являются внутренний охладитель или компрессор воздуха. Если используется слишком высокая температура охлажденной воды, то удельное потребление энергии машиной возрастет и приведет к повышению эксплуатационных затрат до 20%, что может легко вылиться в тысячи долларов в год. Высокие температуры охлаждаемой воды могут иметь место из-за плохих термических показателей градирни, проблем с откачкой или отложениями на внутренних поверхностях, вызванных загрязнением воды, которые не удалось обработать.
Энергосбережение в системах водоохлаждения может быть рассмотрено в рамках следующих разделов
возможности системы возможности цикла возможности обслуживания.
Возможности проекта системы

Проект градирни

Выбор типа и размеров градирни имеет большое влияние как на термальный КПД градирни, так, следовательно, и на ее энергопотребление, и может оказывать определяющее влияние на цикл в целом. На на данный моментшний день эксплуатируются два базовых типа градирен - градирни с противотоком и градирни с поперечным потоком. Градирни с поперечным потоком распространены в большей степени. Вот некоторые важные соображения, о которых следует помнить при выборе градирен. Большую часть эксплуатационных затрат градирен составляют “насосные” затраты - т.е. затраты на откачивание, обеспечивающее циркуляцию горячей воды на вершину градирни, прежде чем она начнет свой путь вниз, чтобы охладиться. Градирня с противотоком требует гидростатического напора на 20 - 50 процентов меньше, чем градирня с поперечным потоком. Это - благодаря тому, что градирня с противотоком требует поднятия жидкости на меньшую высоту. Градирня с противотоком требует меньшего напора для сопел распыления воды, но общий напор откачивания все равно будет меньше, чем для градирен с поперечным потоком. Градирня с противотоком может использовать для перемещения воздуха большую мощность вентилятора, что заложено в проекте этих градирен, но это компенсируется большей экономией на откачке по сравнению с градирней с поперечным потоком. Бичом градирен является рециркуляция воздуха: влажный воздух начинает затягиваться обратно в воздухозаборное жалюзи градирни. Это происходит из-за перепада давлений, который устанавливается на различных уровнях градирни. Рециркуляция значительно влияет на показатели работы градирни. Воздухозаборные жалюзи градирни с противотоком расположены в нижней части градирни, и здесь, нет проблемы рециркуляции воздуха. В случае градирен с поперечным потоком жалюзи располагаются по высоте на одной или двух ее сторонах, и здесь, следовательно, при определенных атмосферных условиях возможна рециркуляция.

Причиной рециркуляции иногда может быть и расположение градирни по отношению к другим градирням или зданиям, и это может снижать показатели градирни на 50%. Не столь уж редким является плохое расположение градирни - на крышах зданий или даже м. зданиями.

При выборе места размещения градирни с принудительной тягой следует исходить из того, что движение воздуха в градирне осуществляется за счет высокой скорости воздуха на входе и низких его скоростях на выходе. Следовательно, вход в градирню не должен иметь никаких препятствий. Выход воздуха также должен быть свободен от препятствий. Неправильное расположение градирни с принудительной тягой может привести к крайне низким показателям работы и потребовать больших затрат для компенсации. В случае градирен с противотоком колонны наведенной тяги и вентилятор располагаются на вершине градирни, и достигаются высокая v выброса горячего влажного воздуха (более 500 м/мин). отработанный воздух выводится из приемных секций. Это приводит к лучшим показателям и также означает, что возможна гибкость при размещении градирни. Температура приближения (разность температур м. водой, покидающей градирню, и температурой влажного термометра (психрометра)) должна быть как можно меньшей для данного проекта и данной точки росы. Температура приближения для градирни с противотоком примерно на 2 градуса лучше, чем для градирни с поперечным потоком. Следовательно, градирня с противотоком существенно улучшает охлаждение за уплаченные Вами деньги.

Вот три основных элемента, которые определяют КПД градирни:

Хорошее распределение воды;

Хороший поток воздуха;

Хорошее заполнение влажной поверхности.

Тип градирни с противотоком намного более открыт для усовершенствований, чем негибкая конструкция градирни с поперечным потоком. Замените более старые ветви распылительных сопел на поливинилхлоридные трубы и высокоэффективные керамические сопла для лучшего распределения воды. Это может с большой вероятностью привести к экономичности трудозатрат на очистку сопел устаревшего типа, и к улучшению показателей работы градирни. Позаботьтесь о том, чтобы вентилятор соответствовал режиму работы. Величина потока воздуха должна обеспечивать требуемое охлаждение. Требуемая величина потока воздуха, следовательно, является функцией на данный моментшнего состояния окружающей среды и степени охлаждения, которую должна обеспечивать градирня.

