سیستم آب گذری خنک کاری کارخانجات

خنک کاری کارخانه با آب دریا و رودخانه

Once through cooling system

خنک کردن کارخانجات، نیروگاه ها، پالایشگاهها و تجهیزات صنعتی یکی از مهمترین مباحث مربوط به طراحی خطوط تولید است. استفاده از برج خنک کننده و کولینگ تاور اگرچه هزینه بهره برداری را در ظاهر کاهش می دهد، اما بدلیل تبخیر زیاد، موجب بالا رفتن مصرف آب خواهد شد.

در عین حال استفاده از چیلر های صنعتی نیز هزینه اولیه بسیار بالایی داشته و مصرف برق را به شدت افزایش می دهد. یکی از روش هایی که در بسیاری از کشور ها به ویژه کشور های اروپایی برای خنک کاری نیروگاه، پالایشگاه، کارخانجات فولاد و سایر صنایع تولیدی استفاده می شود، احداث کارخانجات در نزدیکی رودخانه ها و یا دریا و استفاده از سیستم Once through cooling  است.

در تصویر ذیل شماتیک سیستم خنک کاری آب به صورت گذری برای خنک کردن آب نیروگاه نمایش داده شده است.

در این روش آب دریاچه پس از گذر از فیلتر، وارد لوله هایی می شود و آب در گردش کارخانجات یا خط تولید را خنک می کند. در این حالت آب خروجی با دمای بیشتری وارد رودخانه یا دریا می شود اما بدلیل حجم بسیار بالای آب در گردش، این افزایش دما بسیار ناچیز است و به محیط زیست آسیبی وارد نمی شود.

نکته بسیار جالب در خصوص این روش بکارگیری آن در کشورهای اروپایی است که همانگونه که می دانید از نظر تامین آب دچار مشکل نیستند و عموما دارای آب و هوای مرطوبی می باشند. با این وجود به منظور کاهش مصرف آب احداث نیروگاه، پتروشیمی و کارخانجات در کنار رودخانه بسیار رایج است. 

متاسفانه با وجود اینکه اقلیم ایران جزو مناطق نسبتا خشک دنیا طبقه بندی می شود ولی به دلایل صرفا سیاسی، بسیاری از کارخانجات در نقاطی احداث می شوند که دچار کم آبی هستند و مصرف آب برج های خنک کننده نیز به این مساله شدت می بخشد.

 کاهش مصرف آب برج خنک کننده 

با این توضیحات استفاده از سیستم های وانس ترو (Once through cooling system)علاوه بر کاهش قابل ملاحظه مصرف آب، از بروز مشکلات برای شهر های صنعتی جلوگیری نموده و به رونق شهرهایی که در کنار رودخانه هستند و از نظر تامین آب مشکلی ندارند کمک می نماید.

بررسی ادعای بازیابی مجدد آب بخار شده در کولینگ تاور

توضیح مهم : در ماه های اخیر و با افزایش توجهات به حوزه مدیریت آب، شرکت های بسیاری شروع به مطالعه در خصوص روش های کاهش مصرف آب نموده اند و در این میان عده ای مدعی شده اند که با به دام انداختن قطرات آب می توان مصرف آب برج خنک کننده را کاهش داد. در خصوص این ادعا کافی است ابتدا به نمونه های مشابه این روش در جهان مراجعه نمود که تقریبا هیچ نمونه عملیاتی و اقتصادی از دستگاه بازیافت آب برج خنک کننده که بر روی فن استک نسب می شود در دنیا وجود ندارد. دلیل این مساله درصد بسیار پایین قطرات معلق در بخار آب است که به نسبت آب تبخیر شده بسیار ناچیز است (0.003 الی 0.0001 دبی آب در گردش)

در عین حال زمانی که آب به صورت بخار در آمده و با گرفتن حرارت از محیط، وارد فاز گاز می شود، با فیلتر کردن بخار آب نمی توان آن را به حالت مایع بر گرداند و تنها راه این مساله سرد کردن مجدد بخار است. در این حالت انرژی لازمه برای سرد کردن و کندانس بخار برابر با همان میزان گرمایی است که برج خنک کننده از آب موجود در سیستم گرفته است و اگر بخواهیم مجددا بخار را سرد نماییم عملا مجموعه سیستم برج خنک کننده کار آیی نخواهد داشت و بهتر بود از ابتدا از چیلر استفاده میشد.

