Ξηρά Ψύκτες σε Συστήματα Βοηθητικής Ψύξης Σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

 

Η σταθερή λειτουργία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής βασίζεται σε πολυάριθμες βοηθητικές συσκευές που παράγουν θερμότητα κατά τη λειτουργία (όπως θερμότητα τριβής και απαγωγή διεργασίας). Αυτή η θερμότητα πρέπει να ψύχεται μέσω ξηρών ψυκτών για να διατηρηθούν οι κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Οι κύριες εφαρμογές περιλαμβάνουν:

Βοηθητική ψύξη στροβίλου

Συστήματα λαδιού λίπανσης τουρμπίνας ψύξης: Κατά τη λειτουργία του στροβίλου υψηλής-ταχύτητας, η τριβή μεταξύ των ρουλεμάν και των στροφέων του άξονα αυξάνει τη θερμοκρασία του λιπαντικού (συνήθως ελέγχεται μεταξύ 35-55 μοιρών). Οι ξηροί ψύκτες χρησιμοποιούν αέρα για να ψύχουν το καυτό λάδι, διατηρώντας τη λιπαντικότητα και το ιξώδες.

Ψύξη του συστήματος υδραυλικού ελέγχου του στροβίλου: Η ρύθμιση της ταχύτητας του στροβίλου και ο έλεγχος της βαλβίδας βασίζονται σε υδραυλικό λάδι υψηλής-πίεσης. Οι υπερβολικές θερμοκρασίες λαδιού προκαλούν καθυστερήσεις απόκρισης του συστήματος ελέγχου. Οι ξηροί ψύκτες σταθεροποιούν τις θερμοκρασίες του υδραυλικού λαδιού μεταξύ 40-60 μοιρών.

Γεννήτρια βοηθητική ψύξη

Ψύκτες αέρα γεννήτριας ψύξης (ψύκτες αέρα-προς-αέρα): Ορισμένες μικρές-έως-γεννήτριες χρησιμοποιούν ψύξη αέρα. Ο ζεστός αέρας πρέπει πρώτα να περάσει από ξηρούς ψύκτες για ψύξη πριν κυκλοφορήσει στη γεννήτρια για να διαχέει τη θερμότητα του στάτορα και του ρότορα.

Συστήματα λαδιού στεγανοποίησης γεννήτριας ψύξης: Οι γεννήτριες με ψύξη υδρογόνου- απαιτούν λάδι στεγανοποίησης για την απομόνωση του υδρογόνου από τον αέρα ενώ απορροφά τη θερμότητα τριβής από τα σημεία σφράγισης. Οι ξηροί ψύκτες διατηρούν τις θερμοκρασίες λαδιού στεγανοποίησης μεταξύ 30-45 βαθμούς για να αποτρέψουν την αστοχία του φιλμ λαδιού.

Ψύξη για άλλα βοηθητικά συστήματα

Σύστημα λαδιού ψύξης μετασχηματιστή: Κατά τη λειτουργία, το μονωτικό λάδι σε μετασχηματιστές-βυθισμένους σε λάδι απορροφά θερμότητα από τον πυρήνα και τις περιελίξεις. Οι ξηροί ψύκτες μπορούν να αντικαταστήσουν τη μονάδα "ψύξης αέρα" στα παραδοσιακά συστήματα Oil-Filled Air-Filed (OFAF), ψύχοντας απευθείας το καυτό λάδι.

Ψύξη με λιπαντικό ρουλεμάν για βοηθητικό εξοπλισμό (αντλίες, ανεμιστήρες κ.λπ.): Τα λιπαντικά ρουλεμάν για αντλίες νερού που κυκλοφορούν, οι ανεμιστήρες επαγωγής ρεύματος και παρόμοιος εξοπλισμός απαιτούν συνεχή ψύξη. Οι ξηροί ψύκτες μπορούν να εγκατασταθούν τοπικά δίπλα στον εξοπλισμό, απλοποιώντας το σχεδιασμό των σωληνώσεων.

Ψύξη για βοηθητικά συστήματα αποθείωσης και απονιτροποίησης: Το νερό επεξεργασίας στα συστήματα αποθείωσης και τα αραιωτικά νερού με αμμωνία στα συστήματα απονιτροποίησης, εάν υπερθερμανθούν, μπορούν να βλάψουν την αποτελεσματικότητα της αποθείωσης (π.χ. κρυστάλλωση γύψου) ή τη δραστηριότητα του καταλύτη απονιτροποίησης. Οι ξηροί ψύκτες μπορούν να ψύχουν αυτά τα υγρά στην απαιτούμενη περιοχή-25-40 μοιρών.

 

Ο πυρήνας των ξηρών ψυκτών είναι η "σωληνική-δομή ανταλλαγής θερμότητας πτερυγίων", η οποία επιτυγχάνει ψύξη ρευστού διεργασίας μέσω έμμεσης μεταφοράς θερμότητας. Η συγκεκριμένη διαδικασία έχει ως εξής:

Δομικά εξαρτήματα: Αποτελείται κυρίως από μια δέσμη σωλήνα ανταλλαγής θερμότητας (εσωτερική ροή ρευστού διεργασίας), πτερύγια (βελτίωση της μεταφοράς θερμότητας-αέρα), ανεμιστήρες (αναγκαστικός αερισμός), πλαίσιο και κάλυμμα οδηγού. Η δέσμη σωλήνων είναι συνήθως κατασκευασμένη από χαλκό ή ανοξείδωτο χάλυβα (αντοχή στη διάβρωση, εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα), με πτερύγια αλουμινίου συγκολλημένα εξωτερικά (αυξήστε την επιφάνεια επαφής με τον αέρα, παρέχοντας συνήθως 5-10 φορές μεγαλύτερη επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας από τους γυμνούς σωλήνες).

