Для чего нужна градирня на тэц: Что такое градирня и как она работает?

Заглядываем внутрь градирни — «СГК Онлайн»

• Генерация

• Производство

• Абакан

Предыдущая статья

Следующая статья

Как только ни называют самые заметные сооружения на ТЭЦ: и градиЛЬни, и грЕдирни, а некоторые даже уверены, что это дымовые трубы. На самом деле правильное название таких конструкций — ГРАДИРНИ. И нужны они для охлаждения воды, а вот эти облака над градирнями — вовсе не дым, а пар. Но гораздо интереснее, что же происходит внутри? 

Скачать

Тот самый случай, когда сначала было слово

Слово «градирня» пришло к нам из немецкого языка и в переводе означает «сгущать соляной раствор». Ведь первоначально такие конструкции использовались для выпаривания соли. Даже у Александра Блока в стихотворении 1909 года есть такие строчки:

Все та же озерная гладь,

Все так же каплет соль с градирен…

А в современном виде и предназначении первая градирня была построена 101 год назад.  

Скачать

Градирни Абаканской ТЭЦ имеют разный возраст. Вот этим трем серым — 37 лет, а две новые появились всего пять лет назад. И высота у них разная — 57 и 63 метра, соответственно. Но принцип работы един: сверху фонтаны, внизу озеро.

Скачать

Горячая вода подается в градирни, через форсунки разбрызгивается и стеной дождя падает вниз, по пути охлаждаясь. А потом из огромного бассейна поступает обратно в цикл, охлаждаясь на 8–10 градусов. В сутки через градирни проходит до 1 миллиона 300 тысяч кубометров воды, то есть 1 миллиард 300 миллионов литров! Остужают ее потоки воздуха, а сквозняк в охладительных башнях образуется благодаря особой конструкции.

Скачать

ИНТЕРЕСНО! Это не та вода, которая по трубам пойдет в город. А так называемая циркуляционная вода для внутренних потребностей. В чем отличие? Это как большой и малый круг кровообращения в организме человека, у каждого свои задачи. Так и на ТЭЦ: большой круг — для потребителей, малый — для нужд станции.

Скачать

Царь-вопрос: а купаться можно?

И вопрос этот задают все, кто впервые видит градирни вблизи. Купаться здесь нельзя, и дело не в химическом составе воды, а в конструкции градирни. В чаше бассейна — огромный шлюз, через который вода попадает обратно в цикл станции. Посторонние внутрь не заходят никогда, а специалисты заходят сюда для чистки и наладки оборудования, и только когда градирня не работает.

Скачать
 

Понравилась наша статья? Поделитесь!

Следующая статья

Тип контента

Энергоэфективная эксплуатация градирен в зимний период

Библиографическое описание:

Динмухаметов, А. М. Энергоэфективная эксплуатация градирен в зимний период / А. М. Динмухаметов, Н. А. Бутяков, А. Т. Галиакбаров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 16 (96). — С. 155-157. — URL: https://moluch.ru/archive/96/21558/ (дата обращения: 19.11.2022).

В статье рассмотрены такие проблемы как образования льда во время эксплуатации градирен в зимний период, и пути решения их при минимальной затрате энергоресурсов.

Ключевые слова: образования льда, энергия, вытяжка, теплоэнергетика, градирня, тепло, ТЭЦ.

