Градирен что это – Фотографии строительства градирни ПГУ. Характеристики, классификация, принцип работы градирен

Градирня — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Гради́рня (нем. gradieren — сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для добычи соли выпариванием) — устройство^[1] для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями.

В настоящее время градирни большой производительности применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях (в том числе АЭС) и ТЭЦ. В гражданском строительстве градирни используются, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, при кондиционировании воздуха, охлаждении аварийных электрогенераторов. Наибольшее распространение применение градирен получило в промышленности для охлаждения разного рода технологического оборудования, при химической очистке веществ, часто в связке с системой местных очистных сооружений (МОС). Имеют широкое применение на предприятиях ВПК, энергетической, судостроительной, авиационной, химической отраслей, металлургии, машиностроения, и пищевого производств и т.д.

При замыкании водооборотного цикла на местные водоочистные сооружения решается и задача утилизации значительного количества технических сточных вод, перенаправляемых на градирную установку. А технические решения по утилизации тепловой энергии (избытка пара) с применением теплонасосных установок (ТНУ) позволяют преобразовывать её в электроэнергию.

Процесс охлаждения в случае классических вентиляторных градирен 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. В инновационных эжекционных градирнях охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающие площадь тепломассообмена, каждая — 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, и 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 используются там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоёмы (озёра, моря), а также из-за опасности их загрязнения.

Простая и дешёвая альтернатива градирням — брызгальные бассейны, где вода охлаждается простым разбрызгиванием, правда, с небольшим эффектом.

ru.wikipedia.org

Градирня и ее принцип работы, виды и типы градирни

Градирни применяют на промышленных предприятиях, атомных электростанциях и ТЭЦ для охлаждения технологического оборудования.

Работа любой градирни основана на охлаждении некоторого объема жидкости атмосферным воздухом. Именно отсутствие иного, нежели воздух, хладагента и отличает градирню от кондиционера, холодильника, или чиллера.

По принципу действия есть два основных типа:

• испарительные – открытые;
• сухие — закрытые.

Испарительная градирня открытого типа работает так: разбрызгивает горячую воду и смешивает ее с более холодным наружным воздухом. При этом часть воды превращается в пар и вместе с нагревшимся наружным воздухом выбрасывается в атмосферу, оставшаяся же вода охлаждается.

По способу подачи воздуха градирни испарительного типа бывают:

• поперечноточные;
• противоточные;
• брызгальные;
• эжекционные.

Принцип работы драйкулера, или градирни «сухого» (закрытого) типа заключается в понижении температуры. Жидкость проходит внутри замкнутого контура теплообменника и обдувается уличным воздухом. Такой же принцип используется в системе охлаждения двигателя автомобиля, когда охлаждающая жидкость проходит через радиатор, обдуваемый вентилятором. При этом непосредственный контакт жидкости с подаваемым воздухом отсутствует.

 

Для Вашего удобства приведем классификацию градирен по различным признакам в наглядной форме.

ОТКРЫТЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ГРАДИРНИ

Открытые, или мокрые градирни обеспечивают охлаждение за счет непосредственного контакта воздуха и воды.

В зависимости от способа перемешивания различают следующие виды испарительных (мокрых) градирен:

• Оросительные (насадочные): поперечноточные и противоточные. Устройства осуществляют контакт подаваемого воздуха с охлаждаемой водой на развитой поверхности оросительного слоя (насадки). Если направление движения потоков воды и воздуха параллельное (противонаправленное), то градирня относится к противоточному типу. Если же поток воздуха движется перпендикулярно потоку воды, то градирня будет поперечноточного типа.

• Безнасадочные: брызгальные и эжекционные. Они работают за счет распыления воды и разделения ее на мелкие капли. Теплообмен у них происходит на поверхности капель.

Брызгальные градирни, или брызгальные бассейны отличаются от эжекторных давлением, под которым происходит процесс разбрызгивания.

В эжекционных градирнях разбрызгивание воды специальными форсунками происходит при давлении 0,3-0,4 МПа. Получившийся мелкодисперсный факел с частицами размером 0,2 мм движется с большой скоростью, порядка 16-20 м/с. За счет такого движения поток капель интенсивно увлекает (эжектирует) за собой атмосферный воздух, при этом перемешиваясь.

Рассмотрим более подробно два этих класса градирен и разберемся в их достоинствах и недостатках.

Поперечноточные градирни

В поперечноточной градирне вода из коллектора подается в специальный бак — потолочный распределитель. Оттуда уже без давления, самотеком она стекает вниз по узкому слою специального оросителя.

Теплообмен и испарения (обмен масс) происходит за счет большого количества воздуха, подаваемого вентилятором.

