Градирни. Назначение, конструкция, принцип действия. Применение и принцип работы сухих градирен

Гради́рня (нем. gradieren - сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для добычи соли выпариванием) агрегат для охлаждения теплоносителя в контуре оборотной системы водоснабжения промышленного, технологического, холодильного или других видов оборудования.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема отвода тепла с использованием градирни в составе оборотной системы.

Рисунок 1

При работе оборудования, часть потребляемой энергии (N,Q) преобразуется в тепловую энергию. В целях обеспечения и сохранения работоспособности оборудования в заданных параметрах, для отвода тепла (Q1) может применяться система оборотного водоснабжения. Градирни являются частью контура системы оборотного водоснабжения и обеспечивают отвод и рассеивание тепла (Q2) в окружающую среду.

Классификация градирен

На рисунке 2 представлена классификация градирен по принципу охлаждения, конструктивным особенностям и способу размещения.

Рисунок 2

По принципу охлаждения градирни могут быть испарительного типа (мокрые) или радиаторные (сухие). В зависимости от типа градирни схема охлаждения может быть открытой или закрытой . В открытых схемах охлаждения применяются испарительные (мокрые) градирни, в закрытых схемах - радиаторные (сухие) градирни (рис.3 а,б). Сухие закрытые градирни также носят название драйкулеры (англ.dry cooler- сухой охладитель) .

Рисунок 3

Схема и принцип работы испарительной градирни

В открытых испарительных градирнях охлаждение воды в контуре происходит за счет испарения части воды и отдачи тепла более холодному воздушному потоку. Нагретая вода через водораспределительную систему подается в градирню и распыляется через форсунки. Далее, вода тонкой пленкой стекает вниз по ячеистой структуре каналов оросителя. Вдоль каналов оросителя, в противоположном направлении, движется поток воздуха. Так как расход воздуха большой, то вода частично испаряется, вследствие этого, остальная ее часть охлаждается. При испарении 1% воды температура ее оставшейся части снижается примерно на 6 К. При этом часть воды испаряется, часть уносится воздушным потоком. Доля испаряемой воды составляет в пределах 1,5-2%, поэтому для восполнения требуется ее подпитка. Охлажденная вода стекает в поддон, и оттуда с помощью насоса подается в конденсатор холодильной машины (чиллера) или в охлаждаемый модуль технологического оборудования.

Движение воздушного потока в градирне принудительное и создается осевым вентилятором. Вентилятор всасывает воздух в нижней части градирни с нескольких сторон, а затем выбрасывает его вверх. Если градирня оросительная, то его направление может быть противоточным или перпендикулярным по отношению к направлению потока воды. В качестве теплоносителя в градирнях открытого типа может применяться только вода. На рисунке 4 представлена схема охлаждения воды в испарительной градирне.

Рисунок 4

Схема и принцип работы сухой градирни (драйкулера)

Сухая градирня (драйкулер) представляет собой установку, основными элементы которой являются трубчато-пластинчатый теплообменник и осевой вентилятор, которые размещены на основании рамы. Драйкулеры бывают горизонтального, вертикального или V-образного исполнения. (рис.5 a, б, в).

Рисунок 5

В сухих градирнях отсутствует непосредственный контакт между охлаждающей и охлаждаемой средами. Теплообмен между теплоносителем контура и окружающим воздухом происходит через стенки медных трубок и поверхности алюминиевых пластин трубчато-пластинчатого теплообменника. (рис.6 а, б). Вентиляторы осевого типа создают принудительный поток воздуха. В качестве теплоносителя может применяться вода или антифриз.

Рисунок 6. а)

Рисунок 6. б)

Подбор градирни

Градирня необходима для поддержания заданного перепада температуры на определенном узле или элементе оборудования. Это обеспечивает требуемую производительность холодильного оборудования или соблюдение условий технологического процесса. Поэтому основным параметром для подбора градирни является температура воды на выходе градирни.

Температура воды на выходе градирни определяется:

расчетными параметрами наружного воздуха (температура, влажность);
заданным перепадом температуры на теплообменнике градирни;
параметрами градирни (площадь поверхности теплообмена, расход воздуха, и т.д.).

Подбор градирни испарительного типа

Главное преимущество испарительной градирни, заключается в том, что можно получить температуру воды на выходе ниже температуры окружающего воздуха по сухому термометру. Теоретически в такой градирне можно охладить воду до температуры окружающего воздуха по мокрому термометру, но практически, температура воды на выходе примерно на 5-7°С выше температуры воздуха по мокрому термометру. Подбор градирни испарительного типа производится в соответствии с расчетной температурой наружного воздуха по мокрому термометру.

Согласно СП 60.13330.12 (п.5.13) параметры наружного воздуха для соответствующих районов строительства принимаются как параметры Б. Конкретное значение расчетной температуры наружного воздуха определяется согласно СП 131.13330.2012. На основании вышеуказанных нормативных документов была составлена таблица:

Таблица 1

Населенный пункт	СП 131.13330.2012
Населенный пункт	P, гПа	t, °С	ϕ, %	i, кДж/кг	t МТ, °С	В тени	На солнце	На кровле
Москва	997	26	60	12,9	20,3	21,3	22,3	23,3
Санкт-Петербург	1013	25	60	11,9	19,4	20,4	21,4	22,4
Ростов-на-Дону	1006	30	46	12,3	21,1	22,1	23,1	24,1
Хабаровск	1002	27	64	14,5	21,8	22,8	23,8	24,8
Новосибирск	1003	26	54	11,5	19,3	20,3	21,3	22,3
Екатеринбург	982	27	55	12,7	20,2	21,2	22,2	23,2
Нижний Новгород	995	26,2	56	12,2	19,8	20,8	21,8	22,8

По Таблице 1 и с учетом локального места расположения* градирни, можно определить расчетную температуру наружного воздуха:

tр МТ = tНВ МТ + Δt МТ (1)

tр МТ - расчетная температура наружного воздуха по мокрому термометру для подбора .

tНВ МТ - расчетная температура наружного воздуха по мокрому воздуха согласно СП 60.13330.12 (п.5.13) параметры Б .

Δt МТ - корректировка температуры наружного воздуха по в зависимости от места установки (в тени, на солнце, на кровле) .

*Локальное место расположения – это расположение градирни в тени, на солнце, на плоской кровле.

При подборе градирни определяем минимальную температуру воды на выходе из градирни. После определения расчетной температуры наружного воздуха назначаем минимальный перепад между температурой воды на выходе из градирни и температурой воздуха по мокрому термометру. Как было сказано выше, он может составлять 5-7°С. При уменьшении значения перепада, изменяются геометрические параметры градирни в сторону увеличения. Выбираем минимальное значение 6.°С Для региона Москва, например, минимальная температура воды на выходе из градирни будет составлять: в тени 27°С, на солнце 28°С, на кровле 29°С. Для остальных регионов рассчитывается по такой же схеме.

При подборе мокрой градирни для чиллера необходимо проверить обеспечивает ли градирня необходимый перепад температуры воды на конденсаторе при фактической расчетной температуре наружного воздуха. То есть, будет ли фактическая производительность чиллера соответствовать заданной. Например, по стандартам Eurovent , нормативные параметры чиллера приведены при перепаде температуры воды на конденсаторе +30/35°С. Согласно формуле (1) и выбранному перепаду температуры 6°С значения перепада температуры воды на входе/выходе обеспечивают градирней испарительного типа для большинства регионов России. Таким образом, зная фактическую мощность, расчетную температуру наружного воздуха, перепад температуры воды на выходе из градирни, выбираем необходимое оборудование по каталогу производителя. Подбор градирни/драйкулера может быть произведен также с использованием программы подбора производителя.

Подбор сухой градирни (драйкулера)

Подбор сухой градирни закрытого контура аналогичен подбору мокрой градирни, но расчетная температура наружного воздуха берется не по влажному, а по сухому термометру. Стандартный перепад температуры теплоносителя на конденсаторе чиллера 5 С. Минимальный перепад между температурой теплоносителя на выходе из градирни и температурой воздуха по сухому термометру составляет 5-7°С. Это значение можно уменьшить, но тогда для сохранения требуемой производительности необходимо увеличить площадь теплообменника, следовательно, габаритные размеры драйкулера будут больше. Согласно СП 60.13330.12 (п.5.13) и СП 131.13330.2012. параметры наружного воздуха для соответствующих районов строительства принимаются как параметры Б.

