Градирни: потери на испарение и подпиточная вода

1 апреля 2017 г. | У. Венгатесон, National Petrochemical Co.

Применение расчетов баланса массы и энергии дает важную информацию об эксплуатации

Градирни являются важным подразделением химической перерабатывающей промышленности (CPI). Применение расчетов баланса массы и энергии позволяет инженерам-технологам оценить потери на испарение, требования к продувке и подпиточной воде, а также оценить производительность градирни. В этой статье иллюстративное исследование демонстрирует градирню с принудительной тягой и описывает несколько ключевых параметров — дальность действия, подход и эффективность — и их значение. Обсуждаются два метода оценки потерь на испарение. Также подробно описаны требования к продувочной и подпиточной воде.

Охлаждение технологических потоков и конденсация паров являются важными функциями в операциях CPI. Использование градирни является наиболее распространенным способом извлечения отходящего тепла при операциях CPI, а вода является наиболее часто используемым хладагентом для удаления отходящего тепла в большинстве таких операций. Типичному крупному нефтеперерабатывающему заводу, перерабатывающему 40 000 метрических тонн (мт) сырой нефти в день, требуется 80 000 м 3 /ч охлаждающей воды. Это примерно эквивалентно 25 баррелям воды на каждый баррель переработанной сырой нефти [1].

В градирне поток горячей воды (обычно называемый возвратной охлаждающей водой) подается вниз через распылительные форсунки в наполнители внутри градирни. Существуют различные типы наполнителей — брызгальные, струйные и пленочные, — которые направлены на создание большей площади поверхности и максимального контакта между потоком горячей воды и воздухом. Когда воздух поднимается внутри башни, он получает скрытое тепло испарения от воды, и, таким образом, вода охлаждается.

Как правило, на каждые 10°F (5,5°C) водяного охлаждения 1% общей массы воды теряется из-за испарения. Уровень влажности восходящего воздушного потока увеличивается, и как только он покидает башню, воздушный поток становится почти насыщенным. Профиль температуры воды и температуры воздуха по влажному термометру по высоте типичной градирни показан на рисунке 1.

РИСУНОК 1. Здесь показано типичное изменение температуры воды и температуры по влажному термометру воздушного потока, когда входящий поток горячей воды течет вниз с верхней части градирни, а поток воздуха течет вверх по высоте охлаждающей башни. башня

Охлажденная вода собирается в отстойнике (или бассейне) градирни и обычно перекачивается на станцию ​​в виде потока охлаждающей воды (CWS). После отбора тепла из технологических установок этот поток возвращается в градирню как поток возвратной охлаждающей воды (CWR). Тепловая нагрузка, извлекаемая из технологической установки, в конечном итоге выбрасывается в окружающую среду в градирне. Градирня предназначена для снятия общей тепловой нагрузки, отводимой от станции, путем снижения температуры CWR до температуры CWS.

Линия CWR от технологического агрегата входит в промышленную градирню при температуре 45°C и выходит при температуре 33°C, как показано на рисунке 2. Башня состоит из трех камер, каждая из которых работает с расходом воды 2500 м 3 /ч. На линии КВР замерен общий расход 7500 м 3 /ч. Температура по сухому термометру и температура по влажному термометру входящего воздуха составляют 30,3°C и 29°C соответственно. Температура выходящего воздуха по сухому термометру составляет 41,5°C, предполагается, что он насыщен на 100%. Целью данного тематического исследования является расчет неизвестных переменных, а именно потерь на испарение, расхода воздуха через башню, потока продувки и требуемого расхода подпиточной воды. Во-первых, подробно описываются важные параметры — подход, дальность и эффективность.

Подход. Этот подход определяется как разница между температурой воды на выходе из башни ( t out ) и температурой по влажному термометру входящего воздуха ( T w,in). Этот подход отражает возможности градирни. В общем, чем больше башня, тем меньше подход. В данном примере подход составляет 4°C.