8 (495) 984-74-92
8 (495) 226-51-87
Главная
Техническая информация
Градирни
Градирня


Градирня

Основное назначение градирни — это отвод тепла в различных производственных процессах путем испарения его части через проходящую воду. В среднем, доля выпаренной воды в данном случае не превышает 1%. Большинство современных градирен, используемых в системах оборотного водоснабжения, старше 30–50 лет. Это говорит о физическом и моральном устаревании установок. Следует также отметить, что при проектировании большинства объектов экономился материал, в результате чего их эффективность на данный момент оставляет желать лучшего. Разработчики прибегали к таким мерам, поскольку считали, что роль установки в системе охлаждения далеко не самая важная, хотя сейчас выясняется, что это далеко не так.

В холодильной машине при использовании конденсатора на водяном охлаждении через градирню отводится вся теплота, которая накапливается на охлаждаемом объекте. При плохой работе градирни температура конденсации может увеличиваться, что влечет за собой рост энергопотребления, а соответственно и материальные затраты. Технологии, которые предусматривают получение конечного продукта путем охлаждения воды (например, процесс дистилляции спирта), могут снизить стоимость получаемого продукта в 1,5–2 раза, но при этом возникает риск потери его качества. Особо это видно в летние месяцы, когда используют прохладную воду для повышения качества продукта и объемов его выхода.

Нужно твердо знать, что не каждая градирня в силах обеспечить оптимальные условия течения производственного процесса. При разработке и сборке системы необходимо понимать, что экономическая выгода работоспособной системы окажется намного выше, чем ее эксплуатационные и капитальные затраты на разработку и установку.

Экономия энергии

Для повышения эффективности охладительных систем, включающих в себя градирню, имеется несколько способов, которые позволяют снизить эксплуатационные расходы, а также уменьшить период окупаемости. Совершенствование рабочих процессов не только увеличивает экономические показатели самой градирни, но и позволяет сэкономить. Снижая температуру конденсации в холодильной установке, мы тем самым увеличиваем холодопроизводительность, уменьшаем потребляемую компрессором мощность и температуру воды в дистилляционной колоне, что положительно влияет на качество и количество получаемого продукта. Небольшая экономия в несколько раз превышает затраты на техобеспечение. Так, если температура воды увеличится на 5°С, то компрессор начнет потреблять больше электроэнергии, что повысит эксплуатационные расходы, в среднем, на 20%. С учетом стремительного роста цен на электроэнергию это приведет к потере нескольких сотен тыс. рублей в год.

Если температура охлаждаемой воды выше положенного, то это зачастую связано с неправильным подбором градирни или с неисправным ее состоянием.

Особенности выбора

К выбору внешних габаритных размеров необходимо отнестись серьезно, поскольку это влияет на эффективность работы установки и ее энергопотребление. Среди современных вентиляторных градирен отдельно стоит выделить установки с поперечным током воздуха и противотоком. В России большим спросом пользуются именно последние, поскольку они обладают целым рядом преимуществ:
  • компактность. Они с противотоком имеют относительно небольшие размеры по сравнению с градирнями с поперечным током воды при условии их одинаковой охлаждающей способности;
  • мощность, которая требуется для привода вентилятора, выше, чем для поперечных типов на 3-5%;
  • необходимая мощность для привода насосов градирни с противотоком, как правило, ниже на 15-20%., чем для моделей с поперечным током
Из этого следует, что применение градирен с противоточной схемой уменьшает энергопотребление. Основной проблемой при их эксплуатации является рециркуляция воздуха – освобождение теплого и влажного воздуха, который не способен к охлаждению воды и поэтому возвращается обратно во входные окна. Подобное явление может полностью прекратить охлаждение оборотной воды. Рециркуляция возникает по следующим причинам:
  • слишком близкое расположение системы к рядом стоящим зданиям и сооружениям. Нельзя монтировать ее у высокой стены здания;
  • при расположении необходимо учитывать преобладающее направление ветра так, чтобы поток воздуха не мешал воздушной циркуляции к приемным окнам;
  • необходимо учитывать взаимное расположение градирен, поскольку поток теплого воздуха может всасываться другими установками.
В перечисленных выше вариантах эффективность охлаждения воды уменьшается в 1,5–2 раза, а при наличии нескольких неблагоприятных факторов может и вовсе прекратиться.

