Градирня — что это такое и для чего она нужна на ТЭЦ

Градирня ТЭЦ

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЭЦГрадирни ТЭЦ

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.

ОТВЕТЬТЕ ПРАВИЛЬНО НА 5 ВОПРОСОВ ПО СТАТЬЕ И ПОЛУЧИТЕ ГАРАНТИРОВАННЫЙ ПОДАРОК

Если вы работаете на промышленном предприятии и правильно ответили на все вопросы теста – мы свяжемся свами и с радостью отправим вам наш фирменный набор: брелок с рулеткой и фонариком, ручку, блокнот

В связи с этим вначале 1920 года была создана Госкомиссия, план которой назывался ГОЭЛРО – Государственный план электрификации России, ставший первым перспективным документом развития экономики Социалистических Республик.

История возникновения ТЭЦ

Электрические сети развивались такими темпами, что уже через шесть лет достигнута половина программы, а ещё через пятилетку производство электроэнергии поднялось в разы. Энергетическая промышленность Советского Союза шагнула на уровень мировых лидеров и была в первой тройке с Соединенными Штатами Америки и Германским государством. Вывести из экономического кризиса страну без развития энергетики за полтора десятка лет до уровня самых развитых держав планеты не смог бы никакой экономический стратег.

Для реализация программы ГОЭЛРО необходимо было строительство дополнительных специальных станций, которые должны были производить электрическую энергию и пар. Впоследствии такие станции получили название теплоэлектроцентраль или сокращённо – ТЭЦ.

На сегодняшний день почти в каждом российском городе имеется по несколько ТЭЦ, которые обеспечивают теплом и светом наши дома и промышленные предприятия.

Башенные градирни

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА ТЭЦ И КАК РАБОТАЕТ?

Работа ТЭЦ заключается в выработке пара и преобразовании его энергии в электрическую. Происходит это следующим образом:

Газ (уголь или мазут), сгорающий в специальных камерах огромных котлов, выделяет большое количество тепла, которое передаётся специально очищенной воде, а та, в свою очередь, преобразуется в пар с высокими температурой и давлением. Обладающий огромным потенциалом водяной пар направляется к множеству сопел, на выходе из которых он приобретает кинетическую энергию. Такое превращение происходит при переходе газа с высоким давлением в среду с меньшим давлением. Затем пар воздействует на криволинейные лопатки ротора турбины, который вращается, совершая механическую работу.

План электрификации страны

Подобрать вентиляторную градирню

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП вентиляторной градирни для вашего производства и гарантированную скидку

Но это ещё не всё, на что способен нагретый в котлах пар. Поскольку на выходе из турбины он всё ещё обладает достаточно высокой энергией, то основная часть его используется для нагрева сетей, которые и создают благоприятные условия для проживания в наших квартирах.

Такая работа пара является основным принципиальным циклом для выработки электричества и тепла. Чтобы такой цикл повторить снова и снова, пару необходимо постоянно обладать достаточной энергией. Поэтому его обращают в жидкость, которую направляют в нагревательные котлы.

ДЛЯ ЧЕГО ГРАДИРНИ НА ТЭЦ?

Обращение из парообразного состояния в жидкое происходит в конденсаторных установках путём понижения давления и уменьшения температуры. Существует два основных типа таких устройств:

  • смешивающие
  • поверхностные

Градирни на ТЭЦ

В настоящее время практически на всех ТЭЦ используются поверхностные конденсаторы, т.к. они обладают рядом существенных преимуществ перед смешивающими. Оборотная вода, поступающая на градирни, идет как раз для охлаждения этих аппаратов.

Поверхностный конденсатор с водяным охлаждением имеет следующую общую схему:

Поверхностный конденсатор с водяным охлаждением

Через горловину 4 пар после турбинной установки попадает в аппарат, где после контакта с трубками 2 конденсируется и превращается в жидкость. Конденсат скапливается внизу и из патрубка 5 откачивается для подачи в водогрейные котлы. В трубках же используется вода, которая как раз и охлаждается на градирнях. На рисунке вода подается через патрубок 1 и, пройдя по трубкам и сменив направление, возвращается в водооборотный цикл через патрубок 3.

