Некоторые замечания об энергосбережении в конденсаторных башнях с использованием водяных вентиляторов

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано WSRYLONG 11.12.2019 в 08:48. Некоторые замечания относительно энергосбережения в конденсаторных башнях с использованием гидродинамических вентиляторов. Использование гидротурбин вместо электродвигателей для приведения в движение вентиляторов конденсаторных башен – это так называемые гидродинамические вентиляторы. Самая ранняя известная в Китае запись на эту тему содержится в заявке на патент, поданной 29 октября 1998 года; речь идет о описании изобретения под названием «Конденсаторная башня без необходимости в энергии». Заявителем был Чжан Фэйцян из города Шанъюй, провинция Чжэцзян. Примерно 2000 лет назад Чжан Фэйцян впервые разработал двухклапанный гидротурбинный привод для охлаждающих башен в качестве замены электродвигателям, приводящим в действие вентиляторы таких башен. Этот привод был широко внедрен в практику; его можно считать первым поколением гидротурбинных приводов для охлаждающих башен. После этого рынок водяных вентиляторных охлаждающих башен в стране постепенно развивался. В настоящее время существует десятки компаний, занимающихся модернизацией турбин для охлаждающих башен и производством таких турбин; это уже представляет собой довольно крупную отрасль. Используемые турбины также бывают самыми разными, однако качество их сильно варьируется. С точки зрения практической эффективности, во многих случаях модернизации водяных вентиляторов при их использовании возникало множество проблем. Основными недостатками были сильные вибрации и недостаточная скорость вращения вентилятора, что препятствовало достижению эффективного эффекта охлаждения. Ранние турбины для охлаждающих башен практически полностью опирались на теорию проектирования турбин для выработки электроэнергии, с незначительными изменениями в конструкции. Позже люди поняли, что условия работы турбин в охлаждающих башнях сильно отличаются от условий работы турбин, используемых для производства электроэнергии, и что нельзя слепо следовать принципам, характерным для турбин, предназначенных для выработки электричества. В связи с этим были проведены теоретические исследования с целью улучшения пригодности турбин, используемых в охлаждающих башнях. На этой основе были разработаны такие новые продукты, как гидротурбины с чрезвычайно низким соотношением скоростей, предназначенные для охлаждающих башен, а также гидротурбины типа «проточные» с валовым выходом, используемые в промышленных охлаждающих башнях. Несмотря на значительный прогресс по сравнению с более ранними моделями, у новых турбин для охлаждающих башен по-прежнему часто встречается проблема недостаточной скорости вращения вентиляторов. Когда пользователь собирается провести модернизацию турбины в охлаждающей башне с целью снижения энергопотребления, ему не следует спешить и принимать решение, основываясь только на рекламе производителя. Обязательно нужно проверить, имеет ли производитель примеры использования с похожими параметрами, и выяснить на месте, каковы реальные условия эксплуатации ； Необходимо, чтобы производитель четко пообещал, что при неизменном расходе воды и силе тока насоса он сможет обеспечить стабильную скорость вращения вентилятора, тем самым гарантируя эффективность охлаждения. Наша компания — это специализированная организация, занимающаяся энергосберегающими модернизациями систем циркуляции воды. Мы в основном занимаемся модернизацией насосов с целью сокращения их энергопотребления; основным методом является замена лопастей, а в особых случаях — замена самого насоса. Мы также рассматриваем турбины для охлаждающих башен в качестве варианта, поэтому постоянно следим за соответствующими технологиями и изучаем их. Мы не отвергаем турбины с использованием воды из охлаждающих башен, и у нас нет намерения принижать эту технологию. Однако, руководствуясь принципом объективности и ответственности перед клиентами, необходимо отметить, что во многих случаях, а точнее, в большинстве случаев, использование таких турбин для энергосбережения не является подходящим решением. Иными словами, во многих ситуациях модернизация с помощью турбин с использованием воды из охлаждающих башен не представляет собой хорошего выбора. Ниже приведен краткий анализ этой точки зрения: независимо от типа турбины в охлаждающей башне, для приведения в действие вентилятора используется избыточное давление циркулирующей воды. Итак, поскольку у нас достаточно высокий напор воды, мы можем просто провести модернизацию насосов с целью снижения энергопотребления. Таким образом можно избавиться от избыточного напора с самого источника. Зачем же искать сложные решения, когда есть более простой способ? При энергосберегающей модернизации водяных насосов существуют следующие отличия по сравнению с модернизацией турбин в охлаждающих башнях: 1. Модернизация водяных насосов направлена на решение проблемы непосредственно у её истоков, позволяя устранить избыточное давление воды, что делает процесс более эффективным ； Турбина в охлаждающей башне сначала создает избыток воды, а затем пытается её повторно использовать, что является излишним и приводит к удвоению усилий при неизменном результате. 2. Реконструкция водяного насоса обеспечивает лучшую энергосберегающую эффективность. Турбины в охлаждающих башнях используют избыточное напорное давление, что по сравнению с модификацией насосов предполагает дополнительный процесс преобразования первичной энергии, в результате чего общая эффективность **снижается**. Предположим, что у системы циркуляции воды имеется избыточная энергия Pf. Эффективность насоса, двигателя и турбины составляет соответственно ηb, ηd и ηl. Тогда фактическое потребление энергии равно Pf/(ηb*ηd). Энергию, которую может восстановить турбина, можно выразить как Pf*ηl. Бесполезное потребление энергии в системе после модификации с использованием турбины составляет Ph = Pf/(ηb*ηd) – Pf*ηl. Если принять ηb = 0,8, ηd = 0,95, ηl = 0,8, то Ph = 0,516 Pf. Это означает, что система по-прежнему тратит 0,516 раза больше энергии, чем необходимо. Однако при модификации насоса избыточная энергия устраняется непосредственно на источнике, в результате чего её количество становится нулевым, и потребление энергии системой снижается на 0,516 Pf. 3. Объем работ по реконструкции водяного насоса невелик, сроки строительства короткие; его можно восстановить, причем это делается очень легко. При модернизации насоса с целью снижения энергопотребления с помощью метода замены рабочего колеса, после изготовления энергоэффективного рабочего колеса насос разбирается, извлекается роторный узел, снимается старое рабочее колесо и устанавливается новое. Затем насос снова собирается и запускается. Корпус насоса для подачи воды, его основание и трубопроводы не требуют изменений; монтаж и реконструкция происходят очень легко и просто. Кроме того, реконструкция турбин в охлаждающих башнях требует больших усилий и длительного времени на выполнение; полное восстановление невозможно, или же объем работ по восстановлению и размеры убытков будут очень велики. 4. Стоимость модернизации водяного насоса низкая, а тарифы — также низкие. Возьмём мою компанию: я предоставляю технологии и финансирование, сначала проводим модернизацию, а затем берём плату; если всё не удастся, платы нет. Общая сумма платы за услуги по экономии энергии, которую мы взимаем, обычно не превышает суммы сэкономленных за 8–10 месяцев расходов на электроэнергию. Плата взимается только один раз; другими словами, за год клиент сэкономит больше денег, чем заплатит за эти услуги, и у него останется прибыль. По сравнению с расходами на электроэнергию до проведения модернизации, стоимость услуг по энергоэффективной модернизации не создает дополнительной нагрузки для клиента. Напротив, клиент может сэкономить эти деньги в том же году, а также получить прибыль. Стоимость модернизации турбин в охлаждающих башнях высока, а тарифы — также высоки. В качестве примера можно привести систему циркуляции воды объемом 1000 м³/ч: стоимость реконструкции насосов составляет примерно сто тысяч, тогда как стоимость реконструкции турбин в охлаждающих башнях — несколько сотен тысяч, что в среднем в два раза превышает первую сумму. Энергосберегающая модернизация турбин с использованием воды из охлаждающей башни целесообразна только в двух случаях: 1) при наличии избыточного напора в системе циркуляции воды, который невозможно устранить, например, из-за требований к давлению в процессе ； 2. Полезное напорное давление в системе циркуляционной воды неизбежно существует и невозможно устранить. Например, если разница в высоте мест расположения устройств, использующих воду, составляет более 30 метров, для подачи воды на самую высокую точку требуется значительный напор. В результате между водой, находящейся на большой высоте, и водой, возвращающейся из системы охлаждения, возникает большая разница в уровнях. Когда сопротивление в трубопроводах невелико, возникновение полезного напорного давления становится неизбежным. В обоих случаях модернизация с помощью гидротурбин является хорошим способом экономии энергии, который приносит значительные результаты. На самом деле, случаев, соответствующих обоим этим условиям, не так уж много, включая примеры, когда были проведены модификации турбин; многие из них не соответствуют этим условиям, поэтому для экономии энергии модификация турбин не является лучшим решением, чем модификация насосов. Наконец, следует отметить два момента: во-первых, некоторые производители турбин для охлаждающих башен при оценке энергосбережения используют номинальную мощность двигателей исходных вентиляторов для расчета степени экономии энергии. Как известно, фактическое энергопотребление электродвигателя вентилятора меньше номинальной мощности; к тому же зимой его не включают в работу. Поэтому расчет процента экономии энергии на основе номинальной мощности неизбежно дает более высокие значения, чем реальный процент экономии. Во-вторых, после завершения реконструкции турбины, при неизменности первоначальной схемы водопровода и угла открытия клапанов, у некоторых устройств может наблюдаться незначительное снижение тока, потребляемого насосом. Не стоит ошибочно считать, что это результат экономии энергии, обусловленной реконструкцией турбины; на самом деле это происходит из-за увеличения сопротивления в системе, что приводит к снижению расхода воды. Это лишь моё личное мнение; ошибки и упущения неизбежны. Приветствуются все обсуждения и предложения.