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 создаёт 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 подаётся 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. Градирня — это устройство для незначительного охлаждения тёплой воды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной. Температура поступающей воды в градирню летом— около 40–45 градусов, после градирни — 25–35 градусов (в лучшем случае), зимой на входе 18–20 градусов, на выходе 10–15 градусов. Принцип работы градирни достаточно прост. Процесс охлаждения в градирнях происходит за счёт частичного испарения воды и теплообмена с воздухом. Вода в градирне стекает по оросителю сбегает каплями или тонкой плёнкой. В это время вдоль оросителя проходят потоки воздуха. Существует такая закономерность: в градирнях при испарении 1 % воды температура оставшейся понижается на 6 С. Потеря жидкости восполняется за счёт внешнего источника. Причём свежая вода при необходимости подвергается обработке (фильтрации). Башенную градирню целесообразно использовать на больших промышленных предприятиях. Площадь сечения башни должна занимать не менее 30–40 % площади оросителя. Башни градирен средней и малой производительности могут иметь очень разнообразную форму: цилиндрическую, усечённого конуса или в виде усечённой многогранной пирамиды. Башенные градирни обычно выполняются в виде оболочек гиперболической формы, которая оптимальна по условиям внутренней аэродинамики и устойчивости. Вытяжные башни работают в очень тяжёлых условиях: оболочка башен находится под воздействием влажного тёплого воздуха в градирне и холодного воздуха снаружи в зимний период, на внутренних поверхностях образуется конденсат. Таким образом, важен выбор материала. В башенных градирнях конвекция воздуха осуществляется за счёт естественной тяги или ветра. Высота градирен, изготовленных из бетона, может достигать 100 метров. Площадь орошения в таком случае будет достигать 3500 кв.м. В основном, башенные градирни используются для охлаждения больших объёмов воды ТЭС или АЭС. Плюсы башенных градирен: экономичность (не нужна электроэнергия), простота эксплуатации, размещение близко к промышленному объекту. Минусы: большая площадь для постройки, большая стоимость. Корпус таких водоохлаждающих сооружений представляет собой высокую вытяжную башню (отсюда и название этого типа градирен), в которой необходимая тяга воздуха создаётся естественным путём, без применения дополнительного энергоёмкого оборудования. Размеры, высота и форма башенных градирен могут быть разными: они подбираются в зависимости от климатических условий эксплуатации башни и её требующейся производительности. По материалам, из которых изготовлен корпус сооружения, охладительные башни делятся на: железобетонные — башенные градирни такого типа могут быть до сотни метров высотой, с площадью орошения до 10 тыс. кв.м., каркасно-обшивные — менее материалоёмкие сборные конструкции, состоящие из прочного стального каркаса и листовых материалов (алюминиевых, оцинкованных, полимерных, стеклопластиковых). В силу конструкционных особенностей каркасно-обшивные башенные градирни отличаются от бетонных меньшим сроком эксплуатации и в обязательном порядке требуют оснащения надёжной гидроизоляции, включая стыки обшивочных материалов и сами листы обшивки. Железобетонные башни возводятся из высокопрочного водостойкого бетона. В этом случае конструкция покрывается проникающей гидроизоляцией. Для доступа воздуха внутрь башни обустраивается рамная колоннада, над которой располагаются ороситель и водораспределительные установки. Резервуар (бассейн нужного объёма), оснащённый дополнительно переливным трубопроводом (для полного слива содержимого или регулирования его уровня), размещается в основании градирни. Именно в него поступает горячая вода, которая остужается до требующейся температуры. Поток воздуха в градирню регулируется с помощью зимних поворотных щитов 10 на рис 1. В летний период они обычно всегда открыты, а в зимний их приходится периодический открывать и закрывать в зависимости от температуры наружного воздуха, не допуская переохлаждения воды. Распределение воды в градирни осуществляется по всему диаметру. В связи с этим не избежать образования льда на щитах, воздуховходных окнах, воздухонаправляющих козырьках. Лёд образуется в виде шторок и создаёт дополнительное сопротивление для потока охлаждаемого воздуха. Обобщение методов предотвращения льдообразования в градирнях по опыту эксплуатации и литературным данным показывает, что эти методы сводятся в основном к следующему:

1.         Перераспределение воды по площади градирни — повышение плотности орошения в центральной части оросителя за счёт полного прекращения подачи воды на его периферийную часть.

2.         Установка разбрызгивающих устройств над верхней кромкой входных окон внутри градирни.

3.         Установка защитного экрана входных окон на расстоянии примерно 2 м от градирни при размещении верхней кромки экрана на уровне или несколько ниже (на 0,5–1 м) верхней кромки входных окон и при установке разбрызгивающих устройств по п. 5.

4.         Устройство обогревающего трубопровода по периметру входных окон и по стойкам несущего каркаса при подаче в него части нагретой воды, поступающей на градирню.

5.         Расположение крайних стоек опорной конструкции оросительного устройства внутри градирни на расстоянии 1,5–2 м от вертикальной плоскости входных окон.

6.         Устройство над входными окнами плотного козырька (навеса) для улавливания воды, стекающей по внутренней поверхности обшивки, и для отвода этой воды во внутрь градирни.

7.         Подача всей охлаждаемой воды на часть секций градирен с полным отключением остальных, т. е. работа части секций с повышенными удельными гидравлическими нагрузками.

8.         При остановке градирни — подача воды по байпасу в резервуар градирни.

9.         Установка специальных устройств для создания мощной струи воды для сбивания образовавшегося льда.

Все эти способы только частично позволяют избежать образования льда. Ни один из способов не даёт гарантию что при нулевой затрате энергии не будет образован лёд. А в случаях с обогревом или механических воздействий затрачивается некое количество энергии. Самым экономичным по энергозатратам является сбивание льда с помощью струйки воды. Но есть и плюсы того как можно использовать образовавшийся лёд. Он образуется как описывал выше в виде штор и этот лёд может выполнять функцию поворотных щитов для ограничения подачи проточного воздуха, что значительно упрощает эксплуатацию градирни, так как в зимний период замерзают поворотные механизмы щитов.

Рис.1. Башенная противоточная градирня. 1 — вытяжная башня; 2 — воздуховходные окна, зимние поворотные щиты; 3 — водораспределительный стояк; 4 — водораспределительная система; 5 — подводящие водоводы; 6 — разбрызгивающие устройства; 7 — оросительное устройство; 8 — водосборный бассейн

Литература:

1.         Андреев П. А., Гринман М. И., Смолкин Ю. В. Оптимизация теплоэнергетического оборудования АЭС Под общей ред. А. М. Петросьянца. — М. : Атомиздат, 1975. — 224 с

2.         Буров В. Д., Дорохов Е. В., Елизаров Д. П. и др. Тепловые электрические станции. Учебник для студ. вузов, обуч. по спец. «Тепловые электрические станции» напр. «Теплоэнергетика», для системы подгот., переподг. и повыш. квалиф. персонала энергетич. компаний, для вузов, осущ. подгот. энергетиков. — Под ред. В. М. Лавыгина, А. С. Седлова, С. В. Цанева. — 3-е изд., стереотип. — Москва: Издательский дом МЭИ, 2009. — 466 с

3.         Воробьев И. Е., Тодорович Е. Г. Реабилитация ТЭС и ТЭЦ: пути, эффективность. Пособие для теплоэнергетиков К.: Энергетика и электрификация, 2000. — Вып.1–256 с.