В таких градирнях воздух движется в слое оросителя горизонтально перпендикулярно падающей сверху вниз воде. Отсюда название: поперечноточная градирня. Вход воздуха может быть с одной или двух сторон, соответственно получится одно- или двухпоточная система.

Особенности поперечноточных градирен:

• Использование поперечноточных градирен зимой сильно затруднено. В безнапорной системе водораспределения отсутствует подпор, аэродинамическое сопротивление оросителя больше на 30 %. Именно поэтому основное распространение такие градирни получили в странах  с теплым климатом: ОАЭ, Иран, Индия, Пакистан.
• Водоуловитель совмещен с жалюзи и выполняет двойную функцию: предотвращает унос и разбрызгивание капель воды.

Так как в нижней части оросителя образовывается слабо орошаемая зона, то весь слой оросителя целесообразно делать наклонным, чтобы сместить нижний ярус к центру и уменьшить обмерзание.

 

Экономически применение таких градирен оправданно при условии круглогодично теплого климата.

Тогда экономия места за счет возможности увеличивать высоту градирни и отсутствие давления в верхней точке водораспределительной системы окупают прочие недостатки. В последнее время такие градирни активно продвигаются на российском рынке под соусом новизны и энергоэффективности. Однако, в наших реалиях применение поперечноточных градирен в крупных водооборотных циклах – ошибка.

Еще о поперечноточных градирнях читайте в статье Модернизация поперечноточных вентиляторных градирен и книге В.С Пономаренко Градирни промышленных и энергетических предприятий стр. 234-237.

Тепловой расчет аналогичен теплогидравлическому расчету классической вентиляторной градирни, только коэффициент тепломассобмена на 20% меньше. Это значит, что при одинаковых условиях поперечноточные грдирни охлаждают хуже противоточных, из-за менее эффективного использования поверхности оросителя.

Преимущества:

• занимают меньше места, так как могут быть спланированы «в высоту»
• требуют меньшего давления в системе водораспределения

Недостатки:

• на 30% менее эффективный ороситель
• большая стоимость
• обмерзают зимой
• сложность с ремонтом, так как в России не производят запчастей

Противоточные градирни

Они делятся на 2 большие группы: башенные и вентиляторные. Разница в том, как создаются потоки воздуха: естественным, или принудительным способом.

Конструктивно в обоих типах горячая вода по водораспределению через сопла разбрызгивается вниз на ороситель. Она проходит через блоки оросителя, растекается на их поверхности и смешивается с уличным воздухом. Затем остывает и стекает в бассейн для сбора жидкости.

ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ ПРИНЦИП РАБОТЫ

Принцип работы вентиляторной градирни заключается в подаче большого количества воздуха за счет работы вентилятора с лопастями с диаметром до 20 метров. Такой вентилятор подает до 10 000000 кум.метров воздуха в час.

Подробнее о вентиляторах градирни

При соотношении 1 м³ воды к 600 м³ воздуха и более начинается эффективное охлаждение. Воздух поступает в градирню через специальные окна, распложенные снизу металлического каракаса. Их размер должен быть достаточен для прохода огромного объема воздуха.

Встреча воды, разбрызгиваемой соплами, и воздуха происходит на поверхности блоков оросителя. Их основная функция — сделать поверхность и время соприкосновения максимальными. Чтобы вентилятор не выдувал много воды используют специальный водоуловитель.

Видео градирни

 

Благодаря различным видам оросительных блоков и широкой гамме осевых вентиляторов такие градирни могут быть подобраны в большем диапазоне  нагрузок по воде и обеспечивать глубокое охлаждение воды с перепадом до 30 °

Кроме того, есть возможность установки воздухорегулирующих жалюзи и реверса двигателя. Это позволит прекрасно эксплуатировать градирню в зимние морозы.

По типу оросителя различают следующие типы вентиляторных градирен:

• пленочные;
• капельные;
• капельно-пленочные.

Наиболее эффективные капельно-пленочные вентиляторные градирни. Они совмещают свойства капельных и пленочных оросителей и лучше всего охлаждают воду.

Для малых расходов оборотной воды вентиляторы градирни поставляются на предприятия в готовом виде, по этому признаку их называют малогабаритными или блочными мини градирнями.

Этот тип градирен характеризуется невысокими перепадами температур на входе и выходе, при этом и электропотребление сравнительно не высоко.

Преимущества:

• гибкость конструкции;
• отсутствие обмерзания;
• энергоэффективность;
• легкость ремонта;
• наличие большого ассортимента запасных частей.

Недостатки:

• требуется обученный персонал для обслуживания;
• необходимы дополнительные меры зимой.

БАШЕННАЯ ГРАДИРНЯ

Башенная градирня представляет собой железобетонную или металлическую трубу конической формы, внутри которой находится система подачи воды, ороситель и резервуар. Поток наружного воздуха через входные отверстия в нижней части трубы поднимается вверх через ороситель за счет создания естественной тяги в трубе.

