تقنية توفير الطاقة باستخدام توربينات مائية عالية الكفاءة من النوع المختلط في أبراج التبريد الصناعية
Thread Content
تقنية توفير الطاقة باستخدام توربينات المياه من النوع المختلط في أبراج التبريد الصناعيةأولاً: اسم التقنية: تقنية استخدام توربينات المياه من النوع المختلط في أبراج التبريد الصناعية.
ثانياً: نطاق التطبيق: تحسين أبراج التبريد ذات التهوية الميكانيكية في صناعات مثل الكيماويات والتعدين والصناعات النسيجية، حيث يمكن استغلال الطاقة الكامنة الناتجة عن الجاذبية.
ثالثاً: حالة استهلاك الطاقة في المراحل الإنتاجية المرتبطة بهذه التقنية:
في الوقت الحالي، يوجد محرك كهربائي في قمة كل برج تبريد، ويُستخدم هذا المحرك لتشغيل شفرات الرياح داخل البرج. ويستهلك محرك برج التبريد الذي يتمتع بقدرة تبريد 4500 طن/ساعة حوالي 1.75 مليون كيلوواط/ساعة سنوياً، وهو ما يعادل 612 طناً من الطاقة المكافئة. رابعاً: المحتوى التقني:
1. المبادئ التقنية:
يأتي الطاقة اللازمة لتشغيل التوربينات من الطاقة الكامنة في جاذبية الماء داخل نظام التبريد الدائري، بالإضافة إلى الضغط الناتج عن مضخات المياه. ويتم ضمان تحقيق المعايير التقنية الخاصة بأبراج التبريد أثناء التشغيل، كما أن استهلاك الطاقة من قبل مضخات المياه يظل ثابتاً. يتصل محور الخرج للتوربينات المائية مباشرة بالمروحة ويدفعها للدوران، مما يلغي نظام تشغيل المروحة بواسطة المحرك الكهربائي الأصلي ويوفر في استهلاك الطاقة الكهربائية. 2. التقنيات الرئيسية: 1) استخدام الضغط المتبقي في الماء المستخدم في الدورة لتشغيل التوربينات، بدلاً من المحركات الكهربائية ； ٢) توربين مائي من نوع الخليط ذو نسبة سرعة دوران تبلغ 50، حيث تصل كفاءته إلى أكثر من 88%. كما تم استبدال شفرات التوجيه ذات الصفين بشفرات توجيه دائرية من صف واحد، بالإضافة إلى تصميم قوقعة معدنية على شكل بيضاوي، مما يساعد في جعل هيكل التوربين أكثر تكثيفًا ويلبي احتياجات المساحة المحدودة داخل برج التبريد. ٣. تسلسل العمليات:
خطوات التعديل: إزالة صندوق التخفيض والمحرك الموجود في برج التبريد → تركيب توربين المياه مكان صندوق التخفيض الأصلي → تركيب المروحة الأصلية → ربط أنابيب المياه الداخلة بمدخل التوربين → ربط جهاز توزيع المياه بمخرج التوربين. خامساً: المؤشرات التقنية الرئيسية: 1) كفاءة التوربين الهيدروليكي η ≥ 88%، وأبعاد التصميم تلبي متطلبات العمل داخل برج التبريد ； 2) انخفاض الضوضاء بنسبة 20% ； ٣) بعد استبدال المحركات الكهربائية بتوربينات المياه، يتم توفير 100% من استهلاك الطاقة. السادس: حالة تطبيق التكنولوجيا: تم تطبيقها في صناعات مثل النفط والكيماويات والصلب والصناعات النسيجية الخفيفة. تم إجراء تحسينات لتوفير الطاقة في أبراج التبريد التابعة لمئات الشركات في جميع أنحاء البلاد، وكانت نتائج توفير الطاقة ملحوظة. سابعاً: المستخدمون النموذجيون وفوائد الاستثمار:
المستخدمون النموذجيون: داكينغ للبتروكيماويات، يانغزي للبتروكيماويات، بالينغ للبتروكيماويات، هاربين للبتروكيماويات، تسانغتشو داهوا، شينجيو للألياف الكيميائية، ييزينغ للألياف الكيميائية، نانجينغ للصلب، جينان للصلب، جيانغسو شاجانغ وغيرها.
