एअर कूल्ड हीट एक्सचेंजर्स टिकाऊपणा कशी वाढवतात? 

जेव्हा तुम्ही आमच्या कामाच्या पंक्तीत ‘सस्टेनेबिलिटी’ ऐकता, तेव्हा तात्काळ विचार अनेकदा सोलर पॅनेल किंवा विंड टर्बाइनकडे जातो. पण जड उद्योगांमध्ये-केमिकल प्लांट्स, रिफायनरीज, पॉवर जनन-मध्ये किटचा एक तुकडा आहे जो अनेक दशकांपासून शांतपणे जड उचल करत आहे: एअर कूल्ड हीट एक्सचेंजर (ACHE). मी बऱ्याच सादरीकरणे पाहिली आहेत जिथे ते फक्त एक 'फॅन आणि फिन ट्यूब बंडल' म्हणून चमकलेले आहे, जे संपूर्ण बिंदू चुकवते. वास्तविक कथा त्याच्या मूलभूत कार्यात नाही; त्याचे अंतर्निहित डिझाइन तत्वज्ञान संसाधन-केंद्रित शीतकरणाच्या धान्याविरूद्ध कसे कमी करते. त्याला चालवण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात पाण्याची गरज नाही. ही एकच वस्तुस्थिती टिकाऊपणाचे गणित पूर्णपणे बदलते, विशेषत: पाण्याची कमतरता असलेल्या प्रदेशांमध्ये. पण ती जादूची गोळी नाही. मी अशा साइट्सवर गेलो आहे जिथे खराबपणे निर्दिष्ट केलेले किंवा देखभाल केलेले युनिट ऊर्जा हॉग बनते, त्याचे पर्यावरणीय तर्क पूर्णपणे कमी करते. तर, ते खऱ्या अर्थाने टिकाव कसे वाढवतात? हे थेट परिणाम आणि सूक्ष्म, पद्धतशीर फायद्यांचे मिश्रण आहे ज्याचे तुम्ही त्यांना क्षेत्रात पाहिल्यानंतर, यश आणि निराशाजनक अपयश या दोन्हींद्वारे प्रशंसा करता.

पाणी समीकरण: फक्त संरक्षणापेक्षा अधिक

सर्वात स्पष्ट प्रारंभिक बिंदू म्हणजे पाण्याचा वापर. पारंपारिक कवच आणि ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स नदी, तलाव किंवा मोठ्या कूलिंग टॉवर सर्किटमधून, थंड पाण्याच्या सतत प्रवाहावर अवलंबून असतात. याचा अर्थ पाणी काढणे, स्केलिंग आणि बायोफौलिंग टाळण्यासाठी उपचार रसायने आणि थर्मल डिस्चार्ज स्त्रोताकडे परत करणे. एक ACHE संपूर्ण लूप काढून टाकते. मला टेक्सासच्या दुष्काळी भागात गॅस प्रोसेसिंग प्लांटचा प्रकल्प आठवतो. क्लायंटच्या सुरुवातीच्या डिझाइनमध्ये ओल्या कूलिंग सिस्टमची आवश्यकता होती, परंतु पाणी काढण्यासाठी परवानगी देणे हे एक भयानक स्वप्न होते. आम्ही फिन-फॅन कूलर बँकेकडे वळलो. आगाऊ किंमत जास्त होती, परंतु ऑपरेशनल स्वातंत्र्य त्वरित होते. पाण्याच्या अधिकारांवर अधिक वाटाघाटी नाहीत, डिस्चार्ज तापमान मर्यादांचे निरीक्षण नाही. येथे शाश्वतता विजय परिपूर्ण आहे: यामुळे स्थानिक जलविज्ञानावरील औद्योगिक पदचिन्ह जवळजवळ शून्यावर कमी होते. सारख्या निर्मात्यासाठी शांघाय शेंगलिन एम अँड ई टेक्नॉलॉजी कं, लि, ज्याचा पोर्टफोलिओ येथे https://www.shenglincoolers.com या तंत्रज्ञानाभोवती बांधले गेले आहे, हे त्यांनी अभियंता केलेले मूळ मूल्य प्रस्ताव आहे—औद्योगिक कूलिंग प्रदान करणे जे पाण्याचे संकट पूर्णपणे बाजूला ठेवते.

