Системы охлаждения производственных процессов

При повседневной эксплуатации промышленного оборудования неизменно выделяется определенное количество тепловой энергии, и охлаждение производственных процессов стало неотъемлемой частью высокотемпературных технологических операций. 

Своевременный отвод тепла предотвращает преждевременное разрушение и износ агрегатов, а также обеспечивает поддержание комфортного для сотрудников микроклимата согласно нормам СП 2.2.2.1327-03.

Отрасли и технические потребности

Стремительное развитие российской промышленности способствует внедрению профессиональных решений во многих смежных областях – в том числе, и в холодильной сфере.

Многие современные производства следуют европейским и международным стандартам промышленной безопасности, что на порядок превосходят отечественные нормы – уже сегодня на множестве российских заводов можно увидеть профессиональные системы промышленного охлаждения, индивидуальные для каждой отрасли. Более того за последние несколько лет в России увеличилось количество предприятий, которые серийно производят оборудование для охлаждения производственных процессов. И с каждым новым предприятием качество продукции становится только лучше.

Переработка полимеров

Термообработка играет важную роль в процессе переработки промышленных полимеров (при экструзии). В частности, охлаждение требуется:

• при производстве листовых термопластов;
• при изготовлении рукавных пленок (термоусадочные, стрейч-, соэкструзионные пленки);
• при производстве ПВХ-профилей и полимерных труб.

Производство изделий из пластика наиболее распространенная сфера где есть особая необходимость в контроле температурного режима конечного продукта. Чиллеры для охлаждения пресс-форм и механизмов — это оборудование которое крайне необходимо предприятию для отвода теплоты в атмосферу или рекуператор.

Производство ЛКМ

Наиболее важным этапом при производстве лакокрасочных материалов считается смешивание всех компонентов в однородную либо коллоидную смесь. Процесс осуществляется в диссольвере с якорной (для жидких) или рамной (для более вязких составов) мешалкой. 

В зависимости от особенностей технологического цикла диссольвер оснащается рубашкой для нагрева или охлаждения продукта. 

В качестве технического решения для отвода тепла в области ЛКМ отлично зарекомендовало себя теплообменное оборудование типа драйкулеры и сухие градирни. Это оборудование позволяет не только решить проблему отвода тепловой энергии, но и экономить, путем направления ее в полезные русла. 

К примеру, тепло которое всегда сбрасывали в атмосферу на сегодняшний день можно применить для нагрева воды для ГВС на предприятии.

Металлургия

Металлургическая промышленность использует до 20% всего объема водопользования, потребляемого промышленными предприятиями России – около 40 км3. Из них половина используется на охлаждение оборудования – в доменном, сталеплавильном и прокатном производстве. 

Вода выступает в роли хладагента в охлаждающих системах оборотного водоснабжения для отвода тепла от оборудования или для конденсации и охлаждения газообразных/жидких продуктов технологического цикла. 

Наиболее распространенное оборудование, применяемое в этой сфере мокрые градирни, которые охлаждают большое количество воды направленным потоком атмосферного воздуха. 

Что является наиболее экономичным техническим решением в мире, не считая методов с использованием водохранилищ с естественным охлаждением.

Энергетика

Процесс отвода (конденсации) отработавшего низкопотенциального тепла является одним из ключевых этапов производства электроэнергии из пара (цикл Ренкина). В настоящий момент более 77% всей мировой электроэнергии производится по технологиям, использующим потенциал пара, соответственно – на любом энергоблоке устанавливаются конденсаторы, способные преобразовать энергию водного пара в электричество.

Нефтегазовая отрасль

Теплообменное оборудование используется практически на всех этапах нефтегазового промысла для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред:

• при охлаждении бензиновой, керосиновой и дизельной фракций;
• в процессе обезвоживания и обессоливания сырой нефти;
• при фракционировании сжиженного нефтяного газа
• при подогреве сырой нефти;
• при утилизации тепла стоков ЭЛОУ и т.д.

Применение кожухотрубных теплообменников в этой области позволяет контролировать температуру, производить конденсацию газов и охлаждение различных жидкостей. Как правило оборудование такого типа производится из специальных сплавов хрома, никеля и титана.

