Градирня: схема устройства и принцип действия

Градирня: схема устройства и принцип действия

Градирня: схема устройства и принцип действия
0
82 просмотров

градирня: схема устройства и принцип действия

Что такое градирня и где она используется: принцип работы

В сфере промышленности многие устройства нуждаются в постоянном охлаждении. Справиться с такой задачей может только специализированное оборудование под названием «градирня». О том, что она собой представляет, каков механизм ее действия и каких видов градирни бывают, мы сегодня и поговорим.

Градирня для охлаждения воды — что это такое?

Градирня – это сложная инженерная конструкция, предназначенная для охлаждения большого количества жидкости с помощью направленных воздушных потоков. Применяются градирни в системах оборотного водоснабжения и способствуют эффективному снижению температуры воды на 10-15 градусов.

Ярким примером таких конструкций являются крупногабаритные башенные сооружения на территории крупных промышленных предприятий с постоянными клубами плотного пара.

Где используются: область применения?

Область применения градирен крайне широка. Такие сооружения необходимы везде, где в большом количестве используется техническая вода, в том числе для обеспечения нужного микроклимата и реализации технологических процессов. При этом у каждого типа градирен своя специфика.

К примеру, для нужд стабильно функционирующего производства предназначены вентиляторные градирни, так как они позволяют максимально быстро и эффективно отводить избыточное тепло и создавать идеальные рабочие условия для технологического оборудования.

Башенные градирни отличаются дороговизной, поэтому позволить их себе чаще всего могут только ТЭЦ, ТЭС и АЭС. Для размещения башенных конструкций требуется большая площадь, но и возводить их можно в непосредственной близости от объекта.

Открытые конструкции выгодны для производств, использующих крупное холодильное оборудование и большие объемы холодной воды, а также для трансформаторных и компрессорных станций.

В то же время эжекционные установки чаще всего применяются на объектах с переменными климатическими условиями, гидравлическими и тепловыми нагрузками.

Принцип работы

Принцип работы градирни довольно прост. Процесс охлаждения в устройстве осуществляется за счет частичного испарения жидкости и осуществления теплообмена с воздухом. При этом вода в градирне стекает по оросителю в виде капель или тонкой пленки. В это же время вдоль оросителя проходят воздушные потоки.

Важно: при испарении одного процента воды температура оставшейся жидкости снижается на 6 градусов. Потеря воды при этом восполняется за счет внешних источников.

Охлаждение горячей воды, поступающей в градирню, может осуществляться:

  • обратным потоком (вентиляторные конструкции);
  • посредством распыления горячей воды форсунками на наполнитель с развитой площадью, по которому жидкость растекается тонкой пленкой и за счет медленного течения охлаждается (атмосферные, башенные конструкции);
  • посредством распыления жидкости в специальных каналах и естественном захвате атмосферных воздушных потоков (эжекционные конструкции).
В любом из перечисленных случаев вода вступает в непосредственный контакт с воздухом, которому и отдает часть собственного тепла, понижая тем самым свою температуру. После охлаждения до заданного значения жидкость поступает обратно для охлаждения оборудования, нуждающегося в снижении температуры.

Правила размещения и условия работы

При размещении градирен на площадке необходимо руководствоваться рекомендациями СНиП 2.04.02-84 и II-89-80, учитывая при этом:

  • характер застройки территории;
  • направление господствующих ветров;
  • туманообразование;
  • вынос капель за пределы градирни, вызывающих обмерзание расположенных в непосредственной близости сооружений.

Основной задачей является достижение минимальной протяженности циркуляционных трубопроводов, соединяющих градирни с потребителями охлажденной воды.

В целях уменьшения протяженности и диаметров труб водопроводных сетей применяется децентрализация систем оборотного водоснабжения с максимально возможным приближением конструкций к цехам, потребляющим воду.

Необходимо отметить, что размещать компактные градирни на крышах производственных помещений целесообразно лишь в том случае, если это позволяет несущая конструкция. Такой маневр способствует не только более эффективному рассеиванию паров воды, но и меньшему увлажнению и нагреванию окружающего воздуха.

