Независимо от типа градирни, ее характеристик, они предназначены для того, чтобы охлаждать воду. Главные отличия заключаются в том, сколько воды нужно охладить. В зависимости от этого фактора и меняется устройство и принцип действия градирни.
Итак, простыми словами градирня – это своеобразная конструкция, которая позволяет обеспечить охлаждение воды в замкнутых системах. Данное оборудование применимо на всех видах производства начиная от легкой и заканчивая тяжелой промышленностью, как на крупных комбинатах, так и на малых промышленных предприятиях. Что такое градирня знают хорошо работники, обслуживающие, данные сооружения, ведь они ежедневно следят за нормальной работой сооружения, если это башенная градирня, то они отлично знают градирню изнутри, в прямом и переносном смысле этого выражения.
Условно градирни делятся на большие и маленькие. Большие градирни вы могли наблюдать на заводах, теплоэлектростанциях, атомных электростанциях и других производств. Они представляют из себя огромные сооружения, однако принцип их работы очень прост. Как работает градирня? Когда нагретая вода поступает в градирню, где в свою очередь, она разбрызгивается из стояков, происходит ее охлаждение. Устройство и принцип градирни таков: разбрызгиваемая нагретая вода падая встречается с потоками воздуха и таким образом охлаждается. Высота определяет циркуляцию воздуха градирни. Для того чтобы он поступал в саму градирню в основании установлены специальные шлюзы для нагнетания воздуха. После того как вода охладилась она снова попадает в оборот.
Что касается малогабаритных градирен, которые представлены на нашем сайте, их чаще всего устанавливают непосредственно в помещении. Принцип охлаждения воды в них чем-то схож с большими градирнями, так как охлаждение происходит тоже при помощи воздуха, однако немного другим путем. Заключается данный способ в следующем: когда вода падает в собиратель, воздух попадает на систему сот и форсунок. Главная задача форсунок заключается в разбрызгивании воды на мельчайшие капли. Создается некое подобие дождя, который падает в резервуар градирни. Из резервуара вода попадает (охлажденная) в место использования. Обычно градирни устанавливаются с электродуговыми печами, для охлаждения футеровки. Что касается циркуляции, то она создается, как понятно из названия, при помощи вращения вентилятора.
В последнее время более популярны стали именно вентиляторные градирни, в особенности на металлургических заводах. Благодаря свой многофункциональности и высокому КПД. Это связано с тем, что в наше время почти ни одна плавильная печь не представляется без градирни. Из-за частой эксплуатации и высоких температур оборудование должно охлаждаться непрерывно. Казалось бы, что вода и металл вещи сами по себе противоречивые, при этом, благодаря новейшим технологиям и постоянному контролю, данный метод охлаждения является самым эффективным, пускай и не всегда безопасным.
Типы градирен
Градирни возможно поделить следующим образом.
Можно выделить 2 основных типа градирен:
- сухие градирни (драйкулеры)
- испарительные градирни (мокрые)
По типу системы орошения:
- плёночные
- капельные
- брызгальные
- сухие
По принципу подачи атмосферного воздуха:
- вентиляторные
- башенные
- открытые или же атмосферные
- эжекционные
По направленности перемещения воды и воздуха:
- противоточные
- перекрестные
- смешанные
Устройство градирен
Промышленные градирни состоят из каркаса, водосборной ёмкости, водораспределительной системы, системы прокачки воздуха и охлаждающего (оросительного) устройства.
Работа градирни заключается в охлаждении воды за счет передачи тепла воздуху и за счёт испарения, охлаждение градирней закрытого типа осуществляется за счёт теплопередачи.
Устройство градирни: теплая вода подаётся на водораспределительное устройство, под давлением разбивается на мелкие капли, распределяется и попадает на оросительное устройство. Принцип действия градирни подразумевает одновременное встречное движение потока воздуха естественной тяги или вентилятора (вентиляционная градирня). Далее осуществляется главное назначение градирни – выброс нагретого пара в атмосферу.
Воздушные градирни вентиляторного типа имеют нагнетательные вентиляторы, расположенные в нижней части градирни открытого типа или отсасывающие вентиляторы, расположенные сверху для удобства обслуживания градирни.
Далее принцип работы градирни для охлаждения подразумевает накопление охлажденной воды в водосборной ёмкости – бассейне, являющимся одновременно и фундаментом градирни (для больших градирен). Далее сооружение градирня завершает цикл оборота воды путем ее подачи на технологическое оборудование.
