Градирня - это сооружение (теплообменный аппарат) для охлаждения воды атмосферным воздухом.
Охлаждение происходит, в основном, за счёт испарения части воды под действием потока воздуха (испарение 1 % воды понижает её температуру примерно на 6 °C). Воздушный поток создаётся вентилятором градирни либо образуется вследствие естественной тяги, возникающей в градирне. Охлаждаемая вода разбрызгивается в потоке воздуха и под действием силы тяжести стекает в резервуар охлаждённой.
Принцип работы градирни
Нагретая вода поступает в коллектор водораспределительной системы, которая проходит через трубную систему к водоразбрызгивающим форсункам.
Водоразбрызгивающие форсунки под действием остаточного давления воды распыляют струи воды на оросительное устройство (ороситель), создавая пленку или капли воды с большой поверхностью контакта. Вода опадает в форме дождя в резервуар под градирней и обратно нагнетается на охлаждение технологического оборудования.
Противоточное течение воздуха в градирне происходит с помощью осевого вентилятора, производительность которого подобрана к требуемым параметрам охлаждения.
Вентилятор установлен внутри корпуса, на перекрытии отсека градирни. Воздух втягивается внутрь через жалюзи входа воздуха, которые предохраняют от попадания предметов из окружения, а также от разбрызгивания охлаждаемой воды вне градирни.
Втянутый воздух протекает через зону дождя через оросительное заполнение, а далее происходит уловление капель каплеуловителем, который сводит к минимуму потери.
Подогретый и увлажненный воздух протекает через вентилятор, после чего через верхний разрез корпуса вентилятора выдувается наружу через диффузор.
Основные конструктивные параметры градирен определяются технико-экономическим расчётом в зависимости от объёма и температуры охлаждаемой воды и параметров атмосферы (температуры, влажности и т. д.) в месте установки.
Классификация градирен
По типу оросителя:
- плёночные;
- капельные;
- брызгальные.
По способу подачи воздуха:
- вентиляторные (тяга создаётся вентилятором);
- башенные (тяга создаётся при помощи высокой вытяжной башни);
- открытые (атмосферные) - используют силу ветра и естественную конвекцию при движении воздуха через ороситель;
- эжекционные - используют естественный захват воздуха при распылении воды в специальных каналах.
По направлению течения сред (охлаждаемой воды и воздуха):
- с противотоком (наибольший температурный перепад, наибольшее аэродинамическое сопротивление);
- с перекрестным током (меньшее аэродинамическое сопротивление, меньше капельного уноса);
- с смешанным током (конструкция градирни содержит и противоток и перекрестный ток).
Градирни применяются почти во всех отраслях промышленности, особенно велико их использование в