репекуратор

Принципиальная схема утилизации теплоты холодильных установок без нагрева воды в котлах
Утилизация тепла промышленных холодильных установок

Бурак Виктор Станиславович

УП «Ламинар»

В настоящее время в связи с возросшими ценами на энергоносители все больше внимания уделяется экономии тепла и электроэнергии. в этом отношении холодильные системы позволяют много чего сделать.

Как известно при работе холодильного оборудования выделяется значительное количество тепловой энергии и в подавляющем большинстве случаев это тепло выбрасывается в атмосферу. Существует много схем утилизации тепла, однако в нашей республике они пока не нашли должного применения.

В общем случае тепло от холодильного оборудования может использоваться на нагрев воды или на нагрев воздуха (воздушное отопление).

На рисунке приведена возможная схема утилизации тепла холодильной системы с воздушным конденсатором для нагрева воды до 50-55 градусов. Помимо стандартных элементов (компрессор, конденсатор, ТРВ, испаритель) в неё добавляются предконденсатор и водяной конденсатор. В принципе эти устройства могут быть объединены в одно. Вода поступает в конденсатор, где нагревается до 30с затем поступает в предконденсатор где за счет снятия перегрева горячих паров фреона нагревается до 50—55с.

Следует отметить что для нагрева воды до такой температуры может быть использована только часть теплоты конденсации, поскольку нагрев воды до 55 градусов может быть осуществлен только за счет снятия перегрева горячих паров фреона , а это не более 20%, и еще до 10 % может быть использовано при нагреве воды в конденсаторе.

Отдельной позицией в смысле утилизации тепла стоит переохладитель фреона после конденсатора. Это простой теплообменник, как правило пластинчатый, позволяющий дополнительно получить до 7-10 % от тепла конденсации.. Помимо утилизации тепла переохладитель также позволяет поднять холодопроизводительность системы.

Основной проблемой систем утилизации тепла, по мимо их стоимости, является не совпадение графиков потребления холода и тепла. Для сглаживания пиков в потребности в горячей воде могут использоваться буферные накопительные емкости. Для предприятий имеющих свои котельные целесообразно совместное их использование с системами утилизации тепла, когда в холодильной системе вода нагревается до определенной температуры, а затем догревается в котельной до потребностей технологии..

На следующем рисунке приведена схема, реализованная в 2002 году нашим предприятием на рынке «Раковском кирмаш». В отличие от ранее приведенной схемы мы греем всю артезианскую воду требуемую для технологии не до 55с а только до 25-30с а затем она поступает в бойлерную на догрев. Это позволило существенно снизить стоимость системы утилизации при достаточно высоких показателях по утилизации тепла. При установленной холодопроизводительности оборудования 120 кВт утилизируется до 45 кВт тепла.

Принципиальная схема утилизации теплоты холодильных установок на предприятии «Раковский Кирмаш» 2002 г.

Кроме нагрева воды на этом предприятии нами реализована схема подогрева полов низкотемпературных камер с помощью раствора гликоля. Насосный агрегат (на рисунке не показан), прокачивает теплоноситель через переохладитель и систему трубопроводов расположенных под полами камер. отмечу что данная система без нареканий со стороны заказчика работает с 2002 года.

Также нами в последнее время были реализованы проекты по использованию тепла конденсации для нагрева воздуха. На рисунке приведена схема работающая на рынках западный и комаровский.

Схема работы систем утилизации тепла холодильных установок на предприятиях «Западный Рынок» 2005г. и «Комаровский Рынок» 2006г.

В данной схеме помимо основного конденсатора используется дополнительный воздушный конденсатор встраиваемый в систему воздушного отопления. такой конденсатор может быть рассчитан как на полную так и на частичную утилизацию тепла. Оба конденсатора оборудуются регуляторами давления конденсации, причем регулятор конденсатора утилизатора настраивается более низкое давление, что позволяет в первую очередь направлять тепло на утилизацию, и только если дополнительный конденсатор не справляется, направлять фреон в основной конденсатор. Запорные вентили используются для полого отключении дополнительного конденсатора, когда нагрев не нужен.

Выше были рассмотрены схемы частичной утилизации тепла.

В 2005 году уп Ламинар реализовало проект полной утилизации тепла на предприятии Белрыба. На рисунке приведена принципиальная схема этой системы с промежуточным теплоносителем. В качестве теплоносителя используется раствор пропиленгликоля. Его использование вызвано требованием о недопущении попадания фреона и холодильного масла в воду, используемую на технологические нужды. Учитывая значительный объем используемой горячей воды реализована схема с догревом воды в котельной.

Схема работы системы полной утилизации тепла холодильной установки на предприятии «Белрыба» 2005г. 100кВт

Раствор пропиленгликоля после жидкостного конденсатора холодильной централи поступает на теплообменник-рекуператор где и происходит утилизация тепла. Если по каким-то причинам отбора тепла на рекуператоре нет, раствор гликоля охлаждается в сухой градирне, управление вентиляторами которой осуществляется по температуре гликоля. Для поддержания давления конденсации используется трехходовой сервоуправляемый вентиль, обеспечивающий в любом случае температуру гликоля на входе в конденсатор не ниже заданной. Расчетная мощность по теплу, которая позволяет утилизировать данная система -100 кВт.

Эта схема позволяет уменьшить количество фреона в системе, при этом работа холодильной системы как таковой зависит от работы гликолевого контура, работает на повышенных давлениях конденсации, особенно при отсутствии разбора тепла. Это определенная специфика данной схемы.

На следующем рисунке приведена схема 100% утилизации тепла разработанная нами для одного из предприятий республики. По сути это обычная холодильная система с дополнительным контуром утилизации тепла . в данном случае имеются два конденсатора, рассчитанные на полную производительность холодильной централи. Стандартный воздушный конденсатор с системой поддержания давления конденсации и параллельно подключенный водяной конденсатор. Основная конденсация происходит в конденсаторе утилизаторе. Это обеспечивается настройкой системы автоматики. Регулятор давления конденсации воздушного конденсатора настроен на более высокое значение, а давление конденсации в водяном конденсаторе поддерживается на более низком уровне за счет регулировки расхода промежуточного теплоносителя. с помощью управляемого клапана РМ2. клапан рм1 позволяет обеспечить постоянный расход промежуточного теплоносителя через теплообменник рекуператор и буферную емкость независимо от расхода через водяной конденсатор. Емкость позволяет накопить часть тепла и подогревать сетевую воду независимо от выделения тепла в конденсаторе в конкретный момент времени.

Схема работы системы полной утилизации тепла холодильных установок с двумя конденсаторами

Мы надеемся реализовать данную схему в ближайшее время.

По предварительным оценкам срок окупаемоститакой системы составляет порядка 3-4-х лет а с учетом все дорожающих энергоносителей еще меньше.

В заключение хочу сказать, что, как и холодильное оборудование, так и системы утилизации тепла требуют грамотного проектирования, и нет готовых решений подходящих для всех предприятий. В любом случае нужен индивидуальный подход к каждой конкретной задаче и мы можем вам в этом помочь.
http://www.laminar.by/stati/principialnaya-shema-utilizacii-teploty-holo...