Фотографії будівництва градирні ПГУ

Градирня - спорудження для охолодження води атмосферним повітрям. Застосовується головним чином в системах циркуляційного (оборотного) водопостачання теплових електростанцій і промислових підприємств для зниження температури води, що відводить тепло від теплообмінних апаратів, компресорів, теплових конденсаторів і т.п. Охолодження відбувається в основному за рахунок випаровування частини води під дією потоку повітря (випаровування 1% води знижує її температуру приблизно на 6 ° C). Повітряний потік створюється вентилятором або утворюється внаслідок природної тяги, що виникає у високій башті. Охолоджувана вода розбризкується в потоці повітря і під дією сили тяжіння стікає в резервуар охолодженої.

Градирня (нім. Gradieren - згущувати соляний розчин; спочатку градирні служили для видобутку солі випаровуванням) - пристрій для охолодження великої кількості води спрямованим потоком атмосферного повітря. Іноді градирні називають також охолоджувальними вежами (англ. Cooling tower).

В даний час градирні в основному застосовуються в системах оборотного водопостачання для охолодження теплообмінних апаратів (як правило, на теплових електростанціях, ТЕЦ, АЕС). У цивільному будівництві градирні використовуються при кондиціонуванні повітря, наприклад, для охолодження конденсаторів холодильних установок, охолодження аварійних електрогенераторів. У промисловості градирні використовуються для охолодження холодильних машин, машин-формувальників пластмас, при хімічному очищенню речовин.

Процес охолодження відбувається за рахунок випаровування частини води при стікання її тонкою плівкою або краплями за спеціальним зрошувачу, уздовж якого в протилежному руху води напрямку подається потік повітря (вентиляторні градирні). У випадку з Ежекційна градирнями охолодження відбувається за рахунок створюваної середовища, наближеною до умов вакууму спеціальними форсунками (забезпечують площа тепломассообмена, кожна - 450 м² на 1 м³ прокачується рідини, що представляють собою принцип подвійної дії, охолоджуючи розпилюються рідина не тільки зовні, але і всередині) і особливостями конструкції. При випаровуванні 1% води, температура решти маси знижується на 5,48 ° C, а у випадку з описаним ежекційним принципом охолодження температура решти маси знижується на 7,23 ° C.

Як правило, градирні використовують там, де немає можливості використовувати для охолодження великі водойми (озера, моря).

Простий і дешевою альтернативою градирень є бризкальні басейни, де вода охолоджується простим розбризкуванням.

характеристики градирень

Основний параметр градирні - величина щільності зрошення - питома величина витрат води на 1 м² площі зрошення.

Основні конструктивні параметри градирень визначаються техніко-економічним розрахунком залежно від обсягу і температури охолоджувальної води та параметрів атмосфери (температури, вологості і т. Д.) В місці установки.

Використання градирень в зимовий час, особливо в суворих кліматичних умовах, може бути небезпечно через імовірність обмерзання градирні. Відбувається це найчастіше в тому місці, де відбувається зіткнення морозного повітря з невеликою кількістю теплої води. Для запобігання обмерзання градирні та, відповідно, виходу її з ладу слід забезпечувати рівномірний розподіл охолоджувальної води по поверхні зрошувача і стежити за однаковою щільністю зрошення на окремих ділянках градирні (тільки для градирень з зрошувачем). Нагнітальні вентилятори теж часто піддаються обмерзання через неправильне використання градирні (для вентиляторних градирень). При використанні ежекційних градирень велика частина цих труднощів зникає, тому що немає ні вентилятора, ні зрошувача.

Класифікація градирень

Залежно від типу зрошувача, градирні бувають:

За способом подачі повітря:

вентиляторні (тяга створюється вентилятором);
баштові (тяга створюється за допомогою високої витяжної башти);
відкриті (атмосферні), що використовують силу вітру і природну конвекцію при русі повітря через зрошувач.
ежекційні, що використовують природний захоплення повітря під час розпилювання води в спеціальних каналах.

У напрямку течії середовищ (охолоджувальної води і повітря):

з протитечією (найбільший температурний перепад, найбільше аеродинамічний опір);
з перехресним струмом (менший аеродинамічний опір, менше крапельного виносу);
з змішаним струмом (конструкція градирні містить і протитечія і перехресний струм).

Вентиляторні градирні до останнього часу були найбільш ефективні з технічної точки зору, так як забезпечували більш глибоке і якісне охолодження води, витримуючи великі питомі теплові навантаження (проте вимагають витрат електричної енергії для приводу вентиляторів). Ежекційні градирні витримують найбільші гідравлічні навантаження і здатні охолоджувати воду з великим перепадом і з дуже високих температур (до 90 ° С). Це обумовлено як відсутністю зрошувача, так і великий сумарною площею поверхні дрібнодисперсних крапель і високими швидкостями водо-повітряних потоків. Витрати електроенергії на експлуатацію систем оборотного водопостачання з ежекционной градирнею при грамотній організації схеми водопостачання та автоматики не перевищують витрат на типові вентиляційні установки.

