Промышленный холод для больших производств

абхм

В последние годы вопрос энергоресурсосбережения в индустрии переработки пластмасс стал чрезвычайно актуальным. При этом для полимерной промышленности характерны большие объемы потребления холодной технической воды, на получение которой может тратиться до 25% всей электроэнергии, используемой в процессе производства продукции. Эксперт журнала «Пластикс» рассказывает о том, как можно повысить экономическую эффективность генерации промышленного холода за счет использования специализированного оборудования.

 

 

 

Промышленный холод для больших производств

 

Industrial Chilling for Large-Scaled Facilities

 

Ivan Atmorkov

 

In recent years energy saving has become a very relevant issue for plastics processing industry. At the same time the industry is characterized by large volumes of cold water consumption and chilling may account for up to 25% of total energy costs for production process. Plastiks Magazine’s expert explains how to improve cost-efficiency of industrial chilling with dedicated equipment.

 

 Иван Анатольевич Атморков — Технический директор ООО «Нордсайд». Данная статья была опубликована в журнале «Пластикс» № 141 2014 г.

 

Журнал Пластикс — http://www.plastics.ru/

 

 

 

Свойства и характеристики

Абсорбционная холодильная машина (абсорбционный чиллер, абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, АБХМ) представляет собой промышленную холодильную установку, предназначенную

для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также в рамках технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. Роль абсорбента в ней выполняют различные рас- творы бромида лития. В качестве теплового источника для работы машины используют бросовое тепло (низ- копотенциальный пар, выхлопные и дымовые газы, конденсат), биотопливо, горячую воду, природный газ и солнечную энергию. Абсорбционные машины обычно сконструированы так, чтобы не наносить вреда окружающей среде, что в свою очередь упрощает внедрение АБХМ на производстве, так как ее не требуется регистрировать как опасный промышленный объект. Но АБХМ покупают не из-за беспокойства об окружающей среде, а в первую очередь из-за экономической выгоды, так как расход электричества на выработку 1 тыс. кВт холода у такого оборудования в среднем составляет около 5-11 кВт, в то время как на парокомпрессионных чиллерах на аналогичную выработку расходуется до 300 кВт электроэнергии. Это связано с принципом работы АБХМ — он основан на химическом процессе, а не на физическом. Иными словами, экономия электроэнергии на выработке 1 тыс. кВт холода может достигать 290 кВт. При средней стоимости электроэнергии 4 руб. за 1 кВт·ч экономия со  ставит 1,16 тыс. руб./ч, или до 8 млн руб./год (при средней загруженности 80%). Работа АБХМ протекает следующим образом: в генераторе под действием источника тепла (горелка, пар или горячая вода) из разбавленного раствора бромида лития выделяются пары хладагента (воды), которые затем переносятся в конденсатор. Далее пары хладагента конденсируются в жидкость, отдавая тепло охлаждающей воде. После этого жидкий хладагент попадает на трубки испарителя, унося тепло от охлаждаемой воды и при этом испаряясь. Концентрированный раствор бромида лития из генератора переходит в абсорбер, поглощая пары хладагента из испарителя и разбавляясь ими.  Разбавленный раствор бромида лития перекачивается в генератор, где цикл начинается снова. Вода проходит по трубам через абсорбер, где поддерживается вакуум, и охлаждается до требуемой температуры. Охлаждающая вода циркулирует через абсорбер, конденсатор и градирню. В качестве источника тепловой энергии возможны низко- и высокопотенциальные виды тепла:

— горячая вода;

— пар;

— топливо;

— выхлопные газы от существующего оборудования.

Также возможно создание АБХМ смешанного типа. АБХМ на горячей воде широко применяются для промышленного холодоснабжения. Обычно они используются в сочетании с источником горячей воды, например, при наличии котельной или при генерации горячей воды в рамках технологических процессов. Чиллеры, использующие сжигание топлива, оснащаются горелкой, которая может работать на дизельном, газовом или других видах топлива. Такие машины могут производить только холодную (летом), только горячую (зимой) или холодную и горячую воду одновременно. От АБХМ на горячей воде они отличаются более высокой эффективностью и компактностью. Холодильные установки на выхлопных газах идеально подходят для объектов с газотурбинными установками, так как позволяют утилизировать тепло отработанных газов для выработки холода. АБХМ на пару рационально применять в том случае, если на предприятии осуществляются технологические процессы, в которых используется или попутно производится пар.