Выбирая место для монтажа необходимо учитывать несколько моментов:

  • установку следует производить на открытой местности, чтобы ветер мог быстро уносить теплый воздух;
  • выполнять установку нужно с учетом Розы Ветров данного района. Например, градирню с односторонним входом следует направлять приемным окном в ту сторону, откуда чаще всего дует ветер;
  • воздух должен беспрепятственно входить и выходить из градирни.
Также существуют и некоторые другие требования по установке, которые изложены в приложении к СНиП.

Чем интенсивнее выходит воздух из градирни, тем меньше они подвержены рециркуляции. Однако подобные устройства не рекомендуется устанавливать между сооружениями, которые находятся на достаточно близком расстоянии друг от друга.

Необходимо также учитывать, что температура воды на выходе при противоточной схеме на 2°С меньше, чем у градирен с поперечной схемой подачи воздуха и воды. Из этого следует, что градирни с противоточной схемой более эффективны и, к тому же, потребляют меньше энергии по сравнению с поперечными токами.

Существует три основных положения, которые наиболее четко определяют эффективное охлаждение воды:

  • высокоэффективный каплеотделитель и ороситель;
  • наиболее рациональное распределение воды на оросителе;
  • необходимый и достаточный поток воздуха

Высокоэффективный каплеотделитель и ороситель

Под оросителем подразумевается элемент, который отвечает за охлаждение оборотной воды и отвечает следующим критериям:
  • пожаробезопасность (материал, используемый для изготовления не должен бояться огня);
  • надежность и долговечность, а также повышенная химическая стойкость;
  • равномерность при заполнении внутреннего объема градирни;
  • высокая смачиваемость.
Каплеотделитель является второй по важности составляющей, поскольку отвечает за перенос капель воды. Он должен соответствовать следующим требованиям:
  • иметь небольшое аэродинамическое сопротивление;
  • обладать долговечностью и химической стойкостью;
  • иметь надежное отделение капельной влаги;
  • отличаться пожаробезопасностью.
Таким образом, получается, что нарушение целостности оросителя или каплеотделителя приводит к нарушению стабильности работы градирни. При физическом износе оросителя уменьшается степень охлаждения воды, поскольку поток воздуха проходит мимо оставшихся ячеек, не охлаждая воду. При нарушении целостности каплеотделителя увеличиваются потери из-за выветривания, поскольку в месте разрушения снижается аэродинамическое сопротивление, и воздух с повышенной скоростью выходит, унося с собой влагу.

Рациональное распределение воды на поверхности оросителя

Следует помнить, что выбор сопла форсунки имеет большое значение в системе водораспределения, поскольку именно он отвечает за надежность охлаждения воды в градирне. От данных устройств зависит и равномерность, создаваемая на поверхности оросителя. Большая часть применяемых сопел-форсунок обеспечивают хорошее распределение воды. Однако в некоторых градирнях используются форсунки, представляющие собой конус из летящих капель с углом 90–120 градусов при вершине, который в средней своей части не заполнен. Его использование приводит к необходимости дополнительной установки сопел-форсунок через меньшие промежутки для обеспечение равномерности попадания капель на поверхность оросителя. В технических нормах указано, что сопла форсунок не должны создавать капли с малым весом и диаметром, которые хоть и способствуют равномерности водораспределения, при этом увеличивают капельный унос. Для решения подобной проблемы применяют цельно-факельные сопла форсунок, создающие при распылении полностью заполненный каплями факел. Это уменьшает количество сопел-форсунок на градирне и упрощает систему трубопроводов в раздающей сети.