Этот вид промышленных градирен обеспечивает большую тепловую мощность за счет гигантского количества воды, охлаждаемого с небольшим температурным перепадом (5-10 ⁰С)

В основном башни – это градирни ТЭЦ или АЭС.

К достоинствам башенных градирен можно отнести отсутствие потребления электроэнергии.

Гигантские капитальные затраты на строительство и большая занимаемая площадь – большие минусы при выборе этих градирен.

Так же стоит отметить, что ввиду отсутствия принудительной тяги и возможность развернуть поток воздуха , эксплуатация этих  градирен требуют дополнительных приспособлений и мероприятий. Например, тамбур и жалюзи.

Преимущества:

• нет затрат электроэнергии при эксплуатации;
• предназначены для больших расходов воды.

Недостатки:

• малая глубина охлаждения;
• дорогое строительство;
• сложное строительство и ремонт;
• требуют специальных мероприятий для зимнего периода.

ЭЖЕКЦИОННАЯ ГРАДИРНЯ

Эжекционная градирня представляет собой корпус из стали, в котором размещен высоконапорный трубопровод с соплами (эжекторами) специальной конструкции. При распылении воды под давлением через эжектор, происходит подсос наружного воздуха в зону рязрежения. Воздух перемешивается с водой и охлаждает её.

Основными плюсами этого типа является полное отсутствие ограничения в температуре охлаждаемой воды. В оросительных системах обычно более +60 ⁰. Вода не охлаждается, так как полимер, из которого изготовлен ороситель, становится пластичным и может разрушаться. Но, есть ряд минусов, которые накладывают сильные ограничения на распространение данного типа градирен.

Во-первых, это необходимость создать давление в эжекторе. Отсутствие вентилятора градирни с лихвой компенсируется повышенной мощностью насосов. Как пример, для сравнительного объема охлаждающей воды мощность  вентиляторной  установки составляет 75 кВт, а мощность насоса при эжекции уже 160 кВт. Кроме этого, уменьшается срок эксплуатации трубопроводов системы.

Во-вторых, зимой невозможна циркуляция, так как мелкая водяная взвесь будет моментально замерзать. Требуется организовать байнасирование воды.

В-третьих, капельный унос у таких градирен выше в 1,5-2 раза, а применение водоуловителя создает дополнительное сопротивление и ухудшает охлаждение воды.

Применение эжекционных градирен выгодно при температуре воды более 60 ⁰С и/или малом расходе воды.

Преимущества:

• могут работать на горячей воде с t ≥ 60  ⁰С;
• не требуется обслуживать вентилятор;
• отсутствие механических подвижных частей.

Недостатки:

• большие энергозатраты на создание повышенного давления воды;
• большой капельный унос;
• сложность эксплуатации зимой.

СУХАЯ ГРАДИРНЯ

Радиаторная (сухая) градирня изобретена венгерскими инженерами Геллером и Фарго и изначально использовалась для охлаждения конденсаторов электростанций. Она представляет собой корпус с размещенным внутри теплообменником (радиатором), по которому циркулирует охлаждающая жидкость и одним, или несколькими вентиляторами, обдувающими радиатор потоком наружного воздуха.

Радиатор из оребренных, чаще всего медных или алюминиевых трубок, обуславливает то, насколько хорошо сухие градирни будут охлаждать воду.

Применение качественного радиатора из меди, с тонкими каналами делает стоимость сухой градирни очень большой. Уменьшая стоимость решения, приходится жертвовать и эффективностью.

Сухие градирни имеет смысл использовать, когда технология требует изоляции контура циркуляции от внешней среды, или при отсутствии возможности организовать подпитку в необходимых количествах. Тогда использование контура сухой градирни со смесью этиленгликоля является практически единственным решением. Еще выбор в пользу сухой градирни целесообразен при температуре теплоносителя, или оборотной воды на грани кипения. Например, в оборотных циклах АЭС или НПЗ.

В остальных случаях более дешевым и оправданным будет применение вентиляторной промышленной градирни, так как расход воздуха вентилятора открытой градирни в 5 раз меньше, чем у закрытой. Мощность вентилятора пропорционально меньше у открытых градирен.

Преимущества:

• закрытый контур, отсутствие попадания примесей в воду;
• возможность работы на кипящей воде;
• возможность работы на этиленгликоле;
• отсутствие капельного уноса.

Недостатки:

• низкая эффективность охлаждения;
• дорогая конструкция и материалы;
• требовательность к обслуживанию и чистке теплообменника.

acs-nnov.ru

История градирни, необычное применение и окраска градирен

ЧТО БЫЛО ДО ГРАДИРЕН?

