Для чего нужна градильня
Что такое градирня и как она работает?
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.
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.
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.
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.
Принцип действия вентиляторной градирни основан на контакте охлаждаемой воды с мощными потоками атмосферного воздуха, которые создаются специальными вентиляторами.
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.
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.
Градирня ТЭЦ
Содержание статьи
ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ 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
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.
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.
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:
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.
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.
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.
Мы знаем, как сохранить природу! Мы чистим Планету!
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Все наверное видели подобного рода сооружения и знаете, что это вовсе не труба и из нее выходит не дым.
Но давайте все же посмотрим на принцип работы и внутренее устройство градирни.
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. 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.
Фото 2. 
Необходимость охлаждать теплую воду возникает, если того требует технологический процесс на производстве или в случае охлаждения воды для чиллера с водяным конденсатором.
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.
Фото 4. 
Градирня ТЭЦ
Конструкция
Градирня состоит из 3 идентичных секций, связанных в едином каркасе.
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
На верхнюю сетку укладываются решетчатые блоки высотой 184 миллиметра, называемые водоулавливающим устройством.
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
На каждую секцию градирни предусмотрено по одному стояку, присоединенному к общему входному коллектору.
Каждая секция оборудуется вентиляторной установкой, состоящей из:
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
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, 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.
Высота бетонных градирен может достигать 100 метров, а площадь орошения до 35 тысяч кв.м.
Сухая градирня
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 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 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:
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.