Охлаждение с помощью промежуточных хладоносителей

Схема с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах (непосредственное охлаждение)

Классификация систем холодоснабжения (СХС)

Технологических цехов

Основные схемы холодоснабжения

Как уже указывалось (раздел 2) холодоснабжение может осуществляться как от холодильных станций, так и от холодильных установок. Схема холодоснабжения представляет собой схему взаимосвязи холодильных станций или установок с потребителями холода.

При разработке схем холодоснабжения стремятся к созданию оптимальных условий работы системы. Это, в первую очередь, приближение источника холода к его потребителям, что существенным образом снижает потери холода и дополнительные энергозатраты, связанные с гидравлическими потерями.

По способу отвода теплоты различают две основные схемы холодоснабжения:

1. СХС с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах;

2. Схема с промежуточным хладоносителем (рассольное охлаждение);

Используется также смешанная схема, где часть технологического продукта охлаждается непосредственно испаряющимся хладагентом, а часть промежуточным хладоносителем.

СХС с непосредственным испарением могут быть как с насосной подачей хладагента, так и безнасосные. Это зависит от взаиморасположения источника холода и его потребителя, а также от вида применяемого хладагента.

В свою очередь системы с промежуточным (жидкостным) хладоносителем могут выполняться как по открытой, так и по закрытой схемам (см. рис. 8.1).

Рис. 8.1. Классификация систем холодоснабжения

В пищевой промышленности применяются системы охлаждения с большим разнообразием схем подачи хладагента. Это прямоточные с параллельной и последовательной, нижней и верхней подачей, с отделителями жидкости и напородержателями, с паросушителями и пароперегревателями и т.п.

В химической и нефтехимической промышленности схемы не так разнообразны, но они отличаются масштабами холодопроизводительности, разнообразием хладагентов и температур используемого холода.

Принципиальная схема взаимосвязи холодильной станции с технологическими цехами при использовании холода двух параметрах представлена на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Схема трубопроводной связи холодильной станции с технологическими цехами при охлаждении продуктов производства непосредственным испарением ХА в технологических аппаратах

Цех № 1 потребляет холод –12 °C, цеха № 2 и № 3 потребляют холод 0 °C. При такой схеме холодоснабжения на холодильной станции размещаются компрессорно-конденсаторные агрегаты. В качестве испарителей используются непосредственно технологические аппараты в цехах.

По трубопроводу 1 – пары ХА с температурой –12 °C отсасываются компрессорами или абсорберами холодильной станции.

По трубопроводу 2 – то же самое, но пары с температурой 0 °C.

Трубопровод 3 – служит для подачи жидкого ХА в цеха. Диаметры этих трубопроводов определяются из теплового и гидравлического расчетов.

Трубопровод 4 – предназначен для проведения вспомогательных операций в аппаратах технологических цехов (отсос паров, передавливание жидкого ХА парами высокого давления). Диаметр – 50-100 мм.

Трубопровод 5 – служит для освобождения технологических аппаратов от жидкого ХА или флегмы. Диаметр находят из расчета быстрого освобождения системы от жидкости (например за 1 час, если время не оговаривается техусловиями).

Трубопровод 6 – прокладывается в том случае, если на складе ХА нет компрессора. По нему подают пары под давлением для передавливания жидкого ХА со склада на ХС.

Трубопровод 7 – служит для подачи жидкого ХА со склада на станцию и обратно.

Для конденсации ХА, как правило, на станции устанавливают единый блок конденсаторов, которые оснащены единой системой водоснабжения и системой сбора конденсата. Это позволяет подавать жидкий ХА во все цеха по общему трубопроводу и с параметрами, независящих от температуры получаемого холода

При этой схеме на станции устанавливаются, как правило, полностью агрегатированные холодильные машины. Хладагент не выходит за пределы станции, что повышает надежность и безопасность системы. Холод потребителю транспортируется с помощью промежуточного хладоносителя.

Связь холодильной станции с цехами в зависимости от числа используемых параметров холода осуществляется по 2–3 трубопроводам. Пример такой схемы приведен на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Схема трубопроводной связи цехов с холодильной станцией при холодоснабжении с помощью промежуточных хладоносителей

В данной системе холодоснабжения представлены те же потребители холода и холодильная станция. В соответствии со схемой:

-по трубопроводам 1 и 3 хладоноситель с температурами –12 и 0 °C поступает в цехи к потребителям холода;

-по трубопроводам 2 и 4 он же, подогретый на 3–5 °C, возвращается на станцию в испарители холодильных машин;

-по трубопроводу 5 осуществляется слив ХН (самотеком) при опорожнении системы или при переливе;

-по трубопроводу 6 ХН насосами подается со склада на станцию или обратно.

Если ХН - вода, то трубопровод 5 не прокладывается. Воду просто сливают в канализацию.

Подача хладоносителя может осуществляться, как по закрытой схеме, так и по открытой – с разрывом струи (см. рис. 8.4).

Рис. 8.4. Схемы СХС с промежуточным хладоносителем: а – закрытая схема; б – открытая схема (с разрывом струи); 1 – технологические аппараты (потребители холода); 2 – расширительный бак; 3 – циркуляционные насосы хладоносителя (ХН); 4 – кожухотрубный испаритель ХМ; 5 – резервуар панельного испарителя; 6 – панель испарителя; 7 – мешалка

СХС открытого типа более удобна при эксплуатации, чем закрытого типа, особенно если в качестве ХН используется вода.

Использование воды в качестве ХН в открытых схемах дает ряд преимуществ. Зимой можно подавать в технологические аппараты речную воду с температурой 4–6 °C, а уже подогретую направлять в систему оборотного водоснабжения предприятия. В такой системе целесообразно использовать речную воду и для охлаждения компрессоров и аппаратов холодильных машин, так как она на 5–10 °C ниже оборотной. Это способствует значительной экономии энергоресурсов.

При транспортировке холода с отрицательными температурами часто используются водные растворы солей (NaCl и CaCl₂), поэтому такую систему холодоснабжения часто называют "рассольной".

В схеме предусмотрена необходимая запорная арматура, но надо стремиться к минимальному ее количеству.

Диаметры основных трубопроводов (1, 2, 3 и 4, рис. 8.3) определяются гидравлическим расчетом. Диаметры вспомогательных (5, 6) – принимаются в пределах 50-100 мм. Для горючего и взрывоопасного ХН рекомендуется увеличивать диаметры трубопроводов 5 и 6 в 2–2,5 раза.

Дата добавления: 2014-01-20