تمرین: نصب و اجرای برج های خنک کننده

I. زمینه های کاربردی برج های خنک کننده

برج های خنک کننده به طور گسترده در بسیاری از زمینه های صنعتی مانند برق، مهندسی شیمی، متالورژی و مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین کاربردهای گسترده ای در تبرید تهویه مطبوع و بازیابی گرمای اتلاف دارند. سناریوهای اصلی برنامه به شرح زیر است

1. نیروگاه حرارتی. 

تولید برق حرارتی مدرن عمدتا به تولید برق توربین بخار متکی است. 

بخار خروجی توربین بخار باید توسط کندانسور خنک شود و آب خنک کننده کندانسور باید در یک برج خنک کننده خنک و بازیافت شود. بنابراین، برج خنک کننده تجهیزات اصلی سیستم خنک کننده نیروگاه است. به طور کلی، نیروگاه های بزرگ از برج های خنک کننده بزرگ ضد جریان استفاده می کنند که می توانند به ارتفاع بیش از 150 متر برسند، با حجم آب در گردش طراحی شده ده ها هزار یا حتی صدها هزار تن در ساعت، و برای سرویس دهی به چندین واحد در سطح یک میلیون کیلووات مجهز هستند.

2. صنایع شیمیایی. 

برج های خنک کننده به طور گسترده در زمینه هایی مانند پتروشیمی و مواد شیمیایی زغال سنگ برای خنک کردن تجهیزات و محصولات فرآیندی مانند مبدل های حرارتی، راکتورها و برج های جذب استفاده می شوند. در مناطق کارخانه های شیمیایی، برج های خنک کننده متعدد با اشکال مختلف اغلب چیده می شوند، از جمله برج های ضد جریان و برج های جریان متقابل ، با مقیاس های مختلف از ده ها تا صدها متر مربع. مقیاس برخی از خوشه های برج خنک کننده در مقیاس بزرگ برای اتیلن، PTA و سایر تاسیسات می تواند با نیروگاه ها قابل مقایسه باشد.

3. ذوب فولاد. 

در فرآیند تولید فولاد، مقادیر زیادی آب خنک‌کننده برای فرآیندهایی مانن

4. صنعت مصالح ساختمانی. 

به عنوان مثال تولید سیمان را در نظر بگیرید. از آسیاب مواد خام گرفته تا کلسینه کردن کلینکر و سپس آسیاب سیمان، تجهیزات موجود در فرآیند مانند سر کوره و دم کوره، خنک کننده و پرس غلتکی همگی به برج های خنک کننده برای تامین آب خنک کننده نیاز دارند. به دلیل چیدمان پراکنده کارخانه های سیمان، برج های خنک کننده در کارخانه های سیمان بیشتر به صورت کوچک و پراکنده چیده می شوند.

5. سیستم تهویه مطبوع. 

سیستم های تهویه مطبوع مرکزی در ساختمان های عمومی بزرگ مانند مراکز خرید، فرودگاه ها، استادیوم ها و ایستگاه های مترو اغلب شکل چیلر + برج خنک کننده را به خود می گیرند. اثر خنک کننده تبخیری برج خنک کننده برای حذف گرما از کندانسور چیلر و دستیابی به بازیافت آب سرد استفاده می شود. در مقایسه با چیلرهای معمولی با هوا خنک، سیستم بازده انرژی بالاتری دارد و عملکرد واحد پس از استفاده از برج خنک‌کننده پایدارتر و قابل اعتمادتر است.

6. استفاده از حرارت هدر رفته. 

گرمای اتلاف تولید شده در فرآیندهای تولید صنعتی، مانند گرمای اتلاف گاز دودکش و گرمای اتلاف میعانات بخار، دمای نسبتاً بالایی دارد. 

در صورت تخلیه مستقیم باعث اتلاف انرژی و مشکلات زیست محیطی می شود. پس از خنک شدن توسط برج های خنک کننده، می توان از آن به صورت گام به گام استفاده کرد و مزایای قابل توجهی در حفظ انرژی و کاهش انتشار ایجاد کرد. به عنوان مثال، آب با دمای پایین تخلیه شده از سیستم گوگرد زدایی گازهای دودکش نیروگاه های حرارتی را می توان با برج های خنک کننده خنک کرد و سپس در حذف گرد و غبار، گوگردزدایی و سایر فرآیندها استفاده کرد.

II. اصول چیدمان برج های خنک کننده

چیدمان معقول برج های خنک کننده پیش نیاز بازی کامل به عملکرد خنک کننده آنها است. به دلیل تأثیر تهویه طبیعی و توزیع بار حرارتی، محیط کار برج های خنک کننده در مناطق مختلف بسیار متفاوت است. چیدمان نامناسب می تواند منجر به پدیده های نامطلوب مانند 'اتصال کوتاه' باد و 'تقاطع برج' شود و باعث کاهش اثر خنک کننده شود. بنابراین، هنگام تنظیم برج خنک کننده مدار بسته ، عواملی مانند شرایط تهویه، توزیع منبع گرما و شرایط منبع آب باید به طور جامع در نظر گرفته شود و اصول اساسی زیر باید رعایت شود:

1. شرایط تهویه خوب. 

فرآیند خنک‌سازی تبخیری یک برج خنک‌کننده به جریان هوا برای انتقال گرما و بخار آب متکی است. شرایط تهویه عامل اصلی موثر بر اثر خنک کنندگی آن است. برج های خنک کننده باید در مناطق باز و بدون مانع با هوای تازه، دور از ساختمان ها، سازه ها، تجهیزات بزرگ و سایر موانع قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که هوای ورودی به اندازه کافی با هوای سرد تازه تامین می شود.

2. سمت ورودی هوا رو به باد است. 

هنگام  چیدمان برج خنک کننده، سمت ورودی هوا باید در طول سال با جهت باد غالب باشد که برای تشکیل یک سازمان جریان هوای خوب در داخل برج و ارتقای تبادل گرما و رطوبت مساعد است. اگر جهت باد غالب تغییر کند، سمت ورودی هوا نیز باید در تابستان تا حد امکان با جهت باد غالب روبرو شود تا بتواند با حداکثر بار خنک کننده در تابستان مقابله کند. هر چه انحراف بین سطح ورودی هوا و جهت باد غالب بیشتر باشد، اثر خنک کننده بدتر است.

3. از عبور از برج ها خودداری کنید. 

هنگامی که برج های متعدد چیده می شوند، به دلیل دما و رطوبت زیاد هوا در خروجی برج خنک کننده، اگر وارد برج دیگری شود، وضعیت ورودی هوا را خراب کرده و اثر خنک کننده را کاهش می دهد. بنابراین، برج های خنک کننده متعدد باید به صورت پلکانی چیده شوند تا از ورود هوای گرم و مرطوب سمت خروجی هوا به ورودی هوای برج دیگر جلوگیری شود. فاصله بین دو برج نباید کمتر از 1.5 برابر ارتفاع هر برج باشد.

4. منابع سرما و گرما را نزدیک یکدیگر قرار دهید.

 برج های خنک کننده باید تا حد امکان نزدیک به تجهیزات منبع سرما و گرما مورد استفاده آنها مانند مجموعه ژنراتورها و دستگاه های فرآیند قرار گیرند تا طول خطوط لوله انتقال آب سرد و گرم کاهش یابد و اتلاف حرارت در خطوط لوله و مصرف برق پمپ های آب کاهش یابد. با این حال، عواملی مانند چیدمان تجهیزات و لوله گذاری نیز باید به طور جامع در نظر گرفته شوند تا از سرمایه گذاری بیش از حد یا مشکلات ساخت و ساز جلوگیری شود.

5. آب را به صورت موضعی مصرف کنید. 

عملکرد برج های خنک کننده نیاز به پر کردن مداوم آب شیرین برای جبران تبخیر و تلفات باد دارد. بنابراین باید در مناطقی با منابع آب فراوان و تا حد امکان نزدیک به منبع آب قرار گیرند تا طول و سر خط لوله آب آرایشی کاهش یابد و مصرف انرژی پمپ آب کاهش یابد. برای مناطق کم آب می توان برج های خنک کننده کم مصرف یا طرح های پلکانی استفاده از آب را در نظر گرفت.

6. حفاظت جامع انرژی. 

با توجه به برآورده کردن الزامات فرآیند، هنگام چیدمان برج خنک کننده، لازم است به طور جامع کاهش مصرف انرژی عملیاتی در نظر گرفته شود. سیستم آب خنک کننده مدار باز , مانند بهینه سازی موقعیت پمپ ها و فن ها، کاهش مقاومت خط لوله و دستیابی به عملکرد جریان متغیر و غیره. در مواقع لزوم می توان از امکانات کمکی مانند استخر جمع آوری زیر برج و مخزن آب سطح بالا برای ارتقای عملکرد صرفه جویی در انرژی سیستم، بهبود عملکرد برج های خنک کننده استفاده کرد..