Эксплуатация градирни для охлаждения воды круглый год. Вода градирни
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.
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
Гради́рня
Гради́рня — 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 пластических масс, 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), а 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.
Основной параметр градирни — величина плотности орошения — удельная величина расхода воды на 1 м² площади орошения.
Основные конструктивные параметры градирен определяются технико-экономическим расчётом в зависимости от объёма и температуры охлаждаемой воды и параметров атмосферы (температуры, влажности и т. д.) в месте установки.
Использование градирен в зимнее время, особенно в суровых климатических условиях, может быть опасно из-за вероятности обмерзания градирни. Происходит это чаще всего в том месте, где происходит соприкосновение морозного воздуха с небольшим количеством теплой воды. Для предотвращения обмерзания градирни и, соответственно, выхода её из строя следует обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по поверхности оросителя и следить за одинаковой плотностью орошения на отдельных участках градирни (только для градирен с оросителем). Нагнетательные вентиляторы тоже часто подвергаются обледенению из-за неправильного использования градирни (для вентиляторных градирен). При использовании эжекционных градирен большая часть этих трудностей исчезает, потому что нет ни вентилятора, ни оросителя.
На ТЭЦ для охлаждения циркуляционной воды наиболее часто применяются градирни, при этом не требуется источник водоснабжения (река, озеро) расположенный вблизи станции. Их особенностью является компактность. Применяют градирни как при расширении КЭС (если невозможно развитие прямоточного или прудового охлаждения), так и при строительстве КЭС.
По способу перемещения воздуха градирни разделяются на башенные, вентиляторные и открытые, а по способу образования поверхности охлаждения – на плёночные, капельные, брызгальные. В зависимости от направления движения воды и воздуха градирни выполняются противоточные, поперечноточные и смешанного типа (рис. 11.5). В башенных градирнях движение воздуха создаётся вытяжной башней, в вентиляторных – вентилятором, а в открытых – естественным движением воздуха (ветром).
Для увеличения контакта воды с воздухом применяются оросительные устройства, которыми вода, подаваемая из конденсатора, разделяется на струи или капли и стекает вниз по щитам. Охлаждение воды происходит за счёт испарения и контакта с воздухом, поступающим в оросительные устройства через окна. Нагретый и насыщенный водяным паром воздух отводится из градирни.
В плёночных градирнях оросительное устройство выполняется в виде щитов, выполненных из досок, асбоцементных листов или пластмассовых элементов, выполненных в форме сот. Устанавливаются они вертикально или с небольшим уклоном. Плёнки нагретой в конденсаторах турбин воды стекают по листам и при соприкосновении с воздухом охлаждаются. Воздух движется между листами.
В капельных градирнях оросительное устройство выполняется из горизонтальных брусков треугольного или прямоугольного сечения, размещаемых в несколько рядов по высоте. Расположение брусков может быть коридорное, шахматное или каскадное. Капли воды падают с бруска на брусок и при соприкосновении с воздухом охлаждаются. В брызгальных градирнях вода распыливается соплами и в струях фонтанов охлаждается движущимся над брызгальном устройством воздухом. Охлажденная вода собирается в бассейне. Пленочные градирни имеют лучшие технические и экономические показатели благодаря большей поверхности охлаждения воды, стекающей в виде пленок по щитам и меньшему аэродинамическому сопротивлению
Для энергетики РФ характерно применение плёночных башенных градирен с естественной тягой. Вода циркуляционными насосами прокачивается через конденсатор турбин и подаётся к распределительным трубам, расположенным над оросительным устройством. Интенсивность охлаждения плёночной градирни по сравнению с капельной в 1,5÷2 paза выше. Вытяжные башни современных градирен выполнены из монолитного железобетона гиперболической формы. Ранее изготовлялись деревянными. Распределительные трубы пленочных градирен имеют сопла, распыливающие воду при давлении 0,015÷0,018 МПа. Основным размером градирни служит площадь оросительного устройства в горизонтальном сечении, которая достигает 4000÷6000 м2, иногда до 9000 м2. К оросительному устройству вода подаётся на высоту 9÷18 м, глубина бассейна - 2 м, высота вытяжной башни крупных градирен - 90÷150 м, диаметр выходного сечения - 45÷60 м.
Воздух поступает в нижнюю часть башни через окна высотой 3÷12 м, расположенные по ее периметру. Оросительные щиты выполняются высотой 120 и 250 см, ширина щитов 1,6 м, толщина - 5÷6 см, расстояние между щитами - 2,5 см.
Капельные градирни устанавливаются при неограниченной площади и применяются для охлаждения небольшого количества воды. В этих градирнях вода поступает в систему самотечных лотков, в днище которых установлены цилиндрические насадки. Под насадками расположены пластмассовые или фарфоровые тарелочки, с которых вода в виде струй и капель поступает на горизонтальные планки треугольного или прямоугольного сечения. По высоте они размещаются в несколько рядов. После них вода собирается в бассейне.
Капельно-плёночные градирни на периферии имеют оросительное устройство капельного типа, а в центральной части – устройство плёночного типа, имеющее более низкое гидравлическое сопротивление.
На ТЭЦ применяются крупные градирни площадью оросительного устройства (в горизонтальном сечении) 4000÷6500 м2 и 9000 м2. Их производительность определяется по летнему режиму при расчётных теплофикационных параметрах пара. В зимнее время температура охлаждённой в градирне воды, не должна быть ниже 10÷12 °С, чтобы исключить обмерзание. Это обеспечивается перекрытием окон щитами и установкой по периметру градирни тепловой завесы.
Вентиляторные градирни применяют в южных районах. Их используют на передвижных электростанциях. Особенность вентиляторных градирен – повышенный эффект охлаждения и простота регулирования температуры охлаждаемой воды. Они имеют меньшие размеры, но расход электроэнергии значительно выше и составляет до 0,5÷0,7 % вырабатываемой энергии. Движение воздуха создаётся пропеллерным вентилятором с вертикальной осью и приводом от электродвигателя. Стоимость вентиляторных и башенных градирен примерно одинакова.
Открытые градирни имеют небольшую производительность и повышенные потери воды при уносе. Применяются на малых ТЭС.
Охлаждение воды в градирнях происходит в основном за счёт испарения. Количество Gи теряемой при испарении воды связано с расходом Gо.в охлаждающей воды следующим соотношением:
. (11.20)
Отсюда доля gи теряемой при испарении воды
, (11.21)
т.е. около 2 % расхода циркуляционной воды. С учётом конвективного теплообмена потеря воды в градирне снижается до 1,2÷1,5 %.
