Охладителни кули

ОВКСп. Инженеринг ревю - брой 5/2016 • 26.07.2016

Охладителни кули
Охладителни кули

Oхладителната кула се използва за охлаждане и циркулиране на вода в нефтени рафинерии, нефтохимически и други химически заводи, топлоелектрически централи и системи за отопление, вентилация и климатизация на сгради. Охладителните кули извличат отпадната топлина в атмосферата, като охлаждат водата до по-ниска температура.

Видове охладителни кули
Съществуват два различни вида охладителни кули - със затворен и отворен кръг. И двата вида служат за една и съща цел, но охлаждат водата по различен начин.
Охладителната кула за директно охлаждане с отворен кръг представлява затворена конструкция, която разпръсква топла вода над пълнеж, подреден подобно на лабиринт.

Този пълнеж осигурява по-голяма топлообменна повърхнина между водата и въздуха, за да може водата да предаде топлината си на въздуха. Водата се охлажда, като преминава през пълнежа и се събира в резервоар за студена вода в най-долната част на охладителната кула. Нагретият овлажнен въздух напуска пълнежа и се отделя в атмосферата.

Охладителната кула със затворен кръг, или “сухата” охладителна кула, не осъществява директен контакт между въздуха и флуида, който се охлажда. Тази кула има две отделни мрежи с циркулиращи флуиди: в едната има флуид, който циркулира откъм външната страна на втората мрежа.

Последната представлява система от тръби, в която тече горещата вода. Въздухът, засмукан от падащата вода, осъществява изпарително охлаждане, също като при охладителната кула с отворен кръг, с изключение на това, че охлажданата вода никога не влиза в пряк контакт с въздуха.

Има и друга система на охладителни кули със затворен кръг – с отделен топлообменник, съчетан с охладителна кула с открит кръг. Флуидът откъм топлата страна на топлообменника също никога не влиза в директен контакт с въздуха.

Наред с другите си предимства, тази система позволява топлообменникът да бъде монтиран на закрито, за да бъде защитен от външно климатично въздействие. И двата вида охладителни кули – отворен и затворен кръг – охлаждат ефективно водата, но работят по различни начини.

Поддръжка на охладителни кули
Ако охладителната кула и свързаното с нея оборудване не са в добро физическо състояние, съществува риск от загуба на ефективност на производствения процес, повреда на оборудването за пренос на охладена вода и загуба на продукция.

Загубата на охлаждаща способност на промишлени охладителни кули, които не работят в оптимален режим, може да има като последствие известен брой “систематични” проблеми – в това число застой на производствения процес и скъпи повреди като големи времена на престой, разрушаване на оборудване и загуба на продукция заради влошено качество.

Ако охладителната кула страда от липса на превантивна поддръжка, може да се очаква прегряване на производствено оборудване, увеличаване на бракувания материал, загуба на охлаждаща способност, неефективност на топлообменниците и други фатални експлоатационни проблеми.

Ако охладителните кули не се поддържат в добро състояние и не получават превантивна поддръжка, те могат да се пренатоварят, което може да постави под напрежение системното оборудване и технологичния процес след охладителната кула.

Ако корпусът на охладителната кула е в лошо състояние или изисква твърде много и чести поправки, то в такъв случай вероятно системата трябва да бъде сменена с някой по-съвременен модел – например безшевни пластмасови охладителни кули.

Цената на пренебрегването на поддръжката на една охладителна кула може да се окаже сериозна, независимо от конкретния случай. Например в целулозно-хартиената промишленост едно прекъсване на технологичния процес заради непредвидена авария и необходимост от обслужване извън графика може да донесе големи загуби.

Въздействието на този риск е по-голям в приложения, където охладителните кули обслужват понякога десетки машини, свързани с тях във верига.

В хранителната промишленост, където охладителните кули поддържат изключително важно технологично оборудване за обработка на храни, системата за отопление, вентилация и климатизация, хладилници и фризери, загубата дори на малка част от охладителната мощност може да причини развалянето и бракуването на замразени продукти, готова продукция или други лесно развалящи се хранителни изделия.

Пълнежът на охладителната кула трябва да бъде обслужван и сменян редовно. Повреденият пълнеж не осъществява достатъчно добър контакт между охлажданата вода и въздуха, поради което не може да разсейва ефективно топлината. Тогава се налага вентилаторите и техните електромотори да работят с по-голяма мощност, което увеличава енергийните разходи, или по-лошо – не се постигат нужните температури на охлаждане.