На основании вышеуказанных нормативных документов была составлена таблица:

Таблица 2

Населенный пункт	СП 131.13330.2012					Расчетные температуры по мокрому термометру, °С
Населенный пункт	P, гПа	t, °С	ϕ, %	i, кДж/кг	t МТ, °С	В тени	На солнце	На кровле
Москва	997	26	60	12,9	20,3	29	33	36
Санкт-Петербург	1013	25	60	11,9	19,4	28	32	35
Ростов-на-Дону	1006	30	46	12,3	21,1	33	37	40
Хабаровск	1002	27	64	14,5	21,8	30	34	37
Новосибирск	1003	26	54	11,5	19,3	29	33	36
Екатеринбург	982	27	55	12,7	20,2	30	34	37
Нижний Новгород	995	26,2	56	12,2	19,8	29,2	33,2	36,2

Для определения температуры воды на выходе из градирни, учитываем место расположения оборудования, как по региону, так и по локальной дислокации (т.е. в тени, на солнце, на кровле), выбираем перепад температуры между теплоносителем и окружающим воздухом 6°С.

Для примера, в регионе Москва, при перепаде температуры между теплоносителем и окружающим воздухом 6°С, стандартном перепаде на конденсаторе 5°С и размещении градирни в тени, температура воды на входе/выходе градирни составит 40/35°С, при размещении на кровле - 47/42°С.

При подборе градирни для чиллера необходимо предварительно рассчитать фактическую производительность оборудования с учетом поправочных коэффициентов на расчетную температуру окружающего воздуха и расположения над уровнем моря. По нормативам Eurovent, параметры воды на конденсаторе чиллера соответствуют значениям +30/35°С. Но как мы видим, в зависимости от температуры окружающего воздуха фактическая температура воды на входе/выходе градирни может отличаться от нормативной. Поэтому при подборе градирни, необходимо учесть, чтобы перепад температуры воды на входе/выходе градирни обеспечивал перепад температуре на конденсаторе чиллера, и, следовательно, требуемую производительность.

Преимущества и недостатки испарительных градирен открытого типа

Испарительные градирни открытого типа обладают одним несомненным преимуществом - они позволяют охлаждать воду ниже температуры окружающего воздуха. Отсюда их высокая эффективность.

К недостаткам испарительных градирен можно отнести:

Необходимость подпитки воды для компенсации, вследствие, ее испарения и уноса (Суммарное значение уноса составляет 1,5-2% от расхода. Подпитка воды, необходима также для снижения в воде концентрации солей).
Невозможность эксплуатации при отрицательных температурах без дополнительных элементов и приспособлений, т.е. обогрева трубопровода поддона т.д.
Невозможность применения антифриза в качестве теплоносителя, так как меняется концентрация раствора вследствие испарения.
Требования к жесткости воды, поэтому необходима дорогостоящая система водоподготовки.
Загрязнение воды в открытом контуре и, как следствие, необходимость ее очистки.
По сравнению с драйкулерами, при равной производительности испарительные градирни, более громоздки, занимают большую площадь.

Преимущества и недостатки сухих градирен (драйкулеров)

По сравнению с испарительными градирнями драйкулеры обладают следующими преимуществами:

Возможность эксплуатации при отрицательных температурах, так как в качестве теплоносителя можно использовать антифриз (раствора этилен - или пропиленгликоля);
Нет необходимости в дополнительной подпитке воды, т.к. нет уноса и испарения;
Нет необходимости в очистке воды (контур замкнутый);

К недостаткам драйкулеров можно отнести меньшую эффективность по сравнению с испарительными градирнями, особенно при повышении температуры окружающего воздуха.

Для повышения эффективности драйкулеров при высоких температурах окружающего воздуха на них устанавливается так называемая адиабатическая система охлаждения. Фактически это мелкодисперсное распыление воды через форсунки на пластины теплообменника, в результате чего происходит испарение воды и понижение температуры воздуха вблизи поверхности теплообменника, что повышает эффективность работы драйкулера.

В промышленности постоянно возникает необходимость в охлаждении водных запасов. В связи с ростом стоимости электрической энергии – применение и принцип работы сухих градирен становится очень актуальным. Градирня (теплообменник) это оборудование, которое используется для охлаждения воды или другой жидкости, как в промышленности, так и в различных системах кондиционирования.

Сухая градирня: принцип работы

При помощи сухих градирен происходит охлаждение водных запасов, которые участвуют в технологическом процессе на 5-7 градусов по Цельсию. Принцип работы сухой градирни (драйкулера) очень прост: охлаждаемая жидкость подается в теплообменник, двигаясь по нему, она охлаждается потоком воздуха, который подается вентилятором из окружающей среды. Теплообменник состоит из множества медных трубок с алюминиевым оребрением, суммарная площадь которых довольно высока. Вентиляторы, нагнетая наружный воздух, обеспечивают теплообмен, в результате чего происходит охлаждение жидкости, которая затем по трубопроводу подается по назначению.

Для предотвращения повреждения труб в процессе работы, предусмотрены ребра жесткости, выполненные из стали. Корпус выполнен также из стали и покрыт эмалью для предотвращения и защиты от коррозии.

Охлаждаемая в драйкулере жидкость, может быть различной: например, вода для потребителей, разнообразные водные растворы для нужд промышленности.

Используемые вентиляторы, оборудованы защитными решетками и имеют низкий коэффициент шума. Для экономии электроэнергии, вентиляторы, подающие вентиляторы можно оснастить регулятором, который будет контролировать скорость вращения лопастей. При необходимости точно контролировать температуру воздуха на выходе также необходимо установить регулятор.

Наибольшая эффективность использования драйкулеров в районах, где низкая средняя температура окружающей среды. Следует отметить, что температура охлаждаемой в градирне воды будет на 5 градусов по Цельсию выше температуры окружающей на входе в теплообменник. Это так называемый термодинамический предел. Для получения температуры на выходе из охладителя на пару градусов ниже можно применить специальную систему орошения. Суть ее заключается в том, что при высоких градусах окружающего воздуха, форсунками подается вода на трубки теплообменника. Испаряясь, вода дополнительно охлаждает рабочую жидкость и одновременно очищает теплообменник от нежелательного загрязнения. Грязная жидкость попадает в специальный резервуар, который по мере загрязнения надо чистить.

Особенности размещения градирен

Традиционно градирни устанавливают под открытым небом, однако имеются модели, которые могут монтироваться внутри помещения, например, подвального, при условии подведения системы воздуховодов. Варианты установки также могут быть различными: как вертикальное, так и горизонтальное расположение. В условиях экономии полезной площади их располагают на крыше или на стене производственного здания.

Необходимо помнить, что для рациональной работы драйкулера, необходимы большие воздушные потоки, поэтому при установке необходимо это учитывать и обеспечить свободную подачу воздуха к вентиляторам.

При наружной установке охладителя, следует помнить, что при минусовых температурах возможно замерзание воды, которая используется. Для предотвращения этого, в холодное время года необходимо использовать гликоль.

Также возможно организация тандема драйкулера с чиллером, который выполняет роль охладителя. При этом необходимо чиллер установить внутри помещения, а градирню снаружи.

При применении и принципе работы сухой градирни необходимо правильно рассчитать параметры температур наружной среды в каждом сезоне. Это напрямую влияет на выбор мощности градирни и как следствие на качество ее работы.

Для эффективности, необходимо контролировать параметры, которые позволят применять ее с наибольшей эффективностью. Осуществлять контроль параметров возможно, с помощью:

Датчиков (измеряют температуру теплоносителя и окружающей среды, делая возможным контроль всей системы охлаждения).
Регуляторов вращения (регулируют скорость вращения лопастей и как следствие объем подаваемого в систему воздуха).
Вентиляторов (правильный выбор количества обеспечит охлаждение рабочей жидкости до требуемого предела).

