Системы оборотного водоснабжения с трансформаторами теплоты

3. Системы оборотного водоснабжения с трансформаторами теплоты

3.1. Системы водоснабжения с холодильными циклами

В гл.2 было отмечено, что расчетный температурный режим тех­нологических процессов при охлаждении оборудования,,   технологиче­ских продуктов оборотной водой обеспечивается лишь в течение времени, когда параметры атмосферного воздуха (температура и влаж­ность) ниже расчетных или совпадают с ними. В летнее время воз­можно отклонение температурного режима технологического процесса от расчетного. На современных промышленных предприятиях одна система оборотного водоснабжения обеспечивает водой обычно не­сколько различных по назначению и мощности технологических систем. Степень влияния отклонения параметров воздуха от расчетных па качество продукции и технико-экономические показатели этих си­стем может быть разной. Поэтому попытки обеспечить высокую надеж­ность и экономичность всех их без исключения повышением     ох­лаждающей способности включенных в оборотную систему градирен, ведут чаще к неоправданно завышенным капитальным и эксплуатацион­ным затратам. Более того, в наиболее жаркие летние дни, особен­но при повышенной влажности воздуха, поддержание расчетного зна­чения температуры оборотной воды становится невозможным.

Опыт эксплуатации подобных систем показывает, что более экономичным может быть частичное использование более холодной, чем оборотная, артезианской воды или воды, захоложенной с помощью холодильных установок. Например, для Московского региона расчетная температура оборотной воды после градирни в летний период составляет порядка 22°С. Но в жаркие дни она может доходить до 30°С. Зимой температура оборотной воды не должна опускаться ниже 10-Т2°С во избежание    замерзания в участках системы с понижен­ными температурой и скоростью воды. Вода из артезианской скважины, независимо от времени суток и погодных условий, имеет температуру не выше 7°С. Получение захоложенной воды с такой температурой в парокомпрессионных, паро-эжекторных или абсорбционных холодильных машинах хорошо освоено и особых трудностей не представляет. Причем, холодильная машина монет быть установлена в непосредственной близости от охлаждаемого объекта, что исключает необходимость подачи захоложенной воды на большие расстояния по наружным трубо-

92-93

проводам. Поэтому опасность замерзания вода практически исключается.

Использование артезианской или захоложенной в холодильных установках воды возможно, если, например, заданный уровень надеж­ности и экономичности большей части производств, подключенных к оборотной системе, обеспечивается, но имеются отдельные производства, для которых уровень температуры охлаждающей воды в неблагоприятный летний период недостаточен для поддержания требуемых температуры или вакуума в технологическом процессе.

Возможные варианты схем водоснабжения нескольких производств, отличающихся требуемым уровнем надежности и экономичности в зави­симости от температуры охлаждающей воды, приведены т рис.3.1 и 3.2. 3 первом случае для охлаждения четвертого производства используется прямоточное водоснабжение от артезианской скважины. Р1едостатком системы является повышенный расход воды от внешних источников водоснабжения, более высокая загрузка очистных соору­жений и повышенный сброс стоков в промышленную канализацию. В очистные сооружения, кроме продувок градирен (несколько процентов от расхода воды на производства 1….3),cсбрасывается 100%, артезиан­ской воды после производства 4. Дополнительные проблемы при ис­пользовании артезианской воды возникают из-за более интенсивного, нежели при использовании оборотной воды, отложения загрязнений на теплообменных поверхностях, что ведет к сокращению межремонтного периоде и увеличению эксплуатационных затрат на их обслуживание. Причине - повышенное солесодержание (до 700 мг/л) артезианской воды. Например, после года эксплуатации холодильной абсорбционной машины, для охлаждения конденсатора и абсорбера которой на Кус­ковском химзаводе применялась артезианская вода, машина практиче­ски вышла из строя. Сброс стоков в городские очистные сооружения через промышленную канализацию, как известно, нормируются по объему и составу [I]. Согласно соответствующим нормативам сброс I м³ воды в пределах установленного лимита по объему обходился московским предприятиям в 1995 г. около 5000 руб. Примерно столько же предприятия платили за I м³ воды, полученной от водоснабжающих предприятий Мосводоканала, или при использовании артезианской воды. Сумма платежей за сброс воды увеличивается, кроме того, при пре­вышении предельно допустимых концентраций (1Щ0 загрязняющих компонентов, содержащихся в стоках. При превышении ЦДХ по каждому из компонентов вводятся соответствующие коэффициенты. Поэтому

Рекомендуемые материалы

                Рис.3.1.Схема комбинированного снабжения производств охлаждающей водой от градирни  и  артезианской скважины

1- 3 - производство с умеренными требованиями к температуре охлаждающей воды; 4 - производство с повышенными требованиями к температуре охлаждающей воды; 5 - вентиляторная; б - насос цир­куляционный; 7 - подпитка оборотной системы чистой водой; 8 -очистные сооружения; 9 - сброс стоков в промышленную канализацию; 10 - артезианская скважина; II - насосно-фильтрационная станция

94-95

                Рис.3.2. Схема комбинированного снабжения производств охлаждающей водой от градирни и  парокомпрессионной холодильной установки

Обозначения позиций с 1 по 9 совпадают с обозначениями на рис.З.1; 10 - циркуляционный насос; ХМ - холодильная машина с основными элементами: II - испаритель; 12 - компрессор; 13 - конденсатор; 14 - дроссельный вентиль

вопрос об использовании артезианской вода на цели охлаждения оборудования или технологических продуктов требует тщательной технико — экономической проработки.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         |В схеме на рис.3.2 охлаждение оборудования или технологи­ческих сред в производстве 4 выполняется водой, охлаждаемой до температуры 7°С в испарителе холодильной машины. После охлаж­даемого объекта температура воды поддерживается обычно на уровне не выше 10°. При расходе захоложенной воды 120 м³/ч холодильная мощность машины составит 350 кВт. Для реализации подобной схемы монет быть использована машина ФУ 175, работающая на хладоне R 12. Потребляемая электрическая мощность мамкин - 75 кВт. Расход оборотной воды от градирня на охлаждение конденсатора - 60 м³/ч при начальной а конечной температуре воды 23 и 29°С со­ответственно.

