Аспекты применения градирен

Особенностью многих производственных технологий является отбор тепла в широком интервале температур охлаждаемых продуктов. Общая система эвакуации тепла включает ряд стадий, на которых применяют различные технические средства.

В зоне высоких температур 300-900°С тепло снимается в котлах-утилизаторах и используется в производстве в виде вторичного пара.

В интервале 100-300°С целесообразно использование технологического тепла в адсорбционных холодильных установках для приготовления искусственного холода различных параметров, в том числе холодной воды. Охлаждение продуктов от 100 до 50°С экономичнее производить в воздушных холодильниках. Дальнейшее снижение температуры продуктов, например в нефтеперерабатывающей промышленности, с 50 до 30°С производится при помощи оборотной воды, охлажденной, в свою очередь, на градирнях.

Для достижения еще более низкой температуры продукта применяются компрессионные или пароэжекционные установки. Из-за большого потребления электроэнергии такими установками отвод тепла от технологических продуктов становится в 10-15 раз дороже, чем с помощью оборотной воды. Экономия электроэнергии может быть достигнута за счет применения таких типов и конструкций градирен, которые способны охлаждать воду до более низких температур. Например, для отвода 4 млн. кДж/ч тепла компрессионным способом затраты электроэнергии составляют 250-300 кВт•ч, а для отвода этого же количества тепла с помощью вентиляторных градирен затрачивается 10-15 кВт*ч.

Экологические проблемы работы градирен стали возникать по мере роста производительности этих сооружений и их числа на промышленной площадке, а также с приближением производственных объектов к жилой застройке и транспортным магистралям.

Градирни как источник возможного негативного влияния на состояние окружающей среды могут рассматриваться в следующих аспектах: унос капельной влаги, выброс вредных веществ, паровой факел и шум.

Проблемой предотвращения капельного уноса из градирен НИИ ВОДГЕО занимается с середины 60-х годов. Выполнен большой объем научно-исследовательских работ, разработаны методики оперативного измерения уноса капельной влаги на стендовых градирнях и в натурных условиях. На их основе составлены нормативные требования по допустимым значениям капельного уноса из градирен. Разработаны рекомендации на проектирование и конструирование водоуловителей из различных материалов, многие из которых серийно изготавливаются.

При использовании городских и промышленных вод, а также сильно минерализованных природных вод (например, морской воды) градирни в некоторых случаях могут быть источником вредного воздействия на окружающую среду — атмосферу, почву, водные объекты. Совместно с организациями Минздрава РФ НИИ ВОДГЕО разработаны документы, регламентирующие применение указанных вод в охлаждающих системах оборотного водоснабжения и допустимые нормы содержания вредных веществ в капельном уносе и продувке, а также требования к водоуловителям градирен. Проблемами капельного уноса из башенных градирен занимается также ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева.

Градирня как источник шума представляет собой сооружение, в котором шум может создаваться вентиляторной установкой с приводом преимущественно на низких и средних частотах, равных 63-500 Гц, и движением воды (шум дождя) на частотах 500-8000 Гц. По результатам исследований, выполненных совместно с НИИСтройфизика и ГПИСантехпроект, НИИ ВОДГЕО составлены вошедшие в нормативные документы шумовые характеристики всех основных видов градирен, применяющихся в стране. Совместно с ГПИСантехпроект разработан расчет шума градирен, размещаемых на территории жилой застройки.

Проблема парового факела (выпара) градирен возникла в нашей стране только в последние годы, т.е. значительно позже, чем в западных странах. Она решается путем использования мокро-сухих и сухих градирен. Этими вопросами занимаются организации Минэнерго РФ, ВНИИНефтемаш, принимает в них участие и НИИ ВОДГЕО.

Таким образом, градирни — не самое экологически опасное сооружение на промышленной площадке. При надлежащей эксплуатации и поддержании в исправном состоянии конструкций они не оказывают заметного влияния на состояние окружающей среды. В то же время применение градирен в составе охлаждающих систем оборотного водоснабжения обеспечивает экономию природной воды в 25-50 раз по сравнению с прямоточными системами и предотвращает тепловое загрязнение водоемов.