Есть ряд способов сберечь энергию за счет потока воздуха

Отслеживать температуру сброса воды и отрегулировать v вентилятора - используя управляемый привод скорости. Помните, что мощность, которую забирает вентилятор, пропорциональна кубу скорости. Таким образом, снижая v (и, следовательно, поток воздуха), на 30%, мы снижаем мощность более чем на 60%.

Шаг лопастей вентилятора может быть подобран чтобы изменить угол атаки лопатки вентилятора и, следовательно, v движения воздуха. В связи с этими изменениями характеристическая кривая вентилятора перемещается вверх или вниз - v потока увеличивается или уменьшается. Так как потребляемая мощность пропорциональна скорости воздуха, сберегается энергия. можно рассчитывать на 2-летний период окупаемости.

Помните, что работа, которую должен выполнить вентилятор, будет меняться в течение года, по мере изменения показаний наружной температуры влажного термометра психрометра. Например, если вентилятор спроектирован на 100% мощность при температуре влажного термометра в 26 градусов, то при температуре влажного термометра в 10 градусов мощность вентилятора можно снизить до 30% общей мощности. Идеальным здесь является использование привода с регулируемой скоростью. Экономия мощности вентилятора и усовершенствования показателей работы градирни могут также быть достигнуты благодаря использованию вентиляционных цилиндров увеличения скорости, помещаемых поверх вентиляторов, размещенных на крыше градирни с противотоком. Эффект Вентури для такого вентилятора приведет к возрастанию скорости потока воздуха и, следовательно, уменьшению работы, которую должен совершить вентилятор. Замена устаревших деревянных брусков, из которых состоит заполнение градирни, на более эффективный ячеечный заполнитель. Это может увеличить эффективность существующей градирни на 15% при малых затратах. Убедитесь, что хорошо работают сепараторы капель. Они сберегают воду, гарантируя, что с потоком горячего воздуха, покидающим верхнюю часть градирни, уносится мало воды - этот унос воды также является причиной недовольства. Потери воды с тягой приводят к усилению требований по обустройству и потере химикатов на обработку воды. В многосекционной градирне используйте только то количество ячеек, которое вам необходимо. есть принцип. возможность отсечения неработающих ячеек, для снижения проскальзывания воздуха вдоль них, что может привести к повышению энергопотребления вентилятором.
Возможности цикла

Охлаждение воды для нужд рефрижерационной установки

Там, где обычная водоохладительная система обслуживает несколько рефрижерационных конденсаторов, таких, как кожухотрубные испарители, необходимо учитывать особые соображения: Необходимо рассмотреть принцип. возможность замены кожухотрубных испарителей испарительным конденсатором, который дает лучшую температуру приближения и, следовательно, более низкие гидравлические напоры, а, следовательно, экономию мощности компрессора. См. раздел экономичности на рефрижераторах. Кроме того, улучшить температуру приближения и снизить энергию абсорбции компрессора может замена кожухотрубных испарителей на пластинчатые теплообменники. Если используются регулируемые приводы скорости в распределительных насосах охлаждения, помните, что показатель оборота фондов лучше для пластинчатых теплообменников, чем для кожухотрубных испарителей. Это - потому, что коэффициенты теплопередачи в кожухотрубных теплообменниках зависят от скоростей потоков, как типичные пластинчатые теплообменники не подвержены этому влиянию в той же степени. Может быть полезным уменьшение потока воды и потока воздуха к конденсаторам рефрижератора при работе рефрижерационных компрессоров при нагрузке ниже 50% полной нагрузки. При работе компрессора на полной нагрузке штрафы перекроют экономию на мощности насосов и вентилятора, т.е. лучше поддерживать давление как можно более низким, но при этом обеспечить циркуляцию хладагента.
Возможности экономичности за счет технического обслуживания