तथापि, 'शून्य पाणी' दाव्याला थोडासा पात्रता आवश्यक आहे. हवा विशेषत: घाणेरडी असल्यास फिन ट्यूब्स साफ करण्यासाठी तुमच्याकडे लहान वॉटर वॉश सिस्टम असू शकते, परंतु ते अधूनमधून आणि कूलिंग टॉवर जे वापरते त्याचा एक छोटासा अंश आहे. वास्तविक ऑपरेशनल सूक्ष्मता म्हणजे कोरड्या ऑपरेशनला सामोरे जाणे. जेव्हा तुम्ही पाण्याचे प्रचंड थर्मल वस्तुमान काढून टाकता, तेव्हा तुमच्याकडे हवेची तुलनेने खराब उष्णता क्षमता शिल्लक राहते. हे वेगळ्या प्रकारचे डिझाइन विचार करण्यास भाग पाडते - पंखांसह पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढवणे, हवेचा प्रवाह अनुकूल करणे. हे एक ट्रेड-ऑफ आहे जे सामग्री आणि फॅन ऊर्जा कार्यक्षमतेला आघाडीवर आणते, ज्यामुळे पुढील, कमी स्पष्ट टिकाऊपणाचा स्तर होतो.

ऊर्जा आणि फॅन दुविधा

इथेच संभाषण किरकोळ होते. समीक्षक योग्यरित्या सूचित करतात की मोठे पंखे चालवण्यामुळे लक्षणीय वीज वापरली जाते. फॅनचा आवाज बधिर करणारा, अकार्यक्षम प्रणालीचे निश्चित लक्षण किंवा खराब झालेल्या नळ्यांमुळे खूप मेहनत करत असलेल्या युनिट्समधून मी गेलो आहे. टिकाऊपणाचा दुवा तुम्ही ते ऊर्जा इनपुट कसे व्यवस्थापित करता याच्या तपशीलांमध्ये आहे. माझ्या कारकिर्दीच्या सुरुवातीच्या काळात, आम्ही सर्वत्र मानक स्थिर-स्पीड चाहते शोधले. साधे, मजबूत. परंतु नंतर आपण सभोवतालच्या हवेच्या तापमानाच्या दयेवर आहात. एका थंड सकाळी, तुम्ही जास्त थंड करत आहात आणि पंख्याची शक्ती वाया घालवत आहात; गरम दुपारच्या वेळी, प्रक्रिया ट्रिप होऊ शकते कारण आपण अधिक हवा ढकलू शकत नाही. ते शाश्वत ऑपरेशन नाही.

फॅन मोटर्सवर व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्हस् (VFDs) वर शिफ्ट करणे गेम चेंजर होते. आता, फॅन स्पीड प्रोसेस आउटलेट तापमान किंवा सभोवतालच्या परिस्थितीवर आधारित बदलते. पंख्याचा पॉवर ड्रॉ त्याच्या गतीच्या घनाच्या प्रमाणात असतो. वेग 20% ने कमी करा आणि तुम्ही उर्जेचा वापर जवळजवळ अर्धा कराल. मी रिट्रोफिट प्रकल्प पाहिले आहेत ज्यात वीज बचतीवर दोन वर्षांखालील VFDs परत केले जातात. हा एक व्यावहारिक, ऑपरेशनल टिकाऊपणा लाभ आहे जो ACHE ला निष्क्रिय घटकापासून सक्रियपणे ऑप्टिमाइझ केलेल्या घटकामध्ये बदलतो. उत्पादकांनी कार्यक्षमतेच्या प्रत्येक टक्के बिंदू पिळून काढण्यासाठी फिकट, अधिक वायुगतिकीय फॅन ब्लेड आणि अधिक कार्यक्षम गिअरबॉक्सेस डिझाइन केले आहेत.

अप्रत्यक्ष ऊर्जा बचत देखील आहे ज्याकडे अनेकदा दुर्लक्ष केले जाते: पाणी पंपिंग नाही. एका मोठ्या कूलिंग वॉटर सिस्टमला प्रति मिनिट हजारो गॅलन प्रसारित करण्यासाठी मोठ्या पंपांची आवश्यकता असते. हा एक स्थिर, प्रचंड विद्युत भार आहे जो फक्त एअर-कूल्ड सिस्टमसह अस्तित्वात नाही. जेव्हा तुम्ही पूर्ण वनस्पती उपयुक्तता शिल्लक करता, तेव्हा ACHE साठी निव्वळ ऊर्जा चित्र आश्चर्यकारकपणे अनुकूल असू शकते, विशेषत: मध्यम हवामान असलेल्या प्रदेशांमध्ये.

साहित्य दीर्घायुष्य आणि जीवनचक्र विचार

टिकाऊपणा केवळ ऑपरेशनल इनपुट्सबद्दल नाही; हे हार्डवेअरच्या जीवनचक्राबद्दल आहे. सु-निर्मित ACHE हा पायाभूत सुविधांचा एक क्रूर तुकडा आहे. कोर बंडल—कार्बन स्टीलच्या फ्रेममध्ये फिनन्ड ट्यूब—मूलभूत काळजी घेऊन २५-३० वर्षे टिकू शकतात. मी 80 च्या दशकातील युनिट्सची तपासणी केली आहे जी अजूनही सेवेत आहेत कारण ट्यूब्समधील वातावरण (प्रक्रिया बाजू) नियंत्रित आहे आणि बाह्य पंख, गंजण्यास संवेदनाक्षम असताना, अनेकदा अल्युमिनाइज्ड स्टील किंवा इतर संरक्षणात्मक कोटिंग्जपासून बनविलेले असतात. हे दीर्घायुष्य कमी टिकाऊ उपकरणांचे वारंवार बदलण्याचे चक्र आणि संबंधित उत्पादन उत्सर्जन टाळते.

