ИТС 20-2016 Промышленные системы охлаждения

     2.1 Классификация ПСО

В промышленности применяется достаточно много типов ПСО, различающихся между собой как принципом действия, так и конструкцией. Единой общепризнанной классификации ПСО не существует. В технической литературе используются разнообразные классификации ПСО, построенные на основании их различных признаков и характеристик:

а) по типу охлаждающего агента (теплоносителя):

- водные ПСО - в качестве охлаждающего агента используется вода (в любом ее виде - вода, пар или пароводяная смесь);

- газовые (в частности, воздушные, водородные и т.д.) ПСО - в качестве охлаждающего агента используется газообразное вещество (водород, воздух и т.д.);

- ПСО с использованием специальных хладагентов или иных теплоносителей - в качестве охлаждающего агента могут использоваться хладагенты (фреоны) или иные теплоносители (расплавы металлов или солей, растворы различных веществ и т.д.);

- гибридные (смешанные) ПСО;

б) по схеме движения охлаждающего агента:

- прямоточные ПСО - охлаждающий агент (теплоноситель) используется однократно, т.е. после передачи тепла от технологического оборудования или от рабочего тела охлаждающий агент сбрасывается в окружающую среду (открытый цикл использования теплоносителя);

- оборотные ПСО - охлаждающий агент используется многократно, т.е. после передачи тепла от технологического оборудования или от рабочего тела охлаждающий агент не сбрасывается в окружающую среду, а используется повторно (закрытый или замкнутый цикл использования теплоносителя);

- ПСО с повторным (последовательным) использованием охлаждающего агента - охлаждающий агент полностью или частично после передачи тепла от технологического оборудования или от рабочего тела повторно (последовательно) используется для охлаждения других систем или механизмов (повторный или последовательный цикл использования охлаждающего агента). Данные системы фактически являются прямоточными;

- комбинированные (прямоточно-оборотные) ПСО - часть охлаждающего агента после передачи тепла от технологического оборудования или от рабочего тела сбрасывается в окружающую среду, а часть повторно используется для охлаждения тех же систем или механизмов (комбинированный цикл использования охлаждающего агента). Данные системы могут обладать свойствами и характеристиками систем прямоточных, оборотных и с повторным (последовательным) использованием охлаждающего агента. Комбинированная система применяется, как правило, в тех случаях, когда источник водоснабжения в отдельные периоды года не может обеспечить производственный объект достаточным количеством охлаждающей воды, а также с целью снижения объемов забора свежей воды из водных объектов или сброса тепла в водные объекты. Это вызывает необходимость полного или частичного перехода на оборотную систему с включением в работу всех имеющихся или части охладителей. Различные типы охладителей могут соединяться в одной системе как последовательно, так и параллельно. К комбинированным системам также относятся прямоточные ПСО, в которых организована подача части нагретой воды на вход ПСО, причем эта часть может достигать десятков процентов от расхода циркуляционной охлаждающей воды;

в) по типу контура охлаждения:

- открытые - охлаждающий агент находится в контакте с окружающей средой;

- замкнутые (или закрытые) - охлаждающий агент циркулирует в закрытом контуре и не контактирует с окружающей средой.

г) по количеству последовательно соединенных контуров:

- одноконтурные;

- двухконтурные и т.д.

д) оборотные системы классифицируются по типам применяемых охладителей - оборотные системы с водоемами-охладителями, градирнями различных типов, брызгальными бассейнами. В качестве водоемов-охладителей могут применяться наливные, русловые и отсечные водоемы (пруды, водохранилища). Основные типы применяемых градирен разделяются по методу создания потока охлаждающего воздуха: атмосферные, башенные с естественной тягой, вентиляторные с принудительной тягой или наддувом, эжекционные;

е) по схемам включения охладителей и объектов охлаждения: последовательные, параллельные и смешанные.

Прямоточная водная ПСО (рисунок 2.1, а) характеризуется забором охлаждающей воды с естественной температурой из реки, озера или моря. Подогретая в теплообменных аппаратах вода сбрасывается через отводящую сеть ниже по течению, не возвращаясь к водозабору.

1 - водозаборный ковш; 2 - водоприемник; 3 - береговая насосная станция; 4 - напорные магистральные водоводы; 5 - напорные трубопроводы; 6 - конденсатор турбины; 7 - сливные трубопроводы; 8 - колодец; 9 - отводящий самотечный закрытый канал; 10 - сифонное сопрягающее сооружение для поддержания уровня воды в закрытом отводящем канале; 11 - открытый отводящий канал; 12 - водосбросное устройство; 13 - трубопровод обогрева водозабора в зимнее время; 14 - русло реки; 15 - затопленное русло реки в зоне водохранилища; 16 - струераспределительное устройство; 17 - водохранилище-охладитель; 18 - плотина; 19 - дополнительный (паводковый) водосброс плотины

Рисунок 2.1 - Системы технического водоснабжения ТЭС ([53]): а - прямоточная, б - оборотная с водоемом-охладителем.

Оборотная система технического водоснабжения (рисунок 2.1, б) характеризуется многократным использованием циркуляционной воды с охлаждением ее в охладителях различного типа и с восполнением потерь воды в системе из источника водоснабжения. В качестве охладителей циркуляционной воды в оборотных системах водоснабжения применяются водоемы-охладители, градирни различного типа, брызгальные бассейны или их сочетания.

Иногда в качестве отдельной категории ПСО выделяют непрямые двухконтурные системы охлаждения. Их характерным признаком является наличие между охлаждаемым технологическим оборудованием и охладителем, передающим тепло в окружающую среду, промежуточного оборотного контура. В принципе, ПСО любого типа может быть прямой или непрямой, поэтому наличие промежуточного контура охлаждения рассматривается в справочнике НДТ как один из возможных методов повышения экологической безопасности любых систем охлаждения, а непрямые системы с промежуточным контуром не выделяются в качестве отдельного класса ПСО.

Необходимо отметить, что все применяемые классификации не позволяют однозначно классифицировать конкретную конструкцию ПСО. Это связано с тем, что для каждой конкретной конструкции ПСО можно говорить лишь о преобладании определенных физических процессов, на использовании которых организована теплопередача в данной конструкции, над другими. Так в воздушных радиаторных системах широко используется орошение радиаторов водой, в системах, традиционно относимых к испарительным, существенная часть тепла отводится путем нагревания воздуха, проходящего через градирню, градирни с естественной тягой могут оснащаться вспомогательными вентиляторами, и т.д. В связи с этим любая классификация ПСО будет достаточно условной, определяемой в большей степени ее функциональным назначением.