Кроме этого на конденсаторе устанавливается патрубок для удаления попавшего в аппарат воздух. Специальным насосом он отсасывается вместе с небольшим количеством не успевшего сконденсироваться пара.

  1. поддерживают необходимый уровень разрежения (вакуума) у выпускного патрубка турбины
  2. превращают поступающий из турбины пар в жидкость, которая возвращается обратно в паровые котлы

Что же происходит, если градирни не справляются со своей задачей и не дают необходимого охлаждения?

В этом случае снижается вакуум в конденсаторах, что ведет к снижению конденсации пара. Учитывая, что вода для паровых котлов должна быть подготовлена определенным образом, обессолена, не содержать других примесей, то её восполнение обходится довольно дорого. Это постоянные затраты.

Кроме того, возрастают разовые затраты на ремонт турбин, требуется замена большего количества лопаток, происходит ускорение коррозии.

Вот почему даже большие разовые затраты на модернизацию градирен выгоднее, чем компенсация потерь от их неэффективной работы.

Ну а на градирне происходит следующий цикл. Забрав определённое количество тепла от конденсатора, нагретая вода по водной магистрали направляется обратно в охладительную башню, но уже в водораспределительную систему. Здесь, через специальные водоразбрызгивающие сопла, обеспечивается равномерное разбрызгивание по всей поперечной площади и обильным ливнем орошается слой, состоящий из блоков оросителя. Ороситель обеспечивает основное охлаждение жидкости до оптимальной температуры путём замедления стекания, образования тонкой водяной плёнки и мелких капель, которые, в свою очередь, обдуваются потоком воздуха. Воздушный поток образуется за счёт конусной формы охладительного сооружения, разности температур и давлений внутри и снаружи. Иными словами – эффект вытяжной трубы. При таком процессе вода остывает и частично, в виде тёплой паровоздушной смеси, уносится в атмосферу. Основная масса её падает в водосборный бассейн и уже охлаждённая, насосами по трубопроводам, вновь подаётся в конденсаторы.

При обычной нагрузке ТЭЦ, одна установка охлаждает свыше 10 000 кубических метров жидкости в час. Можно себе представить, какое её количество уносится в атмосферу. К сожалению, этот процесс неизбежен. Но прогресс не стоит на месте, и найдено эффективное решение для уменьшения потерь при охлаждении – это водоуловитель. Благодаря специально разработанной конструкции, водоуловитель создаёт небольшое препятствие, в котором пар обращается в крупные капли, а те, в свою очередь, под воздействием силы тяжести, падают в водосборный бассейн. Таким образом, применение водоуловителя в открытых охлаждающих установках позволяет сократить капельный унос до 0,01-0,02 % от общего объёма.

Башенные градирни ТЭЦ

ООО «НПО «Агростройсервис» обладает технологиями производства современных, высокотехнологичных и эффективных элементов градирен, которые позволяют не только повысить производственные показатели, но и значительно уменьшить воздействия неблагоприятных факторов на окружающую среду.

Строительство новых вентиляторных или реконструкция существующей градирни ТЭЦ позволяют рационально использовать водные ресурсы без ущерба окружающей среде и при этом значительно снизить потребление топлива для производства тепловой и электрической энергии.

Эффективное и экономное использование природных ресурсов неизбежно влечёт за собой снижение вредных выбросов в окружающую среду.

Градирня ТЭЦ

Градирня состоит из 3 идентичных секций, связанных в едином каркасе.

Рис. 2 – Каркас

Рис. 2 – Каркас

Каркас монтируется из продольных поперечных балок на железобетонную чашу градирни. На балочную клетку в двух уровнях по всей площади конструкции монтируется арматурная сетка. На нижнюю сетку укладываются решетчатые блоки высотой 400 миллиметров в 3 слоя. Общая высота набора составляет 1200 миллиметров. Такое устройство называется оросительная система.

Рис. 3 – Оросительная система

Рис. 3 – Оросительная система

На верхнюю сетку укладываются решетчатые блоки высотой 184 миллиметра, называемые водоулавливающим устройством.