Διαδικασία ανταλλαγής θερμότητας:

Το υγρό διεργασίας υψηλής-θερμοκρασίας (π.χ. θερμικό λάδι, ζεστό νερό διεργασίας) εισέρχεται από την είσοδο της δέσμης σωλήνων. Καθώς ρέει μέσα στους σωλήνες, η θερμότητα μεταφέρεται μέσω των τοιχωμάτων του σωλήνα στα εξωτερικά πτερύγια.

Οι ανεμιστήρες (που ταξινομούνται ως "αναρρόφησης-τύπου" ή "φυσητή-τύπου") τραβούν με δύναμη τον αέρα του περιβάλλοντος πάνω από τις επιφάνειες των πτερυγίων. Ο αέρας απορροφά θερμότητα από τα πτερύγια, αυξάνεται η θερμοκρασία και εξέρχεται από τη μονάδα.

Το υγρό διεργασίας μέσα στους σωλήνες ψύχεται λόγω μεταφοράς θερμότητας και εξέρχεται από τη δέσμη σωλήνων, επιστρέφοντας στο βοηθητικό σύστημα για ανακυκλοφορία.

Λογική ελέγχου θερμοκρασίας: Ορισμένοι ψύκτες ξηρού αέρα είναι εξοπλισμένοι με αισθητήρες θερμοκρασίας και ανεμιστήρες μεταβλητής-συχνότητας. Όταν η θερμοκρασία του υγρού εξόδου υπερβαίνει το σημείο ρύθμισης, η ταχύτητα του ανεμιστήρα αυξάνεται αυτόματα για να ενισχυθεί η ικανότητα ψύξης. Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή (π.χ. κατά τη διάρκεια του χειμώνα), η ταχύτητα του ανεμιστήρα μειώνεται ή ο ανεμιστήρας σταματά για να αποτρέψει τις υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες υγρού να επηρεάσουν τη λειτουργία του συστήματος (π.χ. αυξημένο ιξώδες λιπαντικού).

 

Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές λύσεις βοηθητικής ψύξης "water-cooled + cooling tower", οι ξηροί ψύκτες προσφέρουν τα ακόλουθα ευδιάκριτα πλεονεκτήματα σε εφαρμογές σταθμών παραγωγής ενέργειας:

Σημαντική εξοικονόμηση νερού

Η εξ ολοκλήρου βασισμένη στην ψύξη αέρα εξαλείφει την ανάγκη κατανάλωσης νερού ψύξης (τα συστήματα υγρής ψύξης απαιτούν περιοδική αναπλήρωση για να αντισταθμίσουν τις απώλειες εξάτμισης και μετατόπισης). Αυτό τα καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλα για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής σε περιοχές με έλλειψη νερού-όπως η Βορειοδυτική και η Βόρεια Κίνα, μειώνοντας την κατανάλωση νερού του βοηθητικού συστήματος κατά περισσότερο από 90% και ευθυγραμμίζοντας με τις εθνικές πολιτικές "εξοικονόμησης νερού και μείωσης εκπομπών".

Χαμηλό κόστος O&M

Εξαλείφει τα συστήματα κυκλοφορίας του νερού ψύξης (π.χ. αντλίες, πύργοι ψύξης, εξοπλισμός επεξεργασίας νερού), μειώνοντας την ποσότητα του εξοπλισμού και τα σημεία αστοχίας.

Δεν απαιτεί χημικά επεξεργασίας νερού, όπως αναστολείς διάβρωσης ή αναστολείς αλάτων, αποτρέποντας την απολέπιση και τη διάβρωση των σωλήνων, ενώ παρατείνεται η διάρκεια ζωής της δέσμης σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας (συνήθως 10-15 χρόνια).

Ισχυρή περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα

Σταθερή λειτουργία από -30 μοίρες (απαιτούνται αντιψυκτικά μέτρα, όπως ηλεκτρικός εντοπισμός) έως 45 μοίρες θερμοκρασίες περιβάλλοντος, με ρύθμιση της ταχύτητας του ανεμιστήρα που λαμβάνει υπόψη τις εποχιακές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.

Μηδενική απόρριψη λυμάτων (τα συστήματα υγρής ψύξης απαιτούν μερική απόρριψη συγκεντρωμένου κυκλοφορούντος νερού), εξαλείφοντας την ανάγκη για εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων και μειώνοντας την περιβαλλοντική πίεση.

Ευέλικτη Εγκατάσταση

Το σχετικά συμπαγές μέγεθος επιτρέπει την κάθετη ή οριζόντια εγκατάσταση σε εξωτερικούς χώρους (π.χ. στέγες, ανοιχτούς χώρους κοντά σε εξοπλισμό), ελαχιστοποιώντας τις απαιτήσεις χώρου στο εργοστάσιο. Ιδιαίτερα κατάλληλο για την εκ των υστέρων τοποθέτηση βοηθητικών συστημάτων σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις (δεν χρειάζεται εκ νέου-σκάψιμο αγωγών νερού ψύξης).