Промышленные градирни: принцип работы и критерии выбора

Промышленные градирни для систем охлаждения. Вентиляторные, башенные, гибридные. Расчёт производительности, монтаж.

Промышленная градирня – это важный элемент оборотной системы охлаждения производственных объектов, предназначенный для отвода избыточного тепла, генерируемого вследствие технологических циклов предприятий. Она используется на электростанциях, в нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности, где требуется охлаждение больших объёмов воды. Принцип работы основан на испарении небольшого количества воды, что приводит к существенному снижению температуры оставшегося объёма.

Виды оборудования

В зависимости от принципа движения воздуха и конструкции, промышленные градирни делятся на несколько основных видов. Наиболее распространены вентиляторные установки, которые обеспечивают контролируемый и эффективный процесс охлаждения.

Вентиляторные установки

Эти градирни используют принудительный поток воздуха, создаваемый вентиляторами, для интенсификации процесса испарения. Это позволяет достигать высокой эффективности охлаждения при относительно компактных размерах установки. В зависимости от конструкции они бывают:

• С открытым контуром – вода напрямую контактирует с воздухом. Это наиболее простой и распространённый вид, но он требует специальной водоподготовки для предотвращения образования накипи и коррозии.

• С закрытым контуром – охлаждаемая жидкость циркулирует по змеевику внутри градирни, не контактируя с воздухом. Это позволяет использовать любую технологическую жидкость (например, антифриз), исключая её загрязнение в процесс циркуляции по рабочему контуру.

• Гибридные – эти установки комбинируют сухой и влажный способы охлаждения, что позволяет экономить воду и минимизировать паровой шлейф, особенно в холодное время года.

Башенные конструкции

Башенные градирни используют принцип естественной конвекции. Воздух, нагреваясь от воды, поднимается вверх, создавая естественную тягу. Эти массивные сооружения высотой до 150 м применяются, как правило, на крупных тепловых и атомных электростанциях, где требуется отвести колоссальные объёмы тепла (сотни Гкал/ч). Они не требуют энергозатрат на вентиляцию, но их эффективность сильно зависит от погодных условий.

Технические параметры

Выбор градирни – это сложная инженерная задача, требующая учёта ряда технических параметров.

Расчёт производительности

Показатель производительности градирни определяется её способностью отводить тепло. Основные параметры, необходимые для расчёта:

• Тепловая нагрузка – общее количество тепла, которое необходимо отвести (измеряется в кВт или Гкал/ч). Этот показатель является отправной точкой для расчёта.

• Перепад температур – это разница между температурой воды, поступающей в градирню, и температурой охлаждённой воды на выходе. Обычно эта величина для промышленных объектов составляет 10-15ºC.

• Температура мокрого термометра – это важный параметр, который показывает значение влажности воздуха и определяет минимальную температуру, до которой можно охладить воду. Эффективность испарительного охлаждения напрямую зависит от этого показателя.

• Объём циркулирующей воды – количество воды, которая проходит через систему в единицу времени (м³/ч).

Материалы исполнения

Материалы, используемые при строительстве градирни, определяют её долговечность и устойчивость к агрессивным средам:

• Каркас – часто изготавливается из оцинкованной или нержавеющей стали, стеклопластика или железобетона. Стеклопластик обладает высокой коррозионной стойкостью и долговечностью.

• Ороситель – своего рода насадка, по которой стекает вода, увеличивая площадь контакта с воздухом. Изготавливается из ПВХ или полипропилена, устойчивых к высоким температурам и химическим реагентам.

• Каплеуловитель (дрифтовый элиминатор) – устройство для улавливания капель, которые выносятся потоком воздуха. Изготавливается из полипропилена. Качественный каплеуловитель позволяет сократить потери воды до 0.005% от общего объёма циркуляции.

Эксплуатационные аспекты

Обслуживание и ремонт

Правильное обслуживание – залог долгой и эффективной работы градирни. В комплекс мероприятий входят:

• водоподготовка – химическая обработка воды для предотвращения коррозии, образования накипи и роста микроорганизмов (водорослей, бактерий);

• контроль за состоянием – регулярная инспекция всех частей установки: проверка вентиляторов и двигателей, очистка оросителя и водораспределительной системы от загрязнений, проверка работы каплеуловителя и системы водоотведения.

• зимняя консервация – в холодных регионах промышленная градирня требует специальных мер для предотвращения замерзания воды и повреждения оборудования;

• текущий ремонт – своевременная замена изношенных частей, включая подшипники, приводные ремни и ороситель, для поддержания производительности на высоком уровне.