Методы охлаждения (утилизации тепла) на производстве

Для каждой отрасли разработаны индивидуальные технологические приемы охлаждения производственных процессов. В зависимости от специфики оборудования и объема удаляемой тепловой энергии охлаждение может выполняться водой, воздухом или маслом.

Охлаждение водой

Выступая в роли хладагента, вода поглощает избыточную тепловую энергию – для повторного использования жидкость необходимо охладить. Способы охлаждения технической воды в системах оборотного водоснабжения зависят от специфики производства и необходимых параметров среды.

Одним из наиболее распространенных является открытый способ охлаждения в градирнях (башенного типа, драйкулерах, эжекционного типа) – температура воды снижается за счет контакта с окружающим воздухом. 

Минусы подобных установок – большие габариты, зависимость от метеоусловий, недостаточная регулируемость.

Закрытые способы охлаждения позволяют добиться более точных результатов и снизить температуру воды до минимальных значений:

для охлаждения воды до температуры +0,5 - +2°С используются холодильные установки открытого типа: испарители орошаемого типа, погружные испарители, льдоаккумуляторы;

для охлаждения воды до температурных значений выше +2°С применяются закрытые холодильные установки – пластинчатые испарители, кожухотрубные испарители.

Охлаждение воздухом

Использование водяных теплообменников требует интеграции множества дополнительных инженерных решений (подключение к сетям водоснабжения и водоотведения, по необходимости – дополнительным фильтрам). 

Поэтому для некоторых точек и участков, где необходимо отведение тепла не более 16330 КДж/ч более уместным будет использование воздушного теплообменника. 

В ряде случаев технологический цикл предусматривает только воздушное охлаждение (например, экструзия алюминия, пластика и т.д.). В этом случае оборудование или продукт охлаждается воздухом, предварительно охлажденным в чиллере посредством воды или фреона. 

Также для поддержания комфортной температуры на производстве применяют промышленные вентиляторы.

К примеру наиболее популярные вентиляторы Rosenberg, ebmpapst используют в системах кондиционирования в 80 странах мира.

Охлаждение маслом и СОЖ

Масло, смазочно-охлаждающая, закалочная жидкость используется преимущественно для смазки и охлаждения движущихся деталей (подшипники и пр.). 

Масло забирает на себя избыточную тепловую энергию и снижает трение деталей. 

Для охлаждения масла используются специальные кожухотрубные теплообменники – маслоохладители. 

В роли хладагента для масла используется преимущественно вода. Также для охлаждения масла применяют воздушные конденсаторы, которые менее эффективны в сравнении с жидкостными теплообменниками. 

Оборудование с охлаждаемым гидравлическим контуром требует особого контроля температурного режима т.к. при повышении температуры происходит перегрев и износ оборудования.

Процессы охлаждения

Принцип работы любого теплообменника основан на разнице потенциала двух различных сред, разделенных перегородками. Хладагент, имеющий более низкую температуру, забирает себе тепловую энергию охлаждаемой среды, в результате чего мы можем снизить ее температуру до любых необходимых нам значений. 

Наиболее широкое распространение в промышленности получили пластинчатые, кожухотрубные и теплообменники типа «труба в трубе». Кроме основной функции охлаждения, они могут выполнять ряд дополнительных задач – конденсацию, испарение и смешение фаз одной среды.

Каждый тип теплообменника имеет свои особенности, успешно применяемые в отдельных отраслях промышленности. К примеру, в пищевой промышленности высокой популярностью пользуются пластинчатые паяные теплообменники, которое обеспечивают эффективное поточное охлаждение продукции.

Современные системы энергосбережения

Российские производства уверенно переходят на энергосберегающие технологии – менее затратные и более экологичные. Благодаря рекуперативным установкам утилизируемую тепловую энергию можно использовать в нуждах производства, а не сбрасывать в атмосферу по устаревшим методикам. В финансовом эквиваленте закупка и монтаж рекуператора окупается в течение 1-3 лет, лишнее тепло можно использовать:

• для воздушного отопления близлежащих помещений
• для нагрева воды в сети ГВС
• для нагрева воды в отопительную сеть

Подбор оборудования для систем охлаждения производственных процессов имеет множество нюансов и выполнить его может только квалифицированный инженер, после детального изучения производственного цикла и необходимых расчетов.

Назад в раздел