За счет давление воды, создаваемого циркуляционными насосами, в системе с градирнями преодолевается высота подъёма, гидравлическое сопротивление конденсатора и трубопроводов; это давление составляет 0,2÷0,25 МПа и выше.
В связи с дефицитом воды перспективно применение воздушно-конденсационных установок системы Геллера-ФОРГО с поверхностными охладителями в сочетании с конденсаторами смешивающего типа (рис. 11.6). Особенностью схемы с поверхностными охладителями является то, что контур водоснабжения объединяется в конденсаторе с контуром питательной воды парогенераторов. Для охлаждения используется постоянная масса конденсата и чистой воды, проходящей в градирне внутри поверхностных алюминиевых охладителей, которые снаружи омываются воздухом. Охлаждающие колонки располагаются по периметру в нижней части башни в окнах для входа, охлаждающего воздуха. Если движение воздуха в градирне происходит за счёт естественной тяги, то она создаётся башней высотою 100 м и более.
Охлаждающая вода подаётся в конденсатор, конденсирует отработавший в турбине пар и затем делится на два потока: один подается на питание парогенераторов, а второй - на охлаждение в градирню.
Системы циркуляционного водоснабжения с сухими градирнями имеют высокую стоимость, однако их применение, перспективно из-за дефицита воды.
Схема системы оборотного водоснабжения с градирнями представлена на рис. 11.7.
Тепловая нагрузка градирни Q, кДж/ч:
, (11.22)
где Gо.в и Gи - расходы охлаждаемой и испаряемой воды, т/ч; t1 и t2 - температура воды на входе в градирню и выходе из нее, °С; св– теплоёмкость воды, кДж/(кгК).
Удельная гидравлическая нагрузка или плотность орошения ω, т/(м2· ч)
,
где Fa– активная площадь градирни, м2.
Удельная тепловая нагрузка q, кДж/(м2ч°С):
.
Удельная площадь градирен составляет 0,01÷0,02 м2/кВт, что в 300÷400 раз меньше по сравнению с площадью пруда-охладителя. Испарение воды приводит к увеличению концентрации солей в циркуляционной воде, и это требует применения продувки или химической обработки воды систем оборотного водоснабжения с градирнями. Для компенсации продувки и уноса воды в циркуляционную систему вводится добавочная вода.
studfiles.net
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.
- 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.
- 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
| ОЧИСТКА ВОДЫ ГРАДИРЕН ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ Градирни применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения воды, циркулирующей по замкнутому контуру оборотной системы. Процесс охлаждения в градирнях происходит за счёт частичного испарения циркулирующей воды и теплообмена с воздухом. Потеря воды из-за испарения, капельного уноса и продувки системы восполняется подпиточной водой из внешнего источника. Некачественная работа градирни обуславливается, прежде всего, забиванием водораспределительной системы и образованием отложений на теплопередающих поверхностях и в трубопроводах. Поэтому снижается эффективность отвода тепла и, как следствие, увеличивается расход воды и электроэнергии для достижения необходимой мощности охлаждающей системы. Основная причина проблемы – загрязнённая вода, циркулирующая в градирне. Характеристика загрязнений В охлаждающих системах вода многократно нагревается и охлаждается, аэрируется и частично испаряется. Оборотная вода, нагретая в теплообменных аппаратах, охлаждается в градирне и циркуляционными насосами снова подаётся в цикл. Потери восполняются за счёт воды из поверхностных источников. В ходе этих процессов происходит загрязнение воды взвешенными частицами и микроорганизмами, повышение её минерализации и коррозионной активности. Источниками загрязнений являются:
Загрязнения, накапливаемые в циркулирующей воде, можно разделить на четыре группы. К первой группе относятся осаждаемые твёрдые частицы песка, глины, ила, зёрен, осколков камней, пластика и других нерастворённых примесей. Их размеры достаточно велики, чтобы засорить распылительные форсунки, а вес позволяет осесть на дне резервуара градирни. Не осаждаемые нерастворённые взвеси второй группы - листья, частички травы, тополиный пух, перья, насекомые и т.д. До тех пор, пока они не осели, их опасность для резервуара градирни маловероятна, однако потенциально возможна для теплообменников, трубопроводов и запорной арматуры. Третья группа – это накипь и продукты коррозии, образование которых обусловлено процессом теплопередачи и испарения воды в градирне. Следствием их накопления является повышение жёсткости циркулирующей воды, образование накипи в резервуаре градирни и на поверхностях теплообменного оборудования. Последнюю четвёртую группу составляют водоросли, микроорганизмы и бактерии, в том числе патогенные (Legionella), которые обитают в толще осадка резервуара и на смачиваемых поверхностях, создавая потенциальную опасность. Плотный слой отложений защищает микроорганизмы при обработке биоцидами, снижает эффективность химической обработки резервуара градирни, способствуя тем самым возникновению коррозии на внутренних поверхностях. По данным американского центра по контролю и предотвращению инфекций, толщина осадочного слоя 0,1 мм является достаточной для роста бактерий в системах охлаждения, а мутная вода резервуара температурой 25-42°С обеспечивает оптимальные условия для размножения бактерий Legionella. Слой из осаждённых веществ снижает теплоотдачу и изолирует стенки чаши от воздействия ингибиторов коррозии, приводя к её неизбежному разрушению. В таблице приводится зависимость энергопотребления системы охлаждения от толщины отложений в резервуаре градирни:
Результаты исследований показывают, что определяющим фактором при образовании осадка из твёрдых загрязнителей является не столько их количество, сколько размер. В таблице приведены результаты сравнения объёмов отложений, образованных 1 триллионом различных фракций частиц, содержащихся в пробах воды.