Рис. 4 – Водоулавливающее устройство

Рис. 4 – Водоулавливающее устройство

Блоки оросительной системы и водоулавливающего устройства выполнены из полимерного материала решетчатой структуры.

Водораспределительная система располагается над оросительной системой. Состоит из водоподающих трубопроводов разных диаметров, на которых устанавливаются сопла эвольвентного типа, изготовленных из полимерного материала.

Рис. 5 – Водоподающие трубопроводы

Рис. 5 – Водоподающие трубопроводы

На каждую секцию градирни предусмотрено по одному стояку, присоединенному к общему входному коллектору.

Каждая секция оборудуется вентиляторной установкой, состоящей из:

  • электродвигателя;
  • рабочего колеса с четырьмя лопастями;
  • диффузора.

Эта установка предназначена для создания вытяжной искусственной тяги в градирнях для более эффективного охлаждения оборотной воды.

Торцевые стороны градирни обшиты стеклопластиком. Продольные стороны обшиты, начиная с высоты 4 метра. Открытые части образуют окна, по которым поступает воздух для охлаждения воды.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Охладитель серного газа

Рис. 6 – Окна для охлаждения

Рис. 6 – Окна для охлаждения

Видео

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.

Использование градирен зимой

 Работа в зимний период весьма непростая задача

Работа в зимний период весьма непростая задача, ввиду того, что в процессе эксплуатации могут происходить такие неприятные моменты как: обледенение конструктивных элементов, обмерзание входа окон градирен, что значительна усложняет эксплуатацию. При льдообразовании в проточной части сокращается поверхность контакта воздуха с охлаждаемой водой, в следствие чего, уменьшается расход воздуха и в результате ухудшается охладительный эффект этих сооружений. Помимо этого, наледи в оросителе и во входных окнах, могут быть причиной крайне неравномерной эпюры скоростей движения воздуха перед вентилятором, что повлечет за собой повышенный износ и даже поломки ступицы и лопастей вентилятора. Одним словом, проблем хватает, но как ни странно есть и масса способов решения различных проблем работы градирни в зимний период.

Некоторые методы требуют всего лишь правильной работы специалистов (обслуживающего персонала), другие же — технических доработок. Что касается человеческого фактора, то в случае обледенения требуется увеличить гидравлическую нагрузку на определенные секции, а воду в бассейны передавать через байпасы. Также стоит отключить вентиляторы, как говорилось ранее, в зимний период их работа не обязательна. Более сложным решением является установка некоторого дополнительно оборудования для борьбы с данной проблемой. Самое пожалуй главное, это установка двигателей с возможностью реверса рабочего колеса. Благодаря данному принципу появляется возможность загонять тёплый воздух из градирни через входные окна. Однако этот метод может привести к другим последствиям как: обледенение лопастей и ступицы и ближайших объектов. Более трудоемким решением является установка жалюзи и зимней системы ВРС и многое другое.

Башенная градирня

Башенные градирни используют для того, чтобы охлаждить большее количества теплоносителя без использования электроэнергии, то есть естественным путем. Принцип охлаждения заключается в охлаждении за счет перепадов давления внизу и вверху устройства. Ввиду этого фактора, чем выше градирня тем больше тяга. Охлаждается теплоноситель от 5-10°С. Они применимы на ТЭЦ, АЭС и т.д., где постоянно производятся большие объемы воды.

Читайте также:  Вывоз строительного мусора

Высота бетонных градирен может достигать 100 метров, а площадь орошения до 35 тысяч кв.м.

Сухая градирня

Вода охлаждается посредством теплообменников, вент

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.

Вентиляторная градирня

Воздух подается с помощью одного или нескольких ве

Воздух подается с помощью одного или нескольких вентиляторов. Лопасти движутся и втягивают теплый воздух через окна. Вода стекает по стенкам в резервуар, при этом теплые пары отводятся в атмосферу посредством диффузора. Также в атмосферу уносится водная взвесь, и чтобы не допустить существенных потерь оборотной воды, используют каплеуловитель. С помощью вентиляторной градирни качественно и быстро охлаждают воду. Она может быть установлена в разных климатических и технических условиях. Простота эксплуатации, ремонтопригодность и секционное устройство выгодно отличают такое оборудование. Лишь затраты на электроэнергию являются недостатком агрегата.

