工业效率

评估空压机冷却系统

介绍

随着美国人口的持续增长,工业用水量将需要继续下降,以帮助抵消公共供应用水的增加。水冷压缩空气系统为可持续性管理人员提供了一个机会,以减少相关的冷却水消耗和成本。如果切换到空冷空压机是不可能的,了解成本和替代类型的液体冷却系统是重要的。

抵消美国的公用供水增加

2005年美国2005年美国的全部用水量估计,由美国地质调查委员会进行的2009年研究估计为每天410亿加仑。这项研究“估计美国在美国使用水”,自1950年以来每五年进行每五年进行。2010年的数据将于2014年首先提供。

报告指出,全国用水量与2000年大致持平,用水量从1980年的峰值下降了5%。尽管从1980年到2005年人口增长了31%(2.3亿到3.01亿人),需求还是出现了平稳增长。这一人口增长导致同期公共供应用水增加了33%。幸运的是,自1980年以来,用于热电发电、灌溉、自给工业用途和农村家庭/牲畜的用水已经稳定或减少。

评估空压机冷却系统

资料来源:2009年1344号通函,美国地质调查,2005年估计美国水的使用“。注意:2010年2010年供水的数据将于2014年获得。

利比

美国人口增长推动了33%(自1980年)增加对公用供水的需求。

发电和灌溉用水使用稳定

热电力是自1965年以来最大的水提取的类别,2005年占总提款的49%。热电型水取出1980年达到每天210亿加仑的水,并在2005年以2010亿加仑每天测量。部分由于在1972年修改的清洁水法的部分,发电厂越来越多地开始使用湿循环冷却系统(冷却塔或池塘)和/或干再循环冷却(空气冷却)系统而不是使用 -通过冷却系统。这在减少电厂水中的需求方面发挥了主导作用。

灌溉是用水的第二大类别,而且也在下降。据估计,2005年的用水量是每天1280亿加仑——比1980年的峰值下降了15%,占总用水量的31%。

  • 灌溉用水的平均使用量从1950年的每英亩3.55英亩-英尺稳步下降到2005年的每英亩2.35英亩-英尺。
  • 这篇文章下的跟帖认为这是因为更多地使用了更高效的自动喷水灭火系统,而不是洪水系统。

公共供水使用增加

公共供水是指家庭、商业和工业用户的公共供水系统。2005年,公共供水每天使用442亿加仑的水,比1980年增加了33%。这反映了同期人口增长了31%。

  • 家庭使用占总使用量的58%,而商业/工业使用占42%。
  • 商业/工业号码是一个包括工业设施,废水处理厂,消防,游泳池,公园,系统损失以及拥有超过15个连接的所有建筑物。

自给式工业用水减少

工业用水包括用于制造、加工、洗涤、稀释、冷却或运输产品等目的的水;将水掺入产品中,或为了生产设施内的卫生需要。一些需要大量用水的工业生产食品、造纸、化工、精炼石油或初级金属等商品。工业用水可以由公共供水商提供,也可以自行供应。《清洁水法》(Clean water Act)规定的更严格的水排放水质标准,可能也鼓励了节约用水。美国地质勘探局(U.S. Geological Survey)提供的数据引爆引爆、观察自给自足的工业用水。

自供应工业用水量每天为31亿加仑水,从2005年至1980年减少31%。

  • 自供工业用水量为310亿加仑/天,从2005年为1980年⁷线下降了31%。
  • “水产养殖业”——即养鱼业的用水量显著增长。
  • 在矿业行业中使用水仍然相对平坦
  • 这反映了1990 - 2005年近19%的制造业的减少。
  • 在几个主要的水中行业中的就业表现出更大的下降:
    • 主要金属制造下降了31%
    • 纸张制造和石油工业下降了26%
    • 化学制造业的就业人数下降了12%。

表2:1950 - 2005(美国地质调查)的水使用类别措施总措施趋势(U.S.地质调查)

评估空气压缩机冷却系统表2

资料来源:2009年1344号通函,美国地质调查,2005年估计美国水的使用“。注意:2010年2010年供水的数据将于2014年获得。


表3:1950 - 2005年来源的人口和淡水使用趋势(美国地质调查)