В зимнее время при низких температурах обслуживание и эксплуатация градирен может усложниться из-за обледенения конструкции. Как правило, при снижении температуры от – 10 градусов по Цельсию начинается процесс обледенения, который может вызвать поломку системы. Для исключения данной ситуации необходимо уменьшить поток подаваемого воздуха. Это можно достичь за счет отключения вентилятора или за счет перевода его в режим работы на пониженных оборотах.

Если возникла необходимость в установке сухого теплообменника, то необходимо заранее рассчитать необходимую мощность, чтобы приобретенное оборудование справлялось с объемами, необходимыми для производства. Перед установкой учитывается множество параметров, и только квалифицированный специалист сможет правильно учесть все факторы, обуславливающие эффективность в каждом конкретном случае.

Область применения сухих градирен

За счет энергосбережения, простоты применения и принципов работы сухих градирен их широко используют в промышленности. В настоящее время многие производственные процессы требуют охлаждения водных запасов и других жидкостей. Поэтому установка драйкулера на предприятиях химической, пищевой, перерабатывающих отраслях существенно помогает снизить себестоимость готовой продукции, за счет рационализации затрат на производство.

Также они используются при производстве пластмасс, в стекольном производстве, машиностроении, деревообрабатывающей промышленности. Достойное место занимают в технологических процессах атомных и тепловых электрических станций. Незаменимы они при охлаждении конденсаторов и электрогенераторов.

Драйкулеры применяются на производствах, где надо избавиться от избыточного тепла, где существует разница в температурах воды и окружающей среды.

Немаловажным является то, что как такового нет испарения воды, так как теплоотдача происходит в трубках устройства с тепловым обменом. Из этого следует, что влажность в помещении (если охладитель установлен в здании) не будет повышаться. Также, за счет замкнутого цикла устройства теплового обмена, не загрязняется атмосферная среда (если охладитель установлен на площадке возле производственного здания). Последний факт имеет огромное значение для предприятий, т.к. требуется соблюдение санитарно-гигиенических норм.

Сухие градирни: преимущества и недостатки применения

Наличие неоспоримых выгод при применении драйкулеров объясняет их массовое использование. Рассмотрим основные преимущества использования охладителей.

Существенная экономия электрической энергии (энергия расходуется только на привод вентиляторов, а в холодное время года экономия увеличивается за счет частичного отключения вентиляторной системы).
Не существует расхода воды из-за применения закрытого контура.
Нет загрязнения производственной воды.
Относительная дешевизна при сравнении с другими аналогами и короткий срок окупаемости.
Большой выбор охлаждаемых жидкостей (вода, масло, водные растворы).
Выбор варианта монтажа (внешняя установка или внутренняя, горизонтальная или вертикальная, установка на крыше или стене).
Дешевизна обслуживания и ремонта.
Надежность насоса и трубопровода.
Простота при выполнении монтажных работ и процесс эксплуатации.
Не увеличивает процент влажности.
Нет выброса вредных веществ в атмосферу.
Возможность использования в холодную погоду любого антифриза.
При необходимости возможна установка новых блоков к уже существующим.

К недостаткам драйкулеров относится невозможность охлаждения рабочего вещества до состояния ниже температуры окружающей среды. Из-за этого фактора область их использования несколько ниже. В летний период, при повышенных температурах, эффективность снижается.

Мокрые градирни

закрытого типа

GOHL (Германия)

Мы поставляем Мокрые Градирни Открытого типа производства Бельгии и Германии
Мы поставляем Мокрые Градирни Закрытого типа производства Германии
Мы поставляем Драйкулеры европейского производителя Thermokey
Мы предлагаем квалифицированный расчет и подбор всех типов градирен и драйкулеров

Градирни - это устройства для незначительного охлаждения теплой воды воздухом окружающей среды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной, как в чиллере (+7 градусов, а возможно и с минусовым значением). Температура поступающей воды в градирню - около 40-50 градусов, после - 25-30 градусов (в лучшем случае).
Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.

Градирня, имеет несколько вариантов исполнения, но основных типов - 2: мокрые открытого и закрытого типа, а так же сухие .

Мокрая градирня открытого типа.

Чаще всего мокрая градирня ассоциируется с башенными градирнями, которые можно увидеть рядом с ТЭЦ или гигантскими предприятиями. Но для большинства предприятий мощностей башенных градирен - не требуется.

Мокрая градирня открытая или градирни открытого типа - принцип её действия такой же как и у башенной, только в отличие от первой открытая мокрая градирня вполне транспортабельна и диапазон её производительности достаточно широк, т.к. в большинстве случаев такая конструкция представляет из себя модуль и соединением нескольких модулей достигается требуемая производительность.

Принцип действия градирни основан на разбрызгивании через форсунки горячей воды от чего собственно и происходит ее охлаждение. Очень часто к этому процессу добавляется обдув потоком воздуха при помощи осевых вентиляторов.
Башенные грдирни - используются для охлаждения больших объемов воды, в несколько раз превышающих объемы воды на промышленных предприятиях. Это оборудование применяется преимущественно на тепловых и атомных электростанциях.

Мокрая градирня закрытого типа.

Градирня в которой основной водяной контур не соприкасается с окружающей средой, но в которой всё же используется принцип снижения температуры за счёт испарения - называется мокрая градирня закрытого типа . В основе её действия - теплообменник (как вариант пучок труб), расположенный в корпусе который омывается водой и обдувается воздухом окружающей среды. В результате такой комбинации возможно получение температуры воды на выходе из градирни приближённо равной температуре мокрого термометра, а так же безопасно использование в зимний период, т.к в основном контуре может применяться не замерзающая жидкость.

Варианты использования градирни - в системах охлаждения

Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения. Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен, используемых в одном контуре, а также от характера потребителя. Диапазон регулирования производительности водоохладителя определяется характером потребителя. Самый простой гидравлический контур отдельной градиpни, используемый для одного участка обслуживания, приведен на рис. 1.


Рис.1 Схема гидравлического контура охлаждения для одного потребителя	Рис.2 Система охлаждения с градирнями, имеющими раздельные контуры приготовления и потребления

Вода из градирн и поступает в бак, откуда циркуляционным насосом подается потребителю и далее.

В области промышленного строительства, особенно когда расход воды, циркулирующий через охладитель потребителя заметно меньше расхода воды, циркулирующего через градирни , применяется схема, приведенная на рис. 2. Здесь обратная вода, поступающая от потребителей, отстаивается в накопительных емкостях (объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки). Из нее насос (насосы) контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные грaдиpни. Из оборудования охлажденная вода поступает в аналогичную ванну. Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления, обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями (может 1-использоваться также и одна емкость с перегородкой, обеспечивающей перелив между ее частями). Вследствие этого совершенно не обязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя. Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто "Вкл/Выкл". Кроме этого, каждая такая градиpня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий. Обе схемы не чувствительны к заморозкам, поскольку данное оборудование полностью дренируются в накопительные емкости, устанавливаемые в помещении, либо расположенные под землей.

Размещение и эксплуатация градирни (с осевыми вентиляторами)

Для обеспечения удобства и безопасности обслуживания гpадиpни должны иметь площадки, устроенные в соответствиями с требованиями соответствующих СНиП. Перед началом эксплуатации вентиляторной градиpни нужно проверить гидравлическую плотность трубопроводов, резервуаров, а также состояние установленной арматуры.
Оптимальный вариант, когда каждый водоохладитель устанавливается на крыше отдельно. Если это не возможно, то выбор места установки должно быть таким, что бы не возникало рециркуляции (рис.3) При этом нужно учесть возможные порывы ветра (подветренная сторона) и ближайшее расположение строений, которое может изменить поток нагнетаемого воздуха назад в воздухозаборник.

Рис.3 Влияние ветра и преград

Перед первым пуском необходимо осуществить промывку водяных магистралей для удаления сора и окалины, которые могли там образоваться в процессе проведения сварочных работ, и затем визуально проверить равномерность работы всех форсунок. Все обнаруженные дефекты должны быть устранены до начала эксплуатации. Периодические осмотры градиpен рекомендуется производить не реже чем один раз в месяц. Текущие ремонты градирен должны производиться по мере надобности, но не реже одного раза в год, и приурочиваться, по возможности, к летнему времени. В объеме текущих ремонтов входят работы, не требующие остановки градирни на длительный срок, например очистка и ремонт водораспределительного устройства, трубопроводов и сопел, водо-уловителей, приведение в порядок регулировочных и запорных устройств. При капитальном ремонте выполняются все работы, требующие длительного отключения оборудования: устранение повреждений оросителя, водораспредельной системы, ремонт или замена вентиляторной установки и др.