В начале 20-ого века для добычи соли использовали метод выпаривания.

Выпаривание – это химико-технологическая обработка для выделения разного вида растворителя из раствора. Этот метод применялся и для концентрирования раствора, или кристаллизации различных растворённых веществ. Метод выпаривания активно применяется в химии и сейчас.

Для выпаривания соляного раствора и применяли гиперболоидные башни. Отсюда и пошло название градирня, что в переводе с немецкого gradieren означает сгущать соляной раствор.

ИСТОРИЯ ГРАДИРЕН, С ЧЕГО ВСЁ НАЧИНАЛОСЬ

История охлаждающих установок в том виде, как мы их знаем сейчас, берёт своё начало с 1918 года. Тогда профессор машиностроения Фредерик ван Итерсон, который так же занимал пост директора государственных шахт в Нидерландах, построил первую в мире гиперболоидную башню. Она находилась в городе Херлен на юге Голландии. В том же году Фредерик запатентовал своё изобретение. На тот период башня являлась очень эффективной и технологичной.

До изобретения Фредерика ван Итерсона, у охлаждающих башен не было постоянных форм. Они были округлой формы, так называемый гиберболоид, или прямоугольной. Располагались сооружения как отдельно от зданий, так и на их крышах. Но, несмотря на способ размещения, принцип их работы был схож и основывался на испарении.

Схема оборотного водоснабжения предприятия:

Впоследствии данные испарительные башни стали применяться для охлаждения жидкости на различных предприятиях.

В истории охлаждающих установок существует еще один важный исторический факт. Он произошел во времена 2-ой мировой войны в Великобритании. В этой стране градирни использовали для защиты электрических станций от теоретических военных ударов Германии. Градирни, а так же стоящие вблизи с электростанциями объекты камуфлировали под обычные местные поселения. На стены наносили различные рисунки, импровизирующие дома или природу (деревья и другую растительность). Это позволяло добиться маскировки стратегически важных объектов и быть им незаметными для врага.

В остальном же водоохлаждающие башни использовались только в мирных целях. Для этого они служат и по сей день.

САМЫЕ, САМЫЕ ГРАДИРНИ

За все время существования и эксплуатации градирен было построено большое количество различных водоохлаждающих установок. Изначально они строились в виде гиперболоида (башенные градирни), сейчас же более распространены вентиляторные.

Давайте поговорим о наиболее интересных градирнях, которые были построены по всему миру и используются в данный момент.

Самая большая по производительности градирня была возведена в Германии, на атомной электростанции Исар 1, в 14 км от города Ландсхут, в провинции нижней Баварии. Она была названа в честь реки Исар, рядом с которой и располагается. Её высота равна 165м, в диаметре 153 м, а её максимальная производительность равна 216 000 м3/ч.

Самая высокая башенная охлаждающая установка построена в Индии в 2012 году. Она расположена около индийского округа Раджастан на ТЭЦ Калисинд. Высота данной охладительной башни равна 202 метрам. Но существует еще одна такая же башня в 202 метра. Построена она на той же ТЭЦ, но только на втором энергоблоке. Это башни-близнецы.

Поговорим о рекордах градирен в России.

Начнем с самой высокой. Она была построена в 2012 году и расположена на Нововоронежской АЭС-2. Градирня служит для охлаждения жидкости на первом энергоблоке. Высота башни равна 172,5м.

В ближайшем будущем планируется постройка более высокой башенной градирни в России на Курской АЭС-2. Её высота по проекту составляет 179 метров.

В строительстве вентиляторных градирен тоже есть свои маленькие рекорды. Одна из таких рекордсменок была построена в 2012 году на ТЭЦ 11, которая относится к филиалу Иркутскэнерго. Размер одной секции составляет 18 на 18 метров, соответственно площадь орошения секции градирни равна 324 м.

ГРАДИРНИ В ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОМ ИСКУССТВЕ

Этот раздел начнем с самой большой градирни, которая была задействована в изобразительном искусстве. Она построена в Германии, высота её равна 131 метру. Её основная изюминка заключается в рисунке, который нанесён на всю поверхность башенной градирни. Он виден на расстоянии более 20 километров. Швейцарский живописец Кристоф Рис нарисовал самую огромную карту мира во всем мире. Рисунок был внесен в книгу рекордов Гиннеса.

Следующие раскрашенные охлаждающие башни находятся в Южной Африке, в пригороде Йоханесбурга.

Их разукрасили перед чемпионатом мира по футболу, проходившему там же в 2010 году. Тематика данных изображений повествует об этнических традициях коренного населения. А некоторые спонсоры чемпионата превратили охлаждающие установки в огромные рекламные башни.

Так, национальный банк FNB (First National Bank) разместил на одной из градирен свой логотип.

