ИТС 20-2016 Промышленные системы охлаждения

     2.3 Оборотные водные ПСО

Основным классификационным признаком оборотных водных ПСО является многократное использование циркуляционной воды для целей охлаждения.

Оборотные водные ПСО, как правило, включают следующие сооружения и оборудование:

- водозаборные и водоочистные сооружения, используемые для очистки забираемой воды от водорослей, мусора и т.п., при заборе воды из водного объекта рыбохозяйственного значения - рыбозащитные устройства;

- насосные станции с установленными в них насосными агрегатами и вспомогательным оборудованием;

- водяной тракт теплообменных аппаратов;

- охладители циркуляционной воды (различные комбинации различных градирен, водоемов-охладителей, брызгальных бассейнов);

- соединительные трубопроводы;

- оборудование для отведения продувочных вод (насосы, трубопроводы, каналы);

- система управления ПСО.

Обобщенная схема открытой оборотной водной системы охлаждения показана на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Схема оборотной водной системы

В этих системах охлаждающая циркуляционная вода проходит через теплообменник (или теплообменники), затем охлаждается в охладительном устройстве, где основная часть тепла отводится в атмосферу. В градирнях нагретая вода распределяется по оросительному устройству градирни и охлаждается в результате тепломассообменных процессов с атмосферным воздухом, затем собирается в бассейне, из которого перекачивается циркуляционными насосами обратно к источнику тепла и вновь используется в качестве охлаждающего вещества. Поток охлаждающего воздуха может создаваться естественным образом (ветер), либо создается естественной тягой через башню градирни или посредством вентиляторов, которые нагнетают или вытягивают воздух через градирню. Охлаждение воды происходит в результате испарения небольшой части охлаждающей воды, а также через конвективное охлаждение воды воздухом. При положительных температурах окружающего воздуха испарительные градирни передают в атмосферу приблизительно 80% тепла в виде скрытого тепла (тепла, пошедшего на испарение части циркуляционной воды) и около 20% - за счет теплопередачи от воды к воздуху (тепла, пошедшего на повышение температуры воздуха).

Большая часть воды, которая охлаждается в градирне, циркулирует и может вновь использоваться в качестве охлаждающего агента. В оборотных испарительных системах происходят безвозвратные потери воды - испарение, капельный унос, продувка системы и потери с дренажными водами через плотины водоемов-охладителей, из бассейнов градирен и т.п. Продувка ПСО - это выпуск части циркуляционной воды из оборотного цикла для предотвращения ее чрезмерного засоления. Для компенсации потерь циркуляционной воды необходимо постоянно выполнять подпитку ПСО добавочной водой. В связи с этим открытые оборотные испарительные ПСО потребляют достаточно большие объемы воды.

Главным образом открытые оборотные системы имеют производительность в пределах 1-100 МВт (тепл), но имеются примеры систем и с намного большими мощностями.

Общие экологические аспекты водных оборотных систем любой конструкции:

- основным путем отведения тепла является испарение воды, поэтому для таких систем характерны наиболее высокие объемы безвозвратного потребления воды;

- в циркуляционной воде оборотной системы происходит постепенный рост концентрации солей, что создает риск возникновения отложений на теплообменных поверхностях. Предотвращение этих негативных процессов требуют сброса части циркуляционной воды (продувка системы) в поверхностный водоем и химической обработки циркуляционной воды;

- потребление электроэнергии насосами и вентиляторами;

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

- образование парового факела, что может приводить при определенных условиях к негативным воздействиям на сооружения и окружающую среду в районе расположения ПСО;

- шум;

- занятие земель для размещения охладителей;

- риски влияния на здоровье людей в связи с возможным развитием в ПСО патогенных микроорганизмов.

Интенсивность этих аспектов в основном зависит от типа применяемых охладителей.

Оборотные водные системы применяются практически во всех отраслях промышленности. В основном они используются при отсутствии вблизи промышленного объекта достаточно крупного водного объекта, позволяющего применить прямоточную систему охлаждения, или там, где дальнейший рост тепловой нагрузки на водный объект недопустим.

Таблица 2.9 - Технико-экономические и экологические показатели градирен при охлаждении циркуляционной воды с температурой не более 45°С ([21])