Устройство

Основными элементами конструкции градирни являются:

  • Ороситель (блоки оросителя) – главный элемент градирни, определяющий ее охлаждающую способность. Основной задачей является обеспечение максимально возможной площади охлаждения воды во время ее контакта с потоком встречного воздуха.
  • Водоуловитель – элемент волнообразной формы, максимально снижающий капельный унос при минимальном аэродинамическом сопротивлении. Служит для конденсации и осаждения летящих вверх капель воды в воздушном потоке, а также для равномерного распределения воздушных потоков на выходе из градирни.
  • Водораспределительная система – устройство, предназначенное для равномерного распределения охлаждаемой влаги по поверхности оросителя. Выполняется в виде системы трубопроводов с подсоединенными к ним водоразбрызгивающими соплами.
  • Вентиляторные установки – конструкция, предназначенная для создания достаточного воздушного потока. Выполняется в виде диффузора, электропривода и рабочего колеса.

Виды градирен

Градирня для охлаждения воды

Как уже было сказано, градирни служат для охлаждения оборотной жидкости, используемой для снижения температуры промышленных агрегатов.

С учетом специфики технологических процессов различных предприятий и производств были разработаны два основных вида конструкций – так называемые сухие и мокрые (испарительные) градирни.

Основным отличием первого типа градирен от второго является закрытый контур, по которому движется охлаждающая жидкость, в качестве которой может использоваться не только вода.

В основе работы мокрых градирен лежит передача тепла от жидкости окружающему воздуху во время поверхностного испарения и непосредственного контакта сред.

Основных видов испарительных градирен четыре:

  • отдельно стоящие вентиляторные;
  • башенные;
  • секционные вентиляторные;
  • малогабаритные.

В то же время сухие градирни представляют собой теплообменные конструкции, в которых в качестве теплопередающей поверхности выступают радиаторы. Для отвода нагретых воздушных масс радиаторы оборудуются вентиляторами.

Таким образом, передача тепла от нагретой внутри трубок радиатора жидкости к окружающему воздуху осуществляется без непосредственного контакта сред, через большую площадь поверхности ребер трубок радиатора.

Вентиляторная

В вентиляторных градирнях нагнетание воздушных масс осуществляется с помощью вентиляторов. Такие конструкции позволяют регулировать режим их работу за счет добавления или отключения вентиляторов.

В отличие от других типов сооружений вентиляторные градирни требуют серьезных энергозатрат, однако и характеризуются более высокой производительностью. Температурный порог вентиляторных конструкций несколько ниже остальных типов, что позволяет максимально быстро и эффективно охлаждать нужную жидкость.

Закрытого типа

Градирни закрытого типа сохраняют рабочую воду чистой и без посторонних примесей, так как она циркулирует исключительно в закрытом контуре, что создает два замкнутых цикла жидкости:

  • внешний цикл – циркуляция разбрызгиваемой на теплообменник воды и встреча с воздухом снаружи;
  • внутренний цикл – циркуляция охлаждаемой рабочей воды внутри теплообменника и отсутствие контакта с воздухом.

Применяются закрытые градирни как в небольших системах кондиционирования и вентиляции (например, жилых и административных зданий), так и на крупных промышленных предприятиях.

Эжекционная

Эжекционные градирни используются для нагнетания необходимого объема воздуха и разбрызгивания воды под напором, в результате чего происходит естественный захват воздушных масс, используемых для охлаждения. Отличительными особенностями эжекционной градирни являются:

  • высокая эффективность;
  • низкий уровень шума работы;
  • низкий уровень вибрации;
  • высокие энергозатраты.

Металлические и бетонные

Так называемые отдельно стоящие градирни представляют собой металлический или железобетонный каркас цилиндрической формы высотой около 10 метров и диаметром основания в 24-36 метров.

В верхней части таких сооружений размещается мощный вентилятор, расположенный в специальном корпусе-диффузоре. Именно такая вентиляторная установка и создает необходимую тягу внутри конструкции. Остальные технологические элементы повторяют конструкцию башенной градирни.

Широкое распространение отдельно стоящие градирни получили в СССР на химических и нефтехимических предприятиях. Особенностями таких конструкций являются, прежде всего, высокая производительность, возможность регулирования тяги и устойчивость к обмерзанию. Однако высокая стоимость вентиляторной группы и значительное энергопотребление относятся к слабым сторонам таких конструкций.