Эксплуатация градирни в зимнее время

В зимнее время эксплуатация может усложняться из-за обмерзания их конструкций, особенно это относится к градирням расположенным в суровых климатических условиях. Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию, вызывая деформации и обрушение оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда. Обмерзание гpадирни начинается обычно при температурах наружного воздуха ниже -10°С и происходит в местах, где входящий в гpадирню холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды. Внутреннее обледенение является опасным потому, что из-за интенсивного туманообразования оно может быть обнаружено только после разрушения оросителя. Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках. В связи с большими скоростями входящего воздуха плотность орошения в вентиляторных градирнях в зимнее время целесообразно поддерживать не менее 10 м 3 /м 2 (не ниже 40% от полной нагрузки). Критерием для определения необходимого расхода воздуха может служить температура охлажденной воды. Если расход поступающего воздуха регулировать таким образом, чтобы температура охлажденной воды не была ниже +12 o C ... +15°С, то обледенение грaдирен обычно не выходит за пределы допустимого. Уменьшение поступления в градирню холодного воздуха может быть достигнуто отключением вентилятора или переводом его на работу с пониженным числом оборотов. Исключить обледенение градирен можно путем подачи всей воды только на часть градирен с полным отключением остальных, иногда со снижением расхода циркуляционной воды. Нагнетательные вентиляторы подвержены обмерзанию. Это может вызываться двумя причинами: попаданием на вентилятор водяных капель изнутри оборудования и рециркуляцией уходящего из градирни воздуха, содержащего мелкие капли воды и пар, который конденсируется при смешении с холодным наружным воздухом. В таких случаях можно избежать обледенения лопастей вентилятора следующими способами: - снизить скорость вращения вентилятора, - проконтролировать давление перед форсунками и при необходимости произвести их очистку, - использовать стеклопластиковые рабочие колеса, - использовать автономный обогрев обечаек вентилятора с помощью гибких электронагревателей. Следует отметить, что неравномерное образование льда на лопастях может приводить к разбалансировке и вибрации вентилятора. Если в зимний период по какой-либо причине производилось отключение вентиляторов градирен, то перед их пуском необходимо проконтролировать состояние обечаек на наличие на них наледи. При обнаружении наледи ее необходимо удалить во избежание поломки рабочих колес вентиляторов.

Методика подбора градирни

Первоначально необходимо определить следующие исходные данные:
Q Г, кВт - тепловой поток (количество тепла), который необходимо отвести в окружающую среду,
Тмт , °С - температура мокрого термометра в самое жаркое время, характерная для данного региона,
Твых , °С - температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения.

Необходимо отметить, что тепловой поток для воздушных компрессоров обычно не превышает электрической мощности привода компрессора; тепловой поток для холодильной машины представляет собой сумму холодопроизводительности и электрической мощности привода компрессорного агрегата; тепловой поток для технологических установок, где не происходит сжигания каких-либо видов топлива, обычно не превышает электрической мощности приводов и т.д. Температура мокрого термометра определяется по СНиП 23.01-99 "Строительная климатология", или предварительно по данным из Таблицы 1.

Расчетные параметры атмосферного воздуха. Таблица 1.

Населенный пункт	Температура по сухому термометру, T, °С	Относительная влажность воздуха, Ф, %	Температура по мокрому термометру, T, °С
Архангельск	23,3	58	18
Астрахань	30,4	52	23,2
Волгоград	31	33	20
Вологда	24,5	56	18,8
Грозный	29,8	43	21
Дудинка	22,9	59	17,9
Екатеринбург	25,8	49	18,8
Иркутск	22	63	17,6
Казань	26,8	43	18,7
Краснодар	28	55	21,6
Красноярск	24,4	55	18,6
Луганск	30,1	30	18,8
Магадан	19,5	61	15,2
Мончегорск	24,6	53	18,5
Москва	27	55	20,8
Мурманск	22	58	17
Нижний Новгород	26,8	48	19,6
Новосибирск	25,4	54	19,3
Омск	27,4	44	19,4
Петрозаводск	24,5	58	19,1
Ростов - на - Дону	29,2	37	19,5
Сагвхард	23,7	57	18,3
Самара	28,5	44	20,2
Санкт - Петербург	26	56	20,1
Сыктывкар	25,1	49	18,3
Тобольск	26,5	53	20
Томск	24,3	60	19,2
Тула	25,5	56	19,6
Уфа	27,6	44	19,5
Ханты - Мансийск	26,5	55	20,3
Челябинск	26	51	19,4
Чита	25	48	18
Якутск	26,3	40	17,8
Ярославль	24,8	53	18,7

Температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения в, обуславливается техническими параметрами охлаждаемого оборудования и, как правило, указана в паспортных данных оборудования. Определив необходимые параметры, можно произвести предварительный подбор градирни, используя кривые охлаждения для различных значений tмт.
Пример.
Необходимо произвести подбор гpадирен для охлаждения компрессорной станции в г. Петрозаводске. В состав станции входят 3 компрессора 4ВМ10-63/9 с приводом Мэ=380 кВт каждый, причем в работе постоянно находятся два компрессора.

Решение .

Определяем суммарный отводимый тепловой поток:

По таблице расчетных параметров атмосферного воздуха определяем температуру мокрого термометра:

В паспортных данных компрессора находим температуру на входе в систему охлаждения компрессора равную температуре на выходе:
tВЫХ=25 °С
Используя кривые охлаждения для температуры мокрого термометра, находим точки пересечения линий, соответствующие суммарному отводимому тепловому потоку и температуре на выходе из градиpни с кривыми охлаждения. Из построения определяем, какое оборудование обеспечит необходимый тепловой поток.

Сухие градирни (Драйкуллер)

Этот вид оборудования по конструкции гораздо проще чиллера, поскольку не имеет холодильного контура. Вода в сухих градирнях охлаждается в пластинчатых теплообменниках, на которые несколько вентиляторов направляют уличный воздух. Таким образом, сухие градиpни стоят вне производственных помещений. В среднем термодинамический предел сухих градирен составляет порядка 5 градусов. Это означает, что если на улице температура воздуха установилась на уровне +35°С, то грaдирня способна охлаждать воду до температуры +40°С - для охлаждения гидравлической жидкости или конденсатора чиллера - вполне приемлемая температура. Если на улице ниже +10°С, то градирня элементарно может заменить собой чиллер (точнее временно заменить), снабжая водой не только теплообменник гидравлического контура ТПА, но и охлаждая пресс-форму, для чего нужна вода температурой от +5°С до +15°С. С учетом того, что в градирнях охлаждение осуществляется атмосферным воздухом при помощи вентиляторов, не требующих большой мощности, то по сравнению с чиллерами они позволяют добиться экономии электроэнергии. Очевидно, что круглогодично одной только градирней обойтись нельзя, так как в нашей стране, кроме зимы приходит и очень теплое лето - совсем без чиллера не обойтись. С другой стороны - по настоящему теплая погода держится не более 4-5 месяцев кряду. Какой смысл гонять чиллер остальные 7-8 месяцев, когда температура за окном лежит в пределах от -10 °С до +10°С. Но не смотря на это сухие градиpни все еще являются невостребованным оборудованием. Даже не смотря на то, что при использовании комбинации чиллер - драйкулер возможно добиться ежегодной экономии электроэнергии до 40%.

Существуют гpaдирни, которые напрямую подключаются к гидравлическому контуру. В них циркулирует не гликолевый раствор, а непосредственно гидравлическая жидкость. В итоге из схемы устраняется посредник в виде промежуточного теплоносителя, что только повышает эффективность охлаждения. В результате гидравлика охлаждается экономичной сухой градиpней, а чиллер обслуживает исключительно пресс-форму и узел инжекции. Это позволяет реализовать очень экономичную двух-температурную схему энергосбережения. Однако на базе чиллера и градирни можно реализовать схемы энергосбережения в более привычном виде.
Сухие охладители разработаны для наружной установки, поэтому для предотвращения замерзания в холодное время года, необходимо добавлять гликоль.