Эжекционные градирни

Принцип работы эжекционной градирни основан на исп

Принцип работы эжекционной градирни основан на использовании эффекта эжекции, достигаемого с помощью специально разработанных эжекционных форсунок в совокупности с направляющими для водо-воздушных потоков.

Горячий теплоноситель подается в градирню через очень мелкие отверстия (эжекторы). В результате образуется мелкодисперсная водяная пыль, которая, двигаясь очень быстро, образует внутри градирни область пониженного давления. За счет этого, совместно с влагой, через эжекторы внутрь градирни затягивается холодный атмосферный воздух. Вследствие того, что площадь соприкосновения холодного воздуха и горячих капель очень велика, она может эффективно работать при температуре охлаждаемой жидкости 50°С, 60°С и даже выше, другие градирни на такое не способны.

ДЛЯ ЧЕГО ГРАДИРНИ НА ТЭЦ?

Обращение из парообразного состояния в жидкое происходит в конденсаторных установках путём понижения давления и уменьшения температуры. Существует два основных типа таких устройств:

  • смешивающие
  • поверхностные

В настоящее время практически на всех ТЭЦ используются поверхностные конденсаторы, т.к. они обладают рядом существенных преимуществ перед смешивающими. Оборотная вода, поступающая на градирни, идет как раз для охлаждения этих аппаратов.

Поверхностный конденсатор с водяным охлаждением имеет следующую общую схему:

Через горловину 4 пар после турбинной установки попадает в аппарат, где после контакта с трубками 2 конденсируется и превращается в жидкость. Конденсат скапливается внизу и из патрубка 5 откачивается для подачи в водогрейные котлы. В трубках же используется вода, которая как раз и охлаждается на градирнях. На рисунке вода подается через патрубок 1 и, пройдя по трубкам и сменив направление, возвращается в водооборотный цикл через патрубок 3. Кроме этого на конденсаторе устанавливается патрубок для удаления попавшего в аппарат воздух. Специальным насосом он отсасывается вместе с небольшим количеством не успевшего сконденсироваться пара. Таким образом, градирни на ТЭЦ служат для охлаждения конденсаторов, которые выполняют 2 главных функции: поддерживают необходимый уровень разрежения (вакуума) у выпускного патрубка турбины превращают поступающий из турбины пар в жидкость, которая возвращается обратно в паровые котлы Что же происходит, если градирни не справляются со своей задачей и не дают необходимого охлаждения? В этом случае снижается вакуум в конденсаторах, что ведет к снижению конденсации пара. Учитывая, что вода для паровых котлов должна быть подготовлена определенным образом, обессолена, не содержать других примесей, то её восполнение обходится довольно дорого. Это постоянные затраты. Кроме того, возрастают разовые затраты на ремонт турбин, требуется замена большего количества лопаток, происходит ускорение коррозии. Вот почему даже большие разовые затраты на модернизацию градирен выгоднее, чем компенсация потерь от их неэффективной работы.

Откуда они появились? История градирен на ТЭЦ

Что известно широкой публике о градирнях? Во-первых, в них охлаждается техническая вода для оборудования ТЭЦ. Во-вторых, в атмосферу они выбрасывают пар, а не дым. Вот, пожалуй, и все. Мы подумали, что этого недостаточно, и потому решили собрать интересные факты, а еще вспомнить историю появления градирен. Итак, рассказываем.

Новосибирская ТЭЦ-5. Строительство градирен, 1984 год. Архивное фото

Новосибирская ТЭЦ-5. Строительство градирен, 1984 год. Архивное фото
Скачать

Родина водяных башен

Градирни, или водяные башни, в привычном нам гиперболоидном виде появились в Нидерландах. Именно там в 1918 году проживал и работал «отец градирен» — профессор машиностроения Фредерик ван Итерсон. Он занимал пост директора государственных соляных шахт Голландии и был первоклассным изобретателем. Градирни он сконструировал в качестве вспомогательного устройства для выпаривания соли.

