Энергосберегающие технологии в системах оборотного водоснабжения

Ениватов А.В., Артемов И.Н., Мальцев С.А.

Мордовский государственный университет

Источник:: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=262
На рубеже нового тысячелетия проблема рационального использования энергетических ресурсов становится определяющей для стабилизации, как отдельных предприятий, так и российской экономики в целом. Для большинства промышленных предприятий значительная доля (около 30%) всей теплоты, поступающей на предприятие с паром, сетевой водй и выделяющейся при работе оборудования теряется в системе оборотного водоснабжения. Что касается последнего, то эта доля оказывает существенное влияние для предприятий светотехнической промышленности, имеющих стеклодувочное производство.
В светотехнической промышленности традиционные схемы оборотного водоснабжения, основным элементом которых является «мокрая» градирня в наиболее жаркий период не обеспечивают поддержание необходимого температурного режима ( t=20-25 °С) охлаждающей воды. Потери воды в таких системах достигает до 10%. Все это сказывается не только на качестве производимой продукции, но и является тормозом дальнейшего повышения производительности колбовыдувающих печей.
Одним из способов решения данной проблемы является использование в схеме для охлаждения оборотной воды теплонасосных установок (ТНУ). Это позволяет с одной стороны утилизировать ранее выбрасываемое тепло на покрытие отопительно-вентиляционных нагрузок и горячего водоснабжения, а с другой стороны достичь необходимых температурных параметров охлаждающей воды при любых температурах наружного воздуха.
В данной работе на примере оборотной системы водоснабжения 15 и 16 цеха АООТ «Лисма», г. Саранск представлены две принципиальные схемы включения ТНУ в систему водоснабжения.
Схема охлаждения воды оборотной системы водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие только отопительно-вентиляционных нагрузок представлена на рис.1.
Оборотная вода от печей, выдувающих колбы, поступает в испаритель 1 с температурой tвх>50 °С где охлаждается до tвх>40 °С отдавая тепло рабочему телу (хладагенту) циркулирующему в контуре ТНУ. Под действием этой теплоты хладагент вскипает и превращается в пар. Парообразный хладагент засасывается компрессором 2 и под необходимым давлением нагнетается в конденсатор 3, где в процессе охлаждения и конденсации рабочего тела теплота передается охлаждающей воде системы горячего водоснабжения предварительно нагретой в КТ за счет охлаждения оборотной воды с tвх>40 °С до нужной температуры.



Рисунок 1 – Схема охлаждения системы оборотного водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие нагрузки горячего водоснабжения:
1 – испаритель ТНУ; 2 – компрессор ТНУ; 3 – конденсатор ТНУ; 4 – регулировочный вентиль; 5 – переохладительТНУ; 6 – кожухотрубчатый теплообменник (КТ). Схема охлаждения воды оборотной системы водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие отопительно-вентиляционных нагрузок представлена на рис 2.



Рисунок 2 – Схема охлаждения воды оборотной системы водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие отопительно-вентиляционных нагрузок:
1 – конденсатор ТНУ; 2 – кожухотрубчатый теплообменник; 3 – сухая градирня; 4 – компрессор ТНУ; 5 – расширительный вентиль; 6 – испарительТНУ.

Схема (рис.2) рассчитана на круглогодичную работу с работой тех или иных элементов схемы в тот или иной период года. В зимний период года вода, оборотной системы водоснабжения с температурой 50 °С поступает в конденсатор1 где нагревается до 60 – 65 °С затем проходит через теплообменник 2 где охлаждается, отдавая тепло теплоносителю системы вентиляции, до 35 °С и поступает в испаритель в ТНУ где охлаждается до нужной температуры и поступает в бак наполнитель оборотной воды. Теплота отводимая в испарителе после повышения потенциала используется для предварительного подогрева оборотной воды в конденсаторе1.
В осенне-весенний период при снижении или отсутствии вентиляционной нагрузки в работу включается сухая градирня 3. Вода оборотной системы в зависимости от вентиляционной нагрузки подается часть через сухую градирню3 часть через теплообменник 2 охлаждаясь до нужной температуру подается в бак.
В летний максимально жаркий период (30 °С и выше), вода оборотной системы с температуры t=50 – 55 °С поступает в конденсатор 1 где нагревается до t=60 – 65 °С затем подается в сухую градирню 3 где охлаждается до 35 – 40 °С. Дальнейшее охлаждение оборотной воды происходит в испарителе 6.
Расчет технико-экономических показателей данных схем показывает, что при начальных капитальных вложениях 1,5 –2,0 млн. руб. срок окупаемости составляет 1,5-2 года.