Из таблицы видно, что если лишь 15% от общего количества частиц имеют размер больше 10 мкм, то именно они образуют 99% всего объёма осадка. Таким образом, даже относительно небольшое количество частиц размером 10-75 мкм способно образовывать значительную толщину шламовых отложений. Необходимость эффективной очистки циркулирующей воды становится очевидной при анализе эксплуатационных затрат на поддержание в рабочем состоянии системы охлаждения. Для сокращения текущих затрат на периодическую очистку резервуара и форсунок градирни, очистку трубной системы теплообменных аппаратов, ремонт насосов, трубопроводов и запорной арматуры и продления тем самым работоспособности технологического оборудования охлаждающей системы требуется снизить содержание взвешенных веществ, солей и биозагрязнений в циркулирующей воде до минимума. Поэтому обработка воды становится неотъемлемой технологической частью водооборотного цикла с градирней. Подходы к организации фильтрационной системы Для очистки воды градирни существует ряд физико-химических способов, а также множество вариантов их комбинаций. В рамках данной статьи мы рассматриваем лишь способ механической очистки от взвешенных веществ методом фильтрования. Фильтрация воды в охлаждающей системы может быть выполнена как в схеме полного, так и байпасного потока. Механическая очистка воды градирни от частиц минимальным размером 20-25 мкм наиболее полно удовлетворяет требованиям защиты технологического оборудования. Однако в зависимости от месторасположения градирни, локальных условий и специфических требований может применяться и более тонкая очистка. Полнопоточная или одноконтурная система фильтрации
В полнопоточной схеме фильтр устанавливается в циркуляционной системе сразу после подающего насоса в потоке воды к теплоносителю. Фильтр масштабируется исходя из максимального расхода насоса и предназначается для очистки всего потока воды, поступающей в технологический процесс или на теплообменник. Такой подход не решает задачу снижения количества примесей в самой градирне, однако, посредством эффективного задержания помогает снизить концентрацию взвесей в системе в целом. Байпасная или двухконтурная система фильтрации 
Наиболее часто применяемая байпасная схема предусматривает отведение на фильтрацию около 10-20% общего расхода воды и возвращение отфильтрованной воды в градирню. Такой подход применяется в том случае, если расход воды, циркулирующей через градирню, настолько высок, что фильтровать полный поток слишком дорого. Байпасная система позволяет стабилизировать качество воды циркуляционного контура в течение короткого времени посредством непрерывной фильтрации. Фильтрация подпиточной воды На возмещение потерь воды в оборотной системе используются очищенные промышленные и ливневые стоки, а также вода из поверхностных источников. В первом случае требуется доочистка с целью снижения концентрации солей жёсткости, во втором удаление песка, ила и органики. Корректная обработка подпиточной воды может сократить продувку водораспределительной системы градирни или исключить её вообще. В схеме фильтрации подпиточной воды механический фильтр устанавливается на входе подпиточной воды перед блоком доочистки. Его цель – продлить срок службы очистного и технологического оборудования, установленного за ним. Фильтрация на самоочищающихся фильтрах Ручеёк-Б 1-1С - новая российская технология очистки фильтрующей сетки без прерывания основного потока Выбор наиболее приемлемого способа фильтрования зависит от ряда факторов, наиболее важными из которых являются:
В рамках данной статьи мы рассматриваем метод фильтрования на сетчатых самоочищающихся фильтрах, не оспаривая возможность эффективного применения для этих целей оборудования другого типа. Ручеёк-Б 1-1С - это постоянно действующий сетчатый фильтр с возможностью самоочищения. В ходе работы фильтр не отключается на очистку, поскольку способен промываться исходной водой с помощью уникальной внутренней промывной системы. К очевидным преимуществам нового самоочищающегося фильтра можно отнести следующие:
Программирование и управление работой самоочищающегося фильтра осуществляется при помощи логического контроллера, который является неотъемлемой частью автоматизированной фильтрационной системы. Выполняя основную задачу – управление режимом "фильтрация – промывка", микроконтроллер обеспечивает следующие функции:
Для обеспечения надёжности фильтрационного процесса и продления времени непрерывной работы фильтровальных аппаратов, схема предусматривает последовательную установку двух самоочищающихся фильтров с разным рейтингом: с грубой сеткой – на первой ступени, более тонкой – на второй. В зависимости от условий эксплуатации фильтр изготавливается с электрическим или гидравлическим механизмом промывки. |
Самопромывной фильтр задерживает твёрдые частицы органического и неорганического происхождения размером 5 мкм и более с эффективностью не менее 95%. Фильтр состоит из двух фильтровальных камер, имеет большую полезную поверхность. Сетка позволяет задерживать частицы, отличающиеся только размером. При этом на степень удаления загрязнений не влияют такие характеристики, как их плотность, форма или пластичность. Промывка загрязнённой поверхности сетки осуществляется исходной водой в направлении фильтрации (прямоток) при рабочем давлении. Поэтому количество патрубков фильтра, а, следовательно, материала на обвязку аппарата, а также количество запорной арматуры сокращено. Кроме того, для очистки фильтра не потребуется очищенная вода, благодаря чему отпадает необходимость в её накоплении и установке дополнительного оборудования (насосов, ёмкостей, трубопроводной и запорной арматуры) и оборудование для её подачи на фильтр. Во время промывки фильтрация не прерывается, и таким образом исключается необходимость в дублирующих системах.
Эффективный самоочистительный механизм самоочищающегося фильтра позволяет удалять осадок с поверхности фильтрующей сетки за секунды без использования очищенной воды и обратного потока. В режиме промывки открывается промывочный клапан фильтра и включается мотор-редуктор, приводящий картридж с сеткой во вращение, в ходе которого поверхность картриджа соприкасается со щётками, установленными на нижней стенке корпуса. Промывочное устройство создаёт лабиринтно-инерционный эффект, за счёт которого вода, попадая в щелевое пространство между промывочным устройством и стенкой корпуса, приобретает дополнительное ускорение и захватывает загрязнения, смытые щётками с сетки. Благодаря достигаемому эффекту удаляется не только осадок, накопившийся на поверхности сетки, но и частицы из её межпроволочного пространства. Поток промывной воды со смытыми загрязнениями отводится через дренажный клапан. Данный эффект очистки фильтра сравним с эффектом, достигаемым лишь при комбинации обратноточной промывки и одновременной механической очистки. При этом очистка воды и промывка сетки происходят одновременно, позволяя фильтру работать без отключения.Градирни
Мы поставляем Мокрые Градирни Открытого типа производства Бельгии и ГерманииМы поставляем Мокрые Градирни Закрытого типа производства ГерманииМы поставляем Драйкулеры европейского производителя ThermokeyМы предлагаем квалифицированный расчет и подбор всех типов градирен и драйкулеров
Градирни — это устройства для незначительного охлаждения теплой воды воздухом окружающей среды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной, как в чиллере (+7 градусов, а возможно и с минусовым значением). Температура поступающей воды в градирню — около 40-50 градусов, после — 25-30 градусов (в лучшем случае). Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором. Градирня, имеет несколько вариантов исполнения, но основных типов - 2: мокрые открытого и закрытого типа, а так же сухие.
Мокрая градирня открытого типа.
Чаще всего мокрая градирня ассоциируется с башенными градирнями, которые можно увидеть рядом с ТЭЦ или гигантскими предприятиями. Но для большинства предприятий мощностей башенных градирен - не требуется.
Мокрая градирня открытая или градирни открытого типа - принцип её действия такой же как и у башенной, только в отличие от первой открытая мокрая градирня вполне транспортабельна и диапазон её производительности достаточно широк, т.к. в большинстве случаев такая конструкция представляет из себя модуль и соединением нескольких модулей достигается требуемая производительность.