Башенная градирня

В башенных градирнях подача воздуха осуществляется за счет естественной тяги, генерируемой башней специальной конструкцией. Несмотря на то, что такие градирни требуют больших площадей, затраты на содержание такого сооружения гораздо ниже по сравнению с прочими типами. Охлаждение в башенных конструкциях производится довольно медленно, но стабильно.

Мини-градирни

По своей конструкции и принципу работы малогабаритные градирни схожи с секционными вентиляторными сооружениями, однако могут отличаться типом вентилятора, который выполняется нагнетателем и устанавливается в нижней части конструкции.

Используются мини-градирни на предприятиях с малым оборотным циклом.

Производители градирен в России

«Росинка»

Малогабаритные градирни «Росинка» являются продуктом научно-производственной фирмы «Техэкопром», официальный сайт которой располагается по адресу http://www.tecopro.ru.

Где купить промышленные градирни в России?

В Москве

В Москве приобрести промышленные градирни можно как напрямую у производителей, так и у их представителей. Наиболее известными компаниями являются:

  • ООО «ТМИМ»:
    • сайт: http://gradirni.tmim.ru/;
    • адрес: город Москва, Рублевское шоссе, дом 111;
    • телефон: +7 (495) 988-96-65.
  • ГК «Ирвик»:
    • сайт: http://www.irvik.ru;
    • адрес: город Москва, Зеленый проспект, дом 20;
    • телефон: +7 (495) 721-85-48.
  • ООО «Водэх»:
    • сайт: http://www.vodex.ru;
    • адрес: город Москва, Мясницкая улица, дом 15;
    • телефон: +7 (495) 544-43-96.

В Санкт-Петербурге

В Санкт-Петербурге промышленные градирни можно купить в следующих организациях:

  • ГК «Эко-Строй Проект»:
    • сайт: http://www.eko-sp.com;
    • адрес: город Санкт-Петербург, улица Рижская, дом 5;
    • телефон: +7 (812) 949-74-34.
  • ООО «Экотэп»:
    • сайт: http://gradirniprof.ru;
    • адрес: город Санкт-Петербург, улица Гжатская, дом 21;
    • телефон: +7 (812) 535-10-10.
  • АО «НПО Тепломаш»:
    • сайт: http://www.teplomash.ru;
    • адрес: город Санкт-Петербург, шоссе Революции, дом 90;
    • телефон: 8 (800) 555-61-10.

Таким образом, градирня — это технически сложная конструкция, область применения которой распространяется на все промышленные и производственные предприятия, нуждающиеся в большом количестве охлаждающей жидкости. Необходимо отметить, что градирни не делают техническую воду ледяной, а лишь снижают ее температуру на 10-15 градусов.

Источник

Как работает ТЭЦ? Технология производтва энергии

Еще по теме: изразцы кладка

градирня: схема устройства и принцип действия

Градирни — виды, назначение, принцип работы

MIRAES.RU

Градирни – самые крупные сооружения на современных атомных электростанциях. Их долго строят, а затем разрушают, на них изображают картины художников и проводят световое шоу, именно они зачастую становятся объектами нападения активистов ГРИНПИС. Сегодня разберемся для чего строят градирни, их виды, устройство и принцип работы.

Какие виды градирен существуют?

Изначально градирни существовали для выпаривания соли, однако нынче их основная цель – охлаждение воды с помощью направленного потока воздуха.

По типу подачи воздуха градирни делятся на:

  • Башенные – самые распространенные, тяга воздуха создается за счет высоты самой градирни
  • Вентиляторные – тягу создает вентилятор
  • Открытые – тяга за счет естественной конвекции
  • Эжекционные – за счет эффекта эжекции

Градирни используются во многих отраслях промышленности, однако крупнейшие из них – башенные – расположены на тепловых и атомных электростанциях. Градирни на ТЭС и АЭС используют как альтернативу большим водоемам, либо из-за опасности загрязнения озер и морей.

Устройство башенной градирни. Принцип работы

В башенной градирне тяга воздуха, как уже было сказано выше, создается за счет высоты самой башни, а именно за счет разноси весов воздуха поступающего внизу башни и уже нагретого воздуха на выходе из нее.