Использование сухих охладителей имеет следующие преимущества:

Эксплуатация градирен в зимнее время - наши специалисты дадут вам рекомендации.

ЧТО ТАКОЕ ГРАДИРНЯ. ДЛЯ ЧЕГО ОНА ПРЕДНАЗНАЧЕНА?

Градирня - это теплообменный аппарат, применяемый в системах оборотного водоснабжения. Они служат для охлаждения оборотной воды, используемой для отведения тепла от промышленного технологического оборудования.

Тем самым градирни защищают установки и агрегаты от перегрева и разрушения под действием высоких температур, а также обеспечивают стабильные условия для протекания реакций или производства продукции.

Водооборотные системы с градирнями широко применяются в металлургии, энергетике, в машиностроительной, авиационной и химической отраслях, на предприятиях ВПК.

Само слово gradieren, означающее выпаривание, прекрасно описывает принцип действия: вода испаряется, и по законам физики остывает.

Первую градирню, привычной нам формы, построили в Нидерландах в 1918 году. До этого какого-то определенного вида не было.

История появления и другие интересные факты

В развитии теории и практики градирестроения значительный вклад внесли отечественные ученые - Фарворский Б.С., Ямпольский Т.С., Берман Л.Д., Аверкиев А.Г., Арефьев Ю.И., Пономаренко В.С. и другие.

Совершенствование конструкции градирен связано со стремлением максимально увеличить площадь теплообмена, как за счет площади градирни и объема оросителя, так и за счет усложнения конструкции и повышения эффективности блоков. Этот процесс идет уже много лет и дальнейшего роста площади теплообмена с использованием оросителя не предвидится вследствие достижения теоретического предела поверхности оросительного устройства.

Существуют и другие типы и виды градирен со своими плюсами и минусами.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРАДИРЕН

Учитывая специфику технологических процессов различных производств, были разработаны два основных типа - это так называемые сухие и испарительные (мокрые) градирни.

Основным отличием сухих градирен от мокрых является закрытый контур, по которому циркулирует охлаждающая жидкость. При чем в качестве охлаждающей жидкости может быть использована не только вода.

ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ ГРАДИРНИ

Вентиляторная градирня - самый распространенный и наиболее эффективный вид для предприятий различных отраслей промышленности.

Секционные (блочные) вентиляторные градирни представляют собой независимые секции, которые монтируются в единую охлаждающую установку.

Каждая отдельная секция - это прямоугольный железобетонный, металлический, или, реже, стеклопластиковый каркас. Наверху этой конструкции расположена вентиляторная группа, а внутри набор технологических элементов. Весь каркас градирни, за исключением воздуховходных окон, закрыт обшивкой.

Интерактивная схема градирни

Наведите на изображение для просмотра описания

Благодаря большой вариативности размеров секций можно легко подобрать градирню, наиболее полно отвечающую потребностям технологического процесса, а возможность автономной работы посекционно позволяет легко подстраиваться под изменение объема охлаждаемой воды и сезонные колебания нагрузки.

Вследствие того, что секционные вентиляторные градирни намного компактнее башенных и отдельно стоящих СК-400 и СК-1200, их легче разместить на территории предприятия, проще обслуживать и ремонтировать. Из-за своей универсальности именно они в настоящее время наиболее эффективны для заводов.

Сухие градирни

Представляют собой теплообменные сооружения, в которых теплопередающей поверхностью служат радиаторы, для отвода нагретого воздуха они оборудуются вентиляторами.

Передача тепла от нагретой жидкости, протекающей внутри трубок радиатора, к атмосферному воздуху осуществляется без непосредственного контакта с ним, через большую площадь поверхности ребер трубок радиатора. Отсутствие прямого контакта ограничивает охлаждение процессом теплопередачи, массообмен (испарение) отсутствует. Этот факт уменьшает эффективность работы.

Однако, сухие градирни применяются в случаях, когда в силу технологических особенностей производства необходим закрытый контур оборотной воды, когда нет возможности восполнения потерь от испарения или когда температура оборотной воды настолько высока, что её охлаждение на градирнях испарительного типа невозможно.

К плюсам этого оборудования относятся:

отсутствие потерь объема охлаждаемой жидкости
в охлаждающую жидкость не попадают различные загрязнения
практически отсутствует коррозия несущих конструкций
возможность охлаждения жидкости высокой температуры

У них есть существенные недостатки, зачастую перекрывающие все плюсы:

при одинаковой производительности, стоимость сухой градирни будет в 3-5 раза выше стоимости испарительной
большие размеры
невысокая эффективность охлаждения
дорогостоящие комплектующие
возможность замерзания жидкости в трубках радиатора и его повреждение
сложность увеличения производительности

ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ (МОКРЫЕ) ГРАДИРНИ

В основе их работы лежит передача тепла от жидкости атмосферному воздуху при поверхностном испарении и непосредственном контакте сред.

Существуют различные виды испарительных градирен, но в основе всех лежит охлаждение воды при её испарении.

Ниже мы рассмотрим основные типы и область их применения.

Всего существует 4 основных вида испарительных градирен:

башенные
отдельно стоящие вентиляторные
секционные вентиляторные
малогабаритные

Все остальные виды градирен являются разновидностями указанных типов.

Башенные градирни

Это самая габаритная разновидность, которая служит для охлаждения больших объемов воды с небольшим перепадом температур.

Они часто используются на ТЭЦ и АЭС, реже - на крупных промышленных предприятиях, где важнее общая тепловая мощность, а не глубина охлаждения.

Башенная градирня представляет собой конструкцию, в которой естественная тяга воздуха создается за счет разности давлений внизу и вверху башни.

В этом виде градирни присутствуют все классические технологические элементы: ороситель, водораспределение с форсунками, водоуловитель, жалюзи.

Башенные градирни могут отличаться друг от друга формой, размерами, отдельными технологическими решениями, но в основе лежит один и тот же принцип работы.

Горячая вода из водораспределительной системы при помощи сопел разбрызгивается по всей площади орошения. Вода, попавшая на оросительное устройство, образует на его поверхности тонкую пленку или дробится на очень мелкие капли. На всей получившейся поверхности происходит процесс испарения, за счет чего и понижается температура оставшейся оборотной воды. А благодаря тяге, создаваемой за счет перепада высот, насыщенная теплыми парами капельно-воздушная смесь отводится из градирни.

Похожим образом работают и вентиляторные градирни. Основным отличием является лишь то, что тяга в градине создается искусственным образом за счет работы вентилятора.

Градирни типа СК-400 или СК-1200

Отдельно стоящие градирни представляют собой железобетонный или металлический каркас цилиндрической формы высотой более 10 метров, с диаметром основания 24 метра для СК-400 и 36 метров для СК-1200.

В верхней части сооружения располагается мощный вентилятор, помещенный в специальный корпус - диффузор. Именно вентиляторная установка и создает необходимую тягу внутри градирни. Остальные технологические элементы повторяют "начинку" башенной градирни. Процессы, протекающие в СК-400 также аналогичны.

Градирни СК-400 и СК-1200 получили широкое распространение в Советском Союзе на химических и нефтехимических предприятиях. Их основными достоинствами являются высокая производительность, устойчивость к обмерзанию, возможность регулирования тяги за счет изменения режима работы вентилятора и удобство проведения работ по обслуживанию и ремонту.

Однако есть и минусы такой конструкции - дорогостоящая вентиляторная группа, сложность её конструкции и большие затраты электроэнергии для обеспечения работы вентилятора.

Большинство этих недостатков устранено в конструкции секционных вентиляторных градирен.

Малогабаритные градирни

Еще один тип, который следует выделить отдельно - малогабаритные градирни. Они схожи с обычными секционными, но отличаются типом вентилятора. Вентилятор выполняется нагнетательным и устанавливается снизу.

Малогабаритные градирни решают задачу охлаждения воды на предприятиях с небольшим оборотным циклом. Все их достоинства и недостатки обусловлены их конструкцией.

Благодаря компактным размерам они поставляются собранными и готовыми к работе, легко переносятся с места на место и не требуют специального бассейна.

