Сравнение

Просим обратить внимание, что это конкретное типовое ТЗ и сравнение приведено именно к нему.

 

     Анализ, регулирование и весь процесс охлаждения на эжекционных градирнях производится посредством системы автоматического управления, которая включает в себя измерители таких параметров, как: температура и давление воды, подаваемой к потребителям и на эжекционные форсунки; величина уровня воды в накопительной емкости; а так же контроль и регулирование иных параметров (таких как параметры электрической сети, вывод данных на централизованную панель управления и т.п.). При этом все датчики дублируются аналоговыми приборами для контроля измеряемых параметров и внесения корректив в работу системы автоматического управления.

       Автоматическое управление электродвигателями насосного оборудования, исходя из показаний датчиков, обеспечивает не только безопасную и надежную работу насосного оборудования, но и позволяет заметно экономить на потреблении электроэнергии. Автоматика, руководствуясь значением температуры охлажденной воды, подаваемой на оборудование, определяет минимально необходимое количество работающих контуров градирни, а, следовательно, количество насосного оборудования. Так, например, в жаркое время года для достижения заданного значения температуры охлажденной воды эжекционная градирня работает на полную мощность в два/три контура. При изменении параметров атмосферного воздуха – похолодании, уменьшении относительной влажности – или снижении тепловой нагрузки на градирню, станет возможно реализовать заданный перепад температур нагретой и охлажденной воды, используя лишь часть мощности градирни – один / два контура. Причем автоматическая система управления  обеспечивает работу дополнительного насосного оборудования (дополнительных контуров градирни) в дискретном режиме без участия человека. В результате экономия электроэнергии, а, следовательно, и денежных средств заказчика весьма заметна.

 

Исходные данные типового ТЗ:

  • Расход воды через охлаждаемое оборудование 200 м3
  • Температура воды на выходе с охлаждаемого оборудования 36 ºС
  • Температура воды на входе в охлаждаемое оборудование 25 ºС

Тепловой расчет эжекционной градирни:

Температура воды на выходе с оборудования, °С 36
Расход воды через охлаждаемое оборудование, м3 200
Температура атмосферного воздуха по сухому термометру, °С 24.6
Влажность атмосферного воздуха, % 73
Температура атмосферного воздуха по влажному термометру, °С 21
Номинальная подача одного насоса эжекционного контура, м3 200
Номинальный напор насосов эжекционного контура,  м.вод.ст. 50
Количество насосов эжекционного контура, шт. 2
Расход воды эжекционного контура, м3 400
Расходный коэффициент форсунки 1,453
Производительность одной форсунки максимальная, м3 10
Принимаемое количество форсунок с учетом конструкции градирни, шт. 40
Давление воды на форсунке (расчетное), м.вод.ст. 47,5
Расчетная скорость вылета капли из форсунки, м/с 24,39
Площадь сечения воздуховходного окна, м2 0,96
Количество воздуховходных окон, шт 8
Скорость воздуха на срезе воздуховходного окна, м/с 15.2
Расход воздуха, м3 40000

Начальные параметры воздуха

Влагосодержание сухого воздуха, г/кг 14.37
Плотность,  кг/ м3 1,16
Энтальпия сухого воздуха, кДж/кг 61.459

Конечные параметры воздуха

Влагосодержание влажного воздуха, г/кг 23
Плотность,  кг/ м3 1,14
Энтальпия влажного воздуха, кДж/кг 85.9

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Теплосъем, кДж 8 874 369
Теплосъем, Мкал 2117
Температура охлажденной воды, °С 25

 Расчет годового потребления электроэнергии насосным оборудованием  предлагаемой градирни

        Работу предлагаемой эжекционной градирни, состоящей из трех контуров охлаждения (первый контур – 2 модуля, 200 м3/ч, второй и третий контура – по 1 эжекционному модулю, по 100 м3/ч), обеспечивает насосное оборудование следующей мощности:

  • Насос подачи воды на первый контур: 90 кВт
  • Насос подачи воды на второй контур: 45 кВт
  • Насос подачи воды на третий контур: 45 кВт
  • Насос подачи воды на оборудование: 37 кВт

 

       Для расчета количества электроэнергии, потребляемой насосным оборудованием за год, необходимо определить количество и время работы насосов в течение года. Предположим, что охлаждать оборудование требуется 24 часа в сутки. Конструкция проектируемой градирни позволяет использовать часть контуров в холодное время года. Поэтому будем считать, что на полную мощность все три контура градирни работают в жаркое время года – 5 месяцев в году. В работе находится 3 насоса подачи воды на градирню + 1 насос подачи воды на оборудование, суммарная мощность – 217 кВт. Два месяца весной и два месяца осенью, за счет более низкой температуры окружающего воздуха, в работе постоянно находится первый контур градирни, второй контур подключается на 50% рабочего времени, третий контур отключен. Суммарная мощность работающего насосного оборудования – 150 кВт. В зимнее время – три месяца в году, при особо низких температурах атмосферного воздуха, в работе будет находиться один контур градирни, работая при этом в дискретном режиме, час/два в сутки – вода будет успевать охлаждаться, проходя по трубопроводу и емкостям. Считаем, что в работе находится один насос подачи воды на оборудование. Потребляемая мощность – 37 кВт.