Реализация такой схемы в отличие от предыдущей позволяет сохранить систему водоснабжения практически замкнутой, но тре­бует более высоких затрат электроэнергии, так как большинство парокомпрессионных машин имеют электропривод. Кроме того, холодильные машины указанного типа размещают в специальных помещениях, на сооружение которых так же, как на эксплуатацию ма­нии требуются дополнительные расходы.

В случае   собственной паровой котельной или получения пара от внешнего потребителя вместо парокомпрессионной холо­дильной машины с электроприводом может быть использована пароэжекторная холодильная машина (рис.3.3). Такая система по пред­ложению Московского энергетического института (МЭИ) была реализована на Кусковском химическом заводе в Москве. При расходе захолаживаемой от +10 до +7°С воды через испаритель 100 м /ч распиваемая холодильная мощность машины - 350 кВт, расход оборотной воды через конденсатор - около 400 м³/ч. Более высокий расход оборотной воды, по сравнению с парокомпрессионной маши­ной объясняется тем, что в качестве рабочего тела используется пар водяной давлением 0,7 Ша, который после смешения с инжек­тируемым паром в главном эжекторе направляется в конденсатор. При максимально достижимом значении коэффициента инжекции главных эжекторов машины до 0,25 общий расход рабочего пара до­стигает 2,5 т/ч.

Увеличение расхода оборотной воды на конденсатор в данном случае по сравнению с парокомпрессионной машиной – явный

96-97

                Рис. 3.3.Схема комбинированного снабжения производств охлаждающей водой от градирни и пароэжекторной холодильной машины

Обозначения с Г по 9 позиции совпадают с обозначениями на рис.3.1: -Ш - паровая котельная; ХМ - холодильная машина с основными эле­ментами; II - главный паровой эжектор; 12,13 - вспомогательные эжекторы: 14 - конденсатор и 15 - испаритель холодильной установ­ки; 16,17 - циркуляционные насосы; 18 - теплообменник; 19 - кон­денсатор первой ступени вспомогательных эжекторов

недостаток системы. Но расход электрической энергии существенно ниже, чем в предыдущем случае (табл.3.1). Более того, машина смонтирована не в помещении, а под навесом, что существенно сни­зило затраты на ее сооружение.

Сопоставление технико-экономических показателей обеих уста­новок  (табл.3.1) свидетельствует о конкурентоспособности ва­риантов. Но для Кусковского химзавода решающим фактором явилась возможность получения дешевого пара при сжигании жидких промыш­ленных отходов в установке огневого обезвреживания стоков циклон­ного типа, оборудованной паровым котлом-утилизатором фактической производительностью до 4 т/ч пара давлением до 1,1 МПа.

При наличии дешевого пара или других источников теплоты, в том числе топливных или тепловых вторичных энергоресурсов, кон­курентоспособной становится схема с использованием абсорбционных холодильных установок (рис.3.4).

Таблица 3.1

Технико-экономические показатели установок захолаживания оборотной воды, млн.руб.

Приведенные затраты                                                                         77,27          28,16

Эксплуатационные затраты на энергоресурсы рассчитаны при стоимости теплоты - 8 тыс.руб. /Гкал; электроэнергии - 51 руб./кВт-ч; оборотной воды - 29 руб./м³. Число часов работы холодильных машин принято равным 3000 ч/год.

ПЭХМ и ПКХМ -  пароэжекторная и парокомпрессионная холодиль­ные машины.

98-99

Рис.3.4_.Схема комбинированного снабжения производств охлаждающей водой от градирни и от абсорбционной холодильной установки

Обозначения с I по 9 позицию совпадают с обозначениями на рис.3.1; ХМ - холодильная машина с основными элементами: 10 – генератор; 11 - конденсатор; 12 - дроссельный вентиль холодильного контура; 13 - испаритель; 14 - абсорбер; 15 - дроссельный вентиль в контуре термохимического компрессора; 16 - насос для перекачки раствора абсорбента; 17 - теплоноситель; 18 - насос цирку­ляционный   

По данным [21] параметрический ряд отечественных бромисто-литиевых холодильных машин,   позволяющих получать захоложенную воду с температурой +7°С, включает следующие типоразмеры по холодильной мощности, кВт : 290; 580; 1150; I860; 2900 в 5800. Зарубежные фирмы выпускают широкий типоразмерный ряд машин этого типа, холодильной мощностью от 350 до 6000 кВт.

Основные показатели  отечественных серийно выпускаемых машин приведены в табл,3.2.

Таблица 3.2 Основные показатели серийных бромисто-литиевых холодильных машин

Цифры в обозначении типа машины указывают ее холодильную мощность в тыс.ккал/ч. Температура охлаждаемой воды на выходе из испарителя    +7°С; на входе в абсорбер (последовательная подача через абсорбер и конденсатор)     +26°С. Машина АБХМ-2500 является модернизированным вариантом машины АБХА-2500.

Обычно машины изготавливают в виде двух блоков. В одном из них объединены генератор и конденсатор, в другом - испаритель и абсорбер (см. схему машины АБХА-250 на рис.3.5). В случае ис­пользования высокопотенциальных греющих сред с начальной темпе­ратурой от 160 до 17С°С серийную машину АБХА-2500 снабжают до­полнительными ступенями генератора высокого давления и высоко­температурного теплообменника растворов.