ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Иванов В.Г.

Водоснабжение

Промышленных предприятий

Конспект лекций

предназначен для студентов, обучающихся

по направлению 08.03.01 «Строительство»

профиль «Водоснабжение и водоотведение»

Санкт-Петербург

 

ББК 38.761.1

Н 63

УДК 628.1 (075.8)

 

Иванов В.Г.

Водоснабжение промышленных предприятий. Конспект лекций. – СПб: ПГУПС, 2017.

 

Приведены основные сведения об особенностях водоснабжения промышленных предприятий транспорта. Рассмотрены системы и схемы производственного водоснабжения. Также представлены системы и схемы охлаждения промышленных агрегатов. Приведены расчеты определения расходов воды на нужды промышленных предприятий. Рассмотрены сооружения, используемые для охлаждения оборотной воды на промышленных предприятиях.

Конспект лекций составлен на основе учебного пособия проф. Иванова В.Г. «Водоснабжение промышленных предприятий». – СПб: ПГУПС, 2003.

Конспект лекций предназначен для студентов заочной формы обучения при освоении ими дисциплины «Водоснабжение промышленных предприятий».

Для контроля знаний, полученных студентами по данной дисциплине, разработаны тесты по каждой главе, представленные в конце конспекта лекций. Тесты составлены доцентом кафедры «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика» Постновой Е.В.

 

 

© Петербургский государственный университет путей сообщения, 2017

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Конспект лекций предназначен для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство профиль «Водоснабжение и водоотведение» и является изложением курса, читаемого по дисциплине «Водоснабжение промышленных предприятий». Конспект лекций составлен в соответствие с рабочей программой дисциплины «Водоснабжение промышленных предприятий» и включает необходимый объем сведений с отражением специфики водоснабжения промышленных предприятий.

При этом предполагается знание студентами сведений, полученных ранее, при изучении общего курса водоснабжения, а также полученных ранее навыков по расчету основных сооружений водоснабжения (разветвленных трубопроводов, кольцевых сетей, сооружений для очистки питьевой воды и т. п.).

Практические рекомендации по расчету и компановке станции умягчения воды методом ионного обмена даны в методических указаниях* и применяются при выполнении студентами курсового проекта станции умягчения воды для производственных целей.

При необходимости углубления сведений по отдельным специфическим вопросам, кратко изложенным в данном конспекте лекций, рекомендуется воспользоваться прилагаемым списком специальной литературы.

________________________________________________________

* Умягчение воды методом ионного обмена. Методические указания. / Иванов В.Г., Зырянов В.П., Постнова Е.В. – Л.; ПГУПС, 1995.- 30 с.

ВВЕДЕНИЕ

 

По данным государственного учета использования воды промышленностью Российской Федерации расходуется в год примерно 40 км³ свежей воды, что составляет 50% общего количества, забираемого для нужд народного хозяйства из источников водоснабжения. Это равняется примерно 20% потребности промышленных предприятий в воде. Недостающее количество ее обеспечивается последовательно используемой, оборотной или циркуляционной водой за счет повторного использования после охлаждения или очистки.

В целом структура потребления воды в развитых странах характеризуется следующими показателями:

● коммунальное водоснабжение 10 – 12%;

● промышленное водоснабжение 36 – 41%;

● орошение и сельскохозяйственное водопотребление 49 – 54%.

Чистую пресную воду, потребляемую в огромных количествах промышленностью, тепловой и атомной энергетикой, орошаемым земледелием, животноводством, коммунальным хозяйством, нельзя заменить никаким другим природным ресурсом. Питьевая вода помимо обязательного соответствия государственным стандартам, должна обладать физиологической полноценностью, которая зависит от концентрации в воде калия, кальция, магния, фтора, натрия и т. д. Так оптимальный состав бутилированной питьевой воды отвечает содержанию в ней калия 4, 8–6, 5 мг/л, натрия – 8–10, 5 мг/л, магния – 21–27 мг/л, кальция – 64–81 мг/л, фтора – 0, 3-0, 7 мг/л, хлорида 1, 5-3 мг/л, гидрокарбоната – 360-380 мг/л, сульфата – 8-12, 2 мг/л.