Основные термины (генерируются автоматически): градирня, образование льда, зимний период, устройство, башенная градирня, верхняя кромка, высокая башня, естественная тяга, оросительное устройство, площадь орошения.

Ключевые слова

тепло,

тэц,

энергия,

образования льда,

вытяжка,

теплоэнергетика,

градирня,

ТЭЦ.

Похожие статьи

Системы охлаждения и технического водоснабжения на ТЭЦ

В башенных градирнях движение воздуха создаётся вытяжной башней, в вентиляторных — вентилятором, а в открытых

Основные термины (генерируются автоматически): оросительное устройство, градирня, техническое водоснабжение, охлаждение воды, воздух.

Особенности строительства в условиях плотной городской застройки

Поэтому используются передвижные краны, легкомонтируемые башенные краны, подкрановая площадь которых не превышает 9 м2, и которые не требуют устройства подкрановых путей, а также самоподъемные краны и большегрузные самоходные краны. Для возведения зданий в…

Автоматизация подачи заданных расходов воды с двумя…

На оросительных системах могут быть применены следующие способы автоматизации

1. автоматизация регулированием уровня воды: по верхнему бьефу; по нижнему бьефу

Устройство содержит водовыпускную трубу 1, щитовой затвор 2, установленный на оси…

Необходимость внедрения систем автоматического

полива…

«Ирригация (орошение) — подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение

Позднее были изобретены простейшие механические устройства, позволяющие упростить доставку воды в оросительные каналы, например: Архимедов винт и шадуф.

Комплекс мероприятий по сокращению сброса загрязненных вод…

Орошение в вневегетационный период озимой пшеницы повлекло за собой формированию большого количества для этого периода коллекторно-дренажных

Допустимая минерализация оросительных вод в этих зонах также ниже и составляет в пределах от 1,5 до 2,0 г/л.

Технические средства эксплуатации на

ирригационных системах…

Пост на источнике орошения представляет собой гидрометрический створ, оборудованный рейками.

В верхнем и нижнем бьефах отводящего канала устанавливают водомерные рейки.

Под автоматизацией оросительных систем понимается оснащение их устройствами…

Использование низкопотенциальной тепловой энергии…

линия волы на градирню; V — линия холодного воздуха; VI — линия нагретого воздуха.

Котлы оснащены горелочными устройствами для работы на природном газе низкого давления (резервное топливо — мазут).

Контроль над изменением свойств почв и режима грунтовых вод…

Исследования проводились на орошаемых землях оросительных систем, расположенных на территории Кура-Араксинской низменности, в Уджарском районе

Устройство территории. Период мелиорирования почвы. Период интенсивного сельскохозяйственного использования.

Что такое градирня?

Эффективные градирни являются важным элементом оборудования практически любого крупного коммерческого здания. Поскольку градирни очень эффективны, они обеспечивают превосходный контроль окружающей среды в здании.

Если в вашем доме есть градирня, возможно, она нуждается в обслуживании. Ориентироваться в этом процессе может быть сложно. Многие люди не думают о своих градирнях после установки, пока что-то не пойдет не так. Но в этот момент стоимость ремонта может привести к необратимому ущербу.

Профилактические меры, такие как услуги по очистке систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, могут поддерживать работу градирен как новые и снижать вероятность дорогостоящего ремонта. Они также могут улучшить качество воздуха и воды в здании. Техническое руководство OSHA призывает проводить исследования качества воздуха на рабочих местах и ​​рекомендует очищать градирни не реже двух раз в год.

Для чего нужна градирня?

Градирня используется для передачи тепла и холодной воды из здания для повторного использования в системе градирни. Это может позволить операторам зданий контролировать окружающую среду внутри здания и устанавливать климат для оптимального комфорта или производительности. Градирни также облегчают повторное использование воды и обычно располагаются вдали от населения. Они являются частью системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха здания.

Как работает градирня?

Градирня забирает теплый воздух из здания путем передачи тепла воде и подает холодную воду в здание методами теплопередачи и испарения за счет создания воздушного потока. Компоненты градирен взаимодействуют в непрерывном цикле. Башни могут одновременно подавать холодную воду и втягивать холодный воздух снаружи здания и отводить тепло изнутри здания.

В некоторых градирнях теплый воздух нагнетается в воду, охлаждаемую наружным воздухом, который находится в охладителе градирни. Вода после нагнетания теплого воздуха распределяется по упаковке. Это делается таким образом, чтобы максимизировать контакт, разжижая воду.

Во время этого процесса тепло уходит из градирни за счет испарения. Вентиляторы на башне способствуют испарению. Когда горячий воздух выходит, холодная вода поступает в бассейн градирни для повторного использования в системе. Башни выполняют основную часть работы, но температура наружного воздуха, влажность и скорость ветра играют роль в испарении.

Типы градирен

Существует множество градирен для удовлетворения конкретных потребностей данной среды. Башни различаются по размеру и конструкции, методам теплопередачи и методам создания воздушного потока.

Градирни По сборке

• Тип упаковки: Градирня пакетного типа представляет собой стандартизированное оборудование, которое обычно полностью изготавливается до того, как оно поступает на предприятие для установки. Градирни модульного типа используются для многих офисных зданий, складов, жилых комплексов и отелей, торговых центров и больниц.
• Тип полевой установки: Как следует из названия, эти башни обычно строятся в полевых условиях. Это потому, что они построены в соответствии с индивидуальными спецификациями для промышленных сред, таких как электростанции или сталелитейные заводы. Градирни, устанавливаемые в полевых условиях, обычно имеют большую массу по сравнению с градирнями модульного типа.