Так как загрязнение теплоотдающей поверхности градирен является одной из основных причин низкой эфф. градирен, весьма важно содержать эти поверхности в чистоте.
Физическая очистка
Удалить всю грязь и т.д. с внутренних поверхностей градирни. Это поддерживает градирню в чистоте и минимизирует перепады давления воздуха и воды Проверить трубопроводы перетоков на предмет правильности режима работы Очистить фильтры на всасывании Проверить, имеется ли байпас воздуха с выхода градирни на ее вход. Если есть, этот байпас может быть снижен путем добавления перегородок или более высоких камер выброса. Проверить работу сопла и очистить его, если необходимо. Проверить правильность шаблона распыления сопла Заменить разрушенный материал заполнителя, проверить на износ Проверить, правильно ли функционируют заслонки забора воздуха Проверить, не вибрирует ли вентилятор. Проверить состояние V - пояса, расположение вентилятора, мотора и т.д. Проверить колонну распределения гравитации с позиции равной глубины воды в распределительном бассейне Проверить наличие антифриза для работы в зимних условиях Проверить, что вал мотора вращается в верном направлении Проверить расстояние м. вентилятором и стеной (нормальная его величина - м. 1.5 и 2 дюймами) Проверить, что лопасти вентилятора имеют правильный шаг Проверить направление вращения лопастей вентилятора
Химическая обработка

Вода обычно используется в охлаждающих системах из соображений удобности и благодаря высокой теплоемкости, несжимаемости, точкам кипения и таяния. Это - идеальных охладитель для широкого диапазона сфер применения.

Ионы, которые находятся в воде, могут оказывать значительное влияние на ее поведение и свойства. Ионообмен с возможной биологической активностью может вызывать многие проблемы в работе градирен, тем самым снижая термические показатели градирни и в результате - увеличивая текущие затраты станции.

весьма важно знать, какие есть химические и биологические индикаторы, чтобы можно было наладить соответствующий режим химической обработки и обеспечить эффективную работу. Стоимость обработки воды обычно многократно окупается в цикле эксплуатации.

На градирни оказывает влияние следующее: Загрязнение теплоотдающей поверхности со стороны воды из-за образования налета Оседание взвешенных твердых веществ в больших и малых трубах Образование налета из-за кристаллизации растворенных солей Бактериальная слизь Коррозия теплоотдающих поверхностей (в основном гальваническая)

весьма важно наладить систему мониторинга, чтобы следить за этими эффектами и производить обработку соответствующими ингибиторами, которые имеются на рынке. Существуют ингибиторы от минеральных отложений, коррозии, органического обрастания и засорения.
При оценке затрат на обработку воды необходимо принять во внимание следующее:

Затраты на обработку воды:

Стоимость химикатов

Стоимость оборудования

Стоимость рабочей силы

Экономия

Стоимость воды благодаря снижению течения и выдувания

Снижение текущих затрат на вентиляторы (снижение перепадов давления) и затрат на перекачивание благодаря снижению скорости потоков воды. Малоизвестно, что возрастание коэффициента загрязнения конденсатора хладагента по сравнению с проектным с 0.00025 до 0.005 повлечет увеличение потребления энергии на 3% и снижение охлаждающей способности на 2%.

Повышение производительности (где имеет место)

Повышение вторичной эфф. системы (рефрижерационая станция)

Прежде, чем приступать к программе обработки воды, рек. получить консультацию эксперта. Химические компании могут предложить за плату конкретный план действий, но чтобы иметь гарантию, что он является приемлемым для вас - получите вначале независимую консультацию.
Возможности реконструкции

Возможно, нет необходимости в том, чтобы демонтировать старую градирню, но стоит рассмотреть принцип. возможность реконструкции. Реконструкция может сэкономить деньги, и в результате вы получите модернизированную градирню, которая сможет работать лучше, чем раньше, и даже так хорошо, как новая.

Иногда для обеспечения дополнительного охлаждения может возникнуть необходимость в новой камере. Реконструкция же старой градирни с целью улучшения ее термических показателей может означать, что в новой секции нет необходимости. Это (реконструкция), возможно, будет стоить меньше в плане капитальных затрат и дать экономию за счет текущих затрат на новую секцию.

Реконструкция должна включать в себя: Замену старого внутреннего деревянного заполнителя пластиковым заполнителем ячеечного типа Замена старых противотяговых предохранителей/отделителей Установка высокоэффективных сопел принцип. возможность применения нового высокоэффективного вентилятора с приводом с регулируемой скоростью.

Источник:http://www.necin.com.ua/general/Cooling Water-rus.htm