Однако из-за своих размеров они не могут обеспечить глубокое охлаждение оборотной воды (как правило, не более 5-7 0 С), а увеличение объема оборотного цикла требует поставки новых единиц, т.к. изменить конфигурацию и количество технологических элементов существующей градирни невозможно.

Основная проблема "малогабариток" - обмерзание в холодное время года, появляющееся из-за нижнего расположения вентилятора и попаданияя капель воды на него.

Гибридные градирни

Гибридные градирни - это сложные технические сооружения, которые совмещают в себе процессы, присущие испарительной и сухой градирне. Тяга воздуха может созда-ваться вытяжной башней, вентилятором, или совместно башней и несколькими вентиляторами, размещенными по периметру башни в ее нижней части.

Технологические и технико-экономические показатели гибридной градирни лучше в сравнении с сухими, но уступают испарительным.

Они имеют меньше дорогостоящего теплообменного оборудования и охлаждающая способность их в мень-шей мере зависит от изменения температуры воздуха. К до-стоинствам гибридной градирни можно отнести заметное сни-жение безвозвратных потерь воды в сравнении с испарительны-ми градирнями и возможность работы без видимого парового факела.

По охлаждающей способности они превос-ходят сухие, но уступают испарительным градирням.

Гибридные градирни более сложны при проектировании и строительстве, требуют повышенного внимания и обслужива-ния при эксплуатации не только самой градирни, но и системы водооборота в целом. При недостаточно качественной оборот-ной воде на стенках внутри труб радиаторов образуются солевые отложения, а оребрения труб загрязняются пылью входящего воздуха, что приводит к резкому возрастанию теплового сопро-тивления.

Все это вызывает нарушение расчетных режимов работы сухой и испарительной частей, а также аварийные ситуации в зимнее время.

В нашей стране они не получили распрост-ранения из-за повышенных требований при эксплуатации и большей стоимости в сравнении с обычными испарительными градирнями.

Каждый из описанных типов решает конкретные задачи по охлаждению водооборотного цикла предприятия. Правильный выбор градирни позволяет достичь поставленных целей с наименьшими затратами, а в будущем избежать сложностей при их эксплуатации.

КОНСТРУКЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ГРАДИРНИ

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГРАДИРНИ

Блоки оросителя

Блоки оросителя, или просто ороситель, является главным элементом градирни, определяющим её охлаждающую способность.

Его задачей является обеспечение максимальной площади поверхностности охлаждения воды при её контакте с потоком встречного воздуха.

Оросители подразделяются на пленочные, капельно-пленочные, комбинированные и брызгальные.

Комбинированные и брызгальные типы не получили должного распространения, поэтому их подробное рассмотрение не имеет смысла.

Ороситель должен обладать следующими свойствами:

обеспечивать высокую охлаждающую способность
иметь надежную и долговечную структуру
обладать повышенной химической стойкостью
обеспечивать равномерность при заполнении внутреннего объема градирни
обладать высокой смачиваемостью и малым весом
быть устойчивым к деформации
сохранять свои свойства при температуре от -50 0 С до +60 0 С градусов

Оросители могут иметь разную форму и изготавливаться из различных материалов.

В настоящее время сырьем для изготовления оросителя служат различные полимерные материалы, например: полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид и т.д.

Самым распространенным типом, обеспечивающим высокий охлаждающий эффект, является плёночный, но у него есть значительный недостаток: забивание зазоров между отдельными элементами в блоке взвешенными веществами и примесями, присутствующими в охлаждаемой воде.

Задачей оросителя пленочного типа является задержка на своей поверхности тонкой водяной пленки, что обеспечивает большую площадь орошения для эффективного тепломассообмена.

Для наиболее продуктивной работы пленочного оросителя в его конструкцию вносят различные изменения, а именно :

использование материалов пористой структуры
увеличение шероховатости поверхности
применение гофрированных материалов
создание сложной формы поверхности тепломассообмена на единицу площади

Одним из видов такого оросителя является трубчатый тип. Он представляет из себя группу полимерных трубок, спаянных между собой. Такой блок, как и аналог из гофролистов, требует равномерного распределения воды по поверхности, так как возможность перераспределения воды возникает только в пространстве между трубками и листами. При этом трубы занимают до 50% объема, что снижает его эффективность. Для того, чтобы избежать сквозного протекания воды без дробления, блоки оросителя изготавливают малой высоты с применением разрывов между блоками для перемешивания воды.

При повышенной концентрации различных веществ в воде необходимо применять капельно-пленочные оросители, так как они более устойчивы к забиванию.

Сетчатая структура таких блоков находит все большее применение в различных типах градирен в связи с оптимальным сочетанием расхода материала и увеличением охлаждающего эффекта.

Благодаря сетчатой структуре происходят разрывы по ходу движения воды и воздуха, что приводит к чередованию капельных и пленочных режимов работы. За счёт этого перераспределения и дополнительной турбулизации взаимодействующих потоков резко повышается тепло- и массообмен, то есть охлаждающая способность оросителя увеличивается примерно на 70% по сравнению с листами и гофротрубами. Такая структура значительно снижает коэффициент аэродинамического сопротивления, что положительно сказывается на экономии электроэнергии.

Ороситель капельно-пленочного типа бывает различной формы и конструкции. Наиболее распространены блоки, состоящие из:

сетчатых призм
сетчатых рулонов
сетчатых решёток

Водоуловитель

Во время работы градирни в атмосферу выбрасывается насыщенный водяными парами и каплями воды воздух, вследствие чего происходит капельный унос оборотной воды. В зимний период времени это может привести к обледенению окружающих зданий, строений и т.п. Для устранения данной проблемы в градирнях применяют такой элемент, как водоуловитель.

Водоуловитель для градирни максимально снижает капельный унос при минимальном аэродинамическом сопротивлении. Водоуловитель представляет из себя конструкцию волнообразной формы. Он служит для конденсации влаги и осаждения на своей поверхности летящих вверх капелек воды в воздушном потоке, а также равномерного распределения воздуха на выходе из градирни.

Водоуловители изготавливают в основном из различных полимеров, что обуславливает сравнительно небольшой вес и надежную конструкцию. Их способность улавливать капли зависит от размеров самих капель и скорости потока воздуха в градирне. Из этого следует, что в разных типах градирен могут использоваться различные по форме водоуловители. Эффективность каплеулавливания в вентиляторных градирнях максимальна при скорости движения воздуха 2-3 м/с, в башенных - 0,7-1,5 м/с, в малогабаритных - 4 м/с.

Водоуловители бывают различной формы:

полуволна
ячеистый
решётчатый
сотовый

У ячеистого каплеотбойника рабочие элементы имеют в вертикальном сечении вид полуволны, а по длине блока имеют впадины и вершины.

Сотовый водоуловитель представляет собой монолитный блок с каналами из стеклоткани. Такое название он получил потому, что вид сверху напоминает соты. Способность водоулавливания у него достаточно высокая, однако, аэродинамическое сопротивление в 2-3 раза выше, чем у «полуволны».

Аэродинамическое сопротивление водоуловителей может существенно разниться в зависимости от их формы. Наиболее оптимальной и распространённой конструкцией водоуловителя на сегодняшний день считается полуволна. Такая форма обеспечивает эффективное улавливание капель до 99,98%, при этом отпадает необходимость в использовании многоярусных каплеуловителей с большим аэродинамическим сопротивлением.

При расстановке блоков каплеотбойников на площадке градирни необходимо исключить сквозные щели между блоками и стенками градирни. Это делается для того, чтобы воздушный поток в этих местах с повышенной скоростью не выносил с собой влагу.

Требования, предъявляемые к водоуловителям:

высокоэффективное улавливание капель до 99,9%
низкое аэродинамическое сопротивление
малый удельный вес
химическая стойкость к примесям в оборотной воде
исключение обрастания биологически активными веществами

Водораспределительная система

Водораспределительная система градирни предназначена для равномерного распределения охлаждаемой воды по площади поверхности оросителя.

Она не должна мешать свободному прохождению воздушных масс в градирне.

Водораспределительное устройство градирни можно разделить на 3 группы:

разбрызгивающее
без разбрызгивания
подвижное

В настоящее время основной системой распределения воды является разбрызгивающее напорное водораспределительное устройство.

