Охлаждение компрессоров: градирня, закрытый контур или драйкулер

Почти вся электрическая мощность, которую потребляет компрессор, превращается в тепло: компрессор на 250 кВт отдаёт в охлаждающую воду и воздух около 250 кВт. Дешевле всего сбросить это тепло открытой градирней — она тратит 0,02–0,04 кВт электричества на 1 кВт тепла. Закрытую градирню или теплообменник ставят, когда маслоохладителям и концевым охладителям нужна чистая вода, драйкулер — когда воды на площадке нет.

Откуда берётся тепло и что именно охлаждает вода?

Сжатие воздуха — процесс с большим выделением тепла. Энергия, подведённая к валу, уходит в нагрев воздуха и масла, и почти вся она должна быть отведена: иначе растёт температура нагнетания, масло теряет свойства, падает производительность.

У компрессора с водяным охлаждением вода проходит несколько теплообменников:

• маслоохладитель — у винтовых маслозаполненных машин основная доля тепла уходит через масло;
• промежуточные охладители — у многоступенчатых поршневых и центробежных машин воздух охлаждают между ступенями;
• концевой охладитель — снижает температуру сжатого воздуха перед осушителем, чтобы влага выпала в сепараторе, а не в сети.

Чем холоднее вода на входе, тем лучше компрессор работает в жару. Поэтому расчёт системы охлаждения начинается с паспорта компрессора: какой расход и какую температуру воды он требует и какое качество воды допускает.

Какую схему охлаждения выбрать?

Предел градирни — температура мокрого термометра плюс 4–5 °C, драйкулера — температура воздуха плюс 5–7 °C. В жару между ними 8–12 градусов, и для компрессора, у которого производительность падает с ростом температуры воды, это заметная разница.

Открытой градирней охлаждается большинство компрессорных станций страны. Схема простая: градирня, насос, фильтр и водоподготовка. Чистый контур выбирают, когда производитель компрессора жёстко нормирует качество воды или когда загрязнение теплообменников обходится дороже, чем вторая ступень системы.

Какие компрессоры мы уже охлаждаем?

На Навоийском горно-металлургическом комбинате мы спроектировали и изготовили систему для кислородной станции: градирня работает и зимой, а W2C следит за солесодержанием и дозирует биоциды и ингибиторы. Для «СветлогорскХимволокно» градирню сделали из нержавеющей стали, потому что рядом химическое производство. Тендер мы выиграли, а в 2021 году завод рекомендовал NCT как надёжного производителя.

Как заменить градирню, не останавливая компрессорную?

Компрессорная станция на заводе обычно работает без перерыва, поэтому замену готовим так, чтобы старое оборудование работало до последнего часа.

На «Очаково» старые градирни Evapco меняли по тендеру, где кроме NCT участвовали Evapco, Baltimore и Decsa. Требования заказчика были жёсткими: параметры не хуже прежних, поставка под ключ, работы без остановки основного оборудования, подключение к существующей схеме управления и надёжная антикоррозионная защита. Градирни NCT выбрали, потому что они закрывали все эти требования, подробности — в новости о поставке для «Очаково».

Для «Кавиар», петербургского филиала «Русского икорного дома», две модульные градирни SVA встали на место изношенных старых аппаратов. В комплект вошли фланцы, обрешётка, мастика поддона, фильтр, датчик уровня, патрубок и затвор Ду80 — всё для подключения к существующим трубам.

Можно ли ставить градирню в помещении?

Можно, если правильно организовать приток и выброс влажного воздуха. Для завода «Электромехизмерение» в Пензе градирню SVA установили внутри помещения, она охлаждает компрессоры с перепадом температур 10 °C.

Главная ошибка таких проектов — не посчитать, куда уходит влажный воздух. Если он возвращается на вход, градирня «не добирает» 3–5 К, и компрессоры летом работают на перегреве. Поэтому выброс воздуха и рециркуляцию мы считаем до того, как выбрать модель.

Как подготовить систему охлаждения компрессоров к зиме?

Компрессоры работают круглый год, а градирня зимой рискует обмёрзнуть. На наших объектах это решают так:

• подогрев поддона и двигателя, частотное регулирование вентилятора — так сделано на «СветлогорскХимволокно»;
• зимний пакет опций, как на Навоийском ГМК;
• бак в отапливаемом помещении и слив воды из градирни при остановке;
• закрытая градирня, которая зимой переходит в сухой режим без воды.

На руднике «Тэутэджак» в Магаданской области градирня VR-4 на 4,9 МВт работает с насосной группой и баком, автоматику собрали на импортных комплектующих (Schneider Electric и др.), а программу управления написали наши инженеры. Заказчик получил расширенную гарантию.

Сколько стоит содержать систему охлаждения компрессоров?

Основные статьи — электричество, вода и реагенты. Открытая градирня тратит в 20–30 раз меньше электроэнергии, чем чиллер той же мощности, но требует подпитки и водоподготовки: без продувки и реагентов солеотложения за два сезона съедают 10–20 % теплосъёма. Драйкулер не тратит воду вовсе, но электричества ему нужно в несколько раз больше, чем градирне, а открытая градирня даёт ту же температуру на втрое меньшей площади.

Посчитать точно можно только под конкретную станцию: мощность компрессоров, график работы, требования к воде, регион. Мы делаем это на этапе проектирования, а оборудование — градирни NCT, насосные группы, щиты управления и химводоподготовку — изготавливаем на своём заводе в Сертолово (Ленинградская область). После запуска берём систему на сервисное обслуживание.

Частые вопросы