Водоуловители

Работающая градирня выбрасывает в атмосферу воздух, насыщенный водяными парами и содержащий капельки воды размером 100-500 мкм. Значение капельного уноса регламентируется СНиПом. Она определяется так же, как потеря воды вследствие уноса ветром (что для градирен неточно) в процентах от расхода охлаждаемой воды. Значение допускаемого СНиПом уноса зависит от вида охладителя и состава загрязнений оборотной воды. Фактическая эффективность водоуловителей согласно опубликованным отечественным и зарубежным данным колеблется в пределах 0,001-0,5%, по сообщениям из Японии это значение для попереч-ноточных градирен с водораспределением без разбрызгивания составляет 0,0001%. Такое разнообразие оценок значения уноса может быть объяснено различием не только условий, в которых работают водоуловители (скорость воздуха, расход воды, конструкция и размеры водоуловителя и градирни), но и методов измерений капельного уноса.

При сопоставлении технологических характеристик различных водоуловителей следует обязательно обращать внимание на условия и методику испытаний сравниваемых конструкций. Эти требования объясняются многообразием существующих на сегодня методик и приборов для испытаний водоуловителей, а также большим влиянием на результаты таких факторов, как качество монтажа водоуловителей, скорость движения воздуха, конструкции водораспределителя и оросителя, размеры капель, плотность орошения.

По этим причинам, например, фирма "Евро-Мунтерс" (Германия) в каталогах своих водоуловителей (1990 г.) специально оговаривает, что приведенные в них данные получены для противоточных градирен в лабораторных условиях на оборудовании фирмы при идеальной установке образцов. Указывается скорость движения воздуха (3 и 3,5 м/с) и плотность орошения [15 и 22 м3/(м2ч)] для каждого типа водоуловителей.

Чтобы в натурных условиях получить такие же высокие показатели водоулавливания (0,007 и 0,001%), как и при лабораторных испытаниях, фирма считает необходимым соблюдение следующих основных требований:

• тщательная расстановка блоков водоуловителя так, чтобы не было сквозных щелей между блоками и стенками градирни, а также самими блоками;
• вертикальная составляющая скорости движения воздуха не должна превосходить максимально допустимое значение ни в одной точке водоуловителя по всему сечению градирни;
• все измерения характеристик водоуловителя должны производиться непосредственно над водоуловителем по методике фирмы или согласованной с ней;
• монтаж и сборка профильных (жалюзийных) водоуловителей должны осуществляться по инструкции.

В течение 30 лет НИИ ВОДГЕО занимается исследованием и разработкой конструкций водоуловителей. Вначале измерения водоулавливающей способности производились объемным способом, однако этот способ при испытаниях полномасштабных образцов водоуловителей требует больших затрат времени и обеспечивает погрешность имерений лишь до 0,01%, что в настоящее время не всегда достаточно. Поэтому были разработаны и задействованы специальная опытная установка и методика, обеспечивающая необходимую точность результатов (0,001%) в соответствии с уровнем современных мировых требований. По этой методике измерение количества уносимой через водоуловитель в виде капель воды производится кондук-тометрическим прибором, разработанным в НИИ ВОДГЕО. В этом приборе капли воды из воздушного потока, прошедшего через водоуловитель, осаждаются на электропроводную бумагу, способную изменять свое электрическое сопротивление пропорционально количеству осевшей на нее влаги. С помощью прибора НИИ ВОДГЕО можно в течение короткого времени (около 30 с) с достаточной точностью определить унос воды в любой точке над водоуловителем в широких диапазонах скорости воздуха и плотности орошения и таким образом снять поле концентраций капель воды в воздухе, подробно исследовать распределение уноса над водоуловителем и оценить эффективность самого водоуловителя.

Все известные конструкции водоуловителей работают по одному принципу - осаждение летящих вверх капелек воды на препятствии за счет инерции при отклонении воздушного потока для огибания этого препятствия. В качестве препятствия используются деревянные, асбестоцементные или пластмассовые дощечки, планки, лопатки, соты (каналы) различной конфигурации, располагаемые в 1-3 ряда, а также волокна сеток. Различные типы водоуловителей отличаются друг от друга не только материалом, но и формой указанных элементов (препятствий) и их расположением.

В НИИ ВОДГЕО за период с 1964 г. исследованы и разработаны десятки разнообразных конструкций водоуловителей из дерева, металла, асбестоцемента, стеклопластика, полимерных материалов. Наиболее эффективные из них рекомендовались к применению.

Долгое время основным типом водоуловителей, использовавшихся в отечественных градирнях, были деревянные жалюзийные. Однако они удовлетворяют предъявляемым требованиям только при качественном изготовлении и монтаже; нуждаются в специальной раскладке блоков и постоянном надзоре за состоянием конструкций в процессе эксплуатации, поскольку в условиях работы градирен быстро разрушаются и теряют оптическую плотность, что приводит к резкому увеличению уноса капель. Кроме того, дерево становится все более дефицитным и дорогостоящим материалом и требует специальной обработки против гниения. Поэтому все большее внимание уделяется разработке и освоению водоуловителей из полимерных материалов. Как конструкционный материал пластмассы позволяют значительно усовершенствовать конфигурацию водоуловителей и снизить их массу, но требуют при этом высокой технологичности изготовления. Несоблюдение этого требования не позволяет внедрить в промышленность даже самую эффективную конструкцию пластмассового водоуловителя.

В то же время в угоду технологичности нельзя поступаться требованиями, которым должен отвечать водоуловитель как элемент, соответствующий своему назначению в работе градирни. Конфигурация водоуловителя во многом определяет характер потока воздуха на входе в конфузор и подходе к вентилятору. Конструкция и расположение лопаток и решеток водоуловителя должны обеспечивать направление потока воздуха вертикально вверх к вентилятору, выполняя в этом случае функцию направляющего аппарата. При этом аэродинамическое сопротивление лучших образцов известных зарубежных водоуловителей (см. выше) не превосходит 2,5-3 скоростных напора. Водоулавливающая способность водоуловителей существенно зависит от скорости воздуха со перед ним и плотности орошения.

В наибольшей мере из числа изготавливаемых в настоящее время пригодны для работы в таком качестве малогабаритные градирни типа "Росинка", которые характеризуются повышенной охлаждающей способностью и практическим отсутствием потерь воды с капельным уносом (0,002%).