А всемирно известная компания по производству газированных напитков The Coca-Cola Company разрисовала отдельно стоящую башенную градирню под корпоративные цвета компании.

Следующие объекты, на которых, нанесены потрясающие изображения, находятся во Франции. На градирне, расположенной на гидроэлектростанции Тигнес, нарисован великолепный рисунок древнегреческого героя Геркулеса. Автором данного искусства является французский художник Жан-Мари Пьере (Jean-Marie Pierret).Pierret.

В 1991 году владельцы одной из самых крупных АЭС во Франции «Круа» (Cruas) пригласили Жана-Мари для нанесения рисунка на свою градирню. К работе были привлечены 8 профессиональных промышленных альпинистов. Для достижения цели им потребовалось более 4-х тысяч литров краски и было затрачено почти 8 тысяч часов. Работы продолжались в течение 14 лет и изображение под названием «Аквариус» (Aquarius) было полностью завершено в 2005 году.

В России так же есть градирни с нанесенными на их поверхность рисунками.

Вот одна из них:

Она расположена в Челябинске, на ТЭЦ-2. Раскраска градирни соответствует корпоративным цветам компании «Фортум». Поскольку станция принадлежит данному концерну, то и цвета подобраны под их корпоративный стиль.

Столица нашей Родины Москва тоже не осталась в стороне. На ТЭЦ №23, находящейся в районе «Метрогородок», построены 3 башенных градирни. На них нет ни рекламы, ни чьих-либо портретов, рисунки не приурочены к каким-либо событиям, но они всё равно выглядят потрясающе.

Но самые трогательные рисунки башенных градирен выполнены детьми в Санкт-Петербурге. Там проводился творческий конкурс, приуроченный ко Дню энергетика, под названием «Раскрась градирни атомной станции». Организаторы конкурса были шокированы количеством работ — дети до 15 лет прислали более 300 рисунков. Будем надеяться, что лучшие работы со временем будут реализованы и наша страна пополнится новыми масштабными произведениями искусства.

ЗАБРОШЕННЫЕ ГРАДИРНИ

Заброшенные градирни – новый способ развлечения.

В наше время появилось значительное количество экстремальных видов спорта и развлечений, таких как пейнтбол, прыжки с парашютом, сёрфинг, банджи-джампинг, скалолазанье и множество других. Но мало кто знает, что и заброшенные башенные градирни используют в экстремальных развлечениях.

В Санкт-Петербурге любители прыгать с высоты на веревке, так называемые роуп-джамперы, облюбовали для своей забавы одну из неэксплуатируемых градирен.

Украинским экстремалам тоже, есть где пощекотать нервы.

Это заброшенная градирня построена на металлургическом комбинате «Запорожсталь». Данный завод считается одним из самых крупных загрязнителей окружающей среды в стране.

Фотография сделана с самой высокой точки охлаждающей установки. Отсюда видно, что внизу как будто бы построена огромная паутина, которую и облюбовали местные и приезжие сталкеры. Они лазают по ней, получая свою долю адреналина и делают захватывающие фотосессии.

Пожалуй, самая экстремальная заброшенная градирня находятся всё в той же Германии.

Эта охладительная башня построена на незапущенной атомной электростанции, расположенной на берегу реки Рейн. В 1991 году, спустя некоторое время после катастрофы в Чернобыле, а так же благодаря многочисленным акциям протестов экологов, правительство Германии закрыло этот проект. Станция так и не была достроена.

Бизнесмены из Нидерландов выкупили АЭС и разместили на её территории, пожалуй, самый экстремальный парк развлечений Wunderland Kalkar.

Карусель для любителей высоты расположена в центре градирни.

На наружной стороне башни, разместили скаладром.

А внизу градирни построили водные каналы, для любителей прогулок на лодках.

Внешние стены градирни украшает великолепный рисунок зимних гор.

А ночной вид башни потрясает воображение:

На сегодняшний день существует несколько видов и типов градирен. Узнать какие и познакомиться с принципом их работы Вы можете в этой статье.

Автор: ООО «НПО «Агростройсервис»
Дата публикации: 20.08.2017

acs-nnov.ru

Для чего нужна градирня и принцип её работы. На примере Благовещенской ТЭЦ — Александр Головко

В 2014 году я первый раз побывал на ТЭЦ, посмотрел всё изнутри и досконально изучил принцип работы данного типа электростанции. По итогам той поездки я написал пост — Как работает ТЭЦ или Благовещенская ТЭЦ — взгляд изнутри. Что же такое градирни? Это то, с чем у любого нормального человека ассоциируется ТЭЦ, но это лишь верхушка айсберга. Самое время сорвать покровы и разобраться с этой нехитрой конструкцией. Мне повезло, я смог посмотреть на процесс строительства новой градирни и побывать внутри действующей конструкции.