Внизу башни расположен водосборный резервуар. В результате конвекции часть воды с паром облаками уносится ветром, а основная часть возвращается в цикл теплообменного устройства для дальнейшего охлаждения. Восполнение воды в цикле идет за счет сторонних ресурсов – река, озеро, море и даже очистные сооружения канализации.

Горячая вода в градирне после распыления множеством форсунок медленно стекает по оросителю и за счет потоков воздуха охлаждается на 20-30 градусов по Цельсию, в зависимости от мощности сооружения.

Основным преимуществом башенной градирни является минимизация энергозатрат. Однако сам процесс охлаждения весьма медленный, поэтому башенный градирни строятся такими огромными, чтобы обеспечивать потребности электростанций в охлажденной воде.

Основной материал используемый при строительстве градирен – бетон, реже – железобетон, так как он больше подвержен разрушению при постоянных перепадах температур. Тем не менее в районах с суровым зимним климатом зачастую башни имеют каркасную пирамидальную форму и строятся из оцинкованного металла. Такие сооружения собирают исключительно из высокопрочных болтовых соединений, а контроль сварных швов проходят только сами элементы каркаса.

Схема работы башенной градирни

 

Самые большие градирни в мире

Самая мощная градирня в мире расположена в Германии на территории атомной электростанции Изар. При высоте в 165 метров и диаметре в 153 метра она охлаждает свыше 200 тысяч кубометров воды за один час.

Самая высокая градирня в мире расположена в Индии на территории тепловой электростанции Калисиндх. Её высота составляет 202 метра, что соответствует примерно 70-этажному дому.

Самая высокая градирня в России расположена на территории новой Нововоронежской АЭС-2. Её высота составляет 172,5 метра.

Градирни Нововоронежской АЭС-2

Запись опубликована автором Vse ob AES в рубрике Статьи, Устройство АЭС. Добавьте в закладки постоянную ссылку. Источник

Градирни Запорожской АЭС ☢ Cooling towers Zaporizhzhya NPP

Еще по теме: печь из кирпича в гараж своими руками

градирня: схема устройства и принцип действия

Устройство и принцип действия градирни. Как строят градирни для электростанций

Принцип действия вентиляторной градирни

Содержание статьи

Особенности сухих конструкций

В таких системах предусматриваются теплообменные конструкции с радиаторами, которые выводят потоки уже нагретого воздуха. Их отвод за пределы рабочей площадки по специальным каналам обеспечивают вентиляторные установки. При компоновке подобных конструкций инженеры стараются минимизировать или вовсе исключить прямой контакт процессов охлаждения (обдува) с тепловой передачей и циркуляцией горячих потоков. К плюсам «сухой» градирни относят высокое качество охлажденной воды (отсутствие загрязнений, сохранение объема и т. д.), возможность работы с высокими температурами и долговечность конструкционных поверхностей. Минимальная степень увлажнения воздушной среды снижает риски коррозийного поражения металлических элементов сооружения, поэтому продлевается и эксплуатационный ресурс оборудования.

Принцип работы градирни

Как видно, задачи охлаждения целевых жидкостных сред выполняются благодаря продуву потоками холодного воздуха. В то же время могут выполняться и дополнительные, а также промежуточные функции наподобие испарения. Каждый раз по мере выделения конденсата через контуры подачи воды происходит ее восполнение в рабочей зоне. Или наполняются емкости эжекторов, или происходит подача жидкости на стенки поверхности оросителя

Важно подчеркнуть и наличие фильтрационных барьеров, которые отделяют водопроводный канал от резервуара градирни. Принцип действия очистительных мембран определяется назначением обслуживаемой жидкости – как минимум, реализуется грубая крупнофракционная задержка механических примесей, но в современных системах может присутствовать и комплексная тонкая обработка воды с элементами биохимической фильтрации

Что же происходит с жидкостью после охлаждения? Это тоже зависит от характера общего технологического процесса, в котором косвенно участвует градирня. Как правило, горячая вода является использованным продуктом производства, поэтому ее сбрасывают в подключенные очистительные или сточные каналы. Также применяется схема и постоянной циркуляции жидкости, при которой охлажденная среда возвращается на первичный технологический участок для температурной регуляции оборудования ТЭЦ и АЭС.