Методы теплопередачи

• Сухие градирни не потребляют воду и вместо этого используют вентиляторы для отвода тепла.
• Градирни с водяным охлаждением или открытым контуром подают холодную воду и вентиляторы для отвода тепла. Они являются наиболее экономичным решением для большинства зданий, поскольку в них используются возобновляемые источники и эффективная обработка.
• В градирнях с жидкостным или замкнутым контуром используется испарение воды для отвода тепла от змеевиков, расположенных внутри самой градирни. Вторичная жидкость, находящаяся внутри змеевиков, отдает тепло воде, каскадно стекающей внутри градирни, и происходит испарение, аналогичное другим градирням.

Методы создания воздушного потока

• Градирни с естественной тягой обычно являются самыми высокими из градирен, и их конструкция позволяет извлечь выгоду из естественного воздушного потока. В этих системах теплый воздух естественным образом поднимается на вентиляторы градирни, освобождая место для входа холодного воздуха. Поскольку градирни с естественной тягой зависят от естественного воздушного потока, их обычно размещают за пределами зданий, которые они обслуживают. Из-за этого градирни с естественной тягой со временем загрязняются и засоряются. Используется в основном на крупных электростанциях.
• В градирнях с принудительной тягой используется оборудование для создания потока воздуха и направления его в нужном направлении. Градирнями с механической тягой легче управлять, так как они гораздо меньше зависят от естественного воздушного потока. Однако это также делает их дорогими в эксплуатации и обслуживании. Механизмы внутри башни могут со временем выйти из строя из-за материалов конструкции и движущихся частей.
• Градирни с поперечным потоком фильтруют теплый воздух в горизонтальном потоке и холодную воду в вертикальном потоке. Контакт между двумя потоками охлаждает воздух. Градирни с поперечным потоком требуют высокого уровня энергии и частого обслуживания.
• В противоточных градирнях используется тот же подход к охлаждению, что и в перекрестноточных градирнях. Однако противоточные градирни принимают воду, нагнетаемую теплым воздухом, и направляют ее вниз с вершины градирни. Во время этого процесса холодный воздух, собираемый снаружи, течет в противоположном направлении. Противоточные градирни очень энергоэффективны и легко обслуживаются при регулярной очистке.

Обратитесь в компанию по очистке градирен

Градирни используются почти в каждом высотном здании или здании с высокой нагрузкой или в любой отрасли промышленности, требующей охлаждения. Это дорогостоящее оборудование, которое оказывает значительное влияние на эксплуатацию здания. Без надлежащего технического обслуживания расходы на электроэнергию резко возрастают, и возникает необратимый ущерб. Грязные градирни могут даже повлиять на здоровье жителей здания.

В компании Tower Water мы проверяем и чистим градирни, чтобы свести к минимуму повреждения в течение всего срока службы. Наши услуги по уборке исключают дорогостоящий ремонт и улучшают качество воздуха в зданиях. Если вы хотите узнать больше о преимуществах услуг по очистке градирен, ознакомьтесь с нашими пятью преимуществами услуг по очистке HVAC или свяжитесь с нами для консультации.

Что такое Градирня?

Опубликовано 31 октября 2018 г. by Tower Tech

Градирни используются во многих отраслях промышленности для поддержания процесса производства тепла при контролируемой температуре. Они распространены на сталелитейных заводах, химических заводах, электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах, предприятиях пищевой промышленности и многих других промышленных объектах. Их также можно использовать с чиллерами с водяным охлаждением для создания прохладной и комфортной среды в отелях, аэропортах, университетских городках, школах и больницах. Градирни становятся основной системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха во многих офисных помещениях благодаря тепловым насосам, использующим воду.

Градирня представляет собой корпус, который отводит тепло от технологической жидкости, обычно воды, путем испарения в окружающий воздух. Это достигается за счет контакта большой площади поверхности воды с быстро движущимся потоком воздуха внутри ограждения. Поток воздуха выходит из верхней части корпуса, а охлажденная вода собирается в резервуаре, а затем возвращается в процесс для сбора большего количества тепла.

Процесс испарения обусловлен перепадом давления пара в воде и давлением пара в воздухе. Вода при данной конкретной температуре имеет уникальное давление пара. При условии, что давление выше, чем давление паров воздуха рядом с ним, водяной пар будет перемещаться из воды в воздух. Когда водяной пар уходит, оставшаяся вода почти мгновенно заменяет пар, превращая жидкую воду в пар. Этот фазовый переход требует большого количества тепла, которое снижает температуру воды.

Чтобы понизить температуру одного фунта воды на 1°F, требуется отвести 1 БТЕ тепла. Для преобразования одного фунта воды в пар требуется более 1000 БТЕ тепла, что снижает температуру более 1000 фунтов воды на 1 ° F. Чем больше перепад давления пара между водой и воздухом, тем быстрее перенос пара. Этот перенос происходит только на границе раздела (поверхности) воды и воздуха. Чем больше площадь поверхности, тем быстрее перенос пара. Градирни увеличивают площадь поверхности воды для ускорения теплообмена.