1) هاربين للبتروكيماويات. حجم المشروع: تحديث 2 برج تبريد بالتهوية الميكانيكية عكسية بسعة 4000 طن/ساعة لكل منهما. المحتوى الرئيسي للتحسينات التقنية: استبدال محركات المراوح بتوربينات المياه، بالإضافة إلى استبدال محاور النقل وأجهزة التخفيض. والمعدات الرئيسية هي توربينات المياه من نوع HL4000، وعددها توربينان، وتُستخدم في أبراج التبريد. مبلغ الاستثمار في تحسين كفاءة استخدام الطاقة هو 2.4 مليون يوان، ومدة البناء 15 يومًا. توفير 3.168 مليون كيلوواط/ساعة من الطاقة سنويًا (بافتراض 330 يومًا من العمل سنويًا)، وهو ما يعادل 1108.8 طن من الطاقة الموفرة، كما يتم توفير 1.9 مليون يوان من تكاليف الكهرباء سنويًا، وفترة استرداد التكلفة هي 1.3 سنة. 2) شركة جيانغسو شاجانغ هوايجانغ للفولاذ الخاص. حجم المشروع: تحديث برج تبريد بالتهوية الميكانيكية عكسية بسعة 2500 طن/ساعة. المحتوى الرئيسي للتحسينات التقنية: استبدال محركات المروحة بتوربينات المياه، بالإضافة إلى استبدال محاور النقل وأجهزة التخفيض. والمعدات الرئيسية هي توربين المياه من نوع HLW-2500 المستخدم في أبراج التبريد. مبلغ الاستثمار في تحسين كفاءة استخدام الطاقة هو 750 ألف يوان، ومدة البناء 10 أيام. يتم توفير 871 ألف كيلوواط/ساعة من الطاقة الكهربائية سنويًا، وهو ما يعادل 304.8 طن من الطاقة المكافئة (بافتراض أن الجهاز يعمل 330 يومًا في السنة). كما يتم توفير 523 ألف يوان من تكاليف الكهرباء سنويًا (بافتراض أن سعر الكهرباء لدى الشركة هو 0.6 يوان لكل كيلوواط/ساعة). أما فترة استرداد التكاليف فهي 1.4 سنة. ثامنًا: آفاق التوسع وإمكانيات توفير الطاقة: إجمالي السعة المتاحة لتحويل أبراج التبريد الموجودة في البلاد إلى توربينات مائية تبلغ حوالي 241.57 مليون طن، ومن المتوقع أن يتم تحويل 10% منها بحلول عام 2015، أي ما يعادل أكثر من 6000 وحدة، وبذلك يمكن توفير 2.4 مليون طن من الطاقة سنويًا، بتكلفة إجمالية تقدر بحوالي 7 مليارات يوان.
يتم حساب توازن نظام المياه المتداول بشكل منفصل ضمن نظام المياه المتداول. يتم تحقيق التوازن في نظام المياه الدائرية بشكل أساسي من خلال موازنة كمية المياه المضافة إلى برج التبريد مع كمية التبخر فيه، بالإضافة إلى الخسائر الناتجة عن الرذاذ والتسربات وكمية المياه المُفرغة. أي: كمية المياه المضافة M = كمية التبخر E + كمية الخسارة بسبب الرياح D + كمية المياه المفقودة بسبب التسربات B + كمية التسربات F. أما بالنسبة لكمية المياه المضافة إلى برج التبريد، فإنها يجب أن تساوي كمية المياه التي انخفض منسوبها في الخزانات خلال الفترة التي يكون فيها صمام إضافة المياه مغلقًا. يمكن حساب كمية الماء المفقودة بسبب الرياح D باستخدام المعادلة التالية: (1) كمية الماء المفقودة بسبب الرياح D، وذلك بسبب تدفق الهواء الذي يأخذ معه بعض قطرات الماء. يبلغ مقدار الخسارة في كمية الماء بسبب الرياح حوالي 0.1% من إجمالي كمية الماء المستخدمة في الدورة. أي: D = R * 0.1%. وباستخدام هذه الصيغة، يمكن حساب كمية الخسائر الناتجة عن تأثير الرياح في كل منطقة لتدوير المياه. (2) كمية المياه الملوثة B: هي كمية المياه التي يجب التخلص منها بشكل متعمد، وذلك للسيطرة على عملية التركيز الناتجة عن التبخر أثناء دورة المياه المستخدمة في التبريد. يتم قياس كمية المياه المعاد تدويرها التي يتم التخلص منها في ورش استخدام المياه باستخدام طريقة الحجم، أما كمية المياه التي يتم التخلص منها في خزانات التنقية فهي تُحسب بناءً على عدد مرات تنظيف هذه الخزانات، وبهذه الطريقة يمكن معرفة كمية المياه الملوثة التي يتم التخلص منها في كل خزان لإعادة تدوير المياه. (3) كمية التسرب F تُحسب وفقًا للصيغة السابقة: كمية المياه المضافة M = كمية التبخر E + كمية الخسارة بسبب الرياح D + كمية المياه المفرغة B + كمية التسرب F، وبذلك يتم حساب كمية التبخر E.