अयशस्वी मोड बोधप्रद आहेत. ट्यूब लीक होतात, सामान्यत: फिन-टू-ट्यूब बाँडवर किंवा जेथे ट्यूब हेडर बॉक्समध्ये फिरतात. दुरुस्तीचे स्थानिकीकरण केले जाते - तुम्ही ट्यूब प्लग करा किंवा विभाग बदला. शेल-अँड-ट्यूब एक्सचेंजरसह तुलना करा जिथे मोठ्या गळतीचा अर्थ संपूर्ण बंडल खेचणे, एक मोठे उपक्रम असू शकते. दुरुस्तीयोग्यता मालमत्तेचे आयुष्य लक्षणीय वाढवते. आमच्याकडे एकदा एका साइटवर क्रेन स्विंगमुळे बंडल खराब झाले होते. ते स्क्रॅप करण्याऐवजी, फॅब्रिकेटरच्या टीमने, जसे की शेंगलिन सारख्या अनुभवी फर्मकडून तुम्ही अपेक्षा करता, खराब झालेले खाडी कापून नवीन मॉड्यूलमध्ये वेल्डिंग करण्याचा प्रस्ताव दिला. युनिट काही महिन्यांत नव्हे तर आठवड्यांत ऑनलाइन होते. हे शाश्वत मालमत्ता व्यवस्थापन आहे.

तथापि, सामग्रीची निवड महत्त्वपूर्ण आहे. किनारी भागात, कार्बन स्टीलच्या फ्रेम्सद्वारे मीठ स्प्रे खाऊ शकतो. मी असे प्रकल्प पाहिले आहेत ज्यात सुरुवातीपासूनच हॉट-डिप गॅल्वनाइजिंग निर्दिष्ट केल्याने खर्चात 15% वाढ झाली परंतु अपेक्षित सेवा आयुष्य दुप्पट झाले. ती आगाऊ गुंतवणूक हा थेट टिकाऊपणाचा निर्णय आहे, ज्यामुळे दीर्घकालीन कचरा आणि पुनर्बांधणीसाठी संसाधनांचा वापर कमी होतो.

सिस्टम एकत्रीकरण आणि कचरा उष्णता पुनर्प्राप्ती

येथे एक अधिक प्रगत कोन आहे: ACHEs वापरणे केवळ उष्णता नाकारण्यासाठी शेवटचा बिंदू म्हणून नाही तर कचरा उष्णता पुनर्प्राप्ती योजनेमध्ये नियंत्रित करण्यायोग्य घटक म्हणून. हे विरोधाभासी वाटते—तुम्ही उष्णता अधिक कार्यक्षमतेने का नाकारू इच्छिता? मुख्य गोष्ट म्हणजे तापमान नियंत्रण. समजा तुमच्याकडे कचरा उष्णतेसह प्रक्रिया प्रवाह आहे जो स्टीम टर्बाइन चालविण्यासाठी खूप कमी दर्जाचा आहे, परंतु तुम्ही ते फीडवॉटर किंवा इमारतीच्या उष्णता पूर्व-हीटिंगसाठी वापरू शकता. जर तुमचा एकमेव कूलर क्रूड, मोठ्या आकाराचा ACHE असेल, तर तुम्ही त्याचा वापर करण्यापूर्वी ती सर्व उष्णता वातावरणात टाकून देते.

आधुनिक डिझाईन्स अधिक परिष्कृत करण्यास परवानगी देतात. बंडलला विभागांमध्ये विभाजित करून (बहुतेकदा बे म्हणतात) आणि पंखे स्वतंत्रपणे नियंत्रित करून, आपण आउटलेटचे तापमान अचूकपणे नियंत्रित करू शकता. तुम्ही प्रक्रियेच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी पुरेसा प्रवाह थंड करू शकता, नंतर स्थिर-उबदार प्रवाह दुय्यम पुनर्प्राप्ती लूपकडे वळवू शकता. मी एका सिमेंट प्लांटमध्ये पायलट प्रोजेक्टमध्ये सामील होतो जिथे आम्ही हे नक्की केले. ऑक्झिलरी पॉवर व्युत्पन्न करणाऱ्या डाउनस्ट्रीम ऑरगॅनिक रँकाईन सायकल (ORC) युनिटसाठी इष्टतम तापमान राखण्यासाठी आम्ही मॉड्युलेटेड ACHE वापरले. ACHE शोचा स्टार नव्हता, परंतु त्याच्या अचूक नियंत्रणामुळे संपूर्ण पुनर्प्राप्ती लूप व्यवहार्य बनला. हे वजाबाकी (पाणी वाचवून) टिकवून ठेवण्याच्या साधनातून सक्षमीकरणाद्वारे (ऊर्जा पुनर्प्राप्तीची सुविधा) मध्ये रूपांतरित करते.

यासाठी उच्च पातळीच्या सिस्टम डिझाइन विचारांची आवश्यकता आहे. हे केवळ ऑफ-द-शेल्फ कूलर खरेदी करत नाही; ते नियंत्रणे आणि इतर प्रक्रिया युनिट्ससह एकत्रित करत आहे. जेव्हा ते कार्य करते, तेव्हा सिनर्जी वनस्पतीच्या एकूण थर्मल कार्यक्षमतेत लक्षणीय वाढ करते.

व्यावहारिक आव्हाने आणि व्यापार-ऑफ

डोकेदुखीचा उल्लेख न करता याबद्दल लिहिणे बेईमान होईल. एअर कूलिंग हे नेहमीच योग्य उत्तर नसते. सर्वात मोठे म्हणजे सभोवतालचे हवेचे तापमान. मध्यपूर्वेतील 45°C (113°F) दिवशी, शीतलक डेल्टा टी नाटकीयरित्या आकुंचन पावतो. तुम्हाला खूप मोठे पृष्ठभाग आवश्यक आहे, ज्याचा अर्थ अधिक सामग्री (अधिक मूर्त कार्बन), अधिक प्लॉट जागा आणि मोठे पंखे. काहीवेळा, संकरित (ओले/कोरडी) प्रणाली ही खरोखरच टिकाऊ इष्टतम असते, ज्यामध्ये लहान बाष्पीभवन विभागाचा वापर करून सर्वात उष्ण दिवसांमध्ये हवेच्या प्रवेशाला थंडावा दिला जातो, पाऊल ठसे तीव्रपणे कापले जातात. मी असे प्रकल्प पाहिले आहेत ज्यात वैचारिक कारणांसाठी 100% कोरड्या प्रणालीचा आग्रह धरल्याने एक मोठा, अकार्यक्षम राक्षस निर्माण झाला जो स्मार्ट हायब्रिड डिझाइनपेक्षा पूर्ण जीवनचक्र मूल्यांकनावर वाईट होता.

आणखी एक वास्तविक-जागतिक समस्या म्हणजे एअर-साइड फॉउलिंग. धूळयुक्त वातावरणात किंवा खत रोपाजवळ, पंख वेगाने अडकतात. हवेचा प्रवाह कमी होतो, परफॉर्मन्स टँक आणि फॅन एनर्जी वाढते. तुम्हाला एक प्रभावी साफसफाईची रणनीती आवश्यक आहे—अनेकदा फिरत्या नोजलसह स्वयंचलित ऑन-लाइन साफसफाईची प्रणाली. आपण याकडे दुर्लक्ष केल्यास, स्थिरतेचे फायदे बाष्पीभवन होतात कारण युनिट बंदिस्त मॅट्रिक्समधून हवेला ढकलण्यासाठी शक्ती देते. ही एक अभियांत्रिकी प्रमाणेच देखभाल संस्कृतीची समस्या आहे.

तर, ते टिकाऊपणा वाढवतात का? पूर्णपणे, परंतु सशर्त. ते पाण्याच्या ताणापासून औद्योगिक कूलिंग दुप्पट करण्यासाठी एक मजबूत मार्ग देतात आणि स्मार्ट नियंत्रणाद्वारे सखोल ऊर्जा बचत देतात. त्यांच्या टिकाऊपणामुळे जीवनचक्रातील कचरा कमी होतो. परंतु सुधारणा स्वयंचलित नाही. हे विचारशील तपशील-उजवे आकार, साहित्य निवड, पंखे नियंत्रण धोरण-आणि वचनबद्ध ऑपरेशनल मेंटेनन्समधून येते. जाणकार ऑपरेटरच्या हातात आणि तज्ञांच्या ठोस अभियांत्रिकीद्वारे समर्थित, एअर कूल्ड हीट एक्सचेंजर केवळ पंखांसह पाईपवर्कचा तुकडा बनतो; एक लवचिक, संसाधन-सजग औद्योगिक संयंत्र तयार करण्यासाठी हा एक मूलभूत घटक आहे. हे व्यावहारिक वास्तव आहे, जे चकचकीत माहितीपत्रकाच्या चर्चेपासून दूर आहे.