توجه به این نکات کمک می نماید که در مقابل ادعاهای غیر منطقی در خصوص به تله انداختن بخار و برگرداندن آن به کولینگ تاور بدون صرف انرژی، استدلال مناسبی داشته باشیم.

مجددا تاکید می گردد که مناسبترین و رایج ترین روش کاهش مصرف آب برج خنک کننده، بهره گیری از برج خنک کن هیبرید - کولینگ تاور هیبریدی به همراه سیستم هوشمند است.

شرکت آراکو با سابقه ای درخشان در حوزه شبیه سازی سیالاتی و طراحی و بهینه سازی برج های خنک کن صنعتی، آماده همکاری با صنایع مختلف به خصوص صنایع فولاد، صنایع مس، صنایع روی، صنایع سیمان و پتروشیمی ها و پالایشگاه ها در حوزه بهینه سازی  و کاهش مصرف آب برج خنک کننده می باشد.

شرکت آراکو، محمد قربانعلی بیک

صرفه جویی آب در کولینگ تاور صنعتی

کاهش مصرف آب برج خنک کن و کولینگ تاور

فروش سیستم تخصصی ضد رسوب برچ خنک کننده

طراحی و ساخت برج خنک کننده هیبرید و مدار بسته

تصفیه فاضلاب جهت استفاده در آب میک آپ برج خنک کن

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

مقاله ها و لینکهای مرتبط

وبسایت آراکو

کانال آپارات ویدئو و فیلم آموزشی کولینگ تاور

برج خنک کننده کم مصرف هیبرید

دانلود جزوه آشنایی با برج خنک کننده هیبرید و کاهش مصرف آب کولینگ(شرکت آراکو)

ایرکولر و برج خنک کن مدار بسته یا HYBRID COOLING TOWER

خنک کاری خط تولید با استفاده از کولر هوایی یا برج خنک کننده

Air cooled system Vs Cooling tower

ایر کولر یا air cooled heat exchanger و برج خنک کننده سیکل بسته شباهتهای زیادی با هم دارند. ایرکولر یا کولر هوا خنک و برج خنک کن مدار بسته هر دو دارای کویل برای خنک کردن آب یا سیال هستند و از برخورد مستقیم کولینگ واتر با هوا جلوگیری می کنند. این مزیت موجب می شود در مناطقی که سختی آب بالا است و از هدر رفتن آن بر اثر تبخیر جلوگیری گردد.

تفاوت اصلی برج خنک کن مدار بسته با ایرکولر در این است که در برج های خنک کننده مدار بسته، با پاشش آب بر روی کویل، دمای سیال به مقدار بیشتری نسبت به مبدل هوا خنک کاهش پیدا می کند.

 

به عبارت دیگر حداقل دمای قابل دسترسی در صورت استفاده از ایر کولر، 8 تا 12 درجه بالاتر از دمای خشک محیط Dry Bulb است. صورتی که در کولینگ تاور های مدار بسته، این عدد به 3-5 درجه بیشتر از دمای مرطوبWet Bulb  می رسد. دلیل این اتفاق، اثر تبخیر سطحی و بالاتر بودن ضریب H در انتقال حرارت بین مایع و گاز است. توجه به این نکته و اختلاف قابل توجه دمای مرطوب یا وت بالب با دمای خشک، تاثیر فراوانی در راندمان کولینگ تاور مدار بسته و ایرکولر می گذارد.

 

به عنوان مثال دمای خشک Dry Bulb تهران در حدود 42 تا 44 درجه و دمای مرطوب تهران بین 24 تا 26 درجه سانتیگراد است. (برای طراحی سیستم های تهویه، بدترین شرایط ظهر مرداد ماه در نظر گرفته می شود)

بنابراین در آب و هوایی مانند تهران، ایرکولر در تابستان می تواند آب را نهایتا تا 50 درجه سانتیگراد خنک کند، در صورتیکه برج خنک کننده مدار بسته می توانددمای کولینگ واتر را به 28 تا 29 درجه سانتیگراد برساند. این اختلاف دما در خروجی سیال است که باعث می شود تا در بسیاری از صنایع، استفاده از برج خنک کننده بر ایر کولر اولویت داشته باشد.

