Оборотное водоснабжение предприятия — устройство и экономия воды

Система оборотного водоснабжения возвращает охлаждающую воду в работу: вода забирает тепло у оборудования, остывает в градирне и снова идёт к потребителю. Свежая вода нужна только на подпитку — возместить испарение и продувку. На контуре 1000 м³/ч с охлаждением 35 → 28 °C это около 19 м³/ч в самый жаркий день, меньше 2 % расхода. Прямоточная схема в тех же условиях забирает из источника и сбрасывает все 1000 м³/ч.

Чем оборотная система отличается от прямоточной?

В прямоточной системе вода из реки, скважины или водопровода проходит теплообменник один раз и уходит в сброс. Схема простая, но предприятие платит за весь забор воды и за весь сброс, а тёплая вода попадает в водоём или канализацию.

В оборотной системе вода ходит по кругу. Тепло из неё забирает градирня: часть воды испаряется, и на испарение уходит основная доля тепла. Поэтому оборотный цикл почти всегда строят вокруг испарительной градирни — открытой или закрытой.

Сколько воды экономит оборотный цикл?

Посчитаем контур 1000 м³/ч, охлаждение 35 → 28 °C, три цикла концентрирования. Для летнего максимума производители градирен берут испарение 0,18 % расхода на каждый градус перепада.

Это верхняя оценка. В межсезонье испарение меньше, поэтому годовое водопотребление считают по сезонам. Капельный унос у исправной градирни с каплеуловителем — тысячные доли процента расхода, на баланс он почти не влияет. Подробнее о нём — в статье «Капельный унос в градирне».

Подпитку сокращают ещё больше, если держать более высокие циклы концентрирования. При пяти циклах продувка падает до 3,2 м³/ч, подпитка — до 15,8 м³/ч. Выше 5–6 циклов экономия почти не растёт, а риск накипи и расход ингибитора растут.

Из чего состоит система оборотного водоснабжения?

Градирня отдаёт тепло в атмосферу, но воду по контуру гонит не она, а узел вокруг неё. У любого оборотного цикла пять задач: двигать воду, держать её объём, держать давление, держать чистоту и держать химический состав.

• Градирня — охлаждает воду испарением. Открытая (вода контактирует с воздухом) даёт самую холодную воду при компактном аппарате. Закрытая держит технологическую воду в змеевике, а испаряется вода отдельного контура орошения.
• Насосная группа — даёт расход и напор, держит резервный насос. Заводская станция приходит на объект модулем, испытанным давлением.
• Накопительный бак — держит запас воды под набросы нагрузки и принимает воду из трубопроводов при остановке. В нашем климате его ставят в тёплом помещении: после остановки на улице не остаётся воды.
• Подпитка — восполняет испарение и продувку, подаётся в бак или поддон через разрыв струи.
• Фильтрация — сетчатый фильтр перед насосом и чувствительным теплообменником, на контурах от 100 м³/ч — боковой фильтр на 3–7 % расхода.
• Водоподготовка — контроль электропроводности, автоматическая продувка, дозирование ингибитора и биоцида.
• Автоматика — включает резерв, управляет вентиляторами градирни, подпиткой и продувкой.

Открытый или закрытый контур: что выбрать?

Открытый контур — вода от потребителя идёт прямо на ороситель градирни. Это самый дешёвый и холодный вариант, но вода насыщается кислородом, пылью из воздуха и солями. Подходит, когда потребитель терпит такую воду: конденсаторы чиллеров, кожухотрубные теплообменники, охлаждение станков и печей.

Закрытый контур — технологическая вода или гликоль под давлением идёт через змеевик закрытой градирни или через промежуточный теплообменник. Внутренний контур почти не расходует воду, и рост подпитки в нём сразу говорит о течи. Его выбирают для оборудования с узкими каналами и жёсткими требованиями к чистоте воды, а также когда в контуре нужен гликоль.

Часто на одном объекте работают оба контура. Типовой пример — чиллер с водяным конденсатором: испаритель стоит в закрытом контуре холодной воды, конденсатор — в открытом контуре градирни. Смешивать их узлы нельзя: подпитка закрытого контура водой открытого принесёт в испаритель концентрированные соли и бактерии.

Почему без водоподготовки оборотный цикл не работает?

Испарение уносит чистую воду, а соли, взвесь и бактерии остаются. Отношение солесодержания в контуре к солесодержанию подпитки называют циклами концентрирования. Держит их продувка: часть воды сливают, чтобы соли не выпадали накипью.

Действующего российского ГОСТ на качество оборотной воды нет, поэтому в проекте опираются на пределы производителей градирен и самого чувствительного материала контура. Например, для оцинкованной стали солесодержание — не выше 1500 мг/л, хлориды — не выше 250 мг/л, взвесь — не выше 25 мг/л.

Продувку делают автоматической, по электропроводности: клапан открывается, когда проводимость доходит до уставки. Ручной кран «на глаз» и слив через перелив вместо продувки дают то накипь, то лишний расход воды. Мы комплектуем градирни панелями ХВП NCT W2C: они контролируют солесодержание, ведут продувку и дозируют биоциды и ингибиторы.

Есть простая проверка на действующем объекте: посчитать циклы по электропроводности и по хлоридам. Хлориды не выпадают в осадок. Если по хлоридам выходит 6, а по проводимости 4, часть солей уже осела на теплообменниках.

Какие оборотные циклы мы построили?

• Навоийский горно-металлургический комбинат, Узбекистан — градирня NCT VR с зимним пакетом, насосная группа PU-330/50, система контроля качества воды W2C и щит управления для охлаждения компрессоров кислородной станции.
• «Курский солод» — четыре градирни NCT VR на 855 и 512 м³/ч охлаждают воду до 27 °C для двух АБХМ, качество воды держат две панели W2C.
• Челябинский металлургический завод — проект, градирня NCT VR0 на 75 м³/ч, ХВП, насосная группа PU-155/40 и автоматика с частотным регулированием для маслоохладителей гидравлического пресса.

Это лишь несколько примеров. Многие другие наши проекты — в разделе «Проекты».

Мы проектируем оборотный цикл целиком и поставляем оборудование собственного производства из Сертолово (Ленинградская область): градирни, насосные группы, баки, ХВП и щиты управления. Состав работ — на странице «Услуги», подбор градирен — в разделе «Градирни NCT».

Нужна работа под ключ — смотрите Оборотное водоснабжение под ключ — услуга «Энергии холода».

Частые вопросы