Конструкция башенной градирни

Конструкция эжекторной градирни

Главным отличием этой разновидности градирни является применение стали в корпусе. Причем не частично, а в качестве основного материала. Внутри конструкции устанавливается высоконапорный трубопровод с эжекторами – распределительными патрубками. В процессе работы функционального блока происходит распыление воды через сопла эжекторов с последующим поднесением воздушных потоков в зону разрежения. Контакт с холодными потоками охлаждает мелкодисперсинонные капли жидкости, что обуславливает высокую эффективность данной системы с точки зрения выполнения целевой задачи. Но, производительность металлической градирни с эжекторами обеспечивается не сама собой путем естественных физических процессов как в случае с башенными конструкциями, а за счет работы насосов. Благодаря насосным станциям в распыляющих механизмах поддерживается достаточное давление, что в итоге упрощает процесс охлаждения.

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.

Виды и возможности открытых градирен

Испарительные водоохладители устанавливают на большинстве предприятий за счёт низкой стоимости этих конструкций. Однако их нельзя назвать универсальными, так как монтаж такой градирни требует большой открытой площади для размещения. Открытые градирни обладают и рядом других недостатков: загрязнение оборотной воды от наружного воздуха, невозможность установки вблизи зданий и вырабатывание больших масс пара.

Открытые охладительные установки обеспечивают снижение температуры воды путём её непосредственного контакта с воздухом. В зависимости от типа смешивания влаги с воздухом, производители выделяют несколько типов испарительных градирен:

  • Насадочные (поперечноточные и противоточные) .
  • Эжекционные.

Мокрые водоохладители первого типа (их также называют оросительными) создают контакт поступающего воздуха с водой на развитой поверхности оросительного слоя.

При этом, если вода и воздушные массы двигаются в противоположных направлениях, устройство относится к противоточному типу. Если воздух проходит сквозь воду перпендикулярно — это градирня поперечноточного вида.

Поперечноточная градирня

Как уже было сказано, конструкция поперечноточной градирни предполагает горизонтальное направление потоков воздуха и вертикальное стекание воды. Подача воздуха может происходить с одной или с двух сторон конструкции. Вода подаётся сверху из резервуара и стекает под собственным весом вниз по слою оросителя. За счёт большого количества поступающего воздуха, вода превращается в пар и охлаждается.

Противоточные градирни

Водоохладители, в которых жидкость и воздушный поток двигаются параллельно друг другу, но в противоположных направлениях, называют противоточными. Они делятся на два больших типа: башенные и вентиляторные градирни. Все модели противоточного типа имеют в конструкции трубопровод для подачи воды, ороситель для её разбрызгивания и резервуар для сбора охлаждённой жидкости. Воздух подаётся через естественные отверстия оросителя. Если подача идёт в режиме самотёка – это башенная конструкция, если нагнетается, то вентиляторная градирня.

  1. Конструкция вентиляторных градирен представляет собой внешний корпус с вентилятором в верхней части. Под ним расположен водоуловитель, система подачи воды с соплами, ороситель и резервуар. Внизу конструкции расположены отверстия для поступления воздуха. Отличие вентиляторных градирен по принципу работы состоит в том, что движение воздушного потока наверх обеспечивается за счёт тяги вентилятора. Чтобы большая часть влаги не испарялась, перед вентилятором устанавливают сетку-водоуловитель. Задерживаясь на ней, вода вновь стекает в резервуар.
  2. Башенный водоохладитель представляет собой большую железобетонную или металлическую трубу, выполненную в форме конуса. Внутри этой конструкции находится резервуар для воды, система подачи жидкости и воздуха и ороситель. Благодаря конусовидной конструкции, воздух, попадающий в отверстия внизу башни, двигается вверх и смешивается с водой под естественной тягой. Такой вид градирен достаточно экономичен, но масштабы охладительной установки создают проблемы для её установки на небольших предприятиях.

Эжекционная градирня

Эжекционные градирни отличаются от других подобных конструкций тем, что для подачи воды в зону охлаждения используются трубопроводы с высоким давлением и соплами (эжекторами). Жидкость разбрызгивается внутри градирни, проходя сквозь эжекторы под большим напором. Далее, в отсек под давлением поступает воздушный поток, где он смешивается с каплями воды.