Как работает вентиляторная градирня (видео)
Принцип работы градирни для охлаждения воды заключается в подаче большого объема воздуха путем работы вентилятора с большими лопастями. Вентилятор способен подавать воздуха до 10.000.000 куб. м/ч. Через специальные окна большого размера, достаточного для прохода огромного объема воздуха, поступает воздух. Контакт поступаемого воздуха и воды, разбрызгиваемой соплами, осуществляется на поверхности блоков оросителя. Оборудование градирни позволяет препятствовать выдуванию вентилятором воды благодаря водоуловителя.
Эффективность градирни зависит от подобранной комплектации, отличие оросительных блоков и широкая линейка осевых вентиляторов позволяют подобрать градирню в большем диапазоне нагрузок и обеспечивать глубокое охлаждение воды с перепадом температуры до 30 градусов.
Для применения в условиях суровой зимы предусмотрена возможность установки реверса двигателя и жалюзи, регулирующих поступление воздуха.
Оросители типа бигуди хорошо зарекомендовали себя для использования загрязненной воды, в пыльной среде, в системах с большой концентрацией в воде твердых частит и повышенной жесткостью, способствующей образованию отложений. Оросители бигуди изготовлены из полипропилена, выдерживают высокую температуру и практичны в эксплуатации благодаря легкости очистки.
Преимущества:
- универсальность конструкции
- исключение обмерзания
- экономия энергии
- простота обслуживания
- удобство замены вышедших из строя частей
Недостатки:
- требуется ознакомление персонала с устройством градирни
- для применения при низких температурах необходима установка дополнительных опций
Сухая градирня
В сухих градирнях, либо как еще называют, драйкулерах, охлаждаемый теплоноситель проходит через замкнутый теплообменник, который обдувает поток воздуха, а создается он благодаря вентиляторам. Градирня нужна для того, чтобы улучшить качество теплообмена теплообменного оборудования, оно изготавливается из алюминиевых либо медных трубок с ребристым профилем, что позволяет увеличить площадь поверхности теплообмена. Возможностей сухих градирен хватает, чтобы охладить теплоноситель не более, чем на 5°С… 7°С. Ввиду этого они отлично подходят при кондиционировании помещений.
Сухие градирни используются в случае, когда технология требует изоляции контура циркуляции от внешней среды, либо при недостаточном объеме подпитки, в качестве теплоносителя пользуются токсичными жидкостями. Сухие градирни идеальны при температуре воды или теплоносителя на грани кипения, например в оборотных циклах АЭС.
Преимущества:
- исключение добавления примесей в воду благодаря закрытому контуру
- идеальны для работы с кипятком
- возможность работы на этиленгликоле
- исключение попадания капель в атмосферу
Недостатки:
- незначительное охлаждение теплоносителя
- дороговизна комплекта
- тщательное соблюдение условий обслуживания и чистка теплообменного аппарата
Вентиляторная (мокрая) закрытая градирня и открытая градирня
В мокрых градирнях охлаждение воды или другого теплоносителя осуществляется путем подачи на него воздушных масс при помощи специальных вентиляторов. Самое большое распространение эти установки получили в умеренном климате, особенно противоточные. Вентиляторная градирня является универсальной в использовании, независимо от времени года, климата и теплоносителя, поэтому ее можно использовать в любых ситуациях. Данные градирни делятся на 2 типа: открытая градирня и закрытая (замкнутая).
В градирнях закрытого (замкнутого) типа теплоноситель, который требует охлаждения и вода с воздухом, которые должны его охладить разделены, другими словами, контакт между ними отсутствует. Теплоноситель, который необходимо охладить, проходит внутри по теплообменнику змеевидной формы, на поверхность которого подаются вода и воздух, имеющие более низкую температуру.
Ввиду этого, внутри замкнутой градирни созданы 2 контура подачи жидкости: первичный, по которому циркулирует охлаждаемый теплоноситель, и вторичный, по которому циркулирует вода, подаваемая на змеевик, для ее охлаждения. Еще их называют гибридными. Такие градирни необходимы если существуют жесткие требования по составу и чистоте теплоносителя, а диапазон охлаждения теплоносителя шире, чем 5°С… 7°С.
В открытых испарительных («мокрых») градирнях весь охлаждаемый поток, омывая поверхности испарения, эффективно охлаждается. Однако при испарении содержание солей в теплоносителе увеличивается, открытый контакт с внешней средой приводит к загрязнению потока. Применимы абсолютно в любой сфере производства.