Давление паров окружающего воздуха является важным компонентом в этом обмене паров. Воздух при заданной температуре и давлении может содержать только уникальное количество водяного пара. Если в воздух нагнетается больше пара, он будет конденсироваться, образуя облако или дождь (температура воздуха будет равна точке росы). Если температура воздуха или давление повышаются, то увеличивается и его способность удерживать водяной пар. Конденсирующийся пар отдает свое тепло воздуху, повышая температуру воздуха и увеличивая его емкость для водяного пара. Если этот воздух не отодвигать от воды, то вода и воздух придут к общему давлению пара и прекратится испарение и теплообмен. Если воздух постоянно удаляется, испарение воды в конечном итоге понизит температуру воды до точки, где давление ее пара сравняется с давлением воздуха, и испарение прекратится. Температура воды в этот момент называется температурой влажного термометра.

Термин «температура по влажному термометру» происходит от процесса, используемого для ее определения. Небольшой носок, смоченный водой, надевают на колбу термометра и вращают в воздухе до тех пор, пока давление водяного пара (уникальная температура) не достигнет равновесия с воздухом. Температура считывается и записывается как температура окружающего воздуха по влажному термометру. Это самая низкая температура, которую может получить любой образец воды в окружающем воздухе при достаточном времени воздействия.

Дома можно провести простой эксперимент с двумя образцами воды. Измерьте температуру образцов воды, затем поместите один в герметичный контейнер, а другой в открытый контейнер. Запишите температуру воздуха в комнате (мы называем это температурой по сухому термометру). Дайте образцам постоять в течение нескольких часов (в течение ночи) и измерьте температуру двух образцов. Образец в закрытом контейнере будет иметь температуру, близкую к температуре окружающего воздуха (температура по сухому термометру). Температура воды сравнялась с температурой воздуха за счет кондуктивного теплообмена только через емкость (без парообмена). Образец в открытом контейнере будет иметь температуру ниже температуры окружающего воздуха (обычно от 10° до 12° F) в зависимости от относительной влажности окружающего воздуха. Это температура окружающего воздуха по влажному термометру.

Поскольку воздух в градирне поглощает пары воды, с которой он контактирует, он теряет способность удерживать больше водяного пара. Чтобы максимизировать испарение через поверхность воздуха/воды, этот воздух удаляется из градирни и заменяется «свежим» окружающим воздухом. В большинстве градирен используются большие вентиляторы с механическим приводом для перемещения воздуха по поверхности воды. Увеличение скорости воздухообмена увеличивает скорость испарения и, следовательно, охлаждающую способность. Больше воздуха, больше мощности. Для перемещения большего количества воздуха требуется повышенная энергия вентилятора. Существует точка, в которой увеличение производительности компенсируется затратами на увеличение скорости воздушного потока.

Увеличение производительности также может быть достигнуто за счет увеличения площади поверхности воздуха/воды. Метод увеличения площади поверхности воды осуществляется различными способами внутри градирни. Самый простой метод — распылить воду в потоке воздуха и позволить ей упасть в резервуар для сбора и рециркуляции. Степень охлаждения зависит от размера капель (площади поверхности) и времени контакта с воздухом. Чтобы увеличить площадь поверхности капель, в градирнях брызгового типа используется некоторая форма решетки, через которую может проходить воздух и на которую падающая капля будет сталкиваться и разбиваться на более мелкие капли с увеличением общей площади поверхности. Время контакта с воздухом можно увеличить, увеличив высоту траектории падения воды через воздух, тем самым увеличив теплоотводящую способность.

Более эффективный способ увеличения площади поверхности — позволить воде падать на вертикальный пластиковый лист, установленный перпендикулярно потоку воздуха, и образовывать очень тонкую водяную пленку на листе. Это не только создает большую площадь поверхности, но также замедляет падение воды и увеличивает время контакта с воздухом. Время падения воды на лист можно дополнительно увеличить, если сделать лист гофрированным против потока воды, что также создает небольшую турбулентность для увеличения теплопередачи. Этот метод используется в современных «высокоэффективных» упаковках. Они представляют собой гофрированные листы, собранные вместе, чтобы позволить воздуху проходить горизонтально или вертикально через пакет, в то время как вода падает вертикально. Эффективность – это мера способности отводить тепло на кубический фут наполнителя. Наполнители с разбрызгиванием требуют значительно большего объема внутри градирни для достижения той же эффективности отвода тепла, что и пакет с гофрированным наполнителем, но они гораздо более устойчивы к грязной или зараженной воде, которая загрязняет наполнитель, блокируя поток воздуха и снижая производительность.

Градирня представляет собой теплообменник. Существует три основных типа теплообменников:

Параллельный поток – оба потока среды движутся в одном направлении (наименее эффективный)

Перекрестный поток – потоки среды движутся перпендикулярно друг другу (более эффективный)

Противоточный – потоки среды движутся в противоположных направлениях направления (наиболее эффективные)

В настоящее время используются два основных типа градирен –

с поперечным потоком и с противотоком .

Башенка с поперечным потоком

Градирня с поперечным потоком подает воду в верхнюю часть наполнительного пакета, а окружающий воздух проходит горизонтально через наполнительный пакет по всей его высоте. Воздух в верхней части пакета наполнителя испытывает наибольшую разницу давлений пара с самой горячей водой, но эта разница уменьшается по мере того, как вода охлаждается, проходя через наполнитель, а воздух внизу испытывает наименьшую разницу давлений пара. Это приводит к неравномерному переносу пара в воздушный поток.

Противоточная градирня

Противоточная градирня подает воду в верхнюю часть наполнительного пакета, а воздух подается под наполнительный пакет. Когда холодная вода выходит из наполнителя, она контактирует со всем окружающим воздухом (с более низким давлением пара), поступающим в градирню. По мере того, как окружающий воздух поднимается через наполнительный пакет, его давление пара увеличивается, но он также контактирует с более теплой водой с более высоким давлением пара. Перепад давления пара одинаков для всех воздушных потоков, проходящих через наполнитель.

При сравнении этих двух типов градирен с одинаковой тепловой нагрузкой и подводимой энергией вентилятора градирня Crossflow обычно имеет меньшую площадь основания, но более высокий профиль с более высоким напором водяного насоса градирни. Общее потребление энергии, включая энергию вентилятора и насоса, как правило, будет ниже при использовании конструкции с противотоком.

Охлаждение с принудительной тягой описывает градирню с вентилятором, перемещающим воздух, который устанавливается после завершения теплообмена. Он протягивает воздух через наполнитель и обычно располагается в верхней части конструкции градирни над системой распределения воды. Воздушный поток в этот момент процесса теплообмена горячий и почти насыщен водяным паром, что делает его очень агрессивным, поэтому необходимо соблюдать осторожность при выборе материалов, контактирующих с воздушным потоком.

Охлаждение с принудительной тягой описывает градирню с вентилятором, перемещающим воздух, расположенным на входе в процесс теплообмена. Он выталкивает воздух через наполнитель и из башни. Обычно он находится в нижней части градирни и может быть проложен в наполнитель, чтобы избежать контакта с падающей водой. Вентилятор находится в потоке окружающего воздуха, где выбор материала не так важен, чтобы избежать коррозии.

Башня, устанавливаемая на месте , как правило, слишком велика для транспортировки в полностью или частично собранном виде, поэтому составные части отправляются на строительную площадку для сборки на фундаменте, предоставленном другими. Фактическая сборка может быть скомпрометирована работниками, не обладающими полной квалификацией для выполнения установки. Конструкция и установка часто уникальны, и для подтверждения проектной мощности градирни требуется испытание тепловых характеристик в полевых условиях.

Башня заводской сборки производится и собирается на заводе и доставляется на место проведения работ. Обычно это цельная деталь, но для некоторых крупных конструкций может потребоваться сборка некоторых компонентов на строительной площадке, чтобы облегчить ограничения по размеру при транспортировке. Эти «комплексные» градирни изготавливаются по единообразной конструкции силами преданных своему делу рабочих и в соответствии со стандартами качества для обеспечения стабильной производительности. Многие производители подвергают свои градирни внешним испытаниям производительности и получают сертификацию тепловых характеристик своих конструкций. Их клиенты уверены в тепловых характеристиках без необходимости полевых испытаний. Их часто можно объединить вместе, чтобы обеспечить такую ​​​​же производительность, как и большая башня, установленная на месте.

Основные компоненты градирни

Каплеуловители

Каплеуловители помещаются в поток теплообменного воздуха после наполнения и распределения воды для удаления большинства мелких капель воды, переносимых воздушным потоком, и предотвращения их выбрасываются в атмосферу. Эти капли воды содержат следы химических веществ, используемых для контроля биоразрастания и коррозии в смачиваемых зонах градирни, и могут нанести серьезный ущерб оборудованию, конструкциям и даже растительности в зоне их падения за пределами градирни. Высококачественные каплеуловители могут уменьшить этот дрейф почти до нуля.

Вентиляторы

Вентиляторы обычно представляют собой большие осевые вентиляторы пропеллерного типа, которые эффективно перемещают большие объемы воздуха с низкими требованиями к статическому давлению. В некоторых конструкциях с принудительной тягой используются центробежные вентиляторы с «беличьей клеткой» для преодоления более высоких требований к статическому давлению, таких как воздуховоды или устройства шумоподавления.

Кожухи вентилятора

Кожухи вентилятора размещаются вокруг осевого вентилятора для эффективного направления воздуха внутрь и наружу вентилятора.

Наполнитель

Наполнитель

— это место, где происходит теплопередача, и существует множество различных форм, но в основном два типа.

Самая старая конструкция – заливка брызгами. Он предназначен для разбивания капель воды, падающих из распределительной системы, но минимизирует воздействие загрязнения на площадь поверхности, которое ограничивает поток воздуха.

Пленочные наполнители предназначены для увеличения площади открытой поверхности воды за счет ее «пленки» на тонких листах материала, обеспечивающих циркуляцию воздуха между ними. Они намного более эффективны (теплообмен на кубический фут наполнителя), чем типы с разбрызгиванием, но очень уязвимы для загрязнения, которое ограничивает воздушный путь, уменьшая поток воздуха.

Двигатели

Двигатели

, как правило, представляют собой полностью закрытые асинхронные двигатели промышленного класса, пригодные для работы в суровых условиях.

Поскольку они обычно работают с фиксированной скоростью, не соответствующей скорости вентилятора, в них используется некоторая форма снижения скорости. Это достигается за счет редукторов скорости или систем ремней и шкивов.

Дальнейшее регулирование скорости для соответствия тепловой нагрузке часто осуществляется с помощью частотно-регулируемых приводов на двигателе или двухскоростных двигателей.

Сопла

Сопла являются сердцем любой градирни.

Они необходимы для равномерного распределения воды по заправочному пакету таким образом, чтобы обеспечить равномерное соотношение жидкость-газ (вода-воздух) по всему заправочному пакету. Это необходимо для максимизации теплопередачи внутри упаковки. Типичные форсунки имеют фиксированные отверстия (отверстия, через которые течет вода) и создают круглую форму, обычно неравномерно распределенную.

Фиксированная диафрагма создает фиксированную схему при определенном расходе. Меньше поток – меньше рисунок. Больше потока – больше рисунок. Они размещаются так, что их узоры перекрываются, чтобы обеспечить покрытие всей области заливки, но распределение неравномерно. Более плотный рисунок обеспечивает более равномерное распределение, но требует большего количества сопел, расположенных ближе друг к другу с меньшими отверстиями для более низкой скорости потока на сопло. Форсунки меньшего размера более подвержены засорению, что ухудшает равномерность распределения. Большинство градирен, больших или малых, используют сопла с фиксированным отверстием 1–2 дюйма и регулярно проверяют их на предмет засорения, чтобы обеспечить максимальную эффективность.

Существует несколько форсунок, предназначенных для работы в качестве форсунок с регулируемым расходом, которые могут поддерживать почти постоянную схему распыления в широком диапазоне расхода. Это полезно в системах с переменным расходом технологического процесса. Без этой функции снижение расхода привело бы к образованию областей в оросителе, которые не получают воду, а воздух проходит в обход без какого-либо охлаждения. В другие зоны поступает так мало воды, что она полностью испаряется и оставляет накипь, которая перекрывает поток воздуха и еще больше снижает производительность. Хорошая конструкция сопла, размещение и техническое обслуживание имеют важное значение для тепловой мощности и эффективности градирни.

Водный бассейн

, где собирается охлажденная вода

Здесь собирается охлажденная вода после того, как она проходит через наполнитель и направляется в циркуляционный насос системы. Обычно он занимает всю площадь градирни, за исключением некоторых приложений с принудительной тягой.

Затраты на покупку и эксплуатационные расходы

Просмотреть руководство по сравнению

Использование воды

Испарение уменьшает количество воды в циркулирующей жидкости и требует замены (добавочной воды), чтобы система не работала всухую. Подумайте о кастрюле с водой, оставшейся на огне до тех пор, пока вся вода не испарится. На сковороде останется осадок твердых частиц. Это растворенные твердые вещества, которые содержались в воде и не переносятся в воздух посредством парообмена, поскольку они представляют собой твердые вещества, а не пар. В градирне, которая имеет постоянную подпитку для восполнения потери воды при испарении и поддержания объема циркулирующей жидкости, остающиеся растворенные твердые вещества увеличивают концентрацию растворенных твердых частиц в циркулирующей жидкости.

Если эту концентрацию растворенных твердых веществ не контролировать, в конечном итоге концентрация превысит способность воды удерживать ее в растворенном состоянии (точка насыщения воды), и эти твердые вещества начнут осаждаться и образовывать твердые частицы. Эти частицы следует избегать или удалять, чтобы предотвратить загрязнение наполнителя градирни и образование накипи на стенках теплообменника. Накипь на стенках теплообменника снижает способность теплообмена. Засорение наполнителя снижает поток воздуха через наполнитель и снижает теплообменную способность градирни. Это необходимо предотвратить для поддержания эффективности системы отвода тепла.

Операторы градирен предотвращают осаждение твердых частиц, поддерживая концентрацию растворенных твердых частиц в циркулирующей воде чуть ниже ее точки насыщения. Это делается путем выбрасывания части концентрированной воды и разбавления оставшегося объема «свежей» (подпиточной) водой. Этот процесс называется продувкой.

Концентрация растворенных твердых веществ определяется путем измерения электропроводности оборотной воды. Чистая вода имеет проводимость, близкую к нулю. Это растворенные в воде твердые вещества, которые проводят электричество. Увеличение концентрации растворенных твердых веществ приведет к увеличению проводимости.

Продувка начинается, когда проводимость достигает точки, близкой к точке насыщения циркулирующей воды. Открывается сливной кран, и вода сливается из системы. В то же время в систему впрыскивается подпиточная вода для поддержания объема системы, а подпиточная вода разбавляет концентрацию оборотной воды. Когда проводимость оборотной воды снижается до заданного значения, сливной клапан закрывается и продувка прекращается. Дальнейшее испарение воды в градирне будет повышать проводимость циркулирующей воды до тех пор, пока она снова не достигнет значения, при котором начинается продувка, и процесс повторяется.

Химическое использование

Использование той или иной формы биоцида необходимо для предотвращения биологического роста в градирне. Чаще всего это какое-то соединение хлора или брома. Это также можно сделать с помощью озона или ультрафиолетового света. Можно использовать все, что убьет биорост.

Коррозия возникает в любой системе теплой воды, где присутствует кислород. Оба в изобилии в градирне. Химикаты добавляются в воду для противодействия коррозии, но теряются во время продувки и требуют замены.

Чтобы свести к минимуму продувку, добавляются химикаты для увеличения емкости растворенных твердых веществ в воде без образования накипи. Другие химические вещества используются для стимулирования осаждения растворенных твердых веществ и поддержания их во взвешенном состоянии вместо образования накипи.

Объем химической обработки определяется стоимостью химикатов по сравнению со стоимостью подпиточной воды для продувки и стоимостью удаления продувки. Иногда любая продувка является неприемлемой с экологической точки зрения, и стоимость химикатов больше не является фактором. Это все, что нужно.

Электрическое использование

На электрический КПД градирни (кВт/тонна охлаждения) влияет КПД двигателя, напор насоса, эффективность вентилятора, распределение воды, конструкция градирни, конструкция наполнителя, но в наибольшей степени зависит от наполнителя размер. Если вы хотите более эффективную башню, купите башню побольше. Распределение потока воды по большей площади наполнителя увеличит площадь обмена пара между водой и воздухом и уменьшит расход воздуха на квадратный фут наполнителя, тем самым снизив давление, необходимое для перемещения воздуха через наполнитель. Более крупная градирня, охлаждающая ту же тепловую нагрузку, будет делать это с меньшей мощностью вентилятора.

Градирня, которая может поддерживать смоченный наполнитель при уменьшении скорости потока, по существу предоставит владельцу градирню большего размера для более низкой скорости потока и уменьшит мощность вентилятора, необходимую для охлаждения нагрузки. В градирне с постоянным расходом перепад давления воздуха не уменьшится, так как сопротивление, вызванное потоком воды, не изменилось.

Все градирни требуют переменной мощности вентилятора в зависимости от нагрузки и условий окружающей среды по влажному термометру. Чтобы предотвратить потерю энергии из-за переохлаждения технологической воды, вентиляторы можно отключить и/или использовать двухскоростной двигатель. Самый эффективный способ привести мощность вентилятора в соответствие с текущей нагрузкой и влажным термометром — это использовать привод с регулируемой скоростью и управлять вентилятором с нужной скоростью для поддержания постоянной температуры холодной воды. В большинстве новых градирен используется эта технология VFD.

Стоимость технического обслуживания

Градирня отлично очищает воздух. Любой мусор, грязь или бактерии, находящиеся в поступающем атмосферном воздухе, остаются в градирне. Поэтому с его накоплением нужно бороться. Более крупный и плотный материал будет оседать в бассейне, где скорость воды замедляется. Часть материала останется во взвешенном состоянии и уйдет с продувочной водой. Бактерии, которые находят убежище в отложениях в бассейне или в накипи, образующейся на наполнителе, образуют колонию и высвобождают в систему больше бактерий. Легионелла в градирне является серьезной проблемой. Осадок в бассейне необходимо удалять механическим способом, чтобы ликвидировать питомник биороста. Частота зависит от загрязненности окружающего воздуха и способности систем фильтрации его удалять. Сам материал часто представляет собой биологическую опасность, и для его удаления требуется специальный персонал и обучение.

Отказ механической системы представляет собой наибольшую угрозу способности градирни отводить технологическую тепловую нагрузку. Без работающего вентилятора градирня практически бесполезна, и процесс будет остановлен из-за перегрева. Подшипники двигателя должны быть смазаны. Механические редукторы нуждаются в замене масла. Соосность двигателей с коробками передач должна поддерживаться для продления срока службы муфт трансмиссии. Вентиляторы с ременным приводом должны поддерживать натяжение и выравнивание ремня, а подшипники должны быть смазаны. Необходимо поддерживать балансировку вентилятора, чтобы предотвратить вибрацию, вызывающую выход из строя подшипников. Электрическая инфраструктура двигателей должна поддерживаться во избежание ослабления соединений, токов перегрузки и ложных срабатываний.

Распределительные форсунки должны быть проверены на предмет засорения и износа, а также очищены или заменены, чтобы обеспечить надлежащее покрытие наполнителя водой. Каплеуловители над распределительной сетью следует проверять на наличие повреждений и утечек, чтобы обеспечить их надлежащую работу.

Химическая обработка должна находиться под постоянным контролем, чтобы обеспечить надлежащий контроль образования накипи и устранения биологического роста. Если любой из них начинает загрязнять засыпку, необходимо принять немедленные меры по очистке засыпки для поддержания эффективности градирни. Очистка может производиться химическим способом наряду с фильтрацией. В некоторых случаях наполнитель необходимо снять и механически очистить или заменить. Это потребует отключения башни на длительный период времени. Несколько вышек сотовой связи могут поддерживать технологическое охлаждение, когда ячейка отключается на техническое обслуживание. Одиночные вышки сотовой связи потребуют остановки процесса.

Большая часть этого технического обслуживания потребует отключения башни для доступа к оборудованию. Все описанное здесь техническое обслуживание должно выполняться при отключенной градирне в целях безопасности операторов. Все эти услуги должны выполняться персоналом, обученным обслуживать конкретное оборудование и выполнять их безопасным образом.

Устойчивое развитие

Защита окружающей среды и ее ценных ресурсов сейчас важнее, чем когда-либо. В то же время большинство компаний по-прежнему нацелено на достижение максимальной эффективности. Проблема в том, что эти две концепции и практики иногда могут противоречить друг другу. Чтобы достичь наивысшего уровня эффективности, вы иногда жертвуете устойчивостью и заботой об окружающей среде. Те, кто сосредоточен преимущественно на устойчивом развитии, забывают о важности эффективности в достижении экономии за счет сокращения потребления энергии.

Эффективные продукты могут внести существенный вклад в снижение энергопотребления и воздействия на окружающую среду без ущерба для заинтересованных сторон.