Необходимый и достаточный поток воздуха

Наиболее важным аспектом для вентиляторных градирен является правильный подбор и распределение потока воздуха внутри оросителя. Но если просто подать большое количество воздуха, это непременно приведет к охлаждению воды, а также к повышенным затратам энергии, увеличению капельного уноса из-за значительной скорости воздуха на выходе из системы охлаждения. В то же время при малом потоке воздуха возникает проблема равномерного его распределения, результатом чего становится недостаточное охлаждение воды. Для решения данных проблем необходимо проводить тщательную аэродинамическую обработку деталей корпуса для уменьшения сопротивления и вихреобразования. Кроме того, следует учитывать, что количество воздуха, используемое для охлаждения воды, также зависит от условий окружающей среди и времени года. Например, летом его количество в 3 раза больше, чем зимой.

Выбор для охлаждаемого объекта

Чтобы лучше осознать необходимость применения градирни в системах охлаждения воды, необходимо затронуть вопрос экономии энергии. В данном случае важно не только дать оценку правильному подбору к охлаждаемому объекту, но и уделить внимание выбору холодильного оборудования, входящего в состав холодильной машины.

Если холодильная машина оснащена кожухотрубными конденсаторами, то наиболее рационально будет произвести их замену на современные пластинчатые теплообменники. Это уменьшит разность температур между охлаждаемой водой и конденсируемым хладагентом, а также сократит расход энергии на приводах насосов, поскольку скорость подачи воды в пластинчастых устройствах оказывает меньшее влияние на коэффициент теплоотдачи, чем в кожухотрубных конденсаторах.

Если предоставляется возможность использовать для конденсации хладагента испарительные конденсаторы вместо кожухотрубных, то следует обязательно этим воспользоваться, поскольку они являются неким гибридом градирни и трубчатого конденсатора. Использование устройств данного типа позволяет дополнительно уменьшить температуру конденсации, а также повысить производительность холодильной станции в целом.

Не следует выбирать градирню для охлаждения конденсатора с тепловым потоком ниже, чем номинальный, даже если устройство не используется на полную мощность. В этом случае увеличение температуры конденсации приведет к росту мощности, потребляемой компрессором. В результате этого могут последовать штрафы за превышение потребления электроэнергии, которые быстро перекроют экономию от покупки малой производительности.

Таким образом, выбирая систему охлаждения для промышленного оборудования необходимо учитывать тот фактор, что она должна обеспечивать охлаждение воды при номинальной и максимальной нагрузке, при самых неблагоприятных погодных условиях с учетом климатических особенностей данного региона. Также стоит отметить, что тепловой поток, отводимый в окружающую среду необходимо делить между 2–3 однотипными градирнями для возможности их регулирования.

Технические особенности

Техническое обслуживание предусматривает ряд мероприятий, основные из которых включают методы по очистке от загрязнений всех элементов градирни. Засорение сопел форсунок, поверхности оросителя, водораспределяющих трубопроводов приводит к снижению эффективности охлаждающих процессов.

Способы очистки могут проводиться при помощи как механических, так и химических средств. Обычно техническое обслуживание планируется в зависимости от степени загрязнения оборудования, но не реже раза в год. При проведении таких работ необходимо учитывать следующие правила:

  • для снижения гидравлического сопротивления необходимо производить чистку сопел-форсунок и систем трубопроводов;
  • для минимизации потерь воды и воздуха следует осуществлять чистку оросителя и внутренних поверхностей;
  • для снижения гидравлического сопротивления и надежной фильтрации воды поступающей в градирню необходимо проводить своевременную чистку фильтров.
Более сложными и трудоемкими методами по очистке трубопроводов, сопел-форсунок и теплопередающих поверхностей является химическая обработка воды, используемая в оборотном цикле. При данном методе обработки увеличивается эксплуатационный срок, поскольку химические реагенты препятствуют образованию минеральных и органических отложений на контактируемых поверхностях. Но необходимо учитывать тот факт, что вода, находящаяся в градирне, постоянно обдувается воздухом, как следствие,— химические вещества также входят в контакт с воздухом. Таким образом, перед проведением химической обработки необходимо обеспечить выполнение ряд требований по безопасности. Для градирен, подразумевающих длительный эксплуатационный срок, имеет смысл выполнить ряд следующих требований:
  • произвести контроль равномерности распределения воды между соплами-форсунками по поверхности оросителя. При необходимости произвести их замену или регулировку;
  • следить за целостностью оросителя и каплеотделителя. Применять ороситель и каплеотделитель разных модификаций в одном шаре градирни не рекомендуется;
  • в случае повреждения обшивки нужно произвести ее восстановление, для того чтобы исключить потерю воды и обеспечить пропуск воздуха только через ороситель;
  • исключить попадание теплого влажного воздуха, поступающего из градирни, на ее всасывающую сторону методом установки перегородок или более высоких камер выброса воздуха;
  • обеспечить максимальную герметизацию трубопроводов, чтобы избежать потерь воды из водооборотного цикла;
  • произвести контроль работы вентилятора (проверить правильность вращения, устранить сторонние вибрации и пр.).
Выполнение указанных рекомендаций позволит сэкономить материальные и энергетические ресурсы в процессе эксплуатации.