Фото первых гиперболоидных градирен, 1918 год. Запатентованное Итерсоном изобретение было столь эффективным, что через несколько лет градирни стали использовать промышленные предприятия для охлаждения технической воды

Фото первых гиперболоидных градирен, 1918 год. Запатентованное Итерсоном изобретение было столь эффективным, что через несколько лет градирни стали использовать промышленные предприятия для охлаждения технической воды
Скачать

Голландия — родина градирен только по документам. Фактически такие водяные башни существовали еще в 1771 году на территории Российской империи. В Старой Руссе по указу Екатерины II был основан солеваренный завод, на территории которого две градирни при помощи водяных насосов испаряли соль.

Первые в Советском Союзе

Несмотря на то что отечественные теплоэлектростанции строились с 1914 года, первая станция с градирнями появилась в нашей стране лишь в 1922 году. Это была Каширская ГРЭС. Она располагается на берегу Оки и работает до сих пор. На ее территории функционирует 3 гиперболоидных градирни.

Каширская ГРЭС

Второй станцией с градирнями в Советском Союзе стала Новосибирская ТЭЦ-2. Правда, в то время она называлась Левобережная ГРЭС. К началу 1930-х годов Новосибирск стал ощущать дефицит энергии: электричество распределялось по строгому графику, запрещалось пользоваться электробытовыми приборами. Чтобы удовлетворить потребность развивающегося города в электроэнергии, в 1932 году на левом берегу реки Оби запустили Левобережную ГРЭС.

Но с увеличением мощности станции необходимо было изменить систему технического водоснабжения. Когда на ТЭЦ-2 достроили 4-ю очередь и мощность электростанции достигла 330 МВт, градирню демонтировали в 1962 году

Но с увеличением мощности станции необходимо было изменить систему технического водоснабжения. Когда на ТЭЦ-2 достроили 4-ю очередь и мощность электростанции достигла 330 МВт, градирню демонтировали в 1962 году
Скачать

С развитием советской, а после распада СССР уже российской энергетической системы в стране выросло количество станций с градирнями. Так, на сегодняшний день на территории России насчитывается примерно 370 действующих градирен ТЭЦ. Из них 17 расположены на станциях Сибири, которые входят в состав Сибирской генерирующей компании. Кстати, об устройстве градирен, их модернизации мы не раз рассказывали в наших материалах — почитайте, это интересно! Или смотрите видео в нашем аккаунте Tiktok, мы там не только про градирни снимаем, а вообще про всю сибирскую энергетику:)

Факт 1. Во время Второй мировой войны правительство Великобритании для защиты собственных электростанций от возможных ударов немецких войск камуфлировало градирни и стоящие рядом объекты под обычные городские поселения.

Эскиз одной из английских градирен в период войны

Эскиз одной из английских градирен в период войны
Скачать

Факт 2. С 2000 года по всему миру градирни широко используют как рекламные площади и холсты: на них размещают анонсы мероприятий, рекламу брендов и превращают в арт-объекты с помощью известных художников.

Градирни в пригороде Йоханесбурга, Южно-Африканская ТЭЦ. Их разукрасили перед чемпионатом мира по футболу 2010 года. Тематика данных изображений повествует об этнических традициях коренного населения и является рекламой одного из спонсоров чемпионата.

Градирни в пригороде Йоханесбурга, Южно-Африканская ТЭЦ. Их разукрасили перед чемпионатом мира по футболу 2010 года. Тематика данных изображений повествует об этнических традициях коренного населения и является рекламой одного из спонсоров чемпионата.
Скачать

Например, во Франции владельцы одной из самых крупных АЭС Cruas пригласили известного европейского художника Жана-Мари Пьере для нанесения рисунка на градирню. К работе были привлечены 8 профессиональных промышленных альпинистов. Для достижения цели им потребовалось более 4 тысяч литров краски и почти 8 тысяч часов.