评估空压机冷却系统

资料来源:2009年1344号通函,美国地质调查,2005年估计美国水的使用“。注意:2010年2010年供水的数据将于2014年获得。

审查六种不同类型的空气压缩机冷却系统

大多数空气压缩机设计用于在所需流动的情况下接收冷却水,最大入口温度为100ºF,预计最大放电水温为120ºF至130ºF。在评估任何压缩机冷却系统时,应牢记这些值。

用于压缩机的冷却系统的评估应包括后冷却器的性能,因为它涉及它将提供给压缩空气干燥器的入口温度。压缩空气干燥器几乎设计用于在100psig和100ºF下接收待干燥的入口空气。在100ºF(额定入口温度)以上干燥器的温度下,每个SCFM到干燥器的水分负荷将显着降低流量额定值干燥能力。对于适当的应用,请注意烘干机的入口空气温度和设计方法温度到进入的冷却介质温度 - 空气或水。

除了大型水冷往复式压缩机外,大多数旋转轴和离心式空气压缩机通过它们与许多其他常用的工业设备相比,通过它们具有相对高的压力损失。尽可能,每个压缩机(或压缩机组)应在其自己的系统上,以避免影响流向空气压缩机的其他压力损失。

一个有效的微调冷却器应该被很好地控制,以有效地调节流量和管理电力使用。通常这些修剪冷却器的大小能够处理100%的负载,并在紧急情况下保持设备运行。

循环泵的能量使用是流量和头部的功能。流体管道差,尺寸和配置可以增加压力损失和头部。安装更远离压缩机或建筑物屋顶的冷却器通常还将增加冷却液“头部”并需要更大的泵。

冷却系统#1:再循环池塘

再循环冷却水池是局部控制的冷却水系统供应的选项。只要池塘足够大即可在最坏情况下处理热量负荷并保持可接受的温度,它可以非常有效,特别是在大型安装中。他们确实有一些固有的局限性:

  • 由于环境蒸发造成的大量水分流失
  • 淤泥在池塘中的持续积累可能会显著降低吸热能力,不能继续使用
  • 水处理仍然是必要的
  • 化妆水通常用某种费用 - 即井泵等。
  • 泵送站仍然需要循环冷却水
水-空气微调冷却器
图:水脚装饰冷却器

冷却系统#2:修剪冷却器

微调冷却器是一种较小的热交换器,仅在热负荷过剩或峰值时使用。安装它们是为了补充一个更大的系统,该系统的设计可以在85-90%的时间内处理所有的冷却需求。通过在高热负荷时期作为紧急备份,一个修剪冷却器可以使设备与低水消耗系统一起运行。内饰冷却器可以是管壳式热交换器或柜式封闭冷却器。

冷却系统#3:干燥空气冷却 - 不需要水

典型的冷却系统
典型的干燥空气流体冷却系统 - 通常使用适当的水/乙二醇混合物

这些冷却器是闭环冷却系统,通常使用适当的水(60%)和聚乙二醇(40%)混合物(一次性填充)通过翅片管。冷却器在模块中 - 每个都有一个小风扇用于空气冷却。随着热负荷减小,风扇根据需要单独关闭,并在需要时重新启动。干燥空气冷却系统通常可在250张CFM级别的160,000 BTU /年级评级,以6,000 CFM级别为4,000,000 BTU / HR等级 - 其他级别的特殊尺寸。

风冷式热交换器的生产温度可以达到2ºF,但从经济角度来看,通常需要达到5ºF。这意味着在这个国家的部分地区,他们可能能够处理一个往复式压缩机的冷却需求很少或没有修剪冷却。干空气冷却系统,当与一个平衡冷却器结合时,可以为工厂提供一个非常低的成本和可靠的替代水冷机。

绿叶

冷却系统#4:打开蒸发冷却塔

需要最低资本成本的冷却水系统是开放式塔式类型。在该系统中,加热的回水水流在受控的开放路径上,通过从风扇移动环境空气并将蒸发的水百分比拉入环境空气中,通过连续蒸发来冷却。这些塔将具有较小的循环泵,以将水通过冷却区域和大型马力电动机风扇移动,以使环境空气在冷却水上移动,以优化蒸发冷却。使用水也有冲洗或吹出系统。