Принцип действия градирни основан на разбрызгивании через форсунки горячей воды от чего собственно и происходит ее охлаждение. Очень часто к этому процессу добавляется обдув потоком воздуха при помощи осевых вентиляторов. Башенные грдирни — используются для охлаждения больших объемов воды, в несколько раз превышающих объемы воды на промышленных предприятиях. Это оборудование применяется преимущественно на тепловых и атомных электростанциях.
| Башенная градиpня | Башенная градиpня вентиляторная | Мокрая градирня открытого типа |
 |
 |
 |
Мокрая градирня закрытого типа.
Градирня в которой основной водяной контур не соприкасается с окружающей средой, но в которой всё же используется принцип снижения температуры за счёт испарения - называется мокрая градирня закрытого типа. В основе её действия - теплообменник (как вариант пучок труб), расположенный в корпусе который омывается водой и обдувается воздухом окружающей среды. В результате такой комбинации возможно получение температуры воды на выходе из градирни приближённо равной температуре мокрого термометра, а так же безопасно использование в зимний период, т.к в основном контуре может применяться не замерзающая жидкость.
Варианты использования градирни - в системах охлаждения
Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения. Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен, используемых в одном контуре, а также от характера потребителя. Диапазон регулирования производительности водоохладителя определяется характером потребителя. Самый простой гидравлический контур отдельной градиpни, используемый для одного участка обслуживания, приведен на рис. 1.
 |
 |
| Рис.1 Схема гидравлического контура охлаждения для одного потребителя | Рис.2 Система охлаждения с градирнями, имеющими раздельные контуры приготовления и потребления |
Вода из градирни поступает в бак, откуда циркуляционным насосом подается потребителю и далее.
В области промышленного строительства, особенно когда расход воды, циркулирующий через охладитель потребителя заметно меньше расхода воды, циркулирующего через градирни, применяется схема, приведенная на рис. 2. Здесь обратная вода, поступающая от потребителей, отстаивается в накопительных емкостях (объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки). Из нее насос (насосы) контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные грaдиpни. Из оборудования охлажденная вода поступает в аналогичную ванну. Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления, обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями (может 1-использоваться также и одна емкость с перегородкой, обеспечивающей перелив между ее частями). Вследствие этого совершенно не обязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя. Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто "Вкл/Выкл". Кроме этого, каждая такая градиpня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий. Обе схемы не чувствительны к заморозкам, поскольку данное оборудование полностью дренируются в накопительные емкости, устанавливаемые в помещении, либо расположенные под землей.
Размещение и эксплуатация градирни (с осевыми вентиляторами)
Для обеспечения удобства и безопасности обслуживания гpадиpни должны иметь площадки, устроенные в соответствиями с требованиями соответствующих СНиП. Перед началом эксплуатации вентиляторной градиpни нужно проверить гидравлическую плотность трубопроводов, резервуаров, а также состояние установленной арматуры. Оптимальный вариант, когда каждый водоохладитель устанавливается на крыше отдельно. Если это не возможно, то выбор места установки должно быть таким, что бы не возникало рециркуляции (рис.3) При этом нужно учесть возможные порывы ветра (подветренная сторона) и ближайшее расположение строений, которое может изменить поток нагнетаемого воздуха назад в воздухозаборник.
Рис.3 Влияние ветра и преград
Перед первым пуском необходимо осуществить промывку водяных магистралей для удаления сора и окалины, которые могли там образоваться в процессе проведения сварочных работ, и затем визуально проверить равномерность работы всех форсунок. Все обнаруженные дефекты должны быть устранены до начала эксплуатации. Периодические осмотры градиpен рекомендуется производить не реже чем один раз в месяц. Текущие ремонты градирен должны производиться по мере надобности, но не реже одного раза в год, и приурочиваться, по возможности, к летнему времени. В объеме текущих ремонтов входят работы, не требующие остановки градирни на длительный срок, например очистка и ремонт водораспределительного устройства, трубопроводов и сопел, водо-уловителей, приведение в порядок регулировочных и запорных устройств. При капитальном ремонте выполняются все работы, требующие длительного отключения оборудования: устранение повреждений оросителя, водораспредельной системы, ремонт или замена вентиляторной установки и др.
Эксплуатация градирни в зимнее время
В зимнее время эксплуатация может усложняться из-за обмерзания их конструкций, особенно это относится к градирням расположенным в суровых климатических условиях. Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию, вызывая деформации и обрушение оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда. Обмерзание гpадирни начинается обычно при температурах наружного воздуха ниже -10°С и происходит в местах, где входящий в гpадирню холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды. Внутреннее обледенение является опасным потому, что из-за интенсивного туманообразования оно может быть обнаружено только после разрушения оросителя. Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках. В связи с большими скоростями входящего воздуха плотность орошения в вентиляторных градирнях в зимнее время целесообразно поддерживать не менее 10 м3/м2 (не ниже 40% от полной нагрузки). Критерием для определения необходимого расхода воздуха может служить температура охлажденной воды. Если расход поступающего воздуха регулировать таким образом, чтобы температура охлажденной воды не была ниже +12oC ... +15°С, то обледенение грaдирен обычно не выходит за пределы допустимого. Уменьшение поступления в градирню холодного воздуха может быть достигнуто отключением вентилятора или переводом его на работу с пониженным числом оборотов. Исключить обледенение градирен можно путем подачи всей воды только на часть градирен с полным отключением остальных, иногда со снижением расхода циркуляционной воды. Нагнетательные вентиляторы подвержены обмерзанию. Это может вызываться двумя причинами: попаданием на вентилятор водяных капель изнутри оборудования и рециркуляцией уходящего из градирни воздуха, содержащего мелкие капли воды и пар, который конденсируется при смешении с холодным наружным воздухом. В таких случаях можно избежать обледенения лопастей вентилятора следующими способами: - снизить скорость вращения вентилятора, - проконтролировать давление перед форсунками и при необходимости произвести их очистку, - использовать стеклопластиковые рабочие колеса, - использовать автономный обогрев обечаек вентилятора с помощью гибких электронагревателей. Следует отметить, что неравномерное образование льда на лопастях может приводить к разбалансировке и вибрации вентилятора. Если в зимний период по какой-либо причине производилось отключение вентиляторов градирен, то перед их пуском необходимо проконтролировать состояние обечаек на наличие на них наледи. При обнаружении наледи ее необходимо удалить во избежание поломки рабочих колес вентиляторов.Методика подбора градирни
Первоначально необходимо определить следующие исходные данные:QГ, кВт - тепловой поток (количество тепла), который необходимо отвести в окружающую среду,Тмт, °С - температура мокрого термометра в самое жаркое время, характерная для данного региона, Твых, °С - температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения.Необходимо отметить, что тепловой поток для воздушных компрессоров обычно не превышает электрической мощности привода компрессора; тепловой поток для холодильной машины представляет собой сумму холодопроизводительности и электрической мощности привода компрессорного агрегата; тепловой поток для технологических установок, где не происходит сжигания каких-либо видов топлива, обычно не превышает электрической мощности приводов и т.д. Температура мокрого термометра определяется по СНиП 23.01-99 "Строительная климатология", или предварительно по данным из Таблицы 1.