Требования к качеству воды, используемой в промышленности, определяются технологией производственных процессов и чрезвычайно разнообразны, что предопределяет многообразие возможных вариантов решения систем водоснабжения промышленных предприятий. Проектирование, строительство и эксплуатация систем промышленного водоснабжения должно осуществляться в соответствии с основными нормативными актами в области охраны окружающей среды и здоровья населения, к которым, прежде всего, относятся: Закон РФ «Об охране окружающей природной среды», «Закон о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», Федеральный закон РФ «Об экологической экспертизе», «Водный кодекс РФ» и другие нормативные акты, устанавливающие правовые основы комплексного и рационального использования и охраны водных объектов.

Из вышеизложенного вытекают основные задачи в области

промышленного водоснабжения:

● внедрение безводных и маловодных технологических схем;

● осуществление замены водяного охлаждения воздушными и испарительными;

● широкое применение оборотных и замкнутых систем водоснабжения с соответствующей очисткой или охлаждением воды;

● повторное использование очищенных промышленных и городских сточных вод;

● нормирование отпуска воды промышленности и регулирование промышленного водопотребления;

● повышение качества проектирования, строительства и эффективности эксплуатации систем водоснабжения, внедрение прогрессивных технологических схем и оборудования;

● повышение надежности и долговечности систем за счет использования современных конструкций и более стойких материалов и труб;

● реконструкция существующих систем водоснабжения с целью повышения эффективности и экологической безопасности их работы, экономии энергетических и природных ресурсов.

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

 

Классификация водопроводов по их назначению

И зоне обслуживания

 

Основное назначение водопровода определяет его специфические особенности и требования, предъявляемые при проектировании, строительстве и эксплуатации.

По назначению (по объектам водопотребления) водопроводы бывают: коммунальные, производственные, железнодорожные, сельскохозяйственные, для водоснабжения объектов строительства, специальные.

1. Коммунальные водопроводы. Это городские и поселковые водопроводы. Они обеспечивают водой хозяйственно-питьевые, коммунальные и бытовые объекты, а также противопожарные нужды и в ряде случаев промышленные предприятия, находящиеся в черте города. В зоне действия коммунального водопровода могут также находиться промышленные предприятия, которые не используют совсем или используют частично, городскую воду, и имеют свои водопроводы, т.к. городская вода дорогая и при больших производственных расходах становится невыгодно использовать ее для производственных целей. Особенность коммунальных водопроводов – вода используется один раз и после этого отводится в канализацию.

2. Производственные водопроводы. Это водопроводы, обслуживающие потребности промышленных предприятий (охлаждение промышленных агрегатов, получение продукции, промывка сырья, гидротранспорт и другие цели). В отдельных отраслях промышленности около 90% всей производственной воды идет на нужды охлаждения. Охлаждение обеспечивает сохранение прочности агрегатов, нормальные условия работы механизмов, увеличивая срок их службы, обеспечивает требуемый температурный режим работы производственных установок. Современное промышленное водоснабжение – это самостоятельная отрасль. К качеству воды предъявляются особые требования, особенно к температуре, содержанию солей, растворенных газов, биогенных элементов и т.п. Основная масса воды промышленного водопровода обычно идет на производственные нужды и лишь незначительная часть - на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды. Характерной особенностью производственного водоснабжения является многократное использование воды при организации оборотного и последовательного водоснабжения. В последние годы оборотное водоснабжение в промышленности составило в среднем 80 %, а на ряде металлургических комбинатов и тепловых электростанциях 90-95%. Больших значений этот показатель достигает в нефтеперерабатывающей отрасли, на предприятиях черной и цветной металлургии, а также нефтехимии.

К характерным особенностям промышленных водопроводов, по сравнению с коммунальными, следует отнести:

· большой объем водопотребления;

· сложность системы водоснабжения;

· высокий уровень автоматизации;

· повышенные требования к надежности и бесперебойности водоснабжения;

· необходимость регулирования напоров и расходов;

· возможность применения оборотного и последовательного использования воды;

· особые требования к качеству воды.