Преимущества мокрой градирни:
- универсальность в использовании
- охлаждение доступными воздушными массами
- простота эксплуатации, доступность и дешевизна запасных частей
Недостатки мокрой градирни:
- необходимость инструктажа персонала
- больше всего проявит себя в умеренном климате
Эжекционная градирня
Основным принципом действия эжекционной градирни является то, что теплоноситель (горячий) подается в нее с очень большой скоростью, примерно 16-20 м/с, через эжекторы (очень маленькие отверстия). Благодаря этому образуется водяная пыль, которая двигается с очень большой скоростью, создавая тем самым область с пониженным давлением. Из-за чего, через эти маленькие отверстия холодный атмосферный воздух затягивается в градирню.
В результате, происходит теплообмен, производящийся на всей поверхности капель. Можно понять, что площадь соприкосновения холодного воздуха с горячими каплями очень велика, следовательно, эффективность теплообмена большая.
Эжекционные градирни используются, если требуется охладить очень горячий теплоноситель. Это единственная градирня которая может справляться с температурами охлаждаемой жидкости 50°С +…
Преимущества эжекционной градирни:
- эффективная работа на высоких температурах t ≥ 60 0С
- обслуживание вентилятора не требуется
- отсутствие механических подвижных частей
Недостатки эжекционной градирни:
- велики затраты на создание повышенного давления воды
- большие потери воды из-за капельного уноса
- трудности с эксплуатацией в зимнее время года
Оросительная градирня
Оросительная градирня состоит из системы, подающей нагретую жидкость, с сетчато-пленочным бассейном и оросителем, туда и попадает остывшая жидкость. В оросительную градирню подают теплую воду, распыляющуюся сквозь сопла на ороситель. Если мы рассматриваем башенную оросительную градирню, то здесь поток воздуха идет за счёт естественной тяги, а вот в вентиляторном типе за счет вентиляторов. В данных градирнях используют специальный оросительный слой для того, чтобы обеспечить больший контакт воздуха и воды, который поступает сквозь воздухозаборные окна. Затем вода стекает каплями или своеобразной «пленкой» на оросительный слой, затем охлаждается и испаряется. Теплый воздух остается в градирне. Оросительные градирни применяются в том случае, если требуется ускорить процесс охлаждения теплоносителя.
Классификация оросительных градирен по устройству, выделяют:
- Башенные градирни
- Вентиляторные градирни
Классификация оросительных градирен по направлению воды и воздуха:
- Перекрестноточные (воздух поступает перпендикулярно потоку воды)
- Противоточные (поток воды параллелен либо движется навстречу потоку воздуха)
Специальный оросительный слой используется в оросительных градирнях для большего контакта воды с воздухом. На оросительный слой вода попадает пленкой или каплями, охлаждается и испаряется.
Преимущества оросительных градирен:
- рациональное использование площадей
- энергетически эффективная эксплуатация
Недостатки:
- перекрестноточные оросительные градирни подвержены обмерзанию
- немалые затраты на строительство башенной градирни
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.
Высота бетонных градирен может достигать 100 метров, а площадь орошения до 35 тысяч кв.м.
Преимущества башенной градирни:
- работают на естественной тяге
- подходят для больших объемов воды
- выгодная эксплуатация
Недостатки башенной градирни:
- большие затраты при строительстве
- большая площадь для размещения
Противоточные, перекрестноточные градирни
Данные виды являются также разновидностями вентиляторных градирен. Они классифицируются по направленности воды и воздуха в градирне. В противоточной градирне потоки воды параллельны потокам воздуха.
Преимущества противоточной градирни:
- эффективный ороситель по сравнению с поперечноточной градирней
- более низкая стоимость
- подходят для использования в суровом климате
Недостатки противоточной градирни:
- более габаритные размеры в сравнении с поперечноточными установками
- давление в системе водораспределение больше в сравнении с перекрестноточными
Если же воздух подаётся перпендикулярно (девяносто градусов) к потоку воды, то она является перекрестноточные. Использовать данные типы градирен целесообразно в местности с о чень мягким и теплым климатом. Они позволят рационально использовать все производственные площади, так как разрабатываются высокими, но компактными.
Преимущества перекрестноточных градирен:
- перекрестноточные градирни экономят производственное пространство благодаря компактной конструкции
- необходимо меньшее давление в системе водораспределения
Недостатки противоточной градирни:
- перекрестноточные градирни подвержены обмерзанию
- использование перекрестноточных (поперечноточных) градирен в суровом климате затруднено
Гибридные градирни
Гибридные градирни являются комбинацией сухих и мокрых градирен. Они представляют собой подходящую комбинацию мокрого и сухого охлаждения. Данные градирни отвечают строгим экологическим требованиям. Оборотная вода охлаждается влажным воздухом в пластинчатых теплообменниках. Воздух впитывает теплоту испарения, а гидрофильные лопасти образуют равномерную водяную пленку.