Главным преимуществом установки с эжекторами является отсутствие ограничений в температуре нагрева воды перед её охлаждением. Сопла трубопровода более устойчивы к воздействию высоких температур в отличие от обычных оросителей, которые устанавливаются в других моделях водоохладителей. Однако у такой конструкции существует серьёзный недостаток – здесь необходимо постоянно поддерживать высокий уровень давления. Вентиляционная система

Параметры вентилятора будут определяться площадью орошения. Стандартная система предусматривает использование вытяжных и нагнетательных установок с разными мощностными потенциалами. Например, если рабочая площадь составляет не более 15 м2, то тяга нагнетательного вентилятора может полностью обслуживать функции воздуховода. Конструкция таких агрегатов обычно формируется двумя элементами – диффузором и рабочим колесом. Для изготовления корпуса применяются композитные материалы, позволяющие интегрировать ребра жесткости под корпус. Диффузор может выполнять задачи регуляции давления, которое возникает при интенсивном охлаждении градирен на выходе по направлению воздушного потока. В свою очередь, рабочее колесо формируется комбинацией лопастей и ступицы, а в процессе работы создает постоянный охлаждающий поток. Диаметр такого колеса имеет от 2,5 м до 20 м в зависимости от масштабов сооружения.

Принцип работы сухой градирни

Сухие градирни являются результатом научных разработок венгерских учёных. Изначально они были предназначены для охлаждения конденсаторов на электростанциях. В России существует свой аналог сухих градирен — аппараты воздушного охлаждения, которые снижают температуру используемых в производстве жидкостей.

Закрытая сухая градирня применяется для охлаждения воды и конденсата, путём прохождения жидкости через сеть оребренных трубок, обдуваемых потоками воздуха. Для регулировки температуры и тяги они могут быть оборудованы вентиляторами или вытяжными конструкциями. Сухие градирни могут применяться как для охлаждения конденсата на производстве, так и непосредственно при работе с жидкими материалами. Во втором случае, преимущество закрытого охладителя состоит в изоляции воды от внешних загрязнений. Система орошения градирни

Один из ключевых компонентов градирни, от которого зависит охлаждающая способность сооружения. Собственно, задача оросителя заключается в обеспечении максимальной площади мелкодисперсионного (капельного) распределения воды для контакта с потоками воздуха. Этот элемент инфраструктуры может иметь разное конструкционное исполнение – например, встречаются брызгальные, пленочные, капельные и другие типы устройств. В качестве материала для изготовления чаще применяют легкие пластиковые сплавы на основе полипропилена и полиэтилена. В частности, пленочный ороситель градирни выполняется из высокотехнологичных полимеров, обеспечивающих эффективное охлаждение при минимальных ресурсах. Но, эти же устройства имеют ряд недостатков, среди которых забивание разделительных секций мелкими взвесями и примесями. Опять же, стоит подчеркнуть значимость предварительной фильтрации воды не только для качества жидкости как таковой.

4 Конструктивное разнообразие

Подавляющее большинство градирен работают на смешивании воды и воздуха. Основная задача конструкторов — устроить процесс таким образом, чтобы обеспечить контакт жидкости с воздухом на максимальной площади. По способу организации потоков их можно разделить на естественные и принудительные.

Принцип работы и устройство

Испарительная вентиляторная градирня состоит из емкости, системы водораспределения, оросителя, по отверстиям которого проходит охлаждаемая вода, поддона, каплеуловителя и вентилятора. В нижней части емкости установлены воздухозаборные жалюзи.

Принцип работы вентиляторной градирни достаточно прост: теплоноситель (вода), из охлаждаемого оборудования поступает в установку, где в зависимости от ее разновидности, охлаждается, с помощью обдувающего или втягивающего потока воздуха. После прохождения полного цикла, охлажденная вода из поддона перекачивается в систему охлаждения оборудования. Испаряемая влага улавливается каплеуловителем и также возвращается в поддон аппарата.