Напорная разбрызгивающая водораспределительная система представляет собой конструкцию, состоящую из системы трубопроводов с присоединенными к ним водоразбрызгивающими соплами. Для изготовления данной системы могут применяться как стальные трубопроводы, так и трубопроводы из композитных материалов (например, стеклопластик или полиэтилен низкого давления). В качестве водоразбрызгивающих устройств, в основном, применяются пластмассовые сопла (или форсунки) различных видов и конструкций. При нахождении в оборотной воде агрессивных веществ, взвеси, могут применяться сопла из нержавеющей стали.

Форсунки водораспределительной системы должны создавать оптимальные размеры капель 2-3 мм при распыле оборотной воды и попадании их на поверхность оросителя.

Для достижения равномерности распределения воды сопла устанавливают на расстоянии, определяемом расчётом, исходя из характеристик сопла и изменением диаметра поперечного сечения трубы по ходу движения воды.

Основные требования, предъявляемые к соплам:

обеспечение факела с радиусом 1,5-2 м
отсутствие забивания взвешенными веществами

Сопла делятся на:

центробежные
струйно-винтовые
ударные

При установке на трубопровод водораспределительной системы сопла могут монтироваться направлением факела как вверх, так и вниз. Это зависит от конструкции градирни и формы самого сопла. Скорость движения воды в коллекторах должна быть 1,5-2 м/с, в распределительных системах не более 1,5 м/с. При скорости потока 0,8-1 м/с происходит осаждение взвеси, что приводит к засорению труб и форсунок.

Вентиляторные установки

Вентиляторные градирни в зависимости от площади орошения комплектуются вытяжными и нагнетательными вентиляторными установками. При малой площади орошения (до 16 м2) могут применяться нагнетательные вентиляторы, однако, их КПД на 15-20% ниже, чем у вытяжных.

Вентиляторная установка градирни предназначена для создания достаточного воздушного потока и состоит из:

диффузора (корпуса вентилятора)
рабочего колеса

В современных условиях диффузор изготавливается из композитных материалов с размещенными внутри ребрами жесткости и состоит из нескольких секторов. Диффузор служит для снижения потери давления, возникающего при большой скорости воздушных потоков на выходе из градирни, направления воздушного потока, увеличения производительности вентиляторной установки.

Рабочее колесо предназначено для создания постоянного потока воздуха в градирне и состоит из лопастей и ступицы. Лопасти рабочего колеса изготавливают, как правило, из стеклопластика или металла. Ступица служит для крепления лопастей и насадки рабочего колеса на вал электропривода.

Диаметры рабочих колес в вентиляторных градирнях могут быть от 2,5 м до 20 м.

АЛЬТЕРНАТИВА ГРАДИРНЕ

В качестве альтернативы используются пруды-охладители и брызгальные бассейны

Первые - это естественные водные хранилища гигантских размеров. У Магнитогорского металлургического комбината он тянется через весь город.

Охлаждение происходит за счет соприкосновения капель воды с воздухом, и идет интенсивнее при наличии ветра, достигая 5-7 ° перепада. Но при этом вырастает капельный унос.

Большая проблема в обслуживании этих сооружений- это цветение воды. Для исключения сильного прогрева на солнце глубину делают более 1,5 метров.

Преимущества брызгальных бассейнов:

стоимость строительства в 2-3 раза ниже стоимости градирни
просты в эксплуатации
долговечны

Недостатки :

низкий температурный перепад
низкий охлаждающий эффект с подветренной стороны
площадь бассейна значительно превышает площадь градирни
появление туманов, что в зимнее время приводит к обледенению близлежащих строений

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ТОГО ИЛИ ИНОГО ВИДА ГРАДИРНИ

Как уже было сказано, существуют три вида - сухие, мокрые и комбинированные (гибридные) градирни. Любой из этих видов имеет значительные конструктивные отличия, которые подробно описаны выше, а также данные виды градирен обладают определенными достоинствами и недостатками.

Например, в сухих градирнях охлаждающая жидкость циркулирует по закрытому контуру и преимуществами такой системы охлаждения являются:

отсутствие потерь объема охлаждаемой жидкости за счёт исключения процесса испарения
в специально подготовленной охлаждающей жидкости не образуются соли жёсткости и не попадают различные загрязнения от внешней и производственной среды
практически отсутствует коррозия несущих конструкций, которые не имеют прямого контакта с охлаждающей жидкостью
возможность охлаждения жидкости с высокой температурой за счёт термостойких радиаторов, которые изготовлены, как правило, из металлов с большой теплопроводностью

Учитывая тот факт, что в сухих градирнях охлаждаемая жидкость не имеет непосредственного контакта с воздухом, т.е. в процессе охлаждения отсутствует массообмен, возникает сложность в увеличении производительности.

Здесь вода проходит внутри трубок радиаторов, через стенки которых происходит только передача ее тепла воздуху. Следовательно, повышение охлаждающей способности сухой градирни требует повышения воздухообмена за счёт увеличения площади достаточно дорогих радиаторов с большим количеством мощного вентиляторного оборудования.

К примеру, для понижения температуры воды с 40° до 30° С при температуре воздуха 25° С на 1 м³ охлаждаемой воды в испарительных градирнях должно быть подведено около 1000 м³ воздуха, а в сухих градирнях, в которых воздух только нагревается, но не увлажняется,— около 5000 м³ воздуха.

К тому же, использование закрытых контуров охлаждения жидкости при отрицательных температурах окружающего воздуха не исключает замерзание жидкости в трубках радиатора, а в летний период радиаторные блоки подвержены засорению пылью.

Учитывая высокотехнологичное производство комплектующих для сухих градирен, стоимость и обслуживание таких градирен увеличивается в 3-5 раз по сравнению с вентиляторными градирнями.

Мокрые (или испарительные) градирни на сегодняшний день имеют наибольшее применение. В таких градирнях процесс охлаждения осуществляется за счёт испарения воды - массобмена, а так же за счёт теплообмена между горячей водой и холодным атмосферным воздухом.

Нагретая вода разбрызгивается на специальную оросительную насадку (оросительный слой), через которую противотоком проходит охлаждающий атмосферный воздух.

В башенных градирнях воздух поступает естественным путём, за счёт перепада давлений на разной высоте - по принципу тяги в трубе.

Такие градирни применяются, как правило, для охлаждения очень большого количества воды - до 30 000 м³/час и не требуют больших энергозатрат, но сложны в эксплуатации.

Нельзя забывать, что один из самых важных показателей градирни - это их охлаждающая способность. В башенных градирнях невозможно охладить воду до температуры, близкой к температуре влажного термометра в жаркий период года, и глубина охлаждения в таких градирнях составляет 8-10°С. Кроме того, в переходные климатические периоды возникают проблемы с регулировкой процесса охлаждения.

Следует добавить, что сооружение башенной градирни имеет сложную конструкцию, которая требует больших расходов на строительство с применением дорогостоящей подъёмной техники и дополнительного оборудования.

Вентиляторные градирни открытого типа на сегодняшний день являются наиболее распространённым и выгодным решением в области охлаждения оборотной воды и оправдывают своё применение во всех отраслях промышленности.

Главным преимуществом такой градирни является охлаждающая способность. Перепад по оборотной воде может достигать 30°С. Такой показатель достигается за счёт применения вентиляторных установок, которые создают мощный поток воздуха в оросительном пространстве против потока охлаждаемой воды и, тем самым, осуществляется увеличенный тепломассообмен.

Для охлаждения большого объёма воды вентиляторные градирни устанавливают блоками, в каждом из которых имеется несколько секций. Такая компоновка градирен позволяет осуществить охлаждение сразу для нескольких контуров оборотной системы воды.

Конструктивные особенности вентиляторной градирни, по сравнению с башенными, намного проще и дешевле. Они представляют собой сооружения из металлических конструкций, которые подетально изготавливаются на заготовительном участке производителя, доставляются до заказчика и монтируются на заранее подготовленные фундаменты в водосборном бассейне.