دانلود جزوه مقایسه ایرکولر و برج خنک کن

انتخاب بین کولینگ تاور و ایرکولر

با توجه به این توضیحات در شرایطی که برای خط تولید کارخانه جدیدی نیاز به طراحی سیستم خنک کننده دارید، اگر امکان این را دارید که دمای خط تولید را بالاتر در نظر بگیرید، می توانید با استفاده از سیستم هوا خنک، به صرفه جویی در مصرف آب کمک کنید. در این حالت حداقل دمای آب خنک کاری در تابستان در حدود 10 الی 15 درجه بالاتر از دمای حباب خشک است. 

البته در شرایطی که امکان در نظر گرفتن دمای بالا برای خط تولید وجود نداشته باشد، ناچار به استفاده از برج خنک کن هستید. در این پروژه ها برای کاهش مصرف آب مورد نیاز، می توانید از کولینگ تاور هیبرید و سیستم مدار بسته با کنترل هوشمند استفاده کنید.

مقایسه برج خنک کننده هیبرید و مدار بسته و روش های کاهش مصرف آب در کولینگ تاور

 

فروش برج خنک کن مدار بسته فایبر گلاس

فروش و ساخت کولینگ تاور مدار بسته با کویل گالوانیزه

فروش کولینگ تاور مدار بسته با کویل استیل

برج خنک کننده مدار بسته با کویل مسی

مشاوره در خصوص کاهش مصرف آب کولینگ تاور 

شرکت آراکو - محمد قربانعلی بیک

شماره تماس مستقیم : 09124780268  

02166561974

02166129745 

www.araco.ir

انتخاب و خرید فن ایرکولر

[e-mail]

---

سوالات رایج و معمول درباره برج مدار بسته و کولر هوایی

 Closed loop-circuit cooling tower Vs Air cooled heat exchanger

- تفاوت مدار آب اصلی با آب مدار باز در برج خنک کننده مدار بسته چیست؟

آب سیستم خنک کاری در داخل کویل(Cooling tower coil) جریان دارد و به خاطر محصور بودن سیستم، به ندرت آلوده شده و یا رسوب می کند. آب مدار باز، آبی است که بر روی کویل ها پاشیده می شود تا بر اثر جریان هوا و تبخیر سطحی، کولینگ واتر داخل کویل خنک شود و این دو مایع ارتباطی با هم ندارند. برای جبران آب تبخیر شده، در قسمت حوضچه برج خنک کن(Cooling tower basin)، به کمک یک شناور آب جبرانی را وارد حوضچه می کنند و آب مدار باز مجددا از داخل حوضچه به کمک پمپ، دوباره به نازل ها منتقل میشود و بر روی کویل پاشیده خواهد شد.

به این ترتیب پمپ آبی که بر روی کویل های مسی و گالوانیزه یا استیل پاشیده می شود نیز جزو قطعات کولینگ تاور مدار بسته است.

---

- آیا با استفاده از کولینگ تاور مدار بسته کویل دار و سیستم کنترل برج خنک کن، می توانیم در مصرف آب صرفه جویی کنیم؟

بله. از فایده های کولینگ تاور مدار بسته، امکان کنترل و مدیریت پاشش آب بر روی کویل است. به همین علت، و با هدف صرفه جویی در هزینه ها، در موارد زیادی می توانید از برج خنک کننده مدار بسته به جای برج هیبریدی استفاده کنید. سیستم کنترل هوشمند برج خنک کن از سنسورهای دما، اینورتر یا درایو و نرم افزار کنترل تشکیل شده است. سیستم کنترل می توان علاوه بر کم کردن دور فن برج خنک کن به صورت هوشمند و با توجه به دمای هوای محیط، میزان آب پاشیده شده بر روی کویل را نیز با کنترل سرعت پمپ، تغییر دهد.

به این ترتیب، در فصل هایی مانند زمستان، بهار و پاییز، برج خنک کننده مدار بسته می تواند مانند کولر هوا خنک کار کرده و مصرف آب به شدت کم خواهد شد.

---

- از بین کندانسور هوا خنک و برج خنک کن هیبریدی، قیمت کدام یک کمتر است؟

پاسخ این سوال کاملا به شرایط پروژه بستگی دارد. اگر اختلاف دمای بین آب گرم و سرد در خط تولید زیاد باشد، احتمال دارد قیمت سیستم Hybrid cooling tower از ایرکولر کمتر شود و خریدن آن کاملا به صرفه باشد. 