Расчетные параметры атмосферного воздуха. Таблица 1.
|
Населенный пункт |
Температура по сухому термометру, T, °С |
Относительная влажность воздуха, Ф, % |
Температура по мокрому термометру, T, °С |
| Архангельск | 23,3 | 58 | 18 |
| Астрахань | 30,4 | 52 | 23,2 |
| Волгоград | 31 | 33 | 20 |
| Вологда | 24,5 | 56 | 18,8 |
| Грозный | 29,8 | 43 | 21 |
| Дудинка | 22,9 | 59 | 17,9 |
| Екатеринбург | 25,8 | 49 | 18,8 |
| Иркутск | 22 | 63 | 17,6 |
| Казань | 26,8 | 43 | 18,7 |
| Краснодар | 28 | 55 | 21,6 |
| Красноярск | 24,4 | 55 | 18,6 |
| Луганск | 30,1 | 30 | 18,8 |
| Магадан | 19,5 | 61 | 15,2 |
| Мончегорск | 24,6 | 53 | 18,5 |
| Москва | 27 | 55 | 20,8 |
| Мурманск | 22 | 58 | 17 |
| Нижний Новгород | 26,8 | 48 | 19,6 |
| Новосибирск | 25,4 | 54 | 19,3 |
| Омск | 27,4 | 44 | 19,4 |
| Петрозаводск | 24,5 | 58 | 19,1 |
| Ростов - на - Дону | 29,2 | 37 | 19,5 |
| Сагвхард | 23,7 | 57 | 18,3 |
| Самара | 28,5 | 44 | 20,2 |
| Санкт - Петербург | 26 | 56 | 20,1 |
| Сыктывкар | 25,1 | 49 | 18,3 |
| Тобольск | 26,5 | 53 | 20 |
| Томск | 24,3 | 60 | 19,2 |
| Тула | 25,5 | 56 | 19,6 |
| Уфа | 27,6 | 44 | 19,5 |
| Ханты - Мансийск | 26,5 | 55 | 20,3 |
| Челябинск | 26 | 51 | 19,4 |
| Чита | 25 | 48 | 18 |
| Якутск | 26,3 | 40 | 17,8 |
| Ярославль | 24,8 | 53 | 18,7 |
Температура воды, которая должна быть получена в конце процесса охлаждения в, обуславливается техническими параметрами охлаждаемого оборудования и, как правило, указана в паспортных данных оборудования. Определив необходимые параметры, можно произвести предварительный подбор градирни, используя кривые охлаждения для различных значений tмт. Пример.Необходимо произвести подбор гpадирен для охлаждения компрессорной станции в г. Петрозаводске. В состав станции входят 3 компрессора 4ВМ10-63/9 с приводом Мэ=380 кВт каждый, причем в работе постоянно находятся два компрессора.
Решение.
Определяем суммарный отводимый тепловой поток:
По таблице расчетных параметров атмосферного воздуха определяем температуру мокрого термометра:
В паспортных данных компрессора находим температуру на входе в систему охлаждения компрессора равную температуре на выходе:tВЫХ=25 °С Используя кривые охлаждения для температуры мокрого термометра, находим точки пересечения линий, соответствующие суммарному отводимому тепловому потоку и температуре на выходе из градиpни с кривыми охлаждения. Из построения определяем, какое оборудование обеспечит необходимый тепловой поток.
Сухие градирни (Драйкуллер)
Этот вид оборудования по конструкции гораздо проще чиллера, поскольку не имеет холодильного контура. Вода в сухих градирнях охлаждается в пластинчатых теплообменниках, на которые несколько вентиляторов направляют уличный воздух. Таким образом, сухие градиpни стоят вне производственных помещений. В среднем термодинамический предел сухих градирен составляет порядка 5 градусов. Это означает, что если на улице температура воздуха установилась на уровне +35°С, то грaдирня способна охлаждать воду до температуры +40°С — для охлаждения гидравлической жидкости или конденсатора чиллера — вполне приемлемая температура. Если на улице ниже +10°С, то градирня элементарно может заменить собой чиллер (точнее временно заменить), снабжая водой не только теплообменник гидравлического контура ТПА, но и охлаждая пресс-форму, для чего нужна вода температурой от +5°С до +15°С. С учетом того, что в градирнях охлаждение осуществляется атмосферным воздухом при помощи вентиляторов, не требующих большой мощности, то по сравнению с чиллерами они позволяют добиться экономии электроэнергии. Очевидно, что круглогодично одной только градирней обойтись нельзя, так как в нашей стране, кроме зимы приходит и очень теплое лето — совсем без чиллера не обойтись. С другой стороны — по настоящему теплая погода держится не более 4-5 месяцев кряду. Какой смысл гонять чиллер остальные 7-8 месяцев, когда температура за окном лежит в пределах от -10°С до +10°С. Но не смотря на это сухие градиpни все еще являются невостребованным оборудованием. Даже не смотря на то, что при использовании комбинации чиллер - драйкулер возможно добиться ежегодной экономии электроэнергии до 40%. Существуют гpaдирни, которые напрямую подключаются к гидравлическому контуру. В них циркулирует не гликолевый раствор, а непосредственно гидравлическая жидкость. В итоге из схемы устраняется посредник в виде промежуточного теплоносителя, что только повышает эффективность охлаждения. В результате гидравлика охлаждается экономичной сухой градиpней, а чиллер обслуживает исключительно пресс-форму и узел инжекции. Это позволяет реализовать очень экономичную двух-температурную схему энергосбережения. Однако на базе чиллера и градирни можно реализовать схемы энергосбережения в более привычном виде. Сухие охладители разработаны для наружной установки, поэтому для предотвращения замерзания в холодное время года, необходимо добавлять гликоль.Использование сухих охладителей имеет следующие преимущества:
-
- Нет расхода воды. Охладители работают в закрытом контуре, поэтому нет необходимости в добавлении воды в систему, за исключением тех случаев, когда это вызвано небольшими утечками из крепежных соединений или при замене комплектующих;
- Не загрязняется производственная вода;
- Монтаж охладителя очень прост;
- Вновь установленные блоки хорошо взаимодействуют с уже существующими охладительными системами;
- Период окупаемости - короткий.
