Torri di raffreddamento: efficienza in attesa di realizzarsi

Le torri di raffreddamento svolgono il ruolo vitale di raffreddamento dell'acqua per le apparecchiature di scambio di calore delle centrali elettriche. Mantenere prestazioni eccellenti del sistema è importante perché un aumento di un grado della temperatura dell’acqua può causare un aumento del 2% nel consumo di energia. Una corretta manutenzione e alcuni aggiornamenti potrebbero migliorare l'efficienza di una torre di raffreddamento, risparmiando anche acqua nel processo.

La più piccola inefficienza di una centrale elettrica può costare molto a un generatore, e molti produttori di energia non hanno bisogno di guardare oltre le loro vecchie torri di raffreddamento per trovare un focolaio di potenziali inefficienze, che disperdono lentamente i loro profitti. Quando l’efficienza di una torre di raffreddamento diminuisce, la temperatura nella torre aumenta, aumentando il consumo di energia nell’unità fino al 2% per ogni aumento di un grado. La buona notizia è che, dai ventilatori agli ugelli, ai mezzi di riempimento e persino all’acqua stessa, le opportunità per aumentare l’efficienza di una torre di raffreddamento abbondano.

Naturalmente, nessuno ha intenzione di costruire un sistema inefficiente, ma molte delle torri di raffreddamento attuali sono reliquie del passato e, sebbene un tempo fossero all'avanguardia, sono molto indietro rispetto agli standard odierni. Una delle aree principali in cui le piante più vecchie restano indietro è il materiale di riempimento. Alcune torri di raffreddamento vecchie di decenni ancora in uso continuano a utilizzare materiali di riempimento in plastica, fibra di vetro o legno. Questo sistema posiziona le barre paraspruzzi per rompere l'acqua che cade in goccioline. Il riempimento a spruzzo è più adatto per le torri a flusso incrociato, secondo SPX Cooling Technologies Inc., perché l'aria può facilmente fluire orizzontalmente attraverso il riempimento verticale a tutta altezza. Le torri controflusso più recenti possono integrare sistemi di riempimento a spruzzo o nuovi sistemi di riempimento della pellicola.

Intorno agli anni '80, gli sforzi per l'efficienza delle torri di raffreddamento hanno ricevuto un impulso con lo sviluppo di mezzi di riempimento più performanti. "Una svolta per i riempimenti in controcorrente degli anni '80 è stata l'introduzione dei pacchi di riempimento in pellicola di PVC", ha affermato Terry Dwyer, direttore dei prodotti montati sul campo per SPX. Questi nuovi tipi di riempimento "aumentano la superficie del riempimento in un dato piede cubo della torre di raffreddamento, quindi il PVC, i pacchi di riempimento in plastica, aumenta la superficie, il che aumenta il trasferimento di calore".

Infatti, secondo Dwyer, il modo più semplice per aumentare rapidamente l'efficienza di una torre di raffreddamento è cambiare il mezzo di riempimento. "Oggi disponiamo di altri riempimenti con prestazioni più elevate rispetto a molti anni fa", ha affermato Dwyer. "È un po' come con un'auto, il risparmio di carburante di un'auto oggi è migliore rispetto a 20 anni fa. Gran parte di ciò è dovuto al design e alla tecnologia del motore."

I riempimenti in pellicola ad alte prestazioni di oggi vantano quasi il doppio delle prestazioni termiche del riempimento a spruzzo. Il riempimento del film è costituito da pile di materiale labirintico attraverso il quale l'acqua e l'aria scorrono in direzioni opposte. Il riempimento del film ha aumentato notevolmente l'esposizione della superficie dell'acqua all'aria, determinando un trasferimento di calore molto più efficiente.

Tuttavia, il riempimento della pellicola non è privo di svantaggi. Come notato, mentre il riempimento a spruzzo funziona per rompere l'acqua in goccioline, come suggerisce il nome, facendola schizzare da barre relativamente ampie all'interno della torre, il riempimento a pellicola dirige l'acqua attraverso piccoli imbuti. Sfortunatamente, e non sorprende, la maggior parte delle torri di raffreddamento non funziona con acqua filtrata. L'acqua utilizzata in queste torri è generalmente piuttosto sporca, piena di sedimenti minerali e biologici che possono facilmente intasare il riempimento con crescita microbiologica, incrostazioni o incrostazioni.

Sebbene il riempimento a spruzzo sia svantaggioso rispetto agli stili di riempimento più moderni in termini di efficienza di raffreddamento, non è privo di vantaggi. Il riempimento a spruzzo è meno denso e quindi più tollerante nei confronti dell'acqua difficile. L’acqua pesante nei sedimenti può intasare il riempimento della pellicola molto più facilmente rispetto al riempimento a spruzzo, ma in generale il compromesso non vale la pena poiché i trattamenti chimici per aiutare a gestire l’acqua difficile stanno avanzando rapidamente.

I quattro principali problemi legati alla qualità dell’acqua che i generatori di energia devono affrontare per mantenere le loro torri in ottime condizioni sono la corrosione, le incrostazioni, le incrostazioni e l’attività microbiologica.

La corrosione si verifica quando le sostanze chimiche presenti nell'acqua corrodono i componenti della torre di raffreddamento. Ciò può comportare una perdita di trasferimento di calore e, di conseguenza, una diminuzione dell’efficienza. La corrosione può anche portare al guasto delle apparecchiature, che a loro volta possono portare a tempi di inattività dell’impianto e costi di sostituzione delle apparecchiature.