Када чујете „одрживост“ у нашем послу, тренутна помисао често прелази на соларне панеле или ветротурбине. Али у тешкој индустрији - хемијским постројењима, рафинеријама, генераторима - постоји део комплета који се тихо бави тешким деценијама: ваздушно хлађен размењивач топлоте (АЦХЕ). Видео сам превише презентација у којима је то заташкано као само „свеж цеви вентилатора и пераја“, што пропушта целу поенту. Права прича није у својој основној функцији; то је у томе како се његова инхерентна филозофија дизајна супротставља зрну хлађења које интензивно користи ресурсе. За рад му није потребна огромна вода. Та једина чињеница у потпуности мења прорачун одрживости, посебно у регионима са недостатком воде. Али то није магични метак. Био сам на локацијама где лоше специфицирана или одржавана јединица постаје енергетска свиња, потпуно поткопавајући њену еколошку логику. Дакле, како они истински повећавају одрживост? То је мешавина директног утицаја и суптилних, системских предности које цените тек након што их видите на терену, и кроз успехе и кроз фрустрирајуће неуспехе.
Једначина воде: више од само очувања
Најочигледнија полазна тачка је употреба воде. Традиционални измењивачи топлоте са шкољкама и цевима ослањају се на континуирани ток расхладне воде, често из реке, језера или масивног расхладног торња. То значи повлачење воде, хемикалије за третман како би се спречило стварање каменца и биообраштања, и топлотно пражњење назад до извора. АЦХЕ елиминише целу ту петљу. Сећам се пројекта у делу Тексаса који је подложан суши за фабрику за прераду гаса. Иницијални дизајн клијента захтевао је систем влажног хлађења, али је дозвола за црпљење воде била ноћна мора. Окренули смо се до хладњака са перајем и вентилатором. Унапредни трошак је био већи, али оперативна слобода је била тренутна. Нема више преговарања о правима на воду, нема праћења ограничења температуре испуштања. Победа одрживости овде је апсолутна: смањује индустријски отисак на локалну хидрологију на скоро нулу. За произвођача као што је Шангај СХЕНГЛИН М&Е Тецхнологи Цо., Лтд, чији портфолио на хттпс://ввв.схенглинцоолерс.цом је изграђена око ових технологија, ово је кључна вредност за коју они конструишу – обезбеђивање индустријског хлађења које у потпуности избегава кризу воде.
Међутим, тврдња о „нулти води“ захтева благи квалификатор. Можда имате мали систем за прање воде за чишћење цеви пераја ако је ваздух посебно прљав, али то је повремено и мали део онога што расхладни торањ троши. Права оперативна нијанса је рад на сувом. Када уклоните огромну термалну масу воде, остаје вам релативно слаб топлотни капацитет ваздуха. Ово намеће другачију врсту размишљања о дизајну — максимизирање површине са перајима, оптимизовање протока ваздуха. То је компромис који гура енергетску ефикасност материјала и вентилатора у први план, што води до следећег, мање очигледног слоја одрживости.
Енергија и дилема навијача
Овде разговор постаје жесток. Критичари с правом истичу да покретање великих вентилатора троши значајну електричну енергију. Прошао сам поред јединица у којима је бука вентилатора заглушујућа, сигуран знак неефикасног система или система који превише ради због запрљаних цеви. Веза одрживости је у детаљима о томе како управљате тим уносом енергије. На почетку моје каријере, свуда смо имали стандардне вентилаторе фиксне брзине. Једноставан, робустан. Али онда сте на милост и немилост температуре околног ваздуха. У хладно јутро, превише се хладите и трошите снагу вентилатора; у врело поподне, процес би могао да се откаче јер не можете да потиснете више ваздуха. То није одржива операција.
Прелазак на погоне са променљивом фреквенцијом (ВФД) на моторима вентилатора је променио игру. Сада се брзина вентилатора модулира на основу излазне температуре процеса или услова околине. Снага вентилатора је пропорционална коцки његове брзине. Смањите брзину за 20% и скоро преполовите потрошњу енергије. Видео сам пројекте надоградње у којима се додавање ВФД-а исплатило за мање од две године искључиво због уштеде електричне енергије. Ово је практичан, оперативни добитак одрживости који претвара АЦХЕ из пасивне компоненте у активно оптимизовану компоненту. Произвођачи су ухватили корак, дизајнирајући лакше, аеродинамичније лопатице вентилатора и ефикасније мењаче како би истиснули сваки проценат ефикасности.
Ту је и индиректна уштеда енергије која се често занемарује: нема пумпања воде. Великом систему воде за хлађење су потребне масивне пумпе да циркулишу хиљаде галона у минути. То је константно, огромно електрично оптерећење које једноставно не постоји код система са ваздушним хлађењем. Када урадите потпуни биланс корисности постројења, слика нето енергије за АЦХЕ може бити изненађујуће повољна, посебно у регионима са умереном климом.
Дуговечност материјала и размишљање о животном циклусу
Одрживост се не односи само на оперативне инпуте; ради се о животном циклусу хардвера. Добро изграђен АЦХЕ је брутални комад инфраструктуре. Сноп језгра — ребрасте цеви у оквиру од угљеничног челика — може трајати 25-30 година уз основну негу. Прегледао сам јединице из 80-их које су још увек у употреби јер је окружење унутар цеви (процесна страна) контролисано, а спољна ребра, иако су подложна корозији, често су направљена од алуминијумског челика или других заштитних премаза. Ова дуговечност избегава честе циклусе замене и повезане производне емисије мање издржљиве опреме.
