Что такое водооборотный цикл и водооборотные системы на предприятии

Понятие водооборотного цикла

Водооборотный цикл предприятия (ВОЦ) представляет собой систему из замкнутых труб, которая предназначена для охлаждения оборотной жидкости, используемой в теплообменном аппарате - градирне. Этот вид оборудования применяется в различных производственных направлениях.

Водооборотный цикл представлен технологическим оборудованием и трубопроводами, позволяющими обеспечить:

• эффективное охлаждение технологического оборудования
• снижение потребности предприятия в свежей воде
• соответствие экологическим нормам и требованиям 

За полное обеспечение потребности в охлажденной воде соответствующего качества отвечает система водоснабжения.

В случае неэффективного охлаждения или использовании воды низкого качества теряется выработка продукции и снижается её качество.

Водооборотный цикл состоит из:

• устройства водозаборного типа
• насосной станции
• сети технологических трубопроводов
• очистных сооружений и зданий водоподготовки
• баков и емкостей различного объема с холодной или нагретой водой
• охладителя – градирни

Выбор вида водооборотного цикла диктуется технологией производства, объемом воды, возможностью применения и оценкой экономических составляющих в реализации проекта каждого из возможных к применению.

Виды водооборотных циклов

Создание водооборотных систем на предприятиях является важнейшим направлением, которое способствует защите окружающей среды от её загрязнения. Немаловажным фактором при создании таких систем является и финансовая составляющая. Использование одной и той же воды, при минимальном восполнении потерь позволяет предприятию значительно экономить охлаждающую жидкость, а вместе с этим финансы.

На рисунке показана простейшая схема водооборотного цикла предприятия. На данной схеме видно, что от насосной станции на производство поступает жидкость, далее она направляется на вентиляторную градирню, на которой происходит её охлаждение, после вода вновь подается через насосную станцию на производство и так происходит постоянно, пока работает технологическое оборудование. В процессе охлаждения часть жидкости испаряется (это неизбежный процесс), для её восполнения перед насосной станцией устанавливается система подпитки.                                                                                   

Водооборотные циклы принято различать по технологии и способу размещения на строительной площадке.

К водооборотным циклам, различаемым по технологии, относятся:

• открытые
• закрытые
• с разрывом потока (струи)

К открытым водооборотным циклам относятся пруды-охладители, водоём-охладитель или брызгальные бассейны.

Наглядным примером открытого ВОЦ является охлаждение воды посредством её разбрызгивания с помощью форсунок. Капли падают в железобетонный бассейн и далее жидкость в охлажденном состоянии подаётся на технологическое оборудование.

К закрытым водооборотным циклам относятся градирни с закрытым контуром, такие как сухие градирни и чиллеры.

Охлаждение в таких установках происходит за счет прохождения воды через радиатор, в котором установлены оребренные, медные или алюминиевые трубки. Вентиляторы, установленные на верху или сбоку, таких охлаждающих устройств, обдувают радиатор потоком наружного воздуха, с помощью которого и происходит охлаждение оборотной жидкости.

Для маловодных технологий производства, а также в регионах, где использование водных ресурсов сильно ограничено, применяют закрытые градирни, которые имеет смысл применять в случае изоляции контура циркуляции от внешней среды, или при отсутствии возможности организовать подпитку в необходимых количествах. Тогда использование контура сухой градирни со смесью этиленгликоля является практически единственным решением. В случае температуры теплоносителя, или оборотной воды на грани кипения, сухая градирня – это подходящее решение для такой водооборотной системы. 

К водооборотным циклам, в которых присутствует разрыв потока, относятся вентиляторные градирни с открытым контуром.

Под разрывом потока в таких водооборотных циклах понимается то, что охлаждающая жидкость поступает по трубопроводам на вентиляторную градирню, внутри которой происходит разбрызгивание воды с помощью форсунок, установленных в водораспределительную систему. Далее вода равномерно распределяется по оросительному слою, при прохождении через который происходит перераспределение и перемешивание (турболизация) потоков, в результате чего увеличивается охлаждающий эффект. После этого жидкость поступает в водосборный резервуар и далее по трубопроводам на технологическое оборудование.

На сегодняшний день мы имеем собственное производство таких водоохлаждающих установок – это высокотехнологичные испарительные градирни открытого типа, или, как их ещё называют, мокрые градирни. Отвод тепла от хладагента осуществляется путём разбрызгивания горячей воды и смешивания ее с более холодным наружным воздухом. Такая технология охлаждения зарекомендовала себя в большом диапазоне гидравлических нагрузок с обеспечением глубокого охлаждения воды с перепадом температур до 30°С. 

К водооборотным циклам по способу размещения на строительной площадке относятся:

• наземный
• подземный
• смешанный

Пример наземного водооборотного цикла

На данном изображении показана двухсекционная вентиляторная градирня, установленная на железобетонном бассейне.

Данный ВОЦ является наземным, так как градирня установлена на железобетонный бассейн, а он построен выше уровня земли. Насосная станция и все трубопроводы также расположены над землей.

Пример подземного ВОЦ

Градирня построена на железобетонном бассейне, который, в свою очередь, заглублен в землю. Насосная станция также расположена ниже нулевого уровня земли, и все трубопроводы, как исходящие, так и приходящие, проложены под землей.

Пример смешанного ВОЦНа данном фото видно, что градирня также построена на железобетонном бассейне, который, в свою очередь, построен выше нулевого уровня земли. Из бассейна по трубопроводам вода поступает в насосную станцию, которая построена под землей. Все трубопроводы также расположены под землей. Именно такое сочетание расположения градирни и насосной станции принято называть смешанным водооборотным циклом.