اما اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی آب زیاد نباشد و دمای آب خیلی بالاتر از دمای محیط باشد(برای مثال سیستم خنک کاری و کولینگ دیزل ژنراتورهای نیروگاه های پراکنده)، احتمال اینکه قیمت ایر کولر ارزانتر باشد، بیشتر می شود.

---

- کولر هوایی حداکثر چند درجه آب را سرد می کند؟

بصورت عادی ایرکولر می تواند 20 تا 30 درجه آب را سرد کند، البته به شرطی که دمای آب گرم، به دمای محیط نزدیک نباشد. برای نمونه شما با مبدل هوایی می توانید آب را از 80 درجه به 60 درجه برسانید(در شرایط آب و هوایی تهران).

اما رساندن آب از دمای 60 به 40(در مرداد ماه که مبنای محاسبات تهویه است) امکان ندارد.

---

- فن و پروانه، چقدر در عملکرد کولر هوایی تاثیر می گذارد؟

پروانه ایرکولر مهمترین نقش را در ایجاد گردش هوا دارد. به همین خاطر است که انتخاب درست فن کولرهوایی(کامپوزیت/فایبرگلاس)، تاثیر قابل توجهی در راندمان خنک کاری دارد. مساله دیگر این است که اگر پروانه بدرستی بالانس نشده باشد یا کیفیت آن مطلوب نباشد، کولر هوایی را گرفتار لرزش شدید می کند که بمرور زمان، قطعات داخلی را از بین میبرد.

برج خنک کننده هیبریدی(Hybrid Cooling tower)

کولینگ تاور هیبرید چیست و چطور کار می کند؟

برج خنک کن هیبریدی دستگاهی صنعتی است که با استفاده از دو مدار سری هوا خنک و آب خنک، سیال مورد نظر را سرد می کند. استفاده از کویل مجزای هوا خنک در بخشی از سال، باعث صرفه جویی در مصرف آب خواهد شد. این تعریف خلاصه و کوتاهی از Hybrid cooling tower بود. احتمالا قبل از خواند این مقاله در ذهن شما چند مورد از سوالهای زیر ایجاد بوجود آمده باشد.

-چگونه می توانیم مصرف آب برج خنک کن را کم کنیم؟

-راه صرفه جویی آب در کولینگ تاور چیست؟

-برای مناطق خشک سیستم سرمایشی مناسب است؟

-آیا می توان از بخار آب خروجی از Cooling tower مجددا استفاده کرد؟

-میزان کاهش مصرف آب در برج خنک کننده هیبریدی چقدر است؟

-قیمت کولینگ هیبریدی چقدر است؟

پاسخ این سوالها همگی به گونه ای با مفهوم برج خنک کننده هیبرید در ارتباط است. به همین دلیل، در این مطلب سعی کردیم توضیحات فنی و اقتصادی مناسب در مورد برج های خنک کن کم مصرف هیبریدی و هوا خنک خدمت شما عزیزان ارائه کنیم.

هیبرید به چه معنی است؟

بهتر است اول از همه با مفهوم واژه هیبرید(Hybrid) بیشتر آشنا شویم. هیبرید در لغت به معنی ترکیب دو یا چند روش و یا رویکرد متفاوت، با هدف بهبود راندمان و عملکرد کلی مجموعه و بهره بردن از مزیتهای هر روش است. به عنوان مثال خودرو یا ماشین هیبریدی ترکیبی از موتور احتراق داخلی و باتری است. با ترکیب این دو روش، یک وسیله نقلیه هیبرید می تواند مسافت بیشتری نسبت به انواع بنزینی یا برقی طی کند و در عین حال آلایندگی بسیار کمتری نیز دارد.

در برج خنک کن، روش هیبرید با ترکیب دو حالت هوا خنک و آب خنک، موجب کاهش مصرف آب کولینگ می شود.

مدل سه بعدی کولینگ تاور هیبریدی فلزی (سیستم هیبرید مدار بسته)

در حالت کلی برج های خنک کننده از لحاظ نحوه سرمایش آب، به سه گروه تقسیم می شوند: 

کولینگ تاور خشک

کولینگ تاور تر یا خیس

کولینگ تاور هیبرید

توضیحات بیشتر در ادامه مطلب

انواع برج خنک کن، کولینگ تاور کراس-فلو و کانتر-فلو

انواع کولینگ تاور و طبقه بندی برج خنک کننده

به صورت کلی در برج خنک کننده، برخورد قطرات آب و هوا موجب تبخیر شده و دمای آب را کاهش می دهد. یکی از روشهای تقسیم بندی برج های خنک کننده، بر مبنای نحوه برخورد جریان هوا با آب است. دقت داشته باشید که شکل ظاهری برج، تا حدی به گروه های این نوع طبقه بندی وابسته خواهد بود.