В зависимости отнаправления движении воздушного потока, эти установки могут быть противоточными или поперечно-точными. В противоточных, воздух движется снизу вверх, навстречу воде, а в поперечно-точных, в поперечном направлении к движущейся по оросителю воде. В плане экономии электроэнергии на работу вентилятора и эффективности охлаждения теплоносителя, противоточные градирни являются наиболее выгодными.

Система водораспределения

Если ороситель отвечает непосредственно за распыление, то водораспределители выполняют равномерную регуляцию потоков по соплам и патрубкам. На сегодняшний день чаще используются напорные водораспределительные агрегаты, базирующиеся на системе трубопроводов и подсоединенных к ним форсунок. Для изготовления такого коллектора применяются металлические и композитные материалы, а также пластмассовые сопла. На этапе распределения воды работа градирни может обеспечиваться автономными факелами с радиусом действия порядка 150-200 см. Интенсивность подачи воды к оросителю будет зависеть от принципа действия сопла – это может быть центробежная, ударная или струйная установка.

Градирня

Градирня — сооружение для охлаждения воды атмосферным воздухом. Применяется главным образом в системах циркуляционного (оборотного) водоснабжения тепловых электростанций и промышленных предприятий для понижения температуры воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов, компрессоров, тепловых конденсаторов и т.п. Охлаждение происходит в основном за счёт испарения части воды под действием потока воздуха (испарение 1% воды понижает её температуру примерно на 6°C). Воздушный поток создаётся вентилятором либо образуется вследствие естественной тяги, возникающей в высокой башне. Охлаждаемая вода разбрызгивается в потоке воздуха и под действием силы тяжести стекает в резервуар охлаждённой.

Градирня (нем. gradieren — сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для добычи соли выпариванием) — устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями (англ. cooling tower).

В настоящее время градирни в основном применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях, ТЭЦ, АЭС). В гражданском строительстве градирни используются при кондиционировании воздуха, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, охлаждения аварийных электрогенераторов. В промышленности градирни используются для охлаждения холодильных машин, машин-формовщиков пластмасс, при химической очистке веществ.

Процесс охлаждения происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха (вентиляторные градирни). В случае с эжекционными градирнями охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающими площадь тепломассообмена, каждая — 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, представляющие собой принцип двойного действия, охлаждая распыляемую жидкость не только снаружи, но и внутри) и особенностями конструкции. При испарении 1% воды, температура оставшейся массы понижается на 5,48°C, а в случае с описанным эжекционным принципом охлаждения температура оставшейся массы понижается на 7,23°C.

Как правило, градирни используют там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоёмы (озёра, моря).

Простой и дешёвой альтернативой градирням являются брызгальные бассейны, где вода охлаждается простым разбрызгиванием.

2 Принцип работы и применение

Градирня (или градильня, как неверно её называют) представляет собой теплообменник, используемый для передачи отходов технологического тепла в атмосферу путём охлаждения потока рабочей жидкости. Тип отвода тепла в большинстве этих устройств называют испарительным, поскольку наибольшая часть его тратится на испарение в потоке движущегося воздуха, обеспечивая тем самым охлаждение остальной части жидкости. Тепло, переданное подвижному воздуху, вместе с последним уходит в атмосферу.

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.

Характеристики градирни

К основным эксплуатационным параметрам можно отнести производительность и температурные режимы, с которыми в принципе может работать конкретная станция. Что касается первого значения, то крупные градирни могут охлаждать ресурс на скорости порядка 200 м3/ч. Высота таких сооружений составляет 150-170 м при диаметре основы около 150 м. Температурные величины, как уже отмечалось, напрямую зависят от принципа работы станции. Например, конструкции с естественной циркуляцией воздуха работают с теплой жидкостью на 30-40 °C. В таком состоянии она поступает в резервуар, а после охлаждения ее температура понижается до 15-20 °C. Не делает воду ледяной и эжекторный комплекс. Его преимущество скорее заключается в возможностях работы с входящими температурами свыше 60 °C. Степень понижения может достигать 20 °C. На работоспособность эжекторов влияет и величина плотности орошения градирни. Что это за показатель? Он определяет удельную величину жидкостного расхода на 1 м2 орошаемой площади. Оптимальные значения приходятся на диапазон от 6 до 12 м3/ч.