02. Посмотрите какая красота! Такое ощущение, что это кадр из какого-то фантастического фильма, но нет, это я снял внутри самой охлаждающей башни, огромного холодильника, или если называть вещи своими именами, обычной градирни каких по всей стране понастроено великое множество.


Для начала давайте обратимся к простым формулировкам, а потом попробуем их расшифровать:

Градирни — это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями — это более понятно звучит.

Башенная градирня – это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни. Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подается в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая – уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств.

03.

Вода на электростанциях нужна для охлаждения технических узлов и агрегатов. В процессе охлаждения она нагревается и при этом она движется по замкнутому контуру, иначе говоря по кругу. Так вот, в эту цепь встраивают градирню, которая и охлаждает воду. Если рядом с электростанцией есть озеро или водоём, то вода для охлаждения берётся оттуда и соответственно градирню в таком случае строить необязательно. Важно отметить, что существует несколько видов градирен, но мы сейчас говорим о самой распространённой — градирне башенного типа. Помимо этого, существуют ещё башенные и вентиляторные градирни, у всех есть, как и свои плюсы, так и свои минусы.

Первую башенную градирню в нынешнем её виде построили в 1918г. в Нидерландах в городе Херлен. Её изобрел профессор машиностроения и директор голландских государственных шахт Фредерик ван Итерсон. Ему удалось создать максимально эффективную охлаждающую конструкцию, как в технологическом, так и в экономическом отношениях. До этого градирни не имели постоянной формы.

04.

Как происходит процесс охлаждения воды

Градирня в виде башни относится к испарительному типу градирен, внутри конструкции происходит передача тепла от жидкости атмосферному воздуху при поверхностном испарении при непосредственном контакте сред. Башенная градирня представляет собой конструкцию, в которой из-за разности давлений внутри и снаружи башни создается естественная тяга. В нижней ее части расположены технологические элементы — система водораспределения, ороситель, водоуловитель. 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 оборотной воды. А благодаря тяге, создаваемой за счет перепада высот, насыщенная теплыми парами капельно-воздушная смесь отводится из градирни.

Если в двух словах — вода падает вниз, а воздух, который идёт вверх наперекор воде охлаждает жидкость, вот так всё просто и легко.

05. Из-за постоянного испарения внутри градирни всегда стоит туман.

06.

07. Вот так происходит процесс орошения горячей воды.

08. Мы уже разобрались, что вода стекает вниз, выглядит это так словно идёт дождь! Если подойти к градирне поближе, то можно самому посмотреть, как это выглядит со стороны.

09.

09. Посмотрите на основание градирни и обратите внимание на трубы, идущие из-под земли, по ним вода поступает в градирню, и по ним же уходит в систему. А ещё в самом внизу можно увидеть, как бы «распахнутые окна» градирни, через эти отверстия воздух нагнетается в башню, они кстати регулируются. Представьте себе жалюзи, тут действует примерно аналогичный принцип.

10. Поближе.

11. Вот тут очень хорошо видны все элементы основания градирни.

12. Ещё несколько атмосферных фотографий, на закуску!

13.

14. Вот так выглядит основание строящейся градирни.

Интересный факт!

Во время Второй мировой войны правительство Великобритании для защиты собственных электростанций от возможных ударов немецких войск камуфлировало градирни и стоящие рядом объекты под обычные городские поселения. На стены башен наносились рисунки домов и деревьев, чтобы заметные издалека стратегически важные объекты не были заметны.

15. Я напишу ещё один пост, посвящённый Благовещенской ТЭЦ, он будет посвящён строительству второй очереди электростанции.

Вот здесь очень интересная попсовая статья про различные градирни мира — http://zavodtriumph.ru/articles/452

Добавь в друзья!

Я в ВК || Группа в ВК || YouTube || Я в ОК || Твиттер || Хоккейный твиттер || Я в FB || Я в Google+ || Мой Instagram || RSS

golovko.livejournal.com

Градирня. Что это. Виды и типы

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.

Классификация градирен

ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ ГРАДИРНИ

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

Подробнее о вентиляторных градирнях

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.

Подробнее о башенных градирнях

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.

Подробнее о СК-400

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 ⁰С), 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 созда­ваться 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 мень­шей мере зависит от изменения температуры воздуха. К до­стоинствам гибридной градирни можно отнести заметное сни­жение безвозвратных потерь воды в сравнении с испарительны­ми градирнями и возможность работы без видимого парового факела.

По охлаждающей способности они превос­ходят сухие, но уступают испарительным градирням.

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

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

В нашей стране они не получили распрост­ранения 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.

Подробнее об оросителе

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 -50⁰С до +60⁰С 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.

Подробнее о водоуловителе градирни

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.

Подробнее о соплах

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

Подробнее о вентиляторной установке

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!