Технологические элементы градирни, такие как корпус вентилятора , рабочее колесо , обшивка внешних стен и ветровых перегородок , водоуловитель , водораспределительная система на сегодняшний день представлены в большом спектре, и в комплексе от одного производителя эти комплектующие создают оптимальное решение охлаждения оборотной воды предприятий.

Автоматизация энергопотребителей вентиляторной градирни позволяет с максимальной точностью регулировать процесс охлаждения по заданным параметрам оборотной воды и эффективно использовать энергоресурсы как в летний, так и в зимний периоды, что увеличивает срок их службы.

Применение высокотехнологичных материалов в изготовлении эффективных технологических элементов вентиляторных градирен позволяет обеспечивать охлаждение оборотной воды на предприятиях всех отраслей с большим межремонтным интервалом. Следует добавить, что материалы, из которых они производятся, имеют стойкость к агрессивным средам, биологическим отложениям и имеют высокие прочностные характеристики.

Итак, мы надеемся, что из этой статьи Вы получили много интересной и полезной информации про градирни. А если перед вами стоит задача подобрать градирню для производства, то без раздумий звоните нам!

В XIX веке электричество плотно вошло в мировую цивилизацию и жизнь человека кардинально изменилась как в промышленной деятельности, так и на бытовом уровне.

Глобальная эпоха электричества в России началась после становления советской власти, которой надо отдать должное в развитии энергетики по стране в целом. Электрификация молодой Страны Советов являлась самой приоритетной задачей правительства рабочего пролетариата и крестьян. Страна нуждалась в подъёме промышленности и сельскохозяйственного комплекса, развить которые было невозможно без новых технологий, применяемых в капиталистических странах с использованием электричества и пара.

В связи с этим вначале 1920 года была создана Госкомиссия, план которой назывался ГОЭЛРО - Государственный план электрификации России, ставший первым перспективным документом развития экономики Социалистических Республик.

Электрические сети развивались такими темпами, что уже через шесть лет достигнута половина программы, а ещё через пятилетку производство электроэнергии поднялось в разы. Энергетическая промышленность Советского Союза шагнула на уровень мировых лидеров и была в первой тройке с Соединенными Штатами Америки и Германским государством. Вывести из экономического кризиса страну без развития энергетики за полтора десятка лет до уровня самых развитых держав планеты не смог бы никакой экономический стратег.

Для реализация программы ГОЭЛРО необходимо было строительство дополнительных специальных станций, которые должны были производить электрическую энергию и пар. Впоследствии, такие станции получили название теплоэлектроцентраль или сокращённо - ТЭЦ.

На сегодняшний день почти в каждом российском городе имеется по несколько ТЭЦ, которые обеспечивают теплом и светом наши дома и промышленные предприятия.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА ТЭЦ И КАК РАБОТАЕТ?

Работа ТЭЦ заключается в выработке пара и преобразовании его энергии в электрическую. Происходит это следующим образом:

Газ (уголь или мазут), сгорающий в специальных камерах огромных котлов, выделяет большое количество тепла, которое передаётся специально очищенной воде, а та, в свою очередь, преобразуется в пар с высокими температурой и давлением. Обладающий огромным потенциалом, водяной пар направляется к множеству сопел, на выходе из которых, он приобретает кинетическую энергию. Такое превращение происходит при переходе газа с высоким давлением в среду с меньшим давлением. Затем пар воздействует на криволинейные лопатки ротора турбины, который вращается, совершая механическую работу.

Но это ещё не всё, на что способен нагретый в котлах пар. Поскольку на выходе из турбины он всё ещё обладает достаточно высокой энергией, то основная часть его используется для нагрева сетей, которые и создают благоприятные условия для проживания в наших квартирах.

Такая работа пара является основным принципиальным циклом для выработки электричества и тепла. Чтобы такой цикл повторить снова и снова, пару необходимо постоянно обладать достаточной энергией. Поэтому его обращают в жидкость, которую направляют в нагревательные котлы.

ГРАДИРНИ ТЭЦ, КАКАЯ ИХ РОЛЬ?

Обращение из парообразного состояния в жидкое происходит в конденсаторных установках путём понижения давления и уменьшения температуры. Существует два основных типа таких устройств:

смешивающие
поверхностные

В настоящее время практически на всех ТЭЦ используются поверхностные конденсаторы, т.к. они обладают рядом существенных преимуществ перед смешивающими. Оборотная вода, поступающая на градирни, идет как раз для охлаждения этих аппаратов.

Поверхностный конденсатор с водяным охлаждением имеет следующую общую схему:

Через горловину 4 пар после турбинной установки попадает в аппарат, где после контакта с трубками 2 конденсируется и превращается в жидкость. Конденсат скапливается внизу и из патрубка 5 откачивается для подачи в водогрейные котлы. В трубках же используется вода, которая как раз и охлаждается на градирнях. На рисунке вода подается через патрубок 1 и, пройдя по трубкам и сменив направление, возвращается в водооборотный цикл через патрубок 3.

Кроме этого на конденсаторе устанавливается патрубок для удаления попавшего в аппарат воздух. Специальным насосом он отсасывается вместе с небольшим количеством не успевшего сконденсироваться пара.

Таким образом, градирни на ТЭЦ служат для охлаждения конденсаторов, которые выполняют 2 главных функции:

поддерживают необходимый уровень разрежения (вакуума) у выпускного патрубка турбины
превращают поступающий из турбины пар в жидкость, которая возвращается обратно в паровые котлы.

Что же происходит, если градирни не справляются со своей задачей и не дают необходимого охлаждения?

В этом случае снижается вакуум в конденсаторах, что ведет к снижению конденсации пара. Учитывая, что вода для паровых котлов должна быть подготовлена определенным образом, обессолена, не содержать других примесей, то её восполнение обходится довольно дорого. Это постоянные затраты.

Кроме того, возрастают разовые затраты на ремонт турбин, требуется замена большего количества лопаток, происходит ускорение коррозии.

Вот почему даже большие разовые затраты на модернизацию градирен выгоднее, чем компенсация потерь от их неэффективной работы.

Ну а на градирне происходит следующий цикл. Забрав определённое количество тепла от конденсатора, нагретая вода по водной магистрали направляется обратно в охладительную башню, но уже в водораспределительную систему. Здесь, через специальные водоразбрызгивающие сопла, обеспечивается равномерное разбрызгивание по всей поперечной площади и обильным ливнем орошается слой, состоящий из блоков оросителя. Ороситель обеспечивает основное охлаждение жидкости до оптимальной температуры путём замедления стекания, образования тонкой водяной плёнки и мелких капель, которые, в свою очередь, обдуваются потоком воздуха. Воздушный поток образуется за счёт конусной формы охладительного сооружения, разности температур и давлений внутри и снаружи. Иными словами - эффект вытяжной трубы. При таком процессе вода остывает и частично, в виде тёплой паровоздушной смеси, уносится в атмосферу. Основная масса её падает в водосборный бассейн и уже охлаждённая, насосами по трубопроводам, вновь подаётся в конденсаторы.

При обычной нагрузке ТЭЦ, одна установка охлаждает свыше 10 000 кубических метров жидкости в час. Можно себе представить, какое её количество уносится в атмосферу. К сожалению, этот процесс неизбежен. Но прогресс не стоит на месте и найдено эффективное решение для уменьшения потерь при охлаждении - это водоуловитель. Благодаря специально разработанной конструкции, водоуловитель создаёт небольшое препятствие, в котором пар обращается в крупные капли, а те, в свою очередь, под воздействием силы тяжести, падают в водосборный бассейн. Таким образом, применение водоуловителя в открытых охлаждающих установках позволяет сократить капельный унос до 0,01-0,02 % от общего объёма.

ООО «НПО «Агростройсервис» обладает технологиями производства современных, высокотехнологичных и эффективных элементов градирен, которые позволяют не только повысить производственные показатели, но и значительно уменьшить воздействия неблагоприятных факторов на окружающую среду.

Строительство новых вентиляторных или реконструкция существующей градирни ТЭЦ позволяют рационально использовать водные ресурсы без ущерба окружающей среде и при этом значительно снизить потребление топлива для производства тепловой и электрической энергии.

Эффективное и экономное использование природных ресурсов неизбежно влечёт за собой снижение вредных выбросов в окружающую среду.

Главная > Цветы