Охлаждение было одним из величайших даров инженерии человечеству с начала девятнадцатого века. Этот процесс хорошо изучен и нашел множество практических применений. Он используется для сохранения продуктов питания, управления климатом для комфорта и в качестве хладагента для различных химических процессов. Фактически, некоторые из крупнейших холодильных систем в мире используются в производстве природного газа, топлива, такого как алкилат, и основных химикатов, таких как этилен и пропилен. В этом блоге будет рассмотрена оптимизация этих крупных холодильных процессов путем применения различных технологий теплообменников Alfa Laval.

Цикл охлаждения можно просто объяснить как комбинацию четырех этапов процесса:  

  1. Сжатие газа 
  2. Конденсация высокого давления
  3. Расширение
  4. Испарение при низком давлении (охлаждение)

 Теоретическое представление  этих этапов  широко известно  как тепловой цикл Карно (рисунок 1) , в котором теплообменники отвечают за отвод тепла конденсации в  атмосферу,  а также  за поглощение  тепла из  охлаждаемой жидкости или процесса.  

Рисунок  1. Диаграмма теплового потока для холодильного цикла Карно 

Alfa Laval является мировым лидером в оптимизации систем охлаждения и предлагает стандартное решение теплообменника для коммерческих и жилых систем охлаждения на протяжении десятилетий. Однако пользователи промышленного охлаждения медленнее принимают более эффективные технологии Alfa Laval, повсеместно используемые в других системах охлаждения. Почему? Возможно, технологии Alfa Laval, которые в прошлом были хорошо адаптированы для легкой промышленности или коммерческого использования, не очень подходят для промышленного использования. С тех пор эта проблема была решена путем внедрения технологий сварных пластин, таких как Compabloc, и промышленных испарительных охладителей, таких как Niagara Wet Surface Air Cooler (WSAC) , которые нашли широкое применение в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Другим ограничением является консервативный характер отрасли, где применяются устаревшие практические правила, что приводит к надежным, но далеким от оптимальных, технологическим проектам. К счастью, Alfa Laval может предложить решения, помогающие оптимизировать системы охлаждения завода с использованием проверенных и надежных технологий.

Иллюстрируя  проблемы: 

На рисунке 1  P1 и P2 устанавливаются требуемой температурой охлаждения и условиями окружающего  воздуха  за вычетом некоторой температуры приближения  выбранной   технологии теплообменника .  Это также устанавливает нагрузку сжатия для повышения давления от P1 до P2.  Кроме того, если в качестве конденсатора используются кожухотрубные (S&T) теплообменники  ,  существует ограничение, при котором температура на выходе охлаждающей среды не может пересекать температуру переохлаждения хладагента (   рисунок 2).  Результаты ?  Для достижения минимальной разницы температур требуется   более высокое значение  P2 , а для  предотвращения нагрева хладагента выше  температуры  переохлаждения хладагента требуются  непомерные объемы охлаждающей воды .  

Рисунок  2. Профиль температуры S&T. Обратите внимание на пределы приближения температуры и предел температуры на выходе охлаждающей жидкости 

Оптимизируйте  производительность  конденсатора : 

Можно снизить  температуру конденсации, используя технологии теплообменников Alfa Laval в качестве конденсатора охлаждения. 1  При каждом снижении температуры конденсации на 1°  F  входная мощность компрессора снижается на 1,5%-2% ; таким образом ,  существует потенциал для сварного пластинчатого теплообменника в качестве конденсатора , который может  снизить потребление энергии в компрессоре на  15-20%. Кроме того, можно конденсировать  и  переохлаждать,  нагревая охлаждающую среду до максимально  безопасной  температуры ,  снижая поток охлаждающей жидкости на 50-60% или более  (рисунок 3) .   Это оказывает влияние на капитальные и эксплуатационные затраты,  уменьшая размеры линий и  мощность циркуляционного насоса охлаждающей воды  .  

Рисунок  3. Экономия электроэнергии компрессора на 15–20 % возможна при использовании   технологии Compabloc 

Если  циркулирующая охлаждающая вода не используется в качестве хладагента для конденсатора, Alfa Laval  рекомендует  охладитель воздуха с мокрой поверхностью Niagara (WSAC)  в качестве испарительного охладителя для промышленных процессов  (рисунок  4 ) . Эта концепция не  нова  , поскольку испарительные охладители часто используются в  коммерческой холодильной промышленности в качестве  конденсаторов.   Основным преимуществом WSAC является то, что он использует температуру окружающего воздуха по влажному термометру для непосредственной конденсации  хладагента. Можно достичь  приближения к температуре влажного термометра на 10F (6C), используя WSAC в качестве конденсатора — даже ниже, чем  у Compabloc, использующего   непрямую охлаждающую воду .  Это действительно идеальное решение для максимального повышения эффективности промышленных холодильных систем .  

Рисунок  4. Воздухоохладитель с мокрой поверхностью Niagara в качестве холодильного конденсатора 

Создание промышленного испарительного охладителя, выдерживающего суровые условия производственной среды, требует более надежного решения, чем то, что широко используется сегодня в коммерческой отрасли HVAC. Alfa Laval Niagara имеет многолетний опыт проектирования, строительства и эксплуатации WSAC для клиентов из нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности; их конструкция специально разработана для решения проблем промышленных сред.  

В заключение, Alfa Laval взяла свои десятилетия ноу-хау в холодильных приложениях и успешно применила их на нефтеперерабатывающих заводах и химических заводах по всему миру. Свяжитесь с нами, чтобы увидеть своими глазами, как Alfa Laval может оптимизировать вашу промышленную холодильную систему с помощью наших технологий.