Для предотвращения образования испарения влага воздуха на выходе находится на удалении от линии насыщенного пара. Отличное применение гибридные градирни находят в застроенной территории города, в промышленных застройках и вблизи дорог, на которых может возникнуть наледь. Гибридные градирни снижают расход воды и обеспечивают охлаждающую мощность в зависимости от потребностей заказчика, а главное являются самыми экологичными из всех градирен.
Преимущества:
- потери воды сведены к минимуму
- охлаждение без перепадов, с одинаковой мощностью
- защита от обмерзания в условиях холодного климата
Недостатки:
- требовательность к качеству и регулярность обслуживания
- большая стоимость и энергозатраты
- жесткие требования к качеству оборотной воды
Принципы работы градирен
Независимо от типа градирни, ее характеристик они нужны для того, чтобы охлаждать воду. Главные отличия заключаются в том, сколько воды нужно охладить, в зависимости от этого фактора и меняется принцип работы. Итак, простыми словами градирня – это своеобразная конструкция, которая позволяет обеспечить охлаждение воды в замкнутых системах. Градирни применимы на всех видах производства начиная от легкой и заканчивая тяжелой промышленностью, как на крупных комбинатах (башенная градирня), так и на малых производствах.
Охлаждение в градирне достигается разными способами:
- Вентиляторные градирни охлаждают воду воздушным потоком.
- Атмосферные и башенные градирни распыляют воду, благодаря чему вода стекает тонким слоем и самостоятельно охлаждается.
- Эжекционные градирни используют естественный захват воздуха и распыление в специальных каналах.
Градирни незаменимы на производстве, где необходимо охладить температуру отработанной воды перед дальнейшим запуском в производственный процесс. После охлаждения жидкость заново возвращается в систему, используется для теплообменных аппаратов, при необходимости с дополнительным забором воды, если испарилось ее достаточное количество.
История появления градирни
Термин «градирня» произошел от немецкого слова «gradieren», в переводе означающая «сгущать солевой раствор», т.к. в 16 веке градирни служила именно для добычи соли методом выпаривания. Башенные градирни для охлаждения воды появились около 100 лет назад (первая охладительная градирня появилась в Нидерландах в 1918 году), вентиляторные градирни значительно моложе.
Создал и запатентовал гиперболоидную градирню профессор машиностроения Фредерик ван Итерсон в 1918 году, с тех пор внешний вид башенных градирен сильно не менялся.
Современные и технически усовершенствованные градирни широко применяются в энергетической отрасли, на ТЭЦ, АЭС, предприятиях металлургии и машиностроения, пищевых производствах, авиационной, судостроительной и энергетических отраслях.
Использование градирен зимой
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.
Выбор типа градирни для конкретных условий
Применение определенного вида градирни обусловлено несколькими факторами, основными из которых являются назначение градирни, требуемые параметры и тип производства.
Основные критерии для выбора:
- расходы оборотной воды;
- количество тепла, которое должно отбираться от производимых продуктов (например, продуктов, получаемых в результате переработки нефти) и (или) охлаждаемого оборудования;
- устойчивость охладительного эффекта;
- метеорологические параметры;
- условия размещения градирен на площадях предприятия;
- химические составы добавочной и оборотной воды;
- санитарно-гигиенические требования к добавочной и оборотной воде;
- технико-экономические показатели системы водоснабжения.
Башенные градирни целесообразно применять лишь для крупных предприятий и объектов, драйкулеры (сухие градирни) незаменимы, когда в качестве теплоносителя используются токсичные жидкости. При высоких требованиях к составу и чистоте теплоносителя и необходимости охлаждения жидкости на значительное количество градусов незаменимы закрытые градирни. В остальных случаях наиболее выгодно использовать вентиляторные градирни.
Почему нужно выбирать градирни от turbo-gradirni.ru
Выше были описаны различные виды градирен для производственных процессов и нужд. Мы изготавливаем градирни только из высококачественного материала, на нашем предприятии организован контроль качества всей изготовленной продукции. Мы также занимаемся проектированием вашей будущей градирни только на лицензированном программном обеспечении, а наши высококвалифицированные специалисты постоянно проходят повышение своей квалификации. Большинство нашего оборудования, по производству градирен, автоматизировано, чтобы исключить человеческий фактор и избежать брака. За время работы организации выполнены поставки: в Россию, Казахстан, Туркменистан, Киргизию и Узбекистан и число стран в нашем портфолио только увеличивается. Мы занимаемся полным циклом: проектирование, производство, монтаж, быстрая доставка и постоянная связь с заказчиком в гарантийный и послегарантийный период.
Читать подробнее на сайте