Виды систем промышленного водоснабжения:

• прямоточная. Она состоит из насосной станции и отдельных потребителей воды на производственной линии, где нагретая вода возвращается в водоисточник. За счет минимального использования оборудования и минимальной среднегодовой температуры считается одной из самых простых и доступных систем водооборотного цикла. Ограничение использования прямоточной системы неактуально в связи с дефицитом воды, её стоимости для использования в промышленности, а также затратами, связанными с обеспечением нормативных требований по защите источника воды от теплового воздействия
• с повторным использованием воды. Данная система используется на предприятиях, где нагретая турбиной вода может эффективно охладить оборудование, менее требовательное к температуре охлаждаемой жидкости. Использование системы с повторным использованием позволяет сократить потребление чистой воды на 60%
• оборотная. Данное водоснабжение соответствует требованиям СНиП 2.04.02-84 для удовлетворения потребностей промышленного водоснабжения. В отличие от прямоточной или последовательной модели водооборотного цикла, которая предполагает более высокую стоимость строительства и эксплуатации, данная система позволяет снизить потребление чистой воды примерно в 25-50 раз и сброс тепла в водоисточник в 80 раз. В качестве подпитки используются очищенные городские, производственные и ливневые сточные воды.
• комбинированная. Система, получившая распространение на предприятиях с большим количеством разнообразных процессов с отличительными требованиями к температуре и качеству воды в системе. Комбинированная система промежуточная из трех выше описанных и в случае применения позволяет обеспечить стабильность производственных процессов.

Выбор системы водооборотного цикла должен основываться на знании специфики каждого отдельного процесса производства, связанного с потреблением воды. В каждом случае выбор должен быть сделан в пользу систем, которые обеспечивают минимальные затраты, минимальное воздействие на окружающую среду и имеют длительный срок службы.

Водооборотные системы

Водооборотные системы на промышленном предприятии являются неотъемлемой частью производственного цикла, поскольку на сегодняшний день вода является самым дешевым хладагентом, участвующим в охлаждении оборудования, конденсации газов или жидкостей.

Чаще всего такие системы используются на предприятиях обрабатывающей промышленности, где необходимо охлаждать компрессорные, холодильные установки, печи и другие агрегаты.

На старых промышленных объектах, в том числе и энергетических, раньше использовались прямоточные системы водоснабжения. Их основным недостатком является сброс загрязненной воды в окружающую среду. Это не только приводит к загрязнению природных ресурсов взвешенными веществами и химическими элементами, но и повышает температуру воды в реке или озере из-за термических выбросов. Это может негативно сказаться на экологической ситуации на территории вокруг предприятия.

Наиболее оптимальным решением этой проблемы является замкнутая или оборотная система водоснабжения. Вода в такой системе циркулирует между технологическим оборудованием, забирая выделенное тепло охлаждающей установкой (градирней).

Из внешнего водного источника вода поступает только для подпитки, а это не более 2% от всего объема. Явным преимуществом замкнутой системы является отсутствие загрязненных сбросов в окружающую среду, что особенно актуально на химических и нефтехимических комплексах.

Сохранение чистоты окружающей среды с помощью водооборотных систем

Конечно, и у замкнутых водооборотных систем есть свои недостатки, но, в сравнении с большим потреблением воды и высокой стоимостью ресурсов, оборотная вода является наиболее выгодным решением для отвода тепла из производственного цикла предприятия.

Каким же образом применение водооборотной системы замкнутого цикла способствует сохранению чистоты окружающей среды рассмотрим далее.

Применяемая ранее система прямоточного водоснабжения была настолько неэффективна, что пагубным образом влияла на окружающую среду.

В результате чего загрязненные и горячие стоки попадали в почву и водоёмы.

Единственным рациональным решением для сохранения чистоты окружающей среды стало использование воды в промышленности с применением водооборотной системы замкнутого цикла или контура.

Ниже приведена примерная схема такой системы.

Замкнутая система позволяет значительно сократить затраты на очистку воды и сточных вод, а также полностью избежать их сброса.

Все процессы внутри системы происходят по замкнутому циклу, используя лишь 2% воды из водоемов в качестве подпитки.

Применение таких систем позволяет размещать такие установки в районах, где нет доступа к водным ресурсам, решая проблему водообеспечения.

Водооборотные системы — это системы многократного использования воды для технологических процессов в различных видах промышленности, а также в энергетических комплексах. Сама же вода при таком использовании называется оборотной или циркуляционной.

Наиболее распространённое применение оборотной воды без непосредственного соприкосновения с технологическими продуктами относится к I категории водообеспечения. Основной принцип многократного использования воды — отвод тепла. Здесь вода играет роль хладагента для охлаждения оборудования, конденсации и охлаждения газов, охлаждения жидкостей в теплообменных аппаратах.

Тепло от оборотной воды передаётся в атмосферу с помощью водоохлаждающей установки – градирни.

Мы являемся производителем вентиляторных градирен с колоссальным опытом работы. Занимаемся производством, модернизацией и реконструкцией с 1992 года. Являясь непосредственно изготовителем, можем дать гарантию на минимальную стоимость комплектующих, а также благодаря производственной базе и складам — наличие всего спектра элементов градирни. Осуществляем поставку в любой уголок России, также работаем со странами ближнего зарубежья. Есть потребность в замене оборудования или строительстве всей водоохлаждающей установки — обращайтесь к нам! Звоните по телефону 8-800-222-45-62, пишите на почту acs@acs-nnov.ru или воспользуйтесь кнопкой ниже.