УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРОВ НА ГОРОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ

Полезная модель относится к энергосберегающей технике и может быть использована в системе жизнеобеспечения помещений горочных комплексов.
Большое количество технологического оборудования эксплуатируется с потерями значительного количества тепловой энергии в окружающую среду. Широко известны установки для утилизации низкопотенциального тепла различных технологических процессов, включающие тепловые насосы типа вода-вода или рассол-вода (например, RU 73718 U1, RU 79431 U1, RU 2442005 C1, RU 2243460 C1, RU 2035401 C1). Тепловой насос - тепловая машина, работающая с коэффициентом преобразования энергии больше единицы за счет использования низкопотенциального тепла, ранее необратимо теряемого. Надежность работы теплового насоса, а следовательно, и всей установки для утилизации низкопотенциального тепла, напрямую зависит от чистоты используемой в системе воды. Однако вода из скважин (водопровода), используемая в этих установках, в том числе, в качестве подпиточной (для компенсации неизбежных потерь, связанных с испарением и утечками), по содержанию взвешенных частиц и растворенных минеральных соединений не соответствует требованиям, предъявляемым производителями тепловых насосов, вызывает образование отложений и коррозию водораспределительной арматуры и теплообменников, что приводит к сбоям в работе оборудования.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является известная установка для утилизации низкопотенциального тепла системы охлаждения компрессоров на горочных комплексах, включающая тепловой насос с гидравлической обвязкой, выполненной с возможностью подвода подпиточной воды (RU 115118 U1 - прототип)).
Компрессорные станции горочных комплексов эксплуатируются с невысоким тепловым КПД, теряя значительное количество тепловой энергии в окружающую среду. Известная установка позволяет сократить тепловые потери, поскольку использует в качестве источника низкопотенциального тепла оборотную воду системы охлаждения воздушных компрессоров. Однако известная установка содержит тепловой насос типа вода-вода, что не обеспечивает ее надежную работу в течение холодного периода года. Кроме того, известная установка не предусматривает очистку подводимой извне воды, что также снижает надежность ее работы.
Технической задачей является создание установки для утилизации низкопотенциального тепла системы охлаждения компрессоров на горочных комплексах, лишенной указанных недостатков.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в повышении надежности работы установки.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для утилизации низкопотенциального тепла системы охлаждения компрессоров на горочных комплексах, включающая тепловой насос с гидравлической обвязкой, выполненной с возможностью подвода подпиточной воды, включает тепловой насос типа рассол-вода и дополнительно снабжена системой очистки и умягчения воды, включающей блок флотации, снабженный фильтром с плавающей пенополистирольной загрузкой, блок фильтрации, блок предварительной механической очистки, блок удаления солей жесткости и блок обезжелезивания, представляющий собой фильтр с загрузкой, включающей поддерживающий слой гравия, фильтрующий и каталитический материалы.
Схема предлагаемой установки и способ ее работы могут быть осуществлены как описано в RU 115118 U1. Система очистки и умягчения воды, согласно предлагаемой полезной модели, включена в линию подпиточной воды. Предлагаемая установка может включаться в систему охлаждения компрессора на горочных комплексах по принципиальной схеме, приведенной в RU 115118 U1.
Тепловые насосы рассол-вода являются широко известным промышленно выпускаемым оборудованием (http://www.ivd.ru/document.xgi?id=5102, 2005; http://www.buderus.ru/files/201201271024060.Buderus_Logatherm_WPS.pdf., 2011; http://www.ultimate-market.ru/article_info.php?articles_id=8, 2010 и др.). Технологические особенности тепловых насосов рассол-вода обусловлены свойствами их рабочего вещества - рассола (водные растворы этиленгликоля или пропиленгликоля с целевыми добавками и др. промышленные антифризы; например, марок ЖС-АЭХО-30 по ТУ 2422-006-74476468-10 или ОЖ-40 ТОСОЛ-АЭХО по ТУ 2422-022-744764-68-10). Так, по сравнению с тепловыми насосами вода-вода, они содержат более мощные циркуляционные насосы в связи с большей вязкостью рассола. Рассолы являются химически активными веществами; в частности, они реагируют с цинком, образуя нерастворимый осадок, поэтому в тепловых насосах рассол-вода отсутствуют оцинкованные детали, а для герметизации соединений используют специальные материалы: силиконовые герметики, лен и др. Поскольку в местах наибольшего гидродинамического сопротивления может произойти вспенивание рассола, диафрагмы балансировочных клапанов и термостатов тепловых насосов рассол-вода настроены таким образом, чтобы достаточно свободно пропускать рабочее вещество. В качестве теплового насоса предлагаемая установка может включать любой промышленно выпускаемый тепловой насос рассол-вода соответствующей мощности, например, тепловые насосы серии WPL фирмы STIEBEL ELTRON (http://www.ivd.ru/document.xgi?id=5102.2005).
В качестве системы очистки и умягчения воды может быть использована система, известная из RU 106613 U1, включающая блок флотации, содержащий фильтр с плавающей пенополистирольной загрузкой, блок фильтрации, блок предварительной механической очистки, блок удаления солей жесткости, блок обезжелезивания, представляющий собой фильтр с загрузкой, включающей поддерживающий слой гравия, фильтрующий материал на основе природного пиролюзита, а также каталитический материал, представляющий собой природный диатомит, покрытый пленкой диоксида марганца. Система очистки и умягчения воды по RU 106613 U1 выполнена в виде моноблока, что способствует уменьшению занимаемой оборудованием площади.
3
Надежность работы предлагаемой установки, включающей тепловой насос рассол-вода, обеспечивается тем, что рассол имеет более стабильные, по сравнению с водой, теплофизические свойства. Например, плотность чистого этиленгликоля - 1,13 г/см (при 20°С), его температура замерзания равна -13°С. Водные растворы с концентрацией этиленгликоля от 25 до 70% имеют более низкую температуру замерзания. Минимальная температура замерзания достигается при соотношении воды и этиленгликоля 1:2 и составляет -70°С. При замерзании раствор переходит в аморфное состояние, образуя вязкую массу с увеличением объема в пределах 0,3% (объем воды при замерзании увеличивается примерно на 9%), в связи с чем даже полное застывание рассола при температуре ниже критической не приводит к выводу установки из строя.
Кроме того, надежность работы предлагаемой установки обеспечивается также тем, что в ее состав введена вышеуказанная система очистки и умягчения воды. В таблице приведены сведения, подтверждающие, что использование в предлагаемой установке вышеуказанной системы очистки и умягчения воды позволяет обеспечить качество воды, соответствующее требованиям, предъявляемым производителями тепловых насосов.
Таблица
Показатель
Требования
Вода до очистки
Вода после очистки
Железо общее, мг/л
0,02
3,10
0,02
Марганец, мг/л
0,02
0,073
0,015
Кальций, мг/л
40,0
90,2
38,8
Магний, мг/л
10,0
20,6
8,0
Взвешенные твердые частицы, мг/л
1,0
13,0
<0,1
Мутность, ЕМФ
0,1
28,0
<0,1
Общая жесткость мг-экв/л
3,0
6,2
2,6