Баштова градирня - це одне з найбільш ефективних пристроїв для охолодження води в системах оборотного водопостачання промислових підприємств. У баштових градирнях тяга повітря, що охолоджує циркулюючу воду, створюється за рахунок високої витяжної башти. Витяжні башти служать для створення природної тяги завдяки різниці питомих ваг повітря, що надходить в градирню, і нагрітого повітря, що виходить з градирні. Водозбірний резервуар знаходиться під зрошувачем. Вода подається в водорозподільному пристрій по розміщуваних в центрі градирні стояках. Завдяки високій башті одна частина випарів повертається в цикл, а інша - несеться вітром. Тому навколо не утворюється вогкості, туману і обмерзань в зимовий час, хоча можлива поява льоду навколо зрошувальних пристроїв.

Баштова градирня має нижчу вартість в порівнянні з градирнями відкритого типу і бризкальними басейнами, але обходиться дорожче вентиляторних градирень. Зате експлуатаційні витрати баштових градирень нижче, ніж у інших типів охолоджувачів, в тому числі, вентиляторних. В даному випадку застосовуються менш жорсткі вимоги до якості води, нею може знаходиться більше розчинних і механічних домішок.

Баштова градирня використовується на великих промислових підприємствах. Площа перетину вежі повинна займати не менше 30-40% площі зрошувача. Вежі градирень середньої і малої продуктивності можуть мати форму усіченого конуса, бути циліндричними або у вигляді усіченої багатогранної піраміди. Баштові градирні зазвичай виконуються у вигляді оболонок гіперболічної форми, яка оптимальна за умовами внутрішньої аеродинаміки і стійкості.

Існують каркасно-обшивні і залізобетонні монолітні баштові градирні. У першому випадку каркас виконується зі сталевих елементів, а обшивка - з дерев'яних, азбестоцементних або корозійно-стійких алюмінієвих щитів. Тонкостінні оболонки залізобетонних веж споруджуються із застосуванням переставной або ковзної опалубки та заливаються бетоном морозостійких марок.

Сухе повітря в Сухих баштових градирнях забезпечує довговічну надійну роботу несучих конструкцій градирні та її обшивки.

Принцип роботи градирні

Вентиляторна градирня - це пристрій, призначений для дисперсії в атмосферному повітрі потоку тепла, отриманого охолоджуючої водою в охолоджувальних пристроях. У градирні відбувається безпосередній контакт охолоджувальної води з атмосферним повітрям.

Тепла вода допливає в головний колектор водораспределітель. Далі відбувається дистрибуція через трубну систему до форсунок. Форсунки розпилюють струменя води на зрошувач, створюючи плівку води з великою розвинутою поверхнею контакту. Вода, відривається від нижніх країв елементів стоку зрошувача, опадає в формі дощу в резервуар, що знаходиться під градирнею, звідки нагнітається назад в охолоджувані пристрої.

Процес охолодження води проходить, в головній мірі, за рахунок випаровування протікає струменем повітря невеликої частини струменя охолоджувальної води (транспорт маси), з використанням теплоти фазового переходу (теплоти випаровування), одержуваної від водного струменя, а також - в меншій мірі - за рахунок конвективного теплообміну між водою і повітрям (транспорт тепла).

Протитечійне протягом повітря в градирні, викликане витяжним дією осьового вентилятора, продуктивність якого підібрана до необхідних параметрів охолодження. Вентилятор встановлений всередині корпусу, на перекритті відсіку градирні. Повітря втягується всередину відсіку через вхідні вікна, оснащені в жалюзі входу повітря, які оберігають від втягування твердих тіл з оточення, наприклад листя, а також від розбризкування охолоджувальної води поза градирні. Втягнутий повітря протікає далі через зону дощу під зрошувачем, через зрошувальне заповнення, зону розбризкування води над зрошувачем, а далі відбувається уловлення крапель каплеуловителем, який зводить до мінімуму втрату води через приношення крапель. Підігрітий і зволожене повітря протікає через вентилятор, після чого через верхній розріз корпусу вентилятора видувається назовні, в оточення.

Ступінь охолодження води в мокрій градирні залежить від температури термометра вологого повітря, що втягується зовні, об'єму повітря (продуктивності вентилятора) і технічних рішень самої градирні. Градирні проектуються для отримання очікуваного ефекту охолодження в найбільш несприятливих умовах (висока температура і вологість повітря) і урахуванням необхідності вилучення максимальної кількості тепла з води. Під такі умови підбирається також потужність вентилятора. При зниженні температури оточення, або кількості тепла, яке слід відводити, встановлена потужність стає зайвою. Для зниження експлуатаційних витрат, а також для поліпшення безпеки експлуатації, в приводах вентилятора можуть бути встановлені двохшвидкісні двигуни (встановлюються за окремим замовленням). Обороти вентиляторів, а отже і витрата електроенергії, встановлюється в таких випадках в залежності від температури охолодженої води.

Для забезпечення стабільної та безпечної роботи системи охолодження, слід подбати про збереження відповідних властивостей охолоджувальної води, так як через постійне випаровування, зростає концентрація хімічних і механічних засмічень в охолоджувальному циклі. Відповідна очистка води, продування і поповнення охолоджувальної системи, є одними з головних параметрів, що впливають на довговічність частин градирні та інших пристроїв, пов'язаних з охолоджувальним циклом.