Особенности применения

Так как абсорбционный чиллер может порой устанавливаться далеко от потребителя промышленного холода, необходимо учитывать потери температуры при передаче, которые составляют примерно 3-4°C на один километр. То есть если требуемая вода для охлаждения должна иметь температуру 12°C, то на АБХМ, находящейся в 1 км от производства, нужно выработать воду температурой 8-9°C. Если используется промышленная вода различной температуры (к примеру, для смесителя ПВХ и экструзионных линий требуется вода температурой 8-15°C, а на производстве сайдинга — 30-34°C), то на входе к потребителю устанавливается байпас для подмешивания более теплой воды, а перед входом в АБХМ — байпас для смешивания разнотемпературных источников воды, необходимый для исключения скачков охлаждения и повышения стабильности работы. Также при выборе такого чиллера необходимо учитывать сезонность производства и распределение нагрузки по месяцам, так как некоторые АБХМ могут функционировать, выдавая 10% от номинальной мощности, а другие — только начиная от 30%.  В случае периодического отключения электроэнергии в зимний период необходимо предусмотреть аварийный сброс воды из градирен во избежание оледенения узлов, что приводит к сбою при последующем запуске АБХМ. Кроме того, в случае остановки АБХМ важно соблюдать правила консервации, чтобы избежать кристаллизации бромида лития, так как в противном случае объем затрат на последующий ремонт начинается от 3 тыс. долларов США.

За и против

По сравнению с компрессионными холодильниками АБХМ обладают как преимуществами, так и определенными недостатками. К числу первых можно отнести минимальное потребление электроэнергии, которая требуется только для работы насосов и автоматики; низкий уровень шума; экологическую безопасность (хладагентом является обычная вода); возможность утилизации тепловой энергии сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственные процессов; длительный срок службы, связанный с отсутствием трущихся частей (не менее 20 лет); полную автоматизацию; меньший объем расходов на обслуживание, пожаро- и взрывобезопасность; отсутствие необходимости регистрации в Ростехнадзоре и отсутствие динамических нагрузок на фундамент. Отдельным важным преимуществом АБХМ является то, что при связке с дизельными и газовыми станциями они могут работать в тригенерации (вырабатывать электричество, тепло и холод) или когенерации (вырабатывать только первые два вида энергии), тем самым повышая КПД использования оборудования. В некоторых случаях это достаточно выгодно, так как при выработке тепла или холода по сути могут применяться бесплатные выбросы, генерируемые при выработке электроэнергии. Получаемый холод может направляться на кондиционирование офисов и охлаждение в процессах переработки пластмасс (литье и экструзия). Получаемое тепло можно использовать для обогрева помещений в зимний период. В случае тригенерации повышается автономность производства, себестоимость электроэнергии падает до 1,5-2,5 руб./кВт·ч, а срок окупаемости уменьшается до 1,5-3 лет в зависимости от масштаба проекта тригенерации. Однако при этом абсорбционные охладители стоят примерно в 1,5 раза больше, чем обычные, и рассчитаны на потенциаль- но больший объем выработки холода (окупаемость при выработке 1000 кВт — 6-7 лет, 2000 кВт — 3 года). Здесь же следует отметить необходимость наличия дешевого или бесплатного источника тепловой энергии с

достаточно высокой температурой, относительно низкую энергетическую эффективность (тепловой коэффициент, то есть отно-шение объема подведенной тепловой энергии к полученному холоду, для одно- и двухступенчатых машин составляет 0,65-0,8 и 1-1,42 соответственно). Также не стоит забывать осущественно большем весе, чем у обычного охладителя, необходимости использования открытых охладителей (градирен), что увеличивает водопотребление системы, и привлечении квалифицированного специалиста для заправки бромида лития в АБХМ. На данный момент использование абсорбционных чиллеров экономически оправдано только на тех заводах по переработке полимеров, где требуется от 1000 кВт холода и более. И таких предприятий не более сотни на всю страну. Рынок АБХМ в России составляет 6-15 машин в год, поставщики оценивают потенциал рынка до 50 машин в год. Основные клиенты на данный момент — это торговые центры и заводы химической отрасли и металлургии. Так, это оборудование используется на заводах ОАО «Казаньоргсинтез», ОАО «Невинно-мысский Азот», ОАО «КуйбышевАзот», ЗАО «Газпром химволокно». На российском рынке работают представители таких производителей абсорбционной техники, как BROAD Group (Китай), Thermax Ltd (Индия), Trane Inc. и Johnson Controls Inc. (США). Кроме того, российское ООО «ОКБ Теплосибмаш», расположенное в Новосибирске, самостоятельно выпускает АБХМ, которые успешно конкурируют с зарубежными. Стоимость базовой комплектации чиллера в каждой компании примерно одинаковая, но в каждом конкретном к случае имеются свои нюансы, и в зависимости от требований к получению промышленного холода стоимость  может меняться.

 

Яндекс.Метрика