Работа на градирне французской АЭС над изображением Аквариуса была завершена в 2005 году

Работа на градирне французской АЭС над изображением Аквариуса была завершена в 2005 году
Скачать

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.

градирня сверху

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.

градирня снизу

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.

градирня сверху

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).
Читайте также:  Воздушное отопление производственных помещений

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.

башенная градирня

  • 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.

вентиляторная градирня

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.

сухая градирня

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.

внутри градирни

устройство градирни

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.

самые производительные градирни

самые высокие градирни

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.

самые большие градирни

маскировка градирни

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.

парк развлечений около градирни

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.

парк у градирни

аттракционы градирни

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.

masterok

Все наверное видели подобного рода сооружения ? А знаете ли вы что это такое и для чего они используются ?

Давайте еще раз почитаем и посмотрим .

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

ГРАДИРНЯ (от нем. gradieren – cгущать соляной раствор; первоначально Градирни служили для добычи соли выпариванием) , устройство для охлаждения воды атмосферным воздухом.

Градирня — это устройство 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 — 25-30 градусов (в лучшем случае) .
Фото 2.

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

Градирни бывают двух типов: собственно градирни и «сухие градирни» (« drycooler » / «драйкулер») .

ТЭ C, 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.
Фото 3.

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.

Горячая вода поступает в градирню, где в зависимости от типа и конструкции градирни, происходит ее охлаждение, до необходимой температуры. Охлаждение воды может осуществляться:

– 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).

В любом случае вода вступает в контакт с воздухом, которому отдает часть своего тепла и тем самым, понижая свою температуру. Приобретя необходимую температуру, вода поступает обратно для охлаждения теплообменных аппаратов или других приборов, у которых необходимо снизить температуру.

Читайте также:  Бани из клееного бруса: варианты конструкций

Фото 4.

Градирни – виды, назначение, принцип работы

Градирни позволяют эффективно охлаждать большие объемы теплоносителя при небольших энергозатратах и не используют для этого хладагенты, поэтому могут считаться экологичным решением.

  • Классификация – какие бывают градирни
  • Эжекционные градирни
  • Вентиляторные градирни
  • Башенные градирни
  • Закрытые градирни
  • Сухая градирня или драйкулер
  • Выбор типа градирни для конкретных условий

Драйкулер Thermokey Powerline WH1363.BDH

Классификация – какие бывают градирни

В зависимости от решаемых задач, существует множество различных типов градирен. В данной статье мы остановимся на наиболее распространенных разновидностях этого оборудования.

Все градирни подразделяются на две большие категории:

  • испарительные или мокрые градирни,
  • сухие градирни или драйкулеры.

В градирнях испарительного типа охлаждение теплоносителя происходит за счет испарения влаги в окружающую среду. Принцип их работы состоит в том, что в процессе испарения расходуется энергия, и эту энергию «отнимают» у жидкости, которую требуется охладить. Известно, что чтобы испарить 1 кг воды необходимо затратить 0,67 кВт энергии, поэтому при испарении больших объемов влаги теплопотери будут значительными. Испарение в градирне происходит с помощью принудительной циркуляции подаваемого воздуха.

Сухие градирни охлаждают теплоноситель без подачи воды (поэтому они и называются сухими), только за счет направленного воздушного потока, который, нагреваясь, уносит с собой часть «отнятого» тепла. Понятно, что эффективность драйкулера всегда меньше, чем эффективность испарительной градирни, и в жаркую погоду она минимальна.

Испарительные (их еще иногда называют мокрыми градирнями, в отличие от «сухих» драйкулеров) градирни в свою очередь делятся на:

На заметку

«При выборе типа вентилятора для градирни следует помнить, что применение вентилятора осевого типа обеспечивает сравнительно меньший напор воздуха, что не позволяет охлаждать жидкость с более высокой температурой. При использовании центробежного вентилятора возможности градирни по температуре теплоносителя повышаются. Зато у осевых вентиляторов меньше энергопотребление».

  • открытые градирни,
  • закрытые градирни.

Градирни открытого типа отличаются более простым устройством по сравнению с закрытыми. В открытых градирнях охлаждаемый теплоноситель имеет непосредственный контакт с окружающей средой, т.е. с подаваемым воздухом.