Подсчет потребляемой электроэнергии в кВт*час:

За 5 жарких месяцев насосное оборудование потребит 781200 кВт*час

За 4 месяца осенне-весеннего периода – 432000 кВт*час

За 3 зимних месяца – 79920 кВт*час

Суммарное потребление за год составит 1 293 120 кВт*час

                                                 График потребления электроэнергии по месяцам представлен ниже на рисунке .

Потребление электроэнергии насосным оборудованием в течение года, кВт*час

 

Сравнение с вентиляторной градирней

 

Типовая вентиляторная градирня:

  • Мощность охлаждения 1395 кВт
  • Расход воды 200 м3
  • Температура горячей воды 35 °С
  • Температура холодной воды 29 °С
  • Температура воздуха по влажному термометру температура воздуха 21 °C
        Типовая вентиляторная градирня

   Вентиляторная градирня не способна охладить воду до температуры, близкой к температуре смоченного термометра. Максимальный перепад температуры у такой градирни составляет 5-8 °С. Более того, для работы вентиляторной градирни требуется дополнительное питание для электродвигателей вентиляторов – потребляемая мощность вентиляторами на 1 секцию, способную пропустить 200 м3/ч, равна – 20 кВт. Для удовлетворения требованиям ТЗ, одной секции будет недостаточно (нужно делать систему, состоящую из нескольких контуров). Таким образом, дополнительная электрическая мощность, потребляемая вентиляторами, удваивается или утраивается.

       В год на питание одних вентиляторов (без учета насосного оборудования!) градирни потребуется: 403200 кВт*час

В качестве насосного оборудования подачи воды на вентиляторную градирню подойдет насос 1Д200-36 производительностью 200 м3/час, напором 36м, мощностью 37 кВт – 3шт.

       Таким образом, суммарное энергопотребление градирней за год составит 1 468 800 кВт*час

Для эжекционной градирни ранее была получена цифра - 1 293 120 кВт*час

Основные отличия эжекционных градирен НТ от типовых вентиляторных градирен

Вентиляторная градирня Эжекционная градирня
Перепад температур не более 5 °С (в среднем) Перепад температур 8-12 °С (в среднем)
Большие габариты Габариты значительно меньше в сравнении с вентиляторными градирнями
Высокое энергопотребление Более низкое энергопотребление за счет цикличности работы, переменных нагрузок в зависимости от времени года.
Элементы внутренней насадки разрушаются Элементы внутренней насадки отсутствуют
Имеются ограничения по температуре нагретой воды (+65 °С) Не имеются ограничения по температуре нагретой воды (до +90 °С)
Разбрызгивающие форсунки под­вержены засорению и трудно­доступны Разбрызгивающие форсунки го­раздо меньше подвержены засоре­нию, лег­кодоступны, находятся на виду
Перегорают двигатели вентиля­торов, нарушается баланси­ровка вентиляторов, ломаются лопасти Вентиляторы отсутствуют
Наличие центробежного венти­лятора определяет высокий уровень шума Градирня является малошумной, так как отсутствуют вращающиеся элементы
Необходим водосборный бассейн большого объема Бак-накопитель имеет небольшой объем, размещается в теплом помещении (может быть использован существующий бассейн)
Требуется большой объем подпитки на доохлаждение и компенсацию испарившейся воды Подпитка идет только на компенсацию испарившейся воды
В зимнее время повторный пуск после остановки провоцирует поломки элементов градирни Градирня свободно работает в режиме включения/выключения в любое время года
Пожароопасность Пожаробезопасность
Насосная станция и бассейн выполняются как кессоны, трубопроводы прокладываются ниже глубины промерзания, что не только удорожает строительство, но и повышает расходы на ремонт Все оборудование и трубопроводы расположены выше «нулевой» отметки
Есть ограничения по расположению Может быть установлена вблизи (практически вплотную) к зданию
В зимний период воз­можно обмерзание и ледообра­зование, влекущее за собой выход градирни из строя Незначительное ледообразование и обмерзание в зимний период, не влияющее на работу градирни
Теплосъем градирни регулируется только путем байпасирования Теплосъем градирни регулируется в широких пределах с снижением энергопотребления
Необходимость резервной секции для возможности производства работ по обслуживанию Все работы по обслуживанию производятся без остановки
КПД градирни низкий ввиду низкого КПД вентилятора, уменьшается со временем при обрастании и разрушении оросителя КПД градирни выше на 15-30% и не меняется весь срок эксплуатации
Энергоемкость градирен постоянна и определяется мощностью вентиляторов и насосов Энергоемкость градирен ниже до 30%.
Энергоемкость значительно ниже при высоких температурах воды