Автор: ООО «НПО «Агростройсервис»
Дата публикации: 27.09.2017

Другие статьи

acs-nnov.ru

градирня — это… Что такое градирня?

ГРАДИРНЯ — (от и ново лат. gradi шагать). Заведение, где сгущают соляной раствор, чем облегчается работа выпаривания соли. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГРАДИРНЯ от новолатинск. gradi, шагать. Снаряд для… …   Словарь иностранных слов русского языка

Градирня — – башня с железобетонным или металлическим каркасом обшитым асбоцементными/алюминиевыми панелями. Градирня предназначенна для охлаждения циркуляционной воды при оборотной системе водоснабжения. [Словарь архитектурно строительных терминов]… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Градирня — Градирня. ГРАДИРНЯ (от немецкого gradieren сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для добычи соли выпариванием), сооружение для охлаждения воды атмосферным воздухом. Применяется главным образом в системах циркуляционного… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

градирня — охладитель, градильня, теплообменник Словарь русских синонимов. градирня сущ., кол во синонимов: 4 • градильня (1) • …   Словарь синонимов

Градирня — башня с железобетонным или металлическим каркасом обшитым асбоцементными/алюминиевыми панелями. Градирня предназначенна для охлаждения циркуляционной воды при оборотной системе водоснабжения. Источник: Словарь архитектурно строительных терминов… …   Строительный словарь

Градирня — – башня с железобетонным или металлическим каркасом обшитым асбоцементными/алюминиевыми панелями. Градирня предназначенна для охлаждения циркуляционной воды при оборотной системе водоснабжения …   Словарь строителя

градирня — Сооружение для испарительного охлаждения воды атмосферным воздухом в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий и в устройствах кондиционирования воздуха [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя… …   Справочник технического переводчика

ГРАДИРНЯ — (от нем. gradieren сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для получения соли выпариванием) сооружение для охлаждения воды атмосферным воздухом. Применяется главным образом в системах циркуляционного (оборотного) водоснабжения… …   Большой Энциклопедический словарь

ГРАДИРНЯ — (башенный охладитель), высокое сооружение, в котором атмосферный воздух используется для охлаждения горячей воды в системах охлаждения, а также в паровых энергетических установках. Существуют три типа градирен: атмосферные (зависящие от наличия… …   Научно-технический энциклопедический словарь

ГРАДИРНЯ — ГРАДИРНЯ, градирни, род. мн. градирен, жен. (спец.). Приспособление для выпаривания (градировки) соли на открытом воздухе. «Всё так же каплет соль с градирен.» А.Блок. || Здание, в котором градируют (выпаривают) соль. Толковый словарь Ушакова.… …   Толковый словарь Ушакова

ГРАДИРНЯ — ГРАДИРНЯ, и, род. мн. рен, жен. 1. Сооружение для выпаривания соли из воды (устар.). 2. Устройство для охлаждения горячей воды на промышленных предприятиях (спец.). | прил. градирный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова.… …   Толковый словарь Ожегова

dic.academic.ru

их конструкция, режимы работы, фото

На любых промышленных предприятиях существует вопрос охлаждения жидкостей, которые непосредственно используют в производстве или получают в результате работы других установок (конденсат). Для решения этой проблемы существуют специальные воздушные охладители – промышленные градирни закрытого типа. Что такое градирня и как она работает? На эти вопросы мы постараемся ответить в этой статье.

Типы производственных градирен

Целью установки градирни на промышленных предприятиях является охлаждение больших объёмов воды при помощи воздушного потока. Отсутствие других охладителей, кроме воздуха, отличает градирню от других устройств этого типа.

Классификация градирен

По принципу действия производители различают следующие типы градирен:

• Испарительные водоохладители — открытая установка.
• Сухие градирни — закрытая конструкция.

Градирни открытого типа работают благодаря разбрызгиванию горячей воды и её смешиванию с охлаждённым наружным воздухом. При этом часть оборотной воды превращается в пар и уносится вместе с горячим воздухом за пределы градирни. Оставшаяся в резервуаре вода охлаждается.

Устройство открытой градирни

Сухая градирня охлаждает воду путём прохождения жидкости внутри закрытого отсека, где она принудительно обдувается потоками наружного воздуха. Вода проходит внутри трубок радиатора с ребристой поверхностью, что исключает прямой контакт жидкости с воздухом. Такие водоохладители позволяют поддерживать чистоту обрабатываемого материала и не вызывают проблем при установке.

Устройство закрытой градирни

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.

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.

Охлаждение в сухой градирне происходит без непосредственного контакта воды и воздушного потока. Воздух обдувает ребристую поверхность трубок радиатора, благодаря этому снижается температура жидкости, проходящей по трубкам. Для большей эффективности в некоторых моделях идёт дополнительное орошение трубок водой.