Реконструкция

Выполнение реконструкционных работ целесообразно, если градирня сможет просуществовать еще не менее 10–15 лет, в противном же случае проще произвести ее замену на новое устройство. Перед началом реконструкции необходимо убедиться в том, что по завершению запланированных мероприятий градирня будет соответствовать тому оборудованию, которое нуждается в охлаждении.

Полная реконструкция включает следующий перечень работ:

  • восстановление несущих конструктивных элементов. Преимущественно их изготавливают из металлического профиля или железобетона. Подобные конструкции довольно долго сохраняют свои свойства, но требуют периодической очистки, покраски и проверки качества сварных швов;
  • замена оросителя. В данной области произошел существенный прогресс, поскольку появились пластиковые оросители, которые долговечны и негорючи, а также обеспечивают высокую степень охлаждения воды. Подбирая тип оросители или регулируя его высоту, можно добиться наиболее эффективного охлаждения воды;
  • восстановление деталей обшивки. Раньше для обшивки использовалась древесина или асбестоцементные листы, основным недостатком которых была сильная подверженность разрушению, в особенности, в зимний период, когда происходит намерзание льда на поверхности обшивки. Сейчас преимущественно используются пластмассовые элементы обшивки, которые обеспечивают высокую герметичность устройства и простоту монтажа;
  • замену каплеотделителя. Выбирая каплеотделитель для дальнейшей замены необходимо учитывать такие особенности как аэродинамическое сопротивление и способность отделять капельную влагу на заданных скоростях;
  • восстановление вентиляторов. Этот вид работ включает ревизию вентилятора, ремонт электродвигателя или его замену;
  • восстановление системы подачи воды. Со временем система водопроводов может сильно разрушаться и нуждаться в частичной замене. Современные тенденции предусматривают замену металлических труб на пластиковые. При выборе сопел-форсунок необходимо учитывать следующие факторы – устройства должны хорошо разбрызгивать воду, иметь малое сопротивление и достаточно высокий расход.

Одной из важнейших частей является вентилятор, поскольку от количества вырабатываемого им воздуха зависит степень охлаждения воды. Нормальным считается следующее соотношения воздуха и воды — 0,5 кг к 1,0 кг. При этом вентилятор большую часть времени работает с большей производительностью чем нужно, но это вынужденная мера. На сегодняшний день существует масса способов, которые позволяют использовать энергию вентилятора с большей пользой, к примеру:

  • произвести установку колеса вентилятора с изменяемым в процессе работы шагом;
  • установить регулятор частоты вращения, при помощи которого можно будет не только менять обороты рабочего колеса вентилятора, но также и его мощность;
  • использовать вентиляторы с многоскоростными электродвигателями.
Дополнительно нужно отметить следующую особенность – в зимний период необходимо подавать в градирни 30-40% от того количества воздуха, которое используется летом. Охлаждающий эффект получается одинаковым, но при этом экономия энергопотребления на привод вентилятора составляет порядка 60%.

В заключении стоит отметить, что правильно подобранное оборудования является залогом уменьшения эксплуатационных расходов. Одновременно с этим правильный выбор оросителя, вентилятора и непосредственно самого типа градирни дает возможность получить работоспособную систему, способную гибко реагировать на перепады тепловой нагрузки при производственных процессах.

 

"Добавить комментарий"


"Обновить"

Сухие градирни >>