(4) يتم حساب معامل الخسارة C باستخدام صيغة كمية التبخر E. صيغة حساب كمية التبخر E هي: E = α(R – B) / t/h، حيث:
α ---- معدل خسارة المياه بسبب التبخر، بالنسبة المئوية.
α = C × (T1 – T2) / 100
R --- كمية المياه المتداولة في النظام، بالأطنان في الساعة ； بـ— كمية المياه العادمة، بالأطنان/ساعة ； E---كمية الماء المتبخر، طن/ساعة ； T1، T2 --- درجة حرارة الماء الداخل إلى برج التبريد والخارج منه. أما كمية الماء المتداول في كل منطقة تبريد، فهي تُحسب استنادًا إلى عدادات قياس كمية الماء البارد في تلك المناطق، أو عبر عدادات قياس كمية الماء المستخدم في عمليات التبريد في الورش المختلفة التي تستخدم هذا الماء. يتم قياس درجة حرارة مياه التبريد الدائرية عند دخولها وخروجها من برج التبريد باستخدام مقياس حرارة في الموقع. ثم يتم حساب معامل درجة الحرارة C، ويتم التحقق من أن قيمة C تقع ضمن نطاق معامل الخسارة المقابل لدرجة الحرارة البيئية؛ فإذا كان الأمر كذلك، فهذا يعني أن كمية الماء المضافة التي تم قياسها صحيحة، وبناءً على ذلك يتم رسم رسم بياني لتوازن المياه في النظام. يتراوح معامل الخسارة C حسب درجات الحرارة الموسمية كالتالي: في فصل الصيف (25–30 درجة) يكون بين 0.15 و0.16، وفي فصل الشتاء (-15–10 درجات) يكون بين 0.06 و0.08، أما في فصلي الربيع والخريف (0–10 درجات) فيكون بين 0.10 و0.12. عادةً، يكون كمية المياه المخزنة بين 1/3 و1/5 من كمية المياه المستخدمة في الدورة
(4) يتم حساب معامل الخسارة C باستخدام صيغة كمية التبخر E. صيغة حساب كمية التبخر E هي: E = α(R – B) / t/h، حيث:
α ---- معدل خسارة المياه بسبب التبخر، بالنسبة المئوية.
α = C × (T1 – T2) / 100
R --- كمية المياه المتداولة في النظام، بالأطنان في الساعة ； بـ— كمية المياه العادمة، بالأطنان/ساعة ； E---كمية الماء المتبخر، طن/ساعة ； T1، T2 --- درجة حرارة الماء الداخل إلى برج التبريد والخارج منه. أما كمية الماء المتداول في كل منطقة تبريد، فهي تُحسب استنادًا إلى عدادات قياس كمية الماء البارد في تلك المناطق، أو عبر عدادات قياس كمية الماء المستخدم في عمليات التبريد في الورش المختلفة التي تستخدم هذا الماء. يتم قياس درجة حرارة مياه التبريد الدائرية عند دخولها وخروجها من برج التبريد باستخدام مقياس حرارة في الموقع. ثم يتم حساب معامل درجة الحرارة C، ويتم التحقق من أن قيمة C تقع ضمن نطاق معامل الخسارة المقابل لدرجة الحرارة البيئية؛ فإذا كان الأمر كذلك، فهذا يعني أن كمية الماء المضافة التي تم قياسها صحيحة، وبناءً على ذلك يتم رسم رسم بياني لتوازن المياه في النظام. يتراوح معامل الخسارة C حسب درجات الحرارة الموسمية كالتالي: في فصل الصيف (25–30 درجة) يكون بين 0.15 و0.16، وفي فصل الشتاء (-15–10 درجات) يكون بين 0.06 و0.08، أما في فصلي الربيع والخريف (0–10 درجات) فيكون بين 0.10 و0.12. عادةً، يكون كمية المياه المخزنة بين 1/3 و1/5 من كمية المياه المستخدمة في الدورة
لا أعرف إذا كنت قد درست هذه التقنية وفهمتها بشكل حقيقي أم لا
هذه التقنية مناسبة لمحطات المياه المعاد تدويرها التي تتمتع بنطاق هامش كبير في التصميم:
وعلاوة على ذلك، فإن تحسينات نظام المياه المتداولة الجديد أو التقليدي من خلال تغيير تردده أصبحت مذهلة، مما أدى إلى انخفاض كبير في هامش الضغط
المفتاح يكمن في حساب الطاقة الوفيرة للنظام، وإذا كان الجميع مهتمين، يمكنهم التواصل معي