1-برج خنک کننده جریان متقاطع یا کراس فلو

Cross Flow Cooling tower

در این نوع از برج های خنک کننده که عمدتا مقطع آنها به صورت ذوزنقه می باشد، جهت جریان عموما با جهت جریان ورودی به برج خنک کننده تلاقی دارد و در برخی موارد عمود می باشد. در تصویر ذیل نمای کلی از برج های خنک کننده جریان متقاطع و مقایسه آن با کولینگ تاور کانتر فلو مشاهده می گردد.

برج های خنک کننده جریان متقاطع یا Cross Flow دارای مزایا و معایبی هستند که به شرح ذیل می باشد.

مزایای برج خنک کننده کراس فلو

• نیاز به هد پایین تر پمپ به دلیل ارتفاع کمتر و کارکرد سیستم آبرسانی با فشار جو

• عرض کمتر نسبت به برج جریان متقطع

معایب وایراد کولینگ تاور جریان متقاطع

• ایجاد جریان گردابی هوای مرطوب بین ورودی برج و خروجی فن استک، به دلیل اختلاف کم ارتفاع و در نتیجه کاهش راندمان

• هدر رفتن بیشتر آب بخاطر عدم استفاده از قطره گیر در اکثر مدلها

• بازدهی پایین پکینگ برای آبهای سخت 

• کاهش تاثیر لوور ورودی به دلیل نزدیک بودن بیش از حد لوور به پکینگ

2- برج خنک کن جریان مخالف یا کانتر فلو

Counter Flow Cooling tower

در برجهای خنک کن جریان مخالف، جهت جریان آب که به کمک نازل ها پاشیده می شوند از بالا به پایین است در حالیکه هوای تازه از قسمت پایین برج به داخل کشیده می شود.

این نوع برجها از لحاظ فرم بدنه در حالت کلی به دو صورت برج های بطری شکل(گرد) و برج های مکعبی تقسیم می شوند. برج های گرد به دلیل فرم بدنه و همچنین عدم وجود قطره گیر مناسب و در عین حال سیستم پاشش آب با راندمان پایین، امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

مهمترین مزیت این نوع از برج های های خنک کننده(گرد) قیمت کمتر آنها نسبت به نوع مکعبی می باشد. در تصویر ذیل نمایی کلی از یک برج خنک کننده جریان مخالف به بدنه مکعبی نمایش داده شده است.

برج های خنک کننده جریان مخالف یا Counter Flow دارای مزایا و معایب ذیل می باشند.

برتری های برج خنک کننده جریان مخالف

• راندمان بالاتر نسبت به برج های جریان متقاطع به دلیل فاصله مناسب ورودی هوا و خروجی فن و عدم ایجاد جریان گردابی

• امکان استفاده کامل از قطره گیر و لوور و در نتیجه کاهش اتلاف آب

• امکان استفاده مناسب از پکینگ های اسپلش در شرایط خاص

• بهره گیری از نازل های تحت فشار و پوشش کامل پکینگ ها 

مشکلات کولینگ تاور کانترفلو

• نیاز به پمپ با هد بالاتر از برج جریان متقاطع

• عرض بیشتر فضای مورد نیاز جهت نصب، نسبت به برج های جریان متقاطع 

در تصویر زیر به صورت نحوه برخورد جریان هوا و آب در انواع برج خنک کن نشان داده شده است.

 

روش طبقه بندی کولینگ تاور - از نظر نحوه ایجاد جریان هوا

انواع برج خنک کن از نظر شکل ظاهری

دانلود کتاب فارسی آشنایی با برج خنک کننده و انواع کولینگ تاور

 

فروش برج خنک کننده صنعتی با استاندارد CE اروپا

تعمیرات و بهینه سازی برج خنک کن و کولینگ تاور صنعتی

مشاوره در زمینه کاهش مصرف انرژی و آب کولینگ تاور

شرکت آراکو

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

[e-mail]

آدرس سایت آراکو

کانال آپارات ویدئو و فیلم آموزشی کولینگ تاور