Принцип работы градирни

Вентиляторная градирня – это устройство, предназначенное для дисперсии в атмосферном воздухе потока тепла, полученного охлаждающей водой в охладительных устройствах. В градирне происходит непосредственный контакт охлаждаемой воды с атмосферным воздухом.

Теплая вода доплывает в главный коллектор водораспределителя. Далее происходит дистрибуция через трубную систему к форсункам. Форсунки распыляют струи воды на ороситель, создавая пленку воды с большой развитой поверхностью контакта. Вода, отрывающаяся от нижних краев элементов стока оросителя, опадает в форме дождя в резервуар, находящийся под градирней, откуда нагнетается обратно в охлаждаемые устройства.

Процесс охлаждения воды проходит, в главной мере, за счет испарения протекающей струей воздуха небольшой части струи охлаждаемой воды (транспорт массы), с использованием теплоты фазового перехода (теплоты испарения), получаемой от водной струи, а также — в меньшей мере – за счет конвективного теплообмена между водой и воздухом (транспорт тепла).

Противоточное течение воздуха в градирни, вызвано вытяжным действием осевого вентилятора, производительность которого подобрана к требуемым параметрам охлаждения. Вентилятор установлен внутри корпуса, на перекрытии отсека градирни. Воздух втягивается внутрь отсека через входные окна, оснащенные в жалюзи входа воздуха, которые предохраняют от втягивания твердых тел из окружения, например листьев, а также от разбрызгивания охлаждаемой воды вне градирни. Втянутый воздух протекает далее через зону дождя под оросителем, через оросительное заполнение, зону разбрызгивания воды над оросителем, а далее происходит уловление капель каплеуловителем, который сводит к минимуму потерю воды из-за возношения капель. Подогретый и увлажненный воздух протекает через вентилятор, после чего через верхний разрез корпуса вентилятора выдувается наружу, в окружение.

Степень охлаждения воды в мокрой градирни зависит от температуры термометра влажного воздуха, втягиваемого снаружи, объема воздуха (производительности вентилятора) и технических решений самой градирни. Градирни проектируются для получения ожидаемого эффекта охлаждения в наиболее неблагоприятных условиях (высокая температура и влажность воздуха) и учетом необходимости изъятия максимального количества тепла из воды. Под такие условия подбирается также мощность вентилятора. При понижении температуры окружения, или количества тепла, которое следует отводить, установленная мощность становится лишней. Для понижения эксплуатационных расходов, а также для улучшения безопасности эксплуатации, в приводах вентилятора могут быть установлены двухскоростные двигатели (устанавливаемые по отдельному заказу). Обороты вентиляторов, а следовательно и расход электроэнергии, устанавливается в таких случаях в зависимости от температуры охлажденной воды.

Для обеспечения стабильной и безопасной работы системы охлаждения, следует позаботиться о сохранении соответствующих свойств охлаждающей воды, так как из-за постоянного испарения, растет концентрация химических и механических засорений в охладительном цикле. Соответствующая очистка воды, продувка и пополнение охладительной системы, являются одними из главных параметров, влияющих на долговечность частей градирни и других устройств, связанных с охладительным циклом.

Заключение

За исключение отдельных технико-конструкционных решений внутри станции конструкция градирни как промышленного объекта может показаться принципиально устаревшей. Но есть ли альтернатива таким сооружениям? Задачи охлаждения различных технических жидкостей в больших объемах также решаются с помощью брызгальных бассейнов и прудов-охладителей. Но и в этих случаях наблюдаются те же проблемы в виде низкой производительности, которые дополняются и спецификой использования естественных рабочих сред. В том же пруду регулярно цветет вода, что требует выполнения специальных мер по биологическому обслуживанию объекта.

И на этом фоне не так уж плоха градирня. Что это с точки зрения самих эксплуатирующих предприятий? Как минимум оптимальное по финансовым и трудовым затратам технологическое средство для поддержки вспомогательных процессов охлаждения рабочего оборудования. Причем в некоторых случаях такая переработка технической жидкости является единственно оправданным способом, так как производительность в плане температурной регуляции вполне укладывается в нормативы отвода производственных стоков.

Источник

Читайте также: голландка порядовка

Комментировать
0
82 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит