Градирен это в строительстве

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

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

Процесс охлаждения происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха (вентиляторные градирни), 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.

Градирня — что это? Как работает вентиляторная градирня .

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

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

Характеристики

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.

Классификация

В зависимости от типа оросителя, градирни бывают:

• плёночные;
• капельные;
• брызгальные;
• сухие.

По способу подачи воздуха:

• вентиляторные (тяга создаётся вентилятором);
• башенные (тяга создаётся при помощи высокой вытяжной башни);
• открытые (атмосферные), использующие силу ветра и естественную конвекцию при движении воздуха через ороситель.
• эжекционные, использующие естественный захват воздуха при распылении воды в специальных каналах.

По направлению течения сред (охлаждаемой воды и воздуха):

• с противотоком (наибольший температурный перепад, наибольшее аэродинамическое сопротивление);
• с перекрестным током (меньшее аэродинамическое сопротивление, меньше капельного уноса);
• с смешанным током (конструкция градирни содержит и противоток и перекрестный ток).

Вентиляторные градирни до последнего времени были наиболее эффективны с технической точки зрения, так как обеспечивали более глубокое и качественное охлаждение воды, выдерживая большие удельные тепловые нагрузки (однако требуют затрат электрической энергии для привода вентиляторов). Эжекционные градирни выдерживают наибольшие гидравлические нагрузки и способны охлаждать воду с большим перепадом и с очень высоких температур (до 90 °С). Это обусловлено как отсутствием оросителя, так и большой суммарной площадью поверхности мелкодисперсных капель и высокими скоростями водо-воздушных потоков. Затраты электроэнергии на эксплуатацию систем оборотного водоснабжения с эжекционной градирней при грамотной организации схемы водоснабжения и автоматики не превышают затрат на типовые вентиляторные установки.

Интересные факты

Самая производительная градирня в мире — градирня для АЭС Исар II в Германии [1] . Она охлаждает 216 000 кубометров воды в час. Ее высота 165 м и основной диаметр 153 м.

Источник: dic.academic.ru

Строительство и монтаж градирни. Этапы и технологии

Строительство и монтаж градирни является сложным процессом, требует высокой квалификации и технической оснащённости предприятия. Согласно «Большой Энциклопедии Нефти и Газа» обеспечение всего цикла строительства градирен должно производиться только опытными специализированными организациями.

Ответьте на 3 вопроса и получите бесплатную консультацию инженера-технолога по градирням

Наш инженер-технолог ответит на все интересующие вас вопросы, приведет примеры из отрасли, а также соберет исходные данные для подбора оборудования и выставления ТКП

Этапы возведения градирни

Почему это так важно? В чём заключается сложность строительства градирни?

Давайте разбираться вместе.

Практика показывает, что строительство охлаждающих установок, как и любого другого инженерного сооружения, невозможно выполнить без профессионально подготовленного проекта. Об организации проектных решений и как проектируются градирни, читайте в статье «Проектирование градирни».

После того, как проект будущей водооборотной системы и её градирен утверждён, приступают непосредственно к монтажу.

Монтаж бассейна — чаши градирни

Стоит оговориться, что на этапе проектирования заказчик и генпроектировщик определяют, какой тип водосборного бассейна будет применен.

Возможно несколько вариантов чаши градирни:

• Железобетонная чаша, заглубленная в землю
• железобетонная чаша на поверхности земли с обваловкой
• железобетонная чаша над насосной или иным зданием
• металлический поддон наземного исполнения
• стеклопластиковый бассейн на железобетонной плите

Как выбрать наиболее подходящий вариант в том или ином случае, зависит от нескольких факторов. Более подробно этот выбор описан в разделе «Бассейн градирни».

В случае модернизации уже имеющейся градирни возможно использование существующего бассейна. Если заказчик выполняет эту часть работы самостоятельно в рамках общестроительных работ будущего производства, то в комплекте чертежей строителям передается часть КЖ или выдаются чертежи задания на проектирование фундаментов и габаритно-привязочные чертежи для подводки коммуникаций.

Как правило, в проектах типовых советских градирен бассейн выполнялся из железобетона. Такой бассейн возводился под типовую градирню и имел размер, совпадающий с размером самой градирни. Если говорить о вентиляторных градирнях, то размер зависел от количества секций. Например, если градирня четырехсекционная с размером секции 8х8 м, то размер бассейна соответственно 8х32 м.

На сегодняшний день самым распространенным является именно железобетонный бассейн. Он может быть выполнен как заглубленным относительно поверхности земли, так и надстроенным.

Недостатком такого решения является необходимость проведения значительного объема земляных и бетонных работ. Однако минус окупается долговечностью и отсутствием необходимости частого проведения обслуживания и ремонтов.

Стоит отметить, что при выборе варианта строительства ж/б бассейна Заказчик может уйти от строительства насосной станции. В таком случае целесообразно строить заглубленный железобетонный бассейн увеличенного размера. При таком варианте пристраивается приемная камера, которая представляет собой такой же бассейн меньшего размера. В ней размещаются полупогружные насосы с электроприводами, которые берут на себя роль самой насосной станции. При таком расположении насосов уместно сказать об экономии места на площадке, а также снижении затрат на капитальное строительство насосной станции.

Прежде чем приступать к строительству ж/б бассейна, необходимо провести геологические и геодезические изыскания. На основании полученных данных разрабатывается проект самого бассейна. Здесь стоит отметить, что в проектных работах рассчитывается его глубина, толщина стенок и толщина дна. Как правило, глубина бассейна будет составлять 2-2,5 м, исходя из расчета воды требующегося для работы градирни в случае аварии или остановки течении 30 минут.

После выдачи проектной документации можно приступать к строительству. Если бассейн заглублен, то производится обустройство котлована, при необходимости забиваются сваи. После этого проводятся работы по заливке фундаментной плиты. Затем монтируется опалубка, вяжется арматура и заливаются гидротехническим бетоном стенки бассейна и несущие колонны под основание градирни.

По окончании заливки и выдержки бетона, производятся изоляционные работы с нанесением на внутреннюю поверхность чаши гидроизоляции. Заключительным этапом при строительстве заглубленного бассейна является изготовление отмостки и розетты, которые служат для направления воды, собирающейся возле градирни, в бассейн. Срок службы таких бассейнов может достигать 40-50 лет.

Менее распространенными являются бассейны вентиляторных градирен из металла. Стоимость такого сооружения градирни ниже, чем железобетонного, но и срок службы гораздо меньше. Объем такого бассейна обычно принимается меньше, чем железобетонного. Высота металлической чаши составляет от 0,6 до 1,5 метров. Такие бассейны устанавливаются, когда отсутствует возможность заглубления.

Для градирни большого размера они свариваются на месте строительства из листового металла с применением ребер жесткости. Небольшие градирни, например Вента-250, комплектуются металлическими поддонами.

После монтажа металлического бассейна на подготовленной площадке осуществляется его антикоррозионная обработка для увеличения срока службы. Кроме того, такие поддоны в зимнее время года требуют постоянного наличия теплой воды для предотвращения замерзания. Также для предотвращения обмерзания бассейна производится обваловка грунтом его внешних сторон. Это делается и с незаглубленным ж/б бассейном, расположенным на поверхности земли.

Основным недостатком металлического бассейна является его недолговечность по сравнению с железобетонным или стеклопластиковым аналогом.

Самым современным материалом для изготовления бассейна является стеклопластик.
Стеклопластиковый бассейн изготавливается на производстве из стеклоровинга и смолы. Он состоит из нескольких частей для удобства перевозки и монтажа. На производстве происходит контрольная сборка и маркировка каждого элемента будущего бассейна.

Источник: acs-nnov.ru

Что такое градирня и как она работает?

Каждый из нас видел подобного рода сооружение и знает, что это вовсе не труба и из нее выходит не дым. Но давайте все же посмотрим на принцип работы и внутренее устройство градирни.

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

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.

Раньше градирни служили для добычи соли выпариванием. В настоящее время эти сооружения используются для незначительного охлаждения теплой воды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной, как в чиллере (+7 градусов). Температура поступающей воды в градирню — около 40-50 градусов, после градирни — около 25-30 градусов , зависит от технологических потребностей.

Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.

Градирни по способу отвода тепла: испарительные градирни cooling tower, сухие градирни drycooler и смешанные.

ТЭC, АЭС, промышленные предприятия потребляют огромное количество технической воды, прежде всего, для охлаждения узлов и агрегатов. Вода при этом, естественно, нагревается.

Поскольку зачастую вода двигается по замкнутому контуру (т. е. не сливается в реку, а снова идет для охлаждения агрегатов), ее следует охладить. Это нужно, прежде всего, для повышения эффективности охлаждения — чем холоднее вода, тем лучше она будет охлаждать оборудование.

Для целей частичного охлаждения воды применяются градирни.

Принцип работы градирни достаточно прост. Процесс охлаждения в градирнях происходит за счет 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 счет внешнего источника. Причем свежая вода при необходимости подвергается обработке (фильтрации).

Наиболее сложным элементом башенной градирни является вытяжная башня, конструкция которой в основном определяется материалом, из которого ее сооружают.

• обратным потоком атмосферного воздуха (вентиляторные градирни);
• за счет распыления горячей воды форсунками на специальный наполнитель с развитой площадью, по которому вода растекается тонкой пленкой и за счет медленного ее течения — охлаждается (башенные, атмосферные градирни);
• за счет распыления воды в специальных каналах и естественном захвате атмосферного воздуха (эжекционные градирни).

По принципу подачи атмосферного воздуха, градирни делят на:

Благодаря своей эффективности, экономичности, простоте обслуживания башенные градирни используются на большинстве крупных промышленных предприятий, где требуется охлаждение больших объемов воды в оборотных системах.

Корпус таких водоохлаждающих сооружений представляет собой высокую вытяжную башню (отсюда и название этого типа градирен), в которой необходимая тяга воздуха создается естественным путем, без применения дополнительного энергоемкого оборудования.

Размеры, высота и форма башенных градирен могут быть разными: они подбираются в зависимости от климатических условий эксплуатации башни и ее требующейся производительности.

• железобетонные — башенные градирни такого типа могут быть до сотни метров высотой, с площадью орошения до 10 тыс. м2;
• каркасно-обшивные — менее материалоемкие сборные конструкции, состоящие из прочного стального каркаса и листовых материалов (алюминиевых, оцинкованных, полимерных, стеклопластиковых).

Резервуар (бассейн нужного объема), оснащенный 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.

Преимущества: экономичность в работе — при эксплуатации таких сооружений не требуется электроэнергия; высокая эффективность при простоте эксплуатации и обслуживания; продолжительный срок эксплуатации.

Недостатки: относительная дороговизна строительства и необходимость выделения площади под строительство – они полностью окупаются перечисленными выше достоинствами.

Принцип действия вентиляторной градирни основан на контакте охлаждаемой воды с мощными потоками атмосферного воздуха, которые создаются специальными вентиляторами.

• секционные;
• башенные.

Не следует путать вентиляторные башни с традиционными башенными градирнями, так как последние работают на естественной тяге воздуха, создаваемой самой башней, и вентиляторы в таких конструкциях не используются. В вентиляторных градирнях башенного типа естественная тяга, создающаяся высотой башни, усиливается мощными электровентиляторами, что существенно увеличивает производительность установки.

Секционные вентиляторные градирни представляют собой ряд отдельных секций, в каждой из которых работают автономные вентиляторы. Предотвращение каплеуноса воды, которое неизбежно при повышенной скорости воздушного потока, осуществляется при помощи водоуловителей в виде решеток-жалюзи. Потери оборотной охлаждаемой жидкости минимизируют каплеуловительные устройства. Для тщательного контроля температуры рабочей жидкости на производствах, где этот показатель критичен, в вентиляторных градирнях устанавливают термопары, которые в автоматическом режиме регулируют частоту вращения вентиляторов в зависимости от температуры воды или другой охлаждаемой жидкости. Эффективность установок такого типа стала причиной их популярности.

Преимущества: относительно низкая стоимость строительства; повышенная глубина охлаждения; небольшая площадь застройки.

Недостатки: затраты на электроэнергию; повышенный каплеунос; затраты на обслуживание, т.к. данному типу градирен требуется эксплуатационный персонал.

Для максимальной экономии дорогостоящих жидких теплоносителей, а также пресной воды в местах, где этот ресурс дефицитен и/или труднодоступен, на предприятиях используют сухие градирни — охлаждающие установки, в которых рабочая жидкость циркулирует в замкнутом пространстве труб теплообменника, обдуваемых потоками воздуха. Напор, объем, скорость передвижения воздушных масс для ускорения процесса охлаждения обеспечиваются в сухих градирнях мощными вентиляторами.
Так как вода (или иная рабочая жидкость, которую требуется охладить) не вступает в непосредственный контакт с воздухом и находится в герметичном теплообменнике, ее потери практически исключены. Объем жидкости на выходе из градирни остается таким же, как и на входе: она не испаряется и не разбрызгивается. Герметичность радиаторов обеспечивает также надежную защиту от загрязнения.

Наиболее эффективный тип теплообменного радиатора для сухой градирни — охлаждающие алюминиевые колонны, которые выполнены из трубок диаметром 15 мм и реберных пластин толщиной 0,3 мм — изобрел венгерский инженер Форго. И его изобретение нашло широкое применение: оно используется как основа для обустройства сухих градирен разной производительности. Радиаторные колонны такого типа устанавливаются непосредственно в окнах-воздуховодах сухих градирен.

• в трубки радиатора подается рабочая жидкость;
• стенки трубок и металлические ребра теплообменника обдуваются атмосферным воздухом, приток которого обеспечивают вентиляторы;
• через металл происходит активная отдача тепла от носителя к обдувающему радиатор воздуху;
• из градирни поступает охлажденная жидкость.

Преимущества: экономия теплоносителя; соблюдение его чистоты; отсутствие коррозийных процессов внутри градирни.

Недостатки: высокая стоимость большие габариты невысокая эффективность охлаждения (температура рабочей жидкости на выходе в среднем на 6 °C выше, чем температура воздуха); возможность замерзания жидкости в теплообменнике при минусовых температурах; необходимость энергозатрат.

ВНУТРИ БАШЕННОЙ ГРАДИРНИ.

Внутри градирни расположена водораспределительная система, которая равномерно распределяет охлаждаемую жидкость по всей орошаемой площади установки. Вода падает на слой оросителя, разбивается на мелкие частицы и охлаждается с помощью воздуха. Тяга воздуха в башенной градирни создаётся естественным путём, за счет разности давлений в нижней и верхней части башни. Для уменьшения капельного уноса в градирне устанавливается слой водоуловителя. Он находится выше водораспределительной системы.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О ГРАДИРНЯХ.

На территории атомной станции «Изар-1» у реки Изар (Германия, Нижняя Бавария) находится самая производительная в мире градирня. Она не является самой большой – ее высота 165 м, однако она охлаждает 216 000 кубометров воды в час, что делает ее лидером. Но это не надолго, так как после аварии на Фукусиме немецкое правительство решило отказаться от атомной энергии и закрыть все станции до 2022 года.

А самая высокая башня имеет высоту 202 метра и находится на индийской ТЭС KaliSindh.

Самая большая вентиляторная (по размеру секций) градирня в России — построена в 2012 году компанией ООО КАСКАД для ТЭЦ-11 ИркутскЭнерего. Размер её секции составляет 18×18 метров.

Во времена второй мировой войны в Великобритании градирни и близстоящие сооружения маскировали под городские поселения. На стены строений наносили изображения домов и деревьев, для того, чтобы обезопасить стратегически важные объекты от возможных бомбардировок.

ПАРК РАЗВЛЕЧЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА.

Строительство ядерного реактора на быстрых нейтронах SNR-300 рядом с немецким городом Калькар началось в 1972 году. В 1985-м реактор был полностью закончен, но к работе он так и не приступил. Реактор на быстрых нейтронах считался самой передовой технологией.

Германское правительство хотело сократить количество импортируемой в страну электроэнергии, и при ограниченных запасах урана в стране, использование реактора такой конструкции могло быть очень эффективным. Но уже в 1977 г общественность стала сильно беспокоить проблема экологической безопасности. Начались протесты, в массовом шествии по улицам Калькара приняли участие почти 40 000 человек.

В 1979 г после аварии на американской атомной электростанции Три-Майл-Айленд (Three Mile Island), которая стала одной из самых крупных в истории ядерной энергетики, общественные протесты еще больше усилились.

Судьба SNR-300 была решена в апреле 1986 г, когда мир был потрясен трагическими событиями на Чернобыльской АЭС. 21 марта 1991 г было официально объявлено о ликвидации SNR-300. Работы по демонтажу оборудования потребовали еще 75 миллионов евро. Детали машин и неиспользованное топливо было выставлено на продажу.

В 1995 г все предприятие, общая площадь которого равнялась 80 футбольным полям, было выставлено на аукцион, и его приобрела за 2,5 миллиона евро нидерландская компания Hennie van der Most, построившая на этом месте парк развлечений — Wonderland Kalkar

В парке оборудовано около 40 разных аттракционов: карусели, американские горки, каналы для лодочных прогулок и колесо обозрения. Также в парке действует множество спортивных площадок, где можно поиграть в теннис, волейбол, баскелтол, минигольф и т.д.

Источник: kaskad-stroy.com

Что такое градирни, виды, типы, предназначение и принцип работы

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

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

Видео

Сухая градирня или драйкулер

Схема работы драйкулера.

Принцип действия сухой градирни:

В драйкулере охлаждаемый теплоноситель движется по замкнутому теплообменнику, который обдувается потоком воздуха, создаваемого с помощью вентиляторов. Для улучшения качества теплообмена теплообменник изготавливают из медных или алюминиевых трубок с ребристым профилем, увеличивающим площадь поверхности теплообмена. Возможностей драйкулера хватает, чтобы охладить теплоноситель не более, чем на 5°С… 7°С.

Наибольшее распространение сухие градирни получили в системах кондиционирования, с использованием чиллера с водяным охлаждением конденсатора. В большинстве случаев при такой схеме чиллер устанавливается внутри здания – в эксплуатационном помещении, в то время как сухая градирня размещается снаружи здания: на крыше или на прилегающей территории.

При реализации этой схемы теплоноситель сначала направляется в градирню, где происходит начальная фаза его охлаждения, а затем уже поступает в теплообменное устройство чиллера. Там жидкость окончательно остывает до заданных значений температуры.

• В зависимости от температуры окружающей среды, количество воздуха, необходимое для охлаждения поверхности теплообменника, различно. Поэтому драйкулеры оснащаются регуляторами скорости вращения вентиляторов, которые позволяют задать нужный режим их работы в соответствии со значениями температуры наружного воздуха и/или температуры воды в контуре охлаждения конденсатора.

В ночное время, когда окружающий воздух достаточно прохладен, сухая градирня самостоятельно охлаждает теплоноситель до нужного значения, а чиллер просто отключается — при этом экономится значительная часть дорогостоящей электроэнергии.

Как работает вентиляторная градирня (видео)

Принцип работы градирни для охлаждения воды заключается в подаче большого объема воздуха путем работы вентилятора с большими лопастями. Вентилятор способен подавать воздуха до 10.000.000 куб. м/ч. Через специальные окна большого размера, достаточного для прохода огромного объема воздуха, поступает воздух. Контакт поступаемого воздуха и воды, разбрызгиваемой соплами, осуществляется на поверхности блоков оросителя. Оборудование градирни позволяет препятствовать выдуванию вентилятором воды благодаря водоуловителя.

Эффективность градирни зависит от подобранной комплектации, отличие оросительных блоков и широкая линейка осевых вентиляторов позволяют подобрать градирню в большем диапазоне нагрузок и обеспечивать глубокое охлаждение воды с перепадом температуры до 30 градусов.

Для применения в условиях суровой зимы предусмотрена возможность установки реверса двигателя и жалюзи, регулирующих поступление воздуха.

Оросители типа бигуди хорошо зарекомендовали себя для использования загрязненной воды, в пыльной среде, в системах с большой концентрацией в воде твердых частит и повышенной жесткостью, способствующей образованию отложений. Оросители бигуди изготовлены из полипропилена, выдерживают высокую температуру и практичны в эксплуатации благодаря легкости очистки.

Преимущества:

• универсальность конструкции
• исключение обмерзания
• экономия энергии
• простота обслуживания
• удобство замены вышедших из строя частей

Недостатки:

• требуется ознакомление персонала с устройством градирни
• для применения при низких температурах необходима установка дополнительных опций

Оросительная градирня

Оросительная градирня состоит из системы, подающей нагретую жидкость, с сетчато-пленочным бассейном и оросителем, туда и попадает остывшая жидкость. В оросительную градирню подают теплую воду, распыляющуюся сквозь сопла на ороситель.

Если мы рассматриваем башенную оросительную градирню, то здесь поток воздуха идет за счёт естественной тяги, а вот в вентиляторном типе за счет вентиляторов. В данных градирнях используют специальный оросительный слой для того, чтобы обеспечить больший контакт воздуха и воды, который поступает сквозь воздухозаборные окна. Затем вода стекает каплями или своеобразной «пленкой» на оросительный слой, затем охлаждается и испаряется. Теплый воздух остается в градирне. Оросительные градирни применяются в том случае, если требуется ускорить процесс охлаждения теплоносителя.

Классификация оросительных градирен по направлению воды и воздуха:

• Перекрестноточные (воздух поступает перпендикулярно потоку воды)
• Противоточные (поток воды параллелен либо движется навстречу потоку воздуха)

Специальный оросительный слой используется в оросительных градирнях для большего контакта воды с воздухом. На оросительный слой вода попадает пленкой или каплями, охлаждается и испаряется.

Недостатки:

• перекрестноточные оросительные градирни подвержены обмерзанию
• немалые затраты на строительство башенной градирни

Башенные градирни

Башенные градирни предназначены для охлаждения значительного количества жидкости на небольшую температуру (перепад около 5-10°С) без использования электроэнергии. Они работают на естественной тяге, в отличие от вентиляторных.

Эти градирни тоже относятся к испарительному типу, но имеют весьма специфический характер применения благодаря своим возможностям — башенная градирня предназначена для охлаждения большого количества теплоносителя за счет естественных процессов, т.е. без использования электроэнергии. При этом охладить влагу башенная градирня способна только в пределах 5°С… 10°С. Обычно башенные градирни строят у крупных предприятий и электростанций, где на постоянной основе производятся большие объемы воды, которую нужно дешево охладить. Тяга воздуха в градирне этого типа создается из-за перепадов давления воздуха внизу башни и на ее выходе. Поэтому башенные градирни просто не могут быть «маленького роста» — не будет тяги.

Башенная градирня представляет собой конструкцию из металла или железобетона, которая имеет вид усеченного конуса. Внутри располагаются такие элементы, как:

• система, подающая воду;
• ороситель;
• резервуар.

Принцип действия башенной градирни:

Атмосферный воздух поступает внутрь через отверстия внизу сооружения, проходит через трубу и ороситель за счет природной тяги и охлаждает воду. Тяга создается благодаря разнице между удельным весом поступающего воздуха в градирню и нагретого, выходящего из нее, а также благодаря высоте и конструктивным особенностям башни.

Чаще всего башенные градирни используются для охлаждения воды на больших промышленных предприятиях, таких как теплоэлектростанции или АЭС.

Экономичная эксплуатация башенных градирен довольно выгодна, однако их строительство требует немалых затрат и большой площади для размещения.

Принцип действия градирни

Градирня для охлаждения с открытым контуром, полагается на теплоту испаряющейся воды, для обмена теплом с проходящим через нее воздушным потоком. Установка способна понизить температуру ниже температуры окружающей среды, немного больше точки росы (фазового перехода).

Сухая градирня понижает температуру воды только до температуры на +5+7 °C выше относительно окружающего воздуха, но дополнительное охлаждение может быть получено путем адиабатического увлажнения.

Мокрые градирни эффективно работают в жарком и сухом климате, но когда окружающий воздух становится влажным, производительность мокрых падает. В то же время, производительность сухих не зависит от влажности воздуха, а зависит от его температуры.

Испарительные (мокрые) градирни

Оснащены специальным оросителем, отделителем капель, водосборным баком, теплообменниками, вентилятором и коллектором. Среди преимуществ оборудования отмечают высокую экономию потребления электроэнергии (до 80 %), надежность системы, малый расход материалов и минимальные ремонтные траты. Градирня данного типа имеет длительный срок службы — до 30 лет. К минусам относят сложность промывки и очистки, нарастание водяных отложений на поверхности труб.

Испарительные градирни так же различают по типу перемешивания:

• Оросительные (насадочные): поперечноточные и противоточные.
• Безнасадочные: брызгальные и эжекционные.

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

Сухая градирня

Вода охлаждается посредством теплообменников, вентиляторных устройств и сливных клапанов. Вспомогательным оборудованием выступают насосные устройства и воздушные фильтры. Сухая градирня охлаждает воду при помощи воздуха, подаваемого вентилятором малой мощности. Из-за незначительной глубины охлажденной воды такие агрегаты используются редко.

Сухая градирня стоит дороже других видов. Главными ее плюсами является безопасность для окружающей среды: она не загрязняет атмосферу химическими отходами и не увеличивает влажность.

Плюсы и минусы охладителей

Мокрые (с открытым контуром) больше подходят для крупных промышленных объектов, требующих охлаждения огромных объемов воды:

1. Возможность охлаждения технологической воды ниже температуры сухого термометра;
2. Надежная работа в условиях жаркой окружающей среды;
3. Высокая холодопроизводительность на единицу продукции.

1. Высокая стоимость оборудования и монтажа;
2. Высокие эксплуатационные расходы, включающие частую обработку/долив воды, обслуживание компонентов системы, затраты на электроэнергию;
3. Относительно высокое потребление воды из-за испарения;
4. Образование ржавчины на трубопроводах;
5. Рост бактерий, включая легионеллу.

Драйкулеры особенно хорошо подходят для малых и средних промышленных и коммерческих систем естественного охлаждения:

1. Низкие эксплуатационные расходы, затраты на обслуживание;
2. Возможность работы в любых климатических условиях, от жарких и влажных до экстремально холодных;
3. Широкое разнообразие конструкций агрегатов, что дает возможность приспособить их практически для всех сред и применений;
4. Минимальное засорение системы и загрязнение технологической воды.
5. Отсутствие потерь воды.

1. Невозможность охлаждения технологической воды ниже температуры сухого термометра, без предварительного адиабатического охлаждения;
2. Относительно низкая производительность на единицу продукции.

Будучи замкнутыми системами, сухие охладители имеют ряд преимуществ по сравнению с мокрыми градирнями, включая более низкие первоначальные затраты и техническое обслуживание, повышенную надежность системы и увеличенное время безотказной работы. Будучи оснащенными испарительным предварительным охлаждением, сухие градирни обеспечивают эффективность, которая, как и для градирен мокрого типа, ограничивается только температурой влажного термометра.

При выборе между градирней с открытым контуром и драйкулером, наиболее значимым фактором остается производительность системы. Постоянное внедрение новых эффективных технологий, таких как микроканальные теплообменники, EC-вентиляторы, интеллектуальные системы управления и другие, позволяет рассматривать сухие градирни как эффективную часть новых экологичных тепловых систем.

Источник: barahola.ru

Типы градирен по принципу работы, особенностям их устройства и конструкции

Промышленные градирни являются наиболее экономичным и эффективным способом охлаждения больших объемов воды и различных жидкостей, поскольку в них не используется аммиак, фреон и прочие вещества, участвующие в теплообмене, для которых требуется дополнительная электроэнергия.

История охладительных башен

Слово «градирня» произошло от немецкого «gradieren», что значит – сгущать солевой раствор, так как изначально градирни служили для добычи соли путем выпаривания.
Первая башенная градирня для охлаждения (охладительная башня), в том виде, которую мы сейчас знаем, появилась в 1918 г. в Голландии в городе Херлен. Типовую гиперболоидную конструкцию градирни с естественной тягой разработал профессор машиностроения Фредерик Ван Итерсон. С тех пор вид башенных градирен не менялся. Но появилось много новых видов градирен для охлаждения – современных и технически усовершенствованных.

Классификация и виды градирен. Особенности конструкции и эксплуатации

Принцип работы градирни любого типа основан на охлаждении воды или другой жидкости атмосферным воздухом. Воздух в данном случае выступает в качестве хладагента, что отличает градирню от других видов холодильных установок.

На сегодняшний день существует несколько разновидностей и типов градирен для охлаждения, которые классифицируются по различным параметрам.

2 основных типа градирен

Специалисты разделяют градирни на 2 вида в зависимости от принципа их работы:

Сухие градирни

Градирня сухого типа по-другому называется «драйкулер».

Устройство состоит из корпуса, в котором размещен закрытый теплообменник. Таким образом, вода циркулирует по закрытому контуру, а обмен тепловой энергии происходит за счет потока воздуха, поступающего от вентилятора. Аналогичным образом происходит охлаждение антифриза в системе охлаждения мотора внутреннего сгорания. Благодаря закрытому теплообменнику исключается прямой контакт воды и воздуха, соответственно, потери жидкости сводятся к минимуму.
Для улучшения эффективности радиаторы изготавливаются из меди или алюминия, что увеличивает себестоимость агрегата.

Драйкулеры рекомендуется использовать в следующих случаях:

• при необходимости охлаждения теплоносителя без его контакта с внешней средой;
• при невозможности обеспечения постоянной подачи новой воды, которая теряется в результате уноса;
• когда вместо воды в качестве хладагента используется этиленгликоль или другая токсичная жидкость;
• при необходимости охлаждения жидкости с высокой температурой.

Во всех остальных случаях предпочтение лучше отдать мокрой вентиляторной градирне.

Мокрые градирни (испарительные)

Испарительная градирня функционирует следующим образом: горячая вода разбрызгивается через форсунки в мелкодисперсную водяную пыль. Благодаря контакту с атмосферным воздухом, температура которого значительно ниже, и эффекту испарения, жидкость охлаждается и оседает в поддон на дне градирни, а часть жидкости выходит наружу в виде пара.

Мокрые градирни являются наиболее эффективным и выгодным оборудованием для охлаждения больших объемов воды.

По способу контакта охлаждающей жидкости с наружным воздухом мокрые градирни подразделяются на закрытые и открытые.

Мокрые градирни закрытого типа

В мокрых градирнях закрытого типа расположен герметичный теплообменник, через который проходит вода или охлаждающая жидкость основного контура, а сам теплообменник охлаждается водой и воздухом из внешней среды.

Благодаря такому расположению исключается контакт оборотной воды с окружающей средой, а значит и исключено попадание в контур различного мусора и загрязнений.

Градирни открытого типа

В испарительных градирнях открытого типа происходит непосредственный контакт окружающей среды с оборотной водой. Горячая вода разбрызгивается через форсунки и охлаждаться центробежными или осевыми вентиляторами.
По наличию оросителя открытые мокрые градирни делятся на эжекционные и оросительные.

Открытые эжекционные градирни

Промышленная градирня эжекционного типа состоит из стального корпуса с трубопроводом, через который поступает вода в виде мелкодисперсной пыли. Благодаря высокой скорости водяного потока он затягивает наружный воздух, который смешивается с водой и охлаждает ее.

В эжекционных градирнях жидкость распыляется под давлением примерно в 4-7 бара. Благодаря этому капли получаются очень маленького размера (не более пятой части миллиметра), но движутся с высокой скоростью (около 18 метров в секунду). Водяной поток смешивается с атмосферным воздухом, в результате чего происходит нужный теплообмен.

Главное преимущество эжекционных градирен – возможность охлаждать воду с высокой температуры. При необходимости она может охлаждать воду, температура которой превышает 60°С (ороситель не выдерживает подобных температур).

Однако их широкому распространению мешает сразу несколько недостатков:

Для работы нужно создать в эжекционной градирне высокое давление. Для этого используются водяные насосы, которые должны быть достаточно мощными. Если эффективная работа вентиляторной градирни возможна при мощности насоса, например, в 45 кВт, то в эжекционной градирне понадобится насос с мощностью в два-три раза больше. Помимо больших расходов, это также приводит к повышенному износу трубопроводов подачи воды.
Зимой эксплуатация эжекционных градирен практически невозможна. Мелкодисперсная водяная пыль быстро замерзает, что требует организации байпасирования.
Эжекционные градирни приводят к большому расходу воды в результате ее уноса. Использование водоуловителей на выходе воздушного потока невозможно, так как это сильно ухудшает эффективность работы.

Эжекционные промышленные градирни рекомендуется использовать только в том случае, если вам обязательно необходимо охлаждать очень горячую воду или ее незначительное количество.

Оросительные градирни

Конструктивно оросительные градирни состоят из системы подачи нагретой жидкости с сетчато-пленочным оросителем и бассейном, куда стекает остывшая жидкость. В градирню подается теплая вода, которая распыляется через сопла на ороситель. Поступление воздушного потока осуществляется либо за счет естественной тяги (в башенных моделях), либо с помощью вентиляторов (в вентиляторных градирнях). Обе разновидности имеют похожее внутреннее устройство.
В оросительных градирнях используется специальный оросительный слой для большего контакта воды с воздухом, поступающим через воздухозаборные окна. Вода стекает пленкой или каплями на оросительный слой, охлаждается и испаряется, то есть, обмен тепловой энергии происходит по всей поверхности каждой капли воды. Теплый воздух при этом отводится из градирни.

Оросительные градирни делятся на два типа: башенные и вентиляторные.

Башенные градирни

Градирни ТЭЦ — типичные башенные градирни. Они предназначены для охлаждения значительного количества жидкости на небольшую температуру (перепад около 5-10°С) без использования электроэнергии. Работают на естественной тяге, в отличие от вентиляторных. Башенная градирня представляет собой конструкцию из металла или железобетона, которая имеет вид усеченного конуса.

Внутри располагаются такие элементы, как:

• система, подающая воду;
• ороситель;
• резервуар.

Атмосферный воздух поступает внутрь через отверстия внизу сооружения, проходит через трубу и ороситель за счет природной тяги и охлаждает воду. Тяга создается благодаря разнице между удельным весом поступающего воздуха в градирню и нагретого, выходящего из нее, а также благодаря высоте и конструктивным особенностям башни.

Чаще всего башенные градирни используются для охлаждения воды на больших промышленных предприятиях, таких как теплоэлектростанции или АЭС.

Экономичная эксплуатация промышленных башенных градирен довольно выгодна, однако их строительство требует немалых затрат и большой площади для размещения.

Вентиляторные градирни

Вентиляторные градирни (вентиляционные) – это устройства для охлаждения оборотной воды воздухом, нагнетаемым с помощью вентилятора.

Жидкость, которую требуется охлаждать, разбрызгивается на ороситель, после чего стекает в накопитель. Воздух для охлаждения подается через нижнюю часть корпуса и далее идет вверх за счет работы вентилятора. Уменьшение потерь воды достигается посредством монтажа каплеуловителя, который находится на пути воздушного потока.

Использование различных вариантов оросительных блоков и вентиляторов разной мощности позволяет использовать градирни этого типа во многих отраслях промышленности. Наличие регулирующих установок и возможности реверса привода дает возможность эксплуатировать эти испарительные градирни при отрицательной температуре воздуха.

Если говорить о конструкции, то внутри вентиляторных градирен находятся следующие элементы:

• вентилятор с электродвигателем;
• водораспределительная система (каплеуловитель, форсунки, ороситель);
• фильтры;
• фланцы;
• поддон;
• термостат.

В градирнях вентиляторного типа используются два вида вентиляторов: осевые и центробежные. У каждого из которых есть свои преимущества и недостатки.

• С осевым вентилятором отличаются пониженным электропотреблением, но при этом значительно меньшим напором, а значит и меньшим перепадом температур.
• Градирни с центробежным вентилятором создают перепад до 30-35°С, обеспечивая глубокое охлаждение, но при этом их энергопотребление выше.

Вентиляторные градирни также отличаются по исполнению и бывают заводской готовности и строительные.

Их основные плюсы и преимущества:

• максимальная гибкость и настраиваемость конструкции;
• отсутствие намерзания льда в зимний период;
• высокая эффективность охлаждения жидкости;
• простота повседневной эксплуатации и ремонта.

Перекрестноточные и противоточные градирни

И еще одним критерием в классификации вентиляторных градирен является различие по направлению воды и воздуха в градирнях.
Если поток подаваемой воды параллелен потоку воздуха (последний подается навстречу), градирня называется противоточной.
К противоточным градирням относятся вентиляторные и башенные градирни.
Когда воздух подается под углом в 90 градусов к потоку воды, градирня относится к классу перекрестноточных.

Перекрестноточная градирня

В этом типе вентиляторной градирни воздух перемещается в горизонтальной плоскости и под прямым углом к потоку воды. Подаваться воздух может с одной стороны от потока жидкости или с противоположных.

В соответствии с этим параметром их делят на два типа:

• однопоточная;
• двухпоточная.

Вода для охлаждения поступает через верхнюю часть устройства и попадает в водораспределяющее устройство лоточного типа. Далее вода течет самотеком вниз по оросителю. Контакт с большим количеством воздуха приводит к частичному испарению воды и ее охлаждению.

Перекрестноточные градирни широко распространены в промышленности, однако имеют несколько минусов:

• из-за перекрестноточного потока воды и воздуха они показывают меньшую эффективность, чем противоточные вентиляторные градирни. Для достижения той же мощности приходится использовать градирни больших размеров и стоимости;
• высокое аэродинамическое сопротивление орошаемой поверхности и отсутствие подпора затрудняет эксплуатацию при минусовой температуре воздуха. Часто градирни обмерзают и не выполняют возложенных на них задач.

Использовать вентиляторные градирни перекрестноточного типа целесообразно в местности с теплым климатом. Они позволяют рационально использовать производственные площади, так как разрабатываются высокими, но компактными. В российских реалиях их эксплуатация нецелесообразна, тем более что такие изделия обычно делают зарубежные производители и выполнять их текущий ремонт, как правило, сложно и дорого.

Другие важные критерии выбора градирен

Помимо конструктивных особенностей и принципа действия градирни, при выборе подходящего оборудования для организации собственного производства необходимо обращать внимание и на ряд других факторов:

• Величина капитальных затрат на приобретение оборудования, покупку дополнительных устройств и услуги по монтажу.
• Срок эксплуатации градирни без необходимости ремонта.
• Простота и экономичность обслуживания.
• Материалы, из которых сделаны градирни (металлические, бетонные и пр.).

Например, существуют стеклопластиковые градирни, которые не подходят для эксплуатации в условиях российского климата. Есть металлические градирни, более надежные и качественные, но подвержены коррозии, за исключением градирен со специальным антикоррозийным покрытием, такие как вентиляторные градирни NCT с покрытием Armour. Также существуют бетонные градирни (башенные).

Источник: nc-t.ru