Устройство градирни
Устройство градирни: градирня (если не говорить о мокрой градирне) это рядный трубчатый теплообменник, с установленными на его корпус вентиляторами. Градирня предназначена для охлаждения воды или водного раствора незамерзающей жидкости (гликоля) с водой, который циркулирует по контурам из медных трубок в корпусе градирни.
Устройство градирни - схема
Схема градирни или драйкулера включает в своей конструкции блок из одного или нескольких теплообменников и мощные вентиляторы обдува этих теплообменников (радиаторов). Теплоноситель оборотной системы охлаждения, чаще всего вода, нагревается в рубашках охлаждения тепловыделяющих агрегатов. Далее теплоноситель насосом подается в теплообменники - градирни, где, под воздействием обдува вентиляторами, охлаждается до требуемой температуры. Далее охлажденная вода вновь поступает к потребителям.
Эксплуатация градирен в зимнее время - наши специалисты дадут вам рекомендации.
piterholod.ru
особенности размещения и условия использования
В промышленности постоянно возникает необходимость в охлаждении водных запасов. В связи с ростом стоимости электрической энергии – применение и принцип работы сухих градирен становится очень актуальным. Градирня (теплообменник) это оборудование, которое используется для охлаждения воды или другой жидкости, как в промышленности, так и в различных системах кондиционирования.
Сухая градирня: принцип работы
При помощи сухих градирен происходит охлаждение водных запасов, которые участвуют в технологическом процессе на 5-7 градусов по Цельсию. Принцип работы сухой градирни (драйкулера) очень прост: охлаждаемая жидкость подается в теплообменник, двигаясь по нему, она охлаждается потоком воздуха, который подается вентилятором из окружающей среды. Теплообменник состоит из множества медных трубок с алюминиевым оребрением, суммарная площадь которых довольно высока. Вентиляторы, нагнетая наружный воздух, обеспечивают теплообмен, в результате чего происходит охлаждение жидкости, которая затем по трубопроводу подается по назначению.
Для предотвращения повреждения труб в процессе работы, предусмотрены ребра жесткости, выполненные из стали. Корпус выполнен также из стали и покрыт эмалью для предотвращения и защиты от коррозии.
Охлаждаемая в драйкулере жидкость, может быть различной: например, вода для потребителей, разнообразные водные растворы для нужд промышленности.
Сухая градирня
Используемые вентиляторы, оборудованы защитными решетками и имеют низкий коэффициент шума. Для экономии электроэнергии, вентиляторы, подающие вентиляторы можно оснастить регулятором, который будет контролировать скорость вращения лопастей. При необходимости точно контролировать температуру воздуха на выходе также необходимо установить регулятор.
Наибольшая эффективность использования драйкулеров в районах, где низкая средняя температура окружающей среды. Следует отметить, что температура охлаждаемой в градирне воды будет на 5 градусов по Цельсию выше температуры окружающей на входе в теплообменник. Это так называемый термодинамический предел. Для получения температуры на выходе из охладителя на пару градусов ниже можно применить специальную систему орошения. Суть ее заключается в том, что при высоких градусах окружающего воздуха, форсунками подается вода на трубки теплообменника. Испаряясь, вода дополнительно охлаждает рабочую жидкость и одновременно очищает теплообменник от нежелательного загрязнения. Грязная жидкость попадает в специальный резервуар, который по мере загрязнения надо чистить.
Особенности размещения градирен
Традиционно градирни устанавливают под открытым небом, однако имеются модели, которые могут монтироваться внутри помещения, например, подвального, при условии подведения системы воздуховодов. Варианты установки также могут быть различными: как вертикальное, так и горизонтальное расположение. В условиях экономии полезной площади их располагают на крыше или на стене производственного здания.
Необходимо помнить, что для рациональной работы драйкулера, необходимы большие воздушные потоки, поэтому при установке необходимо это учитывать и обеспечить свободную подачу воздуха к вентиляторам.
При наружной установке охладителя, следует помнить, что при минусовых температурах возможно замерзание воды, которая используется. Для предотвращения этого, в холодное время года необходимо использовать гликоль.
Также возможно организация тандема драйкулера с чиллером, который выполняет роль охладителя. При этом необходимо чиллер установить внутри помещения, а градирню снаружи.
Условия, рекомендуемые при использовании сухих градирен
При применении и принципе работы сухой градирни необходимо правильно рассчитать параметры температур наружной среды в каждом сезоне. Это напрямую влияет на выбор мощности градирни и как следствие на качество ее работы.
Для эффективности, необходимо контролировать параметры, которые позволят применять ее с наибольшей эффективностью. Осуществлять контроль параметров возможно, с помощью:
Промышленные градирни
- Датчиков (измеряют температуру теплоносителя и окружающей среды, делая возможным контроль всей системы охлаждения).
- Регуляторов вращения (регулируют скорость вращения лопастей и как следствие объем подаваемого в систему воздуха).
- Вентиляторов (правильный выбор количества обеспечит охлаждение рабочей жидкости до требуемого предела).
В зимнее время при низких температурах обслуживание и эксплуатация градирен может усложниться из-за обледенения конструкции. Как правило, при снижении температуры от – 10 градусов по Цельсию начинается процесс обледенения, который может вызвать поломку системы. Для исключения данной ситуации необходимо уменьшить поток подаваемого воздуха. Это можно достичь за счет отключения вентилятора или за счет перевода его в режим работы на пониженных оборотах.
Если возникла необходимость в установке сухого теплообменника, то необходимо заранее рассчитать необходимую мощность, чтобы приобретенное оборудование справлялось с объемами, необходимыми для производства. Перед установкой учитывается множество параметров, и только квалифицированный специалист сможет правильно учесть все факторы, обуславливающие эффективность в каждом конкретном случае.
Область применения сухих градирен
Градирни сухого типа
За счет энергосбережения, простоты применения и принципов работы сухих градирен их широко используют в промышленности. В настоящее время многие производственные процессы требуют охлаждения водных запасов и других жидкостей. Поэтому установка драйкулера на предприятиях химической, пищевой, перерабатывающих отраслях существенно помогает снизить себестоимость готовой продукции, за счет рационализации затрат на производство.
Также они используются при производстве пластмасс, в стекольном производстве, машиностроении, деревообрабатывающей промышленности. Достойное место занимают в технологических процессах атомных и тепловых электрических станций. Незаменимы они при охлаждении конденсаторов и электрогенераторов.
Драйкулеры применяются на производствах, где надо избавиться от избыточного тепла, где существует разница в температурах воды и окружающей среды.