3. Железнодорожные водопроводы – это частный случай водопроводов промышленного водоснабжения. Предъявляются особые требования к качеству воды для охлаждения (например, дизелей, паровых котлов и т.п.). По мере вытеснения паровой тяги – электрической и дизельной тягой, железнодорожные водопроводы теряют постепенно свою специфику. Но сохраняются такие производственные потребители, как депо, заправка вагонов, мастерские, котельные, компрессорные льдопункты и т. п. Значительная часть воды железнодорожных водопроводов, используется на коммунальные нужды населения поселков, прилегающих к станциям. Особым видом железнодорожных водопроводов являются продольные водопроводы, прокладываемые вдоль железнодорожных линий для водоснабжения станций. Протяженность таких водопроводов составляет сотни километров. Они имеют свои специфические особенности.

4. Сельскохозяйственные водопроводы – это водопроводы, обслуживающие сельскохозяйственное производство и хозяйственно -питьевые нужды сельского населения. Они имеют свои особенности, связанные с большой территорией обслуживания и малой концентрациейпотребителей (для водопоя скота, поливки полей, обеспечения водой тепличных хозяйств, животноводческих комплексов и предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции). Для хозяйственно-питьевых целей и водопоя скота используются подземные воды. Для сельскохозяйственных водопроводов характерна значительная сезонная неравномерность водопотребления.

5. Временные водопроводы для водоснабжения объектов строительства. Для осуществления строительства устраиваются временные водопроводы. Характерной особенностью их является то, что они носят временный характер и обеспечивают водой строительную технику, строительные процессы (приготовление растворов, бетонов и т.п.). Часто вода забирается из существующего городского водопровода. Для объектов строительства, удаленных от городов и населенных мест, устраивается полностью самостоятельный временный водопровод. При строительстве какого-либо объекта, как правило, временный водопровод, затем используется для постоянной эксплуатации.

6. Специальные водопроводы – это водопроводы для водоснабжения бассейнов, фонтанов, стадионов и т. п. К специальным водопроводам также относятся, например, водопроводы газированной углекислой воды на предприятиях, трубопроводы транспортирования водных растворов регентов, специальные противопожарные водопроводы и т. п. Для них установлены специфические требования.

 

Производственные.

Хозяйственно-питьевые.

Противопожарные.

В общем случае требования к качеству воды у этих потребителей разные. Так для хозяйственно-питьевых потребителей вода должна соответствовать ГОСТу «Вода питьевая» и требования СанПИН, для противопожарного водоснабжения качество воды особого значения не имеет, а для производственных потребителей может изменяться в широких приделах в зависимости от технологических требований конкретного производства.

В ряде случаев все три потребителя могут обеспечиваться водой из одной системы водоснабжения. Чаще устраиваются отдельные системы производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Противопожарные водопотребители могут обеспечиваться водой из производственного или хозяйственно–питьевого водопровода или из специального противопожарного водопровода.

Назначение воды в производстве:

1. Теплоноситель – при охлаждении продукта через стенку или защиты агрегата от теплового разрушения. В этом случае вода нагревается и практически не загрязняется (тепловое загрязнение);

2. Среда, поглощающая и транспортирующая механические и растворенные примеси (мойка агрегатов, очистка сырья). В этом случае вода загрязняется механическими и растворенными примесями;

3. Комплексный агент (многоцелевого назначения), например, при очистке газов (вода используется как теплоноситель и как растворитель);

4. Растворитель реагентов (обогащение угля, руды и т.п.). В этом случае вода превращается в техническую воду или раствор.

 

 

Гидро-транспорт (удаление золы, шлака)

Закалка

Охлаждение для обеспечения технологического процесса

Охлажде-ние двигателей

Охлаждение для сохранения прочности

Охлаждение

Приготовление растворов

Изготовление изделий

Вода как сырье

Получе-ние пара

Про-мывка

Подсоб-ные нужды

Поливка

 

Рис. 1.1. Схема потребления воды в промышленности для технических целей

 

В зависимости от выполняемой функции воду в системах производственного водоснабжения можно разделить на следующие четыре категории:

вода I категории используется в качестве теплоносителя (для охлаждения машин, аппаратов); вода нагревается, но не загрязняется;

вода II категории используется на паросиловые нужды (на получение пара);

вода III категории служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворенные примеси; (гидротранспорт), загрязняется механическими и растворенными примесями;

вода IV категории служит в качестве растворителя реагентов.