这种类型的系统的主要好处是,随着环境温度的升高,蒸发速率通常也会升高,这意味着,在大多数北美地区,当在设计范围内正常运行时,它们将提供约85ºF温度的冷却水。

开放式塔冷却器在整个工业中非常普遍,并且通常被称为非常有效的“空气垫圈”,这意味着它们从环境空气中取出污垢和杂质,产生延续塔的持续清洁。

污染因子以及所需的高水平的化妆水,具有适当和勤奋的水处理和状态监测成功安装的先决条件。开放式塔还将氧气注入工艺水系统,或者可能不会产生腐蚀或其他维护问题。

绿叶

冷却系统#5:封闭循环冷却塔与辅助蒸发冷却辅助炎热的天气

在这种类型的系统中,主冷却剂密封在一个闭环系统中,不暴露在环境空气中,它可能是水,但更多的情况下是适合当地环境寒冷温度限制的乙二醇水混合物。这是非常好的设备被冷却,因为它运行了很长一段时间,没有显著的水处理需求或补充。

冷却系统配备了电机驱动的喷淋泵和喷淋集头,在炎热的天气向空气冷却的热交换器喷射,并产生类似于前面描述的开式塔的蒸发辅助冷却。

蒸发塔 冷却塔
典型的蒸发开放塔与逆流
典型的带蒸发器的闭路冷却液塔

冷却系统#6:闭环冷却蒸发

闭环冷却用蒸发系统经历额外的用水,大小非常规定的环境条件。还有一种电动机驱动的冷却液循环泵和电动机驱动主冷却风扇,类似于开放塔。还需要标准泵站。也可能需要一些冲洗或吹。

根据设计和操作条件,这种类型的冷却塔采用平行流或交叉流或逆流。与采用蒸发冷却的开式塔相比,闭路冷却系统具有较高的初始成本,但也有一些在运行条件下可能显着的优点。

在压缩空气系统中,工艺水必须全年能够充分。这意味着保持清洁,可靠的冷却流体回路是至关重要的。在开放塔中这样做需要适当和勤奋的水处理和维护。闭环系统基本上将来自所有空气环境的压缩机冷却液分离出来的束缚污染物:

  • 这减少了关闭冷却系统以进行清洁的频率
  • 这种类型的冷却器有一个较低的体积的循环水需要水处理过滤
  • 压缩机冷却液通常需要极少的处理
  • 在干燥操作期间(冷却天气)期间,需要喷射蒸发,因此消除了化妆水
  • 这些单元,像许多中央冷却水系统,设置了另一个冷却水源或冷却器。当需要过高的温度时,这些微调冷却器可以冷却来自主冷却器的流体。

评估空压机冷却系统

结论

随着美国人口继续在美国成长,工业用途将需要继续下跌,以帮助抵消公用供水的增加。压缩空气系统为能源管理人员提供了减少相关冷却水消耗和成本的机会。了解成本和替代类型的冷却系统是一个重要的第一步。

所有选择都是优选的,“一旦通过”城市水。不断增长的法规和对照将进一步提高这些成本。开放式蒸发塔和闭环蒸发塔的真正成本可以随着更高的水处理成本,水处理规定,下水道成本和附加费而推动得多。如果设施不能简单地将水冷式空气压缩机转换为空气冷却的空气单元,则烘干机冷却器系统(带装饰)具有最低的成本和非常可预测的结果。

欲了解更多信息,请访问www.hitachi-america.us/airtech.

阅读类似物冷却系统文章, 访问www.aperbestpractics.com/sustainability-projects/cooling -systems.

尾注

¹Estimated Use of Water in the United States in 2005, Joan F. Kenny, Nancy L. Barber, Susan S. Hutson, Kristin S. Linsey, John K. Lovelace, and Molly A. Maupin, U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia, 2009, Circular 1344, page

面脂,表14,U.S.估计用水趋势

³IBID,第42页

⁴IBID,第45页

⁵IBID,第16页

⁶IBID,第32页

⁷如上,第1页