Немаловажным является то, что как такового нет испарения воды, так как теплоотдача происходит в трубках устройства с тепловым обменом. Из этого следует, что влажность в помещении (если охладитель установлен в здании) не будет повышаться. Также, за счет замкнутого цикла устройства теплового обмена, не загрязняется атмосферная среда (если охладитель установлен на площадке возле производственного здания). Последний факт имеет огромное значение для предприятий, т.к. требуется соблюдение санитарно-гигиенических норм.
Сухие градирни: преимущества и недостатки применения
Современные сухие градирни
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.
oventilyatsii.ru
Эксплуатация и работа градирни зимой и летом
Большинство словарей трактует термин эксплуатация как извлечение прибыли или выгоды от применения чьего-либо труда, предмета или оборудования. В общественном сознании этот термин носит негативный оттенок. Однако, если разобраться, то ничего устрашающего и неприятного в нем нет. Логично, что предприятие для улучшения качества продукции, увеличения объемов производства использует какое-либо оборудование и станки.
Градирня - это теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения воды в водооборотных системах с помощью атмосферного воздуха, важная часть производственного цикла.
Её использование может принести максимальную выгоду.
Для упрощения договоримся в этой статье считать, что эксплуатация градирен - это период времени, в который происходит работа охлаждающей установки, при этом происходит процесс охлаждения воды.
То есть, для получения максимальной выгоды требуется обеспечить правильный режим работы охлаждающей установки.
От чего же зависит правильная эксплуатация градирни?
Во-первых, от того качественно ли она построена, нет ли технологических нарушений. Для того, чтобы их избежать, приемка в эксплуатацию ведется по утвержденному плану. Закреплен этот план в документе РД 34.22.402-94 от 1997 года «Типовая инструкция по приемке и эксплуатации башенных градирен»
Этот документ применяется не только к башенным, но и к вентиляторным установкам. Более подробно этот процесс мы опишем в специальной статье: «Сдача и приемка градирни в эксплуатацию»
Во-вторых, эксплуатация градирни зависит от её типа и режимов использования. Более подробно о том какие типы есть, и как они влияют на процесс эксплуатации опишем далее в этой статье.
В-третьих, использование оборудования в разное время года отличается. Режимы работы зимой и летом кардинально разнятся. Опишем эксплуатацию градирни зимой и летом в отдельном разделе далее.
Градирни бывают сухого и мокрого типов, то есть радиаторные и испарительные охлаждающие установки. Последние могут быть вентиляторными и безвентиляторными (башенными). Более подробно о типах и классификации читайте в специальной статье: «Принцип работы и виды градирен».
Сухие градирни – это теплообменные сооружения, в которых тепло передается без контакта воды и воздуха. В них вода течет в трубках радиатора (теплообменника) и её тепло передается стенкам. Радиатор обдувается воздухом при помощи вентилятора, что ускоряет охлаждение.
Принцип работы таких градирен схож с охлаждением жидкости в радиаторах автомобилей.
Они применяются в тех случаях, когда восполнение воды в оборотном цикле слишком дорого или невозможно. Чаще всего это зависит от территориального расположения предприятия. Например при расположении в пустынной местности, на нефтепромысле или в Сибири, где осложнена подпитка контура.
Распространено применение такого типа градирен в схемах кондиционирования на офисных и торговых центрах, в магазинах. Так же их применяют, когда температура оборотной воды слишком высока и её охлаждение на испарительной градирне невозможно по причине возможного разрушения оросителя.
Основным преимуществом сухих охладителей является отсутствие потерь хладагента. К минусам относятся высокая стоимость, большие габариты и небольшой перепад температур.
К особенностям эксплуатации градирен такого типа относятся необходимость очищать теплообменник от загрязнений и поддержания циркуляции в зимний период времени для предотвращения размораживания. Инструкцию по эксплуатации сухих установок смотрите на сайте производителя.
Чаще на производствах применяются градирни мокрого типа (испарительные).
Они понижают температуру воды преимущественно при контакте ее с воздухом и испарении жидкости.
Существует 4 основных вида испарительных градирен: башенные, секционные вентиляторные, отдельно стоящие вентиляторные и малогабаритные.
В летнее время года эксплуатация водоохлаждающих установок менее проблематична, в отличие от зимней эксплуатации градирни. Поэтому в летнее время года больше внимания уделяется технологическим параметрам работы и достижению качественного охлаждения.
Среди основных проблем летней эксплуатации выделяют:
- Высокую температуру окружающего воздуха
- Низкую влажность окружающей среды
- Естественные загрязнения: пух, перо, пыль.
Для качественного охлаждения оборотной воды необходима большая поверхность растекания жидкости для контакта с воздухом. Это невозможно, если забит оросительный слой.
Помимо технологических примесей: окалины, водорослей, химических соединений и нефтепродуктов, летом с поступающим воздухом ороситель забивается и природными загрязнениями.
Они оседают в бассейне градирни и попадают в водооборотный цикл. При этом происходит засорение теплообменных аппаратов, вследствие чего ухудшается работа промышленного оборудования, а в наихудшем случае происходит выход его из строя, что потребует большое количество средств для восстановления технологических параметров.
Решением данной проблемы служит установка жалюзи градирни или краткосрочное отключение охлаждающей установки и очищение от грязи как бассейна, так и оросительного слоя.
Жалюзи с ламелями из различных материалов позволяют исключить прямое попадание грязи, при этом обеспечив поступление достаточного воздуха в установку.
Однако, даже достаточное количество чистого воздуха летом - не гарантия правильной работы градирни. Дело в том, что воздух поступает горячий и сухой. Большая температура влажного термометра ограничивает возможную температуру охлаждения воды. В этом случае возможно уменьшить поток на каждую секцию, тем самым уменьшив плотность орошения и увеличив охлаждающую способность.
Для сохранения общего теплосъема градирни требуется увеличивать количество подаваемой воды. Так как W=1,163*Q*∆t, то при уменьшении перепада температур требуется увеличить количество жидкости на пропорциональную величину.
Для этого нужно вводить в работу дополнительные секции.
Учитывая, что требуется увеличить общее количество воды и одновременно уменьшить количество поступающее на каждую из секций, то ввод резервных мощностей должен быть значительный. Этот аспект летней эксплуатации стоит учитывать при проектировании градирни.
Подробнее о проектировании градирни
Если уменьшить поток невозможно по техническим требованиям, то тогда потребуется увеличение слоя оросителя и мощности вентилятора каждой из секций.
Оборотной стороной увеличения мощности вентилятора будет увеличение капельного уноса. Унос так же вырастает летом по естественным причинам: сухой окружающий воздух лучше насыщается влагой от оборотной воды. Растет и испарение. В сумме подпитка вырастает значительно, что ведет к росту финансовых затрат.