Существуют два основных типа открытых градирен:

  • эжекционные,
  • оросительные.

В оросительных градирнях подача воздушных масс производится с помощью центробежных или осевых вентиляторов. Градирни такого типа незаменимы, когда потребителю, например, холодильной машине, необходимо охлаждать большое количество теплоносителя, а также в ситуации, когда требуется получить на выходе теплоноситель с низкими значениями температуры.

Но и это не все – оросительные градирни также подразделяются на:

  • вентиляторные градирни,
  • башенные градирни.

Эжекционные градирни

Принцип действия эжекционной градирни таков. Горячий теплоноситель подается в градирню с большой скоростью, порядка 16-20 м/с, и через очень мелкие отверстия (эжекторы). В результате образуется мелкодисперсная водяная пыль, которая, двигаясь очень быстро, образует внутри градирни область пониженного давления. За счет этого, совместно с влагой, через эжекторы внутрь градирни затягивается холодный атмосферный воздух.

В результате этого происходит теплообмен, который производится на всей поверхности капель. Понятно, что площадь соприкосновения холодного воздуха и горячих капель очень велика, поэтому эффективность теплообмена большая.

Основное назначение эжекционной градирни – охлаждение очень горячего теплоносителя. Она может эффективно работать при температуре охлаждаемой жидкости 50°С, 60°С и даже выше, другие градирни на такое не способны. Но за все надо платить, и эжекционная градирня имеет несколько серьезных недостатков:

Схема работы эжекционной градирни

  • чтобы подавать теплоноситель внутрь с большой скоростью, требуется обеспечить на входе высокое давление жидкости: 0,3-0,4 МПа. А это означает, что в эжекционной градирне требуется установить водяной насос повышенной мощности. Больше мощность – больше эксплуатационные расходы, а также больше и износ трубопроводов подачи теплоносителя;
  • в холодное время года эксплуатация эжекционных градирен сильно затруднена, т.к. водяная пыль легко замерзает;
  • это, пожалуй, самый неэкономичный вариант с точки зрения расхода испаряемого теплоносителя, значительная часть которого просто улетает в атмосферу. Использование каплеуловителей на выходе воздушного потока невозможно, так как это сильно ухудшает эффективность работы эжекционной градирни.

Вентиляторные градирни

В вентиляторных градирнях охлаждение теплоносителя осуществляется благодаря подаче на него воздушных масс с помощью специальных вентиляторов – центробежных или осевых. Наибольшее распространение в зонах с умеренным климатом получили вентиляторные градирни противоточного типа. В таких градирнях поток воздуха движется навстречу потоку влаги, отсюда и название – «противоточные».

Другие публикации TopClimat.ru по теме
Холодоснабжение и холодильное оборудование - то, что следует знать перед выборомХолодоснабжение и холодильное оборудование – то, что следует знать перед выбором
Что выбрать – кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора или систему чиллер-фанкойл?Что выбрать – кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора или систему чиллер-фанкойл?

Конструктивно вентиляторная градирня состоит из следующих основных узлов:

  • система подачи охлаждаемой жидкости:
    • форсунки для подачи жидкости,
    • ороситель,
    • каплеуловитель,

    Горячий теплоноситель подается в градирню сверху, разбрызгивается через форсунки в виде капель на ороситель, после чего стекает в накопительный резервуар. Навстречу жидкости поднимается поток воздуха, создаваемый вентилятором. Забор воздушных масс производится в нижней части градирни. Холодный воздух отнимает часть тепла у охлаждаемой жидкости. Уменьшение потерь влаги достигается за счет установленного в градирне каплеуловителя, который расположен на пути влажного воздушного потока.

    Вентиляторные градирни – довольно энергоэффективное решение. Во-первых, в таких устройствах, в отличие от эжекционных градирен, не требуются мощные водяные насосы, т.к. давление жидкости здесь небольшое. Во-вторых, за счет каплеуловителя снижается расход теплоносителя. В-третьих, вентиляторная градирня весьма компактна и может эксплуатироваться даже в холодное время года.

    По типу оросителя вентиляторные градирни бывают:

    • пленочными,
    • капельными,
    • капельно-пленочными.

    Схема работы вентиляторной градирни

    Капельно-пленочные оросители наиболее эффективны.

    При выборе типа вентилятора для градирни следует помнить, что применение вентилятора осевого типа обеспечивает сравнительно меньший напор воздуха, что не позволяет охлаждать жидкость с более высокой температурой. При использовании центробежного вентилятора возможности градирни по температуре теплоносителя повышаются. Зато у осевых вентиляторов меньше энергопотребление.

    Последнее замечание относительно вентилятора – расход потока воздуха, создаваемого вентилятором открытой градирни, в 5 раз меньше, чем в закрытой. Поэтому стоимость вентилятора тоже существенно меньше.

    Башенные градирни

    Градирни Baltimore Aircoil VXI закрытого типа

    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.

    Башенные градирни дешевы в эксплуатации, но требуют больших капитальных затрат на этапе строительства, а также значительной площади для размещения.

    Популярные модели

    Daikin

    Daikin

    Закрытые градирни

    В градирне закрытого типа охлаждаемый теплоноситель и охлаждающие его вода и воздух разделены – контакт между ними отсутствует. Теплоноситель, который требуется охладить, проходит внутри градирни по теплообменнику змеевидной формы, на поверхность которого подаются вода и воздух, имеющие более низкую температуру.

    Схема работы закрытой градирни

    Таким образом, внутри закрытой градирни созданы два контура подачи жидкости: первичный, по которому циркулирует охлаждаемый теплоноситель, и вторичный или внешний, по которому циркулирует вода, подаваемая на змеевик, чтобы охладить его. Поэтому иногда закрытые градирни называют гибридными.

    Циркулирующая оросительная вода подается сверху, омывает змеевик теплообменника и, смешиваясь с подаваемым наружным воздухом, охлаждает его. Далее она падает в виде капель, собирается внизу агрегата и с помощью циркуляционного насоса вновь подается на змеевик.

    Закрытые градирни обладают рядом достоинств:

    • в градирне закрытого типа применяется одновременно как испарительное, так и сухое охлаждение, что позволяет более эффективно отводить теплоту и настраивать режим работы, в зависимости от погодных условий. Например, применять испарительное охлаждение, когда температура окружающей среды довольно высока и сухое охлаждение малоэффективно. И включать сухое охлаждение, когда температура воздуха низкая;
    • комбинация «два в одном» разных систем охлаждения позволяет снизить эксплуатационные расходы, но стоимость таких градирен может быть выше;
    • отсутствие контакта охлаждаемой жидкости с окружающей средой улучшает качество теплоносителя, ввиду снижения риска попадания в него загрязнений,
    • снижается частота технического обслуживания градирни.

    Популярные модели

    Daikin

    Daikin

    Сухая градирня или драйкулер

    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.

    Схема работы драйкулера

    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.

    Выбор типа градирни для конкретных условий

    Как и любое другое оборудование, разные типы градирен предназначены для решения различных вопросов. Чтобы вам было проще сориентироваться при подборе подходящего для конкретного проекта типа градирни, мы собрали рекомендации по их применению в одном месте. Чтобы коротко и по делу, итак:

    На заметку

    «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».

    Драйкулеры незаменимы, когда в качестве теплоносителя используются токсичные жидкости, например, этиленгликоль. Поэтому сухие градирни наиболее часто применяются при кондиционировании помещений.

    Закрытые градирни нужны, если существуют жесткие требования по составу и чистоте теплоносителя, а диапазон охлаждения теплоносителя шире, чем 5°С… 7°С, как у драйкулера.

    Башенные градирни хороши лишь для крупных предприятий и объектов.

    Эжекционная градирня оправдана, если температура охлаждаемой жидкости равна 50°С и выше. И если температура охлажденного теплоносителя на выходе не должна быть очень низкой.

    Во всех остальных случаях выгоднее приобрести вентиляторную градирню.

Ссылка на основную публикацию