Охладителни кули в центрове за данни
Когато става дума за енергия, центровете за данни са изправени пред сериозна дилема. През изминалото десетилетие – и най-вече през последните няколко години – постоянно увеличаващите се изисквания на информационните технологии принуждаваха мениджърите да оборудват своите огромни центрове за данни и сървърни ферми с все повече оборудване, което повиши главоломно търсенето на електроенергия.

В резултат ИТ секторът активно търси нови и иновативни решения за подобряване ефективността на охладителните системи при възможно най-малки разходи. Това доведе до разнообразни и необичайни решения - от изпомпване на охладен въздух или охлаждаща течност през сървъри и сървърни стелажи до преместване на компютърните центрове в арктически райони, за да се използват наличните там климатични дадености за целите на охлаждането.

Модели пластмасови охладителни кули
Охладителните кули от край време се използват ефективно за разсейване на топлината, съдържаща се в технологичната вода, използвана в много индустриални и търговски съоръжения, както и за чилъри и ОВК системи, които поддържат офис сгради и центрове за данни с различни размери.

В много случаи обаче охладителната кула, която поддържа тези съоръжения, е старомодна, с метална конструкция, която често пъти е по-малко енергийно ефективна, уврежда повече околната среда, изисква повече поддръжка и е по-малко надеждна в сравнение с усъвършенстваните модерни охладителни кули от техническа пластмаса.

Поради това, че свеждат до минимум технологичните престои, съвременните пластмасови охладителни кули могат да понижават енергийното натоварване от охладителната система, като намаляват броя на циклите за охлаждане – дори през по-студените месеци, когато климатизацията не е нужна, стига охладителната кула да е в изправност и да работи ефективно.

През горещите летни месеци, когато топлината най-често предизвиква повреди на оборудването, чувствително на прегряване, поддръжката на охладителните кули в изправност е критично важна за центровете за данни и сървърните ферми, които са обект на по-интензивна експлоатация.

Проектантите, които внедряват по-малко надеждни модели охладителни кули, често пъти трябва да осигуряват резервни такива, за да компенсират непредвидени технологични прекъсвания. А това значително увеличава капиталовите разходи.

Макар че спестената енергия и по-малкото технологични прекъсвания и престои са предимства от най-висока важност, охладителната кула от техническа пластмаса може да спести доста средства и от химикали за пречистване на водата.

Защитата от корозия на стандартния метален корпус на една охладителна кула изисква точно изчисляване и поддържане на състава и концентрацията на химикалите за пречистване на водата, за да се предотврати повреда на металните панели и за поддържане на нужното pH на водата. Тъй като монолитният корпус от полиетилен с висока плътност (ПЕВП) на пластмасовата охладителна кула не се влияе от тези химикали, подобна точност не е нужна и могат да се използват по-малко химикали.

Екологичните практики също трябва да се взимат предвид, тъй като ИТ индустрията е възприела напредничаво мислене както по отношение на генерирането на електроенергия (слънчева, вятърна, водна), така и във връзка с по-ефективните методи за охлаждане.

Охладителните кули от инженерна пластмаса имат и други екологични предимства, които индустрията търси – подобрена устойчивост, допълнително пестене на вода и по-малко отделяни въглеродни емисии.

Благодарение на своята подобрена топлинна производителност, охладителната кула с насрещен поток и с пластмасова конструкция има по-малко въздействие върху околната среда в сравнение с моделите с напречен поток. Конструкциите с насрещен поток създават много по-малко водни пръски, отколкото тези с напречен поток, особено при силен вятър или когато вентилаторите са изключени при ниско натоварване и ниски температури по мокрия термометър.

Моделите с насрещен поток могат да бъдат оборудвани с най-добрите устройства за елиминиране на пръски (drift eliminators), които постигат загуби от пръски в размер на 0,001% от дебита на циркулационната вода.

Съществуват охладителни кули от инженерна пластмаса, при които водата е напълно затворена и не е в контакт със слънчевата светлина. Това предотвратява възможностите за развитие на биологични замърсители и намалява необходимостта от пречистване на водата със силни химикали.

Новият брой 2/2018

брой 2-2018

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top