Режими квара су поучни. Цурење цеви се дешава, обично на споју ребра са цеви или где се цеви котрљају у кутију за заглавље. Поправка је локализована—зачепите цев или замените део. Упоредите то са измењивачем са шкољком и цевима где велико цурење може значити повлачење целог снопа, што је огроман подухват. Могућност поправке значајно продужава век трајања средства. Једном смо имали сноп оштећен замахом дизалице на једном месту. Уместо да га уклони, тим произвођача, попут онога што бисте очекивали од искусне фирме као што је СХЕНГЛИН, предложио је да се оштећени одељак исече и завари нови модул. Јединица је поново била на мрежи за неколико недеља, а не месеци. То је одрживо управљање имовином.
Међутим, избор материјала је критичан. У приобалним областима, слани спреј може да једе кроз оквире од угљеничног челика. Видео сам пројекте у којима је одређивање топлог цинковања од почетка додало 15% на цену, али је удвостручило очекивани радни век. Та почетна инвестиција је директна одлука о одрживости, која смањује дугорочни отпад и коришћење ресурса за обнову.
Интеграција система и поврат отпадне топлоте
Ево напреднијег угла: коришћење АЦХЕ-а не само као крајње тачке за одбацивање топлоте, већ и као контролног елемента у шеми поврата отпадне топлоте. Звучи контраинтуитивно - зашто бисте желели да ефикасније одбаците топлоту? Кључ је контрола температуре. Рецимо да имате процесни ток са отпадном топлотом која је превише ниског квалитета за покретање парне турбине, али можете је користити за претходно загревање напојне воде или топлоту у згради. Ако је ваш једини хладњак груби, превелики АЦХЕ, он сву ту топлоту избацује у атмосферу пре него што можете да је искористите.
Модерни дизајни омогућавају више софистицираности. Поделом снопа на секције (које се често називају лежиштима) и независном контролом вентилатора, можете прецизно контролисати излазну температуру. Можете да охладите ток тек толико да задовољите потребе процеса, а затим преусмерите још топао ток у секундарну петљу за опоравак. Био сам укључен у пилот пројекат у фабрици цемента где смо урадили управо то. Користили смо модулисани АЦХЕ да одржимо оптималну температуру за низводну јединицу органског Ранкиновог циклуса (ОРЦ) која генерише помоћну снагу. АЦХЕ није била звезда емисије, али је његова прецизна управљивост учинила да цео циклус опоравка буде одржив. Ово га трансформише из алата за одрживост одузимањем (уштеда воде) у један помоћу омогућавања (олакшавање поврата енергије).
Ово захтева виши ниво размишљања о дизајну система. Не ради се само о куповини стандардног хладњака; интегрише га са контролама и другим процесним јединицама. Када функционише, синергија значајно повећава укупну топлотну ефикасност постројења.
Прагматични изазови и компромиси
Писати о овоме без помињања главобоље било би непоштено. Ваздушно хлађење није увек прави одговор. Највећа је температура амбијенталног ваздуха. На дан од 45°Ц (113°Ф) на Блиском истоку, делта хлађења Т драматично се смањује. Потребна вам је много већа површина, што значи више материјала (више отеловљеног угљеника), више простора за радњу и веће вентилаторе. Понекад је хибридни (мокро/суво) систем истински одрживи оптимум, који користи мали део за испаравање за хлађење улазног ваздуха у најтоплијим данима, драстично смањујући отисак. Видео сам пројекте у којима је инсистирање на 100% сувом систему из идеолошких разлога довело до превеликог, неефикасног чудовишта које је било горе у процени пуног животног циклуса од паметног хибридног дизајна.
Још један проблем из стварног света је запрљање на ваздушној страни. У прашњавом окружењу или у близини фабрике ђубрива, пераја се брзо зачепљују. Проток ваздуха опада, резервоари за перформансе и енергија вентилатора расту. Потребна вам је ефикасна стратегија чишћења—често аутоматизовани системи за чишћење на мрежи са ротирајућим млазницама. Ако ово занемарите, предности одрживости нестају док јединица троши снагу да прогура ваздух кроз зачепљену матрицу. То је проблем културе одржавања колико и инжењерски.
Дакле, да ли они побољшавају одрживост? Апсолутно, али условно. Они нуде робустан пут за раздвајање индустријског хлађења од воденог стреса и нуде дубоку уштеду енергије путем паметне контроле. Њихова издржљивост смањује отпад током животног циклуса. Али побољшање није аутоматско. Долази из промишљених спецификација — праве величине, избора материјала, стратегије контроле вентилатора — и посвећеног оперативног одржавања. У рукама доброг руковаоца и подржаног солидним инжењерингом стручњака, ваздушно хлађен размењивач топлоте постаје више од комада цеви са ребрима; то је основна компонента за изградњу отпорног индустријског постројења са свешћу о ресурсима. То је практична стварност, далеко од говора о сјајној брошури.
