Woda schładza przemysł

• Strona główna
• Artykuły
• Woda schładza przemysł

2025-05-05  / Autor: Karolina Lipiec

Woda dla celów przemysłowych

Europejski przemysł chemiczny i rafineryjny odpowiada za 11% zużycia wody. Na całym świecie przemysł zużywa od 5 do 10% zasobów wód słodkich. W miarę rozwoju sektora chemicznego rośnie potrzeba opracowania wydajnych ekologicznie i energetycznie rozwiązań wykorzystywania i uzdatniania wody. Zapotrzebowanie to jest ściśle połączone ze zdolnością branży do innowacyjności i realizowania założeń gospodarki obiegu zamkniętego. Znalezienie wydajnych ekologicznie sposobów na gospodarowanie wodą zmniejszy rywalizację pomiędzy gałęziami przemysłu o niewielkie zasoby wodne, jak również ograniczy zużycie wody potrzebnej gdzie indziej, np. do celów rolniczych i w miastach w suchych regionach. Lepsza gospodarka wodna zmniejszy również niedobór w ekosystemach wodnych i zredukuje uwalnianie zanieczyszczeń do środowiska naturalnego. Ponadto, poprzez ograniczenie ilości ścieków i zwiększone ilości odzyskiwanego ciepła w systemach wodnych, możliwe będzie zmniejszenie zapotrzebowania na energię i surowce.

W przemyśle chemicznym woda jest wykorzystywana do rozmaitych zadań. Woda przemysłowa jest używana do chłodzenia sprzętu, maszyn i procesów, aby zapobiec ich przegrzaniu i uszkodzeniom. Jest używana do czyszczenia i mycia sprzętu produkcyjnego, produktów i miejsc pracy, aby zapewnić jakość produktu i higieniczne środowisko pracy. Stosuje się ją do produkcji i przetwarzania szerokiej gamy materiałów, w tym tworzyw sztucznych, tekstyliów i innych. Na szeroką skalę woda jest stosowana w elektrowniach do produkcji pary, która to para jest używana do napędzania turbin lub chłodzenia urządzeń przeznaczonych do wytwarzania energii.

Bez wody nie mogą się obejść reakcje chemiczne – wiele procesów przemysłu chemicznego wymaga wody jako rozpuszczalnika lub substratu. Ponadto woda jest używana do transportu surowców, chemikaliów i produktów, często za pomocą systemów rurociągowych. Nie byłoby możliwe bez użycia wody oczyszczanie ścieków przemysłowych. Woda jest również wykorzystywana w kontroli środowiska do regulacji parametrów środowiskowych, takich jak wilgotność i temperatura, w celu spełnienia odpowiednich wymagań produkcyjnych. Po wodę sięga się w przypadku destylacji i oczyszczania chemikaliów w takich procesach, jak produkcja chemiczna, farmaceutyczna i napojów.

Generalnie zatem woda jest używana w przeróżnych zastosowaniach przemysłowych, ponieważ ma wiele cennych właściwości. Jest nietoksyczna, łatwo dostępna w wielu częściach świata, a jej przepływ można łatwo kontrolować za pomocą ciśnienia lub grawitacji. I, co być może najważniejsze dla systemów chłodzenia wodą, zapewnia wysoki poziom przewodnictwa cieplnego, zdolność do pochłaniania ciepła i jego odprowadzania. Kiedy używa się wody do obniżania temperatury roboczej sprzętu lub całych zakładów nazywa się ją wodą chłodzącą. Branże petrochemiczna, energetyczna, celulozowo-papiernicza, naftowa i gazowa, stalowa, górnicza są uzależnione od wody do chłodzenia.

Woda jest niezwykle skuteczna w rozpuszczaniu substancji i rozprowadzaniu ich w sobie. Jest to zaletą, gdy chce się celowo rozcieńczać i mieszać chemikalia. Nie jest to natomiast zaletą, gdy rozpuszczają się w niej pożądane elementy. Wody powierzchniowe używane do zasilania systemów chłodzenia są otwarte na większe środowisko i mogą zawierać szeroką gamę organicznych zawiesin, które powodują mikrobiologiczne zanieczyszczenie. Wody gruntowe, choć chronione przed niektórymi zanieczyszczeniami, z którymi stykają się wody powierzchniowe, to jednak mogą zawierać duże ilości metali powodujących korozję, takich jak mangan i żelazo. Kiedy niepożądane związki nagromadzą się do tego stopnia, że rozpuszczalność nie jest już możliwa, tworzy się kamień. Jeśli zaś do systemu dostaną się glony i bakterie, to temperatura wody i składniki odżywcze mogą szybko pomóc w ich wzroście, obniżając jakość wody, zanieczyszczając powierzchnie systemu i sprzyjając korozji.

Woda w systemach chłodzenia musi być specjalnie uzdatniana i monitorowana. Celem jest uzyskanie takiej wody, która płynie swobodnie i czysto, maksymalizując swą zdolność do pochłaniania ciepła i odprowadzania go, dzięki czemu systemy pozostają chłodne. Kluczem jest tutaj optymalizacja uzdatniania wody – możliwość nie tylko stosowania odpowiednich środków chemicznych, ale także ciągłego monitorowania i kontrolowania jakości wody, aby utrzymać ją w równowadze przez cały czas. Monitorując pH, temperaturę wody, przewodnictwo elektryczne, aktywność mikrobiologiczną, korozję, poziomy chemiczne i inne zmienne fabryki mogą odpowiednio funkcjonować.

Systemy chłodzenia

Systemy chłodzenia opierają się na zasadach termodynamiki i są zaprojektowane tak, aby promować wymianę ciepła między procesem a czynnikiem chłodzącym oraz ułatwiać uwalnianie nieodzyskiwalnego ciepła do środowiska. Przemysłowe systemy chłodzenia można podzielić według ich konstrukcji i głównej zasady chłodzenia: używanie wody lub powietrza lub kombinacji wody i powietrza jako czynników chłodzących.

Trzy główne projekty systemów chłodzenia to: system przepływowy, system z recyrkulacją (oparty na chłodni kominowej) i system zamknięty. Pierwsze dwa zazwyczaj służą jako główne chłodzenie dla największych wymienników ciepła, z zamkniętymi obiegami dla pomocniczych systemów instalacji. Każdy system ma swoje własne i unikalne ryzyko zanieczyszczeń i należy do niego podchodzić w odpowiedni sposób.

Systemy chłodzenia przepływowego

W tym przypadku woda chłodząca pochodzi z zewnętrznego źródła, takiego jak jezioro, rzeka, a nawet ocean. Stąd na przykład lokowanie kompleksów chemicznych w regionach przybrzeżnych. Po dotarciu do wymienników ciepła woda jest bezpośrednio odprowadzana z powrotem do pierwotnego źródła. Typowym przykładem jest tutaj chłodzenie pary wylotowej turbiny w dużych elektrowniach. W takich systemach wloty jednokrotnego przepływu są zazwyczaj wyposażone w sita prętowe i/lub sita ruchome, aby usuwać materiał, taki jak gałęzie drzew, liście i inne duże przedmioty, w tym żywe organizmy wodne, które w przeciwnym razie fizycznie zanieczyściłyby rury skraplacza i wymiennika ciepła.

Kilka lat temu stało się oczywiste, że proces przesiewania stał się śmiertelny dla wielu organizmów wodnych, które albo gwałtownie uderzały w sita, albo zostawały na nich uwięzione. Rosnące obawy dotyczące ochrony życia wodnego spowodowały zmiany w projektowaniu i wyborze systemów chłodzenia, ze szczególnym uwzględnieniem zrównoważonych rozwiązań wodnych i postępów w zrównoważonym chłodzeniu wodnym. Niektóre istniejące wloty wyposażono w nowoczesne sita, które minimalizują szkody dla organizmów wodnych, podczas gdy w przypadku wielu nowoczesnych elektrowni chłodzenie przepływowe nie jest już dozwolone, zamiast tego wymagane są systemy chłodni kominowych. W przypadku systemów przepływowych istnieje jednak problem odprowadzania ciepłej wody chłodzącej do źródła zasilania.

Wysokie temperatury mogą być śmiertelne dla niektórych organizmów, podczas gdy inne, takie jak ryby, gromadzą się przy odprowadzaniu w miesiącach z zimną pogodą. Niektóre elektrownie zostały zaprojektowane z kanałami odprowadzającymi, aby umożliwić wodzie pewne ochłodzenie przed wejściem do głównego zbiornika wodnego.

Reasumując: system chłodzenia przepływowego pompuje wodę do sprzętu, gdzie przepływa ona nad gorącą powierzchnią w celu jej schłodzenia. Następnie woda opuszcza sprzęt, zabierając ze sobą ciepło. Prosty i skuteczny w szerokim zakresie zastosowań system może zostać jednak niestety osłabiony przez jakość surowej wody. Jeziora i rzeki mogą wprowadzać zawiesinę i zanieczyszczenia, a wody studzienne zawierać duże ilości żelaza i materiałów tworzących kamień. Ponieważ woda jest w tym systemie używana tylko raz, wymagana jest jej bardzo duża ilość

CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes" nr 6/2024

"Chemia i Biznes” to dwumiesięcznik biznesowo-gospodarczy, stworzony z myślą o firmach poszukujących rzetelnej, aktualnej i profesjonalnie przygotowanej informacji na temat rynku chemicznego i sektorów powiązanych.

wodaprzemysłchemicznytechnologia