Радиаторы с ребристой поверхностью могут иметь различную конструкцию. Как правило, их изготавливают из стали или алюминия – тонких, но устойчивых к нагреву металлов. Наиболее качественными считаются радиаторы из медных трубок, однако градирни с такими деталями стоят довольно дорого.

Сухая градирня незаменима на тех предприятиях, где к охлаждаемой жидкости предъявляются высокие требования чистоты и качества. В испарительных установках вода загрязняется, вступая в непосредственный контакт с воздухом. Закрытый тип воздухоохладителя подойдёт и для тех производств, где необходимо охлаждать воду высоких температур (вплоть до кипящих жидкостей). Оросители открытых установок не способны справиться с такой нагрузкой.

В других случаях, более выгодным и эффективным будет использование вентиляторных градирен, так как расход воздуха в открытых установках будет меньше.

Условия для эксплуатации сухой градирни

При каких условиях на промышленном предприятии стоит установить сухую систему водоохладителей? Есть несколько рекомендаций к её эксплуатации:

• Требуется постоянное снижение температуры жидкости – воды, масла или др.
• Температура воды, до которой её необходимо снизить, приблизительно равна температуре воздуха окружающей среды (±3…5 °C) .
• На предприятии невозможно установить градирню открытого типа по следующим причинам: недостаточно места, близкое расположение других зданий, непрочный фундамент.
• Расположение не позволяет использовать оборудование испарительного типа.
• Система используется не в постоянном режиме, нет возможности организовать постоянный приток жидкости.
• Высокая жёсткость воды, которую нельзя использовать в открытом охладителе. Жидкость высокой плотности при испарении способна образовывать накипь и другие загрязнения, которые остаются на стенках прибора и в системах разбрызгивания.
• Нельзя организовать постоянное энергоснабжение открытого водоохлаждающего оборудования.

Комбинация сухой градирни с другими охладительными устройствами

Сухая градирня может использоваться в качестве самостоятельного охладителя воды, или совместно с другим прибором данного типа — чиллером. При этом устройства будут дополнять друг друга, работая с изменяющейся производительностью в соответствии с температурой среды и планируемым уровнем охлаждения жидкости. Принцип действия таких парных установок состоит из двух этапов:

• Вода поступает в сухую градирню, где её температура постепенно снижается.
• Жидкость следует в отсек чиллера, который отлаживает температурные показатели до установленной отметки.

Преимущество комбинированной эксплуатации градирни и чиллера состоит в экономии средств и электроэнергии. Чиллеры с предварительным охлаждением стоят дороже и имеют большую мощность, нежели те модели, которые получают уже холодную воду из градирни и доводят её до нужной температуры.

Преимущества установки сухой градирни

Экономный расход электроэнергии. Электричество необходимо только для работы вентиляторов, которые нагнетают воздух в отсеке водоохладителей. В холодное время года некоторые вентиляционные установки отключаются, поскольку среда за пределами градирни изначально имеет низкую температуру. Это также позволяет регулировать и снижать расходы на электричество.

• Сравнительно небольшие траты на покупку и установку оборудования. Сухие градирни стоят меньше, чем чиллеры той же производительности.
• Недорогое обслуживание системы. Поскольку конструкция сухой градирни упрощена по сравнению с «мокрыми» аналогами, помощь специалистов при её обслуживании обходится дешевле.
• Широкий спектр применения. Сухая градирня позволяет охлаждать самые различные жидкости: вода, раствор гликоля, масло и пр.
• Удобство расположения оборудования. Устройства закрытого типа занимают небольшую площадь, они не создают испарений и проблем с монтажом. Их можно устанавливать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Зачастую производится установка на стену или крышу, таким образом, расширяется показатель использования полезной площади на предприятии.

Расчёты для установки сухой градирни

Чтобы подобрать промышленную модель водоохладителя, необходимо осуществить расчёт его производительности. Для вычислений используется несколько физических параметров, которые невозможно свести в единую формулу. Поэтому перед выбором и покупкой градирни на предприятиях необходимо доверить проведение расчётов специалистам. Профессиональные инженеры быстро произведут требуемые вычисления с использованием компьютерных программ и учтут самые мелкие особенности внешней среды.

Стоит отметить, что подбор модели градирни в соответствии с целями и условиями её работы очень важен. В этом случае не стоит полагаться исключительно на цену и «технические характеристики», которые предлагают производители. При малейших отклонениях в расчётах, этот дорогостоящий прибор может оказаться совершенно не эффективным. Градирня должна быть подобрана с учётом климатических особенностей, энергозатрат и совместимости с другим оборудованием на производстве. Поэтому решение данного вопроса стоит доверить профессионалам.

ventinginfo.ru