 

Некоторые данные об использовании оборотной воды в промышленности и энергетике приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

И энергетике

Отрасль	Расход воды на охлаждение, %	Водооборот, %	Расход оборотной воды на крупных предприятиях, тыс.м3/ч	Температура воды, оС	Вид загрязнений
нагретой в технологическом оборудовании	Охлажденной на градирне
Теплоэнер-гетическая				37-45*1 35-38*2 35-40*3	30-33 30-33 25-30	Условно чистая То же Нефтепродукты
Нефтепере-рабатываю-щая				40-45	25-28	Механические примеси, нефтепродукты
Химическая и нефтехи- мическая	74-95	64-96		40-45	25-30	Органические, минеральные примеси
Черная металлургия			300*4	40-45*5	30-35	Механические примеси, нефтепродукты
Цветная металлургия				35-40*6 35-40	25-28 25-30	То же ,,
Целлюлоз-но-бумажная				32-35*7	25-27	Условно чистая
Легкая промыш-ленность	-	-		35-36	27-28	,,
*1 Конденсаторы паровых турбин. *2 Воздухоохладители обмоток генераторов. *3 Маслоохладители. *4 На комбинатах и заводах с полным металлургическим циклом. *5 Холодильники доменных печей и др. *6 Воздухоохладители и маслоохладители. *7 Конденсаторное оборудование.

 

В процессе охлаждения вода практически не загрязняется и может циркулировать в системе оборотного водоснабжения сколь угодно долго. В зимний период эксплуатации 60-70% отводимого этим воздухом тепла может быть использовано для отопления производственных зданий. Завершение охлаждения сжатого воздуха осуществляется в водяном теплообменнике-охладителе. В зависимости от погодных условий расход охлаждающей воды через теплообменный аппарат можно регулировать.

Промышленная эксплуатация комбинированных воздушно-водяных систем охлаждения компрессорных установок показала, что расход охлаждающей воды может быть снижен в 10-15 раз.

Для оценки технического совершенствования производственного водоснабжения и эффективности использования воды в производстве применяются следующие показатели:

Промышленных предприятий

 

Системы производственного водоснабжения предназначены обеспечивать подачу воды на производство в требуемых количествах и соответствующего качества. Они состоят из комплекса взаимосвязанных сооружений – водозаборных устройств, насосных станций, водоводов, установок для очистки и улучшения качества воды, регулирующих и запасных емкостей, охладителей воды и разводящей сети. В зависимости от назначения и местных условий некоторые из перечисленных сооружений в системе могут отсутствовать.

Особенности водопотребления (качество подаваемой воды, расходы, напоры и т.п.) на различных промышленных предприятиях и разнообразие местных природных условий (наличие источников водоснабжения, их мощность качество воды экономических и экологических факторов), предопределяют разнообразие схем промышленного водоснабжения. На промышленных предприятиях применяются прямоточные, прямоточно-последовательные, оборотные или замкнутые системы водоснабжения с охлаждением или очисткой воды. Причем даже на одном предприятии иногда используются одна, две или все три перечисленные системы, для различных цехов. Так ряд цехов может иметь оборотное водоснабжение, а другие прямоточное или последовательное.

В этом случае схема водоснабжения промпредприятия является смешанной или комбинированной.

 

Комбинированные.

В свою очередь системы оборотного охлаждения подразделяются на:

Открытые системы охлаждения - оборотная вода охлаждается путем ее контакта с атмосферным воздухом в градирнях, брызгальных бассейнах или прудах-охладителях.

Открытые системы охлаждения оборотного водоснабжения с градирнями получили наибольшее распространение в практике промышленного водоснабжения.

Закрытые системы охлаждения - оборотная вода не имеет непосредственного контакта с атмосферным воздухом, а охлаждается в теплообменных аппаратах, испарителях, аппаратах воздушного охлаждения.

В практике водоснабжения нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих предприятий получили распространение комбинированные системы охлаждения, в которых сочетаются открытые системы охлаждения с прямоточными системами. В этом случае в прямоточные системы включено теплообменное оборудование, в котором продукт должен быть охлажден до возможно низких температур. После использования в прямоточных системах охлаждения вода частично или полностью используется для добавления в оборотные системы охлаждения.

Принято классифицировать оборотные системы охлаждения по степени нагрева стенки оборудования или готового продукта. При этом оборотная вода 1 категории, используемая для охлаждения оборудования и продукта, в зависимости от температуры подразделяется на три уровня:

● температура стенки оборудования или продукта до 80^оС;

● температура стенки оборудования или продукта от 80 до 400^оС;

● температура стенки оборудования или продукта выше 400^оС

(огневой обогрев).

При температуре стенки оборудования или готового продукта до 80^оС или в пределах от 80 до 400^оС рекомендуется применять воздушное охлаждение, а при температуре выше 400^оС – испарительное охлаждение.

2.1. Теплообменные аппараты и холодильники

 

Теплообменные аппараты и холодильники являются важнейшим элементом систем охлаждения – это устройства для понижения температуры того или иного тела (отвода тепла от поверхностей нагретых агрегатов или оборудования, охлаждения готового продукта и т.п.).

Охлаждение может осуществляться с помощью воды, воздуха и других охлаждающих агентов.

Применяемые в промышленности теплообменные аппараты и холодильники конструктивно устраиваются различным образом и представлены на рис. 2.1.

Во всех поверхностных холодильниках вода не соприкасается с готовым продуктом и не изменяет своего качества.

Рис. 2.1. Схемы холодильников и конденсаторов:

а) – поверхностный холодильник трубчатого типа; б, в) – поверхностный холодильник погружного типа; г) – коробчатые холодильники металлургических печей; д) – конденсаторы с разбрызгиванием охлаждающего агента непосредственно в продукт

 

Поверхностный холодильник трубчатого типа (рис. 2.1, а) позволяет сохранить остаточный напор для дальнейшей подачи нагретой воды на охладительные устройства.

В поверхностном холодильнике погружного типа (рис. 2.1, б, в) змеевик, по которому подается охлаждаемый продукт погружен в емкость с водой (охлаждающим агентом). В этом случае остаточный напор мал и нагретую воду необходимо перекачивать на охладительные устройства.

В коробчатых холодильниках вода подается в тепловую зону, не соприкасаясь с готовым продуктом и только нагревается.

В конденсаторах с разбрызгиванием охлаждающего агента (рис. 2.1, д) непосредственно на продукт происходит соприкосновение холодной воды с нагретым воздухом, при этом охлаждающий агент (вода) загрязняется (например, при очистке доменных газов). В этом случае при организации оборотного водоснабжения требуется не только охлаждать, но и очищать воду (охлаждающий агент) при повторном ее использовании.

Процесс охлаждения в промышленности необходим в двух целях:

1. Для осуществления технологического процесса, протекающего при заданной температуре.

2. Для сохранения прочностиохлаждаемой поверхности агрегата или оборудования.

В первом случае температура воды имеет решающее значение в

производственном процессе (получение продуктов, пастеризация молока и других пищевых продуктов и т. п.).

Во втором случае температура водыне имеет особого значения и может колебаться в широких пределах. Значение имеет количество и качество подаваемой холодной воды, а также конструкция холодильника.

 

2.2. Классификация систем охлаждения

 

В зависимости от вида применяемого охлаждающего агента различают следующие системы охлаждения:

1. Водяное охлаждение холодной водой .

2. Водяное охлаждение горячей водой .

3. Испарительное охлаждение (с парообразованием внутри или вне агрегата).

4. Охлаждение высококипящими теплоносителями (ВТ) .

5. Воздушное охлаждение.

Водяное охлаждение холодной водой. При водяном охлаждении холодная вода, проходя через полость охлаждаемого агрегата, отбирает от ее стенок тепло и нагревается до температуры 35…50⁰С за счет конвекции (теплообмена).

На рис. 2.2. приведены схемы прямоточной (рис. 2.2. а) и оборотной (рис. 2.2. б) систем водяного охлаждения холодной водой металлургических печей. На схемах цифрами в относительных единицах показаны потери воды и расходы воды, циркулирующие на отдельных участках.

 

Рис. 2.2. Схема водяного охлаждения металлургических печей:

а) – прямоточная система; б) – оборотная система; – подача свежей воды; /–/ подача обработанной воды; - - - сброс нагретой воды; ХО – станция химической очистки воды; НС-I и НС-II – насосные станции I и II подъемов; ОУ – охладительные устройства для оборотной воды

Следует отметить, что эти системы водяного охлаждения холодной водой имеют свои достоинства и недостатки.

Для прямоточной системы производственного водоснабжения характерен большой расход потребляемой свежей воды из источника и нарушение термического режима источника водоснабжения.

При оборотной системе водоснабжения резко сокращается расход свежей воды, забираемой из источника, но при этом усложняется система обработки воды на охладительном устройстве (ОУ).

Водяное охлаждение холодной водой имеет ряд существенных недостатков:

1. Невозможно использование тепла нагретой воды, т.к. вода нагревается только до 30…50^оС.

2. Возможно зарастание системы карбонатными отложениями (если вода не проходит химическую очистку).

3. Возможен прогар деталей (из-за образования отложений).

4. Не используется полностью тепловое восприятие холодной воды, что приводит к необходимости подачи больших расходов воды.

Водяное охлаждение горячей водой. Используется для охлаждения агрегата, имеющего температуру до 400^оС. Водяное охлаждение горячей водой позволяет использовать тепло нагретой воды, что невозможно при водяном охлаждении холодной водой.

Для водяного охлаждения горячей водой используется химически очищенная вода с температурой t = 70^оС. От охлаждаемого агрегата вода отходит с нагревом до температуры t = 95^оС и может быть использована при отоплении жилых домов, детских садов, теплиц и т.д.

Водяное охлаждение горячей водой является модернизированным охлаждением, при котором утилизируется тепло и сокращаются затраты электроэнергии на перекачку воды.

Достоинства водяного охлаждения горячей водой:

1. Позволяет полностью или частично использовать тепло отводной горячей воды.

2. Сокращает расход электроэнергии вследствие уменьшения расхода подаваемой горячей воды.

К недостаткам данной системы охлаждения следует отнести:

1. Сложность эксплуатации системы, т.к. необходимо увеличивать количество регулирующей арматуры и контрольно-измерительных приборов (КИП).

2. Зависимость системы от потребителей тепла - отключение потребителей в летний период времени нарушает работу системы и вызывает необходимость ее переключения на холодное водяное охлаждение, для чего должен быть обеспечен достаточный запас холодной воды.

Система охлаждения горячей водой широкого распространения в промышленном водоснабжении не получила.

Испарительное охлаждение. Впервые система испарительного охлаждения была внедрена на мартеновских печах Донецкого металлургического завода. Работа удостоена Государственной премии первой степени и широко используется в настоящее время в России и за рубежом.

В системах испарительного охлаждения холодная охлаждающая вода заменена кипящей водой (температурой до 100^оС), коэффициент теплопередачи которой значительно выше. Испарительное охлаждение происходит за счет отвода пара. Тепло, которое отбирает охлаждающая кипящая вода, затрачивается на испарение этой воды. Теплота парообразования воды составляет 540 ккал/кг при атмосферном давлении Р_атм. Вода поступает в систему с температурой около 20⁰С и нагревается до 100⁰С. При испарительном охлаждении эффект тепловосприятия воды при атмосферном давлении Р_атм составляет приблизительно 600 ккал/кг, а при водяном только 2…20 ккал/кг, что сокращает расход охлаждающей воды в 30…300 раз.

Система испарительного охлаждения агрегатов принимается с многократной циркуляцией химически очищенной воды, (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Система испарительного охлаждения металлурги-ческих печей с естественной циркуляцией: ХО – станция химводоочистки; ПП – потребитель пара; БС – бак-сепаратор; - подача свежей воды; /-/- подача обработанной воды

 

 

Системы испарительного охлаждения с парообразованием внутри агрегата. В таких системах испарительного охлаждения охлаждаемый агрегат присоединен двумя трубами к баку-сепаратору (БС). По опускной трубе из бака-сепаратора к агрегату подводится кипящая вода, а образовавшаяся паро-водяная смесь по подъемной трубе отводится в бак-сепаратор, где пар отделяется от воды. Затем пар отводится по паропроводу в потребитель пара (ПП), где происходит его конденсация. Конденсат снова поступает в систему испарительного охлаждения.

В системе испарительного охлаждения вода циркулирует непрерывно, при этом применяется естественная или принудительная циркуляция воды.

Естественная циркуляция воды основана на разности плотностей кипящей воды в опускной трубе и паро-водяной смеси в подъемной трубе.

В системе с принудительной циркуляцией воды между баком-сепаратором (БС) и агрегатом (А) устанавливается циркуляционный насос.

Преимущества испарительного охлаждения:

● отсутствуют мощные охладительные устройства (градирни,

пруды-охладители, брызгальные бассейны);

● увеличивается срок службы охлаждаемых агрегатов;

● уменьшаются капиталовложения и упрощается эксплуатация системы из-за уменьшения расхода воды, подаваемой на охлаждение.

Срок службы охлаждаемых агрегатов мартеновских печей с применением испарительного охлаждения возрос в 4…6 раз по сравнению с водяным охлаждением. При этом расход воды и электроэнергии на ее подачу в среднем сократился на 60%.

Системы охлаждения с парообразованием вне агрегата. В системах охлаждения с парообразованием вне агрегата (рис.2.4.)охлаждающим агентом является холодная вода.

		Рис. 2.4. Система испарительного охлаждения с парообразованием вне агрегата: БС – бак-сепаратор; А – охлаждаемый агрегат; 1 – диафрагма; 2 – циркуляционный насос

 

В этом случае в охлаждаемом агрегате пар не образуется. Сущность работы системы водяного охлаждения состоит в том, что давление воды в охлаждаемом агрегате (А) выше, чем в баке-сепараторе (БС), поэтому в агрегате пар не образуется, а вскипание воды происходит в баке-сепараторе. На подъемной трубе установлена диафрагма (перегородка) — устройство, суживающее поток паро-водяной смеси в трубопроводе, (может использоваться как датчик для измерения расхода). Система работает с принудительной циркуляцией (с устоновкой циркуляционного насоса) на опускной трубе. Эта система охлаждения сложна в эксплуатации.

Отличительные особенности системы охлаждения с парообразова-

нием вне агрегата:

· парообразование происходит в баке-сепараторе;

· конструкция охлаждающих агрегатов рассчитывается на повышенное давление, обеспечивающее предотвращение парообразования в них;

· возрастают потери электроэнергии из-за повышенного давления.

 

Испарительном охлаждении

 

Расходы воды на охлаждение являются значительной, а для многих предприятий определяющей частью расхода воды на производственные нужды, достигая 90-95% от него.

При охлаждении агрегата, имеющего тепловую нагрузку A, (ккал/ч), расход воды Q_в, (м³/ч), необходимый для отведения выделяющегося тепла при температуре выходящей нагретой воды t₁ и поступающей холодной t₂ определяется по зависимости:

 

, ( 12 )

где с - теплоемкость воды, ккал/град кг.

 

Расход воды возрастает с увеличением тепловой нагрузки A и уменьшением температурного перепада Δ t.

Для увеличения Δ t надо увеличивать t₁ или уменьшать t₂. Значение t₂ зависит от температуры воды в источнике или на охладителе (бассейн, градирня). Летом условия охлаждения хуже, значит воды надо больше. Значение t₁ зависит от конструкции системы охлаждения и условий технологического процесса. Для систем водяного охлаждения температура выходящей нагретой воды обычно находится в пределах t₁ ≤ 40…50⁰С.

При значительном содержании солей жесткости и нагреве до 40…50^оС и более происходит обильное выпадение накипи. Это ограничивает предел нагрева воды. Учитывая взаимосвязь Δ t и Q_в для различных объектов, можно определить экономически наивыгоднейшие температуры t₁ и t₂. Учитывая вышеизложенное, при оптимальном проектировании и эксплуатации систем охлаждения, можно обеспечить повышение эффективности водного хозяйства промпредприятия.

 

3.3. Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды промышленных предприятий

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: