Апарати повітряного охолоджування

У зв'язку з дефіцитом прісної води, високою вартістю водооборотного водопостачання, втратами і забрудненням води на хімічних, газо- і нафтопереробних виробництвах все ширше застосовують апарати повітряного охолоджування (АПО) як досить ефективне і надійне теплообмінне устаткування. В якості теплоносія, що віднімає тепло від охолоджуваної середи, в АПО використовують атмосферне повітря, що подається примусово вентиляторами в зону теплообміну, або за рахунок природної тяги. Вживання АПО дозволяє розміщувати ГПЗ максимально наближеними до запасів сировини і незалежно від джерел водопостачання.

Використання АПО паралельно із звичайними теплообмінниками дозволяє на підприємстві знизити витрати води і витрати на експлуатацію оборотного водопостачання, зменшити кількість стічної води, скоротити витрати праці на обслуговування, чищення і ремонт теплообмінного устаткування. Слід відмітити, що використання систем охолоджування на базі АПО декілька підвищує капітальні витрати при будівництві установок, але ці одноразові витрати швидко окупаються економією експлуатаційних витрат. Основною статтею витрат при експлуатації АПО є вартість споживаної електроенергії.

Принципова схема пристрою АПО (див. рис. 17) передбачає наявність трубчатки, усередині якої під тиском рухається теплоносій, який необхідно охолодити, а також розвиненої зовнішньої поверхні теплообміну, що утворюється оребреними трубами, які обдуваються потоком холодного повітря примусово вентилятором.

 

 

Залежно від розташування теплообмінної поверхні - трубного пучка розрізняють апарати горизонтальні (АПГ), вертикальні (AПB), зигзагоподібні (АПЗ) і шатрові (АПШ).

По технологічному призначенню АПО використовують як холодильники і конденсатори для роботи в області температур від мінус 40 до плюс 130⁰С при тиску до 6,4 МПа. Робоча середа з колектора поступає в секції і охолоджується в багатоходових трубних пучках. Число ходів в трубному просторі від одного до восьми.

Оребрені зовні теплообмінні труби з внутрішнім діаметром 21—22 мм і завдовжки від 1,5 до 8 м розміщені в шаховому порядку і закріплені в трубних дошках розвальцюванням або приварюванням. Труби бувають монометалевими або біметалевими, при цьому внутрішні несучі труби виготовляють з вуглецевої низьколегованої або легованої сталі, зовнішні труби виготовляли з алюмінієвого сплаву. Залежно від величини теплового навантаження виготовляють апарати з одним, двома або декількома вентиляторами (для малотечійних АПО), що дозволяє відключати частину вентиляторів в разі зниження температури повітря. Привід вентилятора здійснюється від електродвигуна через редуктор або безпосередньо від тихохідного електродвигуна.

 

Рис. 18 – Апарат повітряного охолодження типу АПЗ:

а – АПЗ у зборі; б – секція теплообмінника в перетині

1 – опорна конструкція; 2 – рама; 3 – секція теплообмінна; 4 – дифузор;

5 – труба зрошувальна; 6 – колектор вентилятора; 7 – вентилятор; 8 – редуктор;

9 – електродвигун; 10 – кришка; 11 – трубна дошка; 12 – рама для кріплення секції;

13 – труба оребрена біметалічна; 14 камера розподільча

 

На опорній рамі 2 змонтовані теплообмінні секції 3, число труб в секції складає від 82 до 188 і залежить від числа рядів і числа ходів по трубах, коефіцієнта оребрення труб. Число секцій в апараті з одним вентилятором дорівнює 6, довжина труб - 6000 мм, повна площа поверхні теплообміну апарату залежно від числа труб і коефіцієнта оребрення складає від 2650 до 9800 м².

Продуктивність вентилятора відносно об'ємної витрати повітря, що подається, можна варіювати за допомогою зміни кута нахилу лопатей. Цим регулюється інтенсивність теплообміну з боку повітря і витрата електроенергії.

Кут установки лопатей змінюють від 10 до 25°. У жарку пору року зниження температури повітря, що подається, досягається його зволоженням при вприскуванні води через форсунки зрошувального пристрою 5.

В апаратах з двома вентиляторами теплообмінні секції змонтовані на спільній рамі; використовують труби завдовжки 8000 мм, при цьому повна поверхня теплообміну складає від 3540 до 10200 м².

При великих теплових навантаженнях однотипні апарати можуть бути об'єднані в блоки, що складаються з двох і більше апаратів. Триконтурні апарати типу АПГ-Т з числом секцій 12 мають повну поверхню теплообміну від 10000 до 25600 м². У ВНІІнафтомаш розроблені АПО поверхнею до 20 тис м², розраховані на тиск до 31.4 МПа, призначені для охолодження природного газу з числом вентиляторів 4 в одному блоці. Використовують також пересувні, змонтовані на полозках, апарати повітряного охолоджування (АПГ-П-160) блочного типу, площею поверхні теплообміну 960 м² з 8 вентиляторами, які включаються у роботу залежно від літнього або зимового періоду експлуатації.