Сильно уменьшить потери позволят водоуловитель. О том как его правильно применять смотрите в статье «Водоуловитель – реальный способ экономии денег».
Основные рекомендации мы уже дали выше: ввести резервные секции в эксплуатацию, установить жалюзи и водоуловитель, увеличить мощность вентиляторной установки.
Что еще может помочь?
Можно применить ороситель с меньшим сопротивлением потоку воздуха и не подверженный загрязнению.
.jpg)
Например, если у вас установлен пленочный ороситель, а в водооборотном цикле присутствуют загрязняющие вещества, то с полной уверенностью можно сказать, что данный ороситель не будет выполнять свои функции на 100%. Происходит это из-за того, что забив канал загрязнение сокращает поверхность теплообмена весьма значительно.
Установив сетчатый ороситель эту проблему можно решить: локальные загрязнения вода обтекает.
КАРТИНКА
Кроме того, существуют методы, благодаря которым возможна экономия ресурсов предприятия. Например, применение автоматической системы управления градирней. Она в автоматическом режиме управляет частотой вращения рабочего колеса. Это позволяет в менее жаркий период дня снижать скорость вращения вентилятора, тем самым уменьшая потребление электроэнергии. Так же при перегреве двигателя автоматическая система срабатывает на выключение, во избежание поломки оборудования. Весь процесс происходит без вмешательства рабочего персонала.
Холодное время года - самый сложный период эксплуатации градирен. Учитывая, что на большей части территории России отрицательные температуры наружного воздуха наблюдаются около полугода, этот вопрос для нас особенно актуален.
При поступлении холодного воздуха в окна градирни начинается постепенное обледенение конструктивных элементов. Избежать этого невозможно - обходить законы физики никто пока не научился. Но замедлить этот процесс и предложить эффективные методы борьбы с обледенением мы можем.
.jpg)
Основная проблема при эксплуатации мокрых градирен зимой - обмерзание воздуховходных окон, вентиляторов и оросителя.
Существует несколько основных методов для борьбы с образованием наледи. Часть из них требует только правильной работы обслуживающего персонала, другая - еще и технических доработок.
К первой группе относится увеличение гидравлической нагрузки на отдельные секции, подача оборотной воды в бассейн через байпасы, отключение вентиляторов.
Более сложным решением является установка дополнительных устройств, помогающих решить указанную проблему.
В первую очередь это использование двигателей с возможностью реверса рабочего колеса. Это позволит периодически прогонять теплый воздух из градирни через входные окна. Однако слишком долгое обратное вращение может вызвать обледенение лопастей и ступицы, а так же близлежащих зданий. Поэтому к настройке работы двигателя в режиме реверса стоит подходить ответственно.
Более трудоемким решением является установка жалюзи и зимней системы ВРС.
Дополнительная ВРС устанавливается ниже уровня оросителя. В холодное время года в нее подается от 50% до 100% от расчетного расхода оборотной воды. При подаче всего объема на зимнее водораспределение, верхняя система отключается.
Теплая жидкость, распределяемая в подоросительном пространстве, создает тепловую завесу и препятствует попаданию внутрь градирни холодного воздуха. Это значительно снижает образование льда на окнах и площадках оросителя.
Практически все методы борьбы с обледенением сводятся или к созданию преграды на пути холодного воздуха или к подаче теплого потока для оттаивания уже намерзшего льда.
В режиме зимней эксплуатации градирни эффективным решением будут жалюзи.
Они служат для той же цели - снизить расход холодного воздуха и не допустить обледенения технологических элементов. Как правило, створки жалюзи можно зафиксировать в нескольких положениях, регулируя тем самым подачу воздуха.
Остальные методы, такие как установка дополнительных трубопроводов по периметру окон, устройство наружных тамбуров и защитных экранов, относятся в большей мере к башенным градирням. Связано это с тем, что расход воздуха в них регулировать гораздо сложнее.
Для правильного перехода на зимний режим работы градирни, при использовании жалюзи, действуют в следующем порядке:
- Прекращается подача воды через форсунки
- Включается байпасная линия или зимняя система водораспределения
- Закрываются жалюзи
- Останавливается вентилятор ВГ
Важно отметить, что для правильной эксплуатации градирни зимой на ней должны быть установлены водоотбойные козырьки.
Градирни без жалюзи при выключенном вентиляторе рекомендуется эксплуатировать в режиме увеличенной плотности орошения. В таком режиме уменьшается образование капель, как следствие процесс намерзания льда идет медленнее.
Для организации такого режима эксплуатации градирни отключают часть секций, а поток воды перераспределяется на оставшиеся в работе. Отключения производят из расчета плотности орошения на оставшихся секциях в пределах 15-20 м3/м2*ч. Что бы это было возможно при проектировании водораспределение надо рассчитать и заложить диаметр трубопровода и количества форсунок с запасом.
Для отсутствия обледенения при работе градирни рекомендуется поддерживать температуру оборотной воды на определенном уровне. То есть ниже этой границы процесс обмерзания сильно интенсифицируется.
В типовых инструкциях рекомендуется не снижать температуру в контуре ниже 16-18оС. Однако, в исследовательских работах можно встретить и другие данные. Например, у В.П.Щукина это 7-8оС с последующем увеличением до 15оС в соответствии с приведенным графиком:
ГРАФИК
А у Г.Вистрома для поперечноточных градирен дана минимальная температура оборотной воды в 21,1оС при температуре окружающего воздуха до -29оС. Однако, не стоит забывать, что при использовании зимой градирни вместо охлаждающих установок температура на выходе должна быть не выше 5оС, и обледенение так или иначе будет.
При низких температурах окружающего воздуха помимо обледенения градирни появляется проблема переохлаждения оборотной воды. Для многих промышленных установок температура ниже +15оС ведет к нарушению технологического цикла.
Для предотвращения падения температуры рекомендуется увеличивать плотность орошения и закрывать жалюзи при отключенном вентиляторе. В таком режиме градирня эксплуатируется эффективно и долго. Внутри создается теплая зона, а отсутствие массового обмена воздуха не позволяет воде переохлаждаться. В случае падения температуры воды необходимо уменьшить её количество в водообороте. При этом на производстве меньшее количество воды будет сильнее нагреваться, как следствие остаточная температура в бассейне вырастет.
Подытоживая все описанные способы и меры по улучшению эксплуатации градирни достаточно просты и эффективны.
Проведите обследование градирни с привлечением специализированных организаций, и составьте список рекомендаций именно для Вашего случая.
Следуя им, обеспечьте беспроблемную эксплуатацию вентиляторной или башенной градирни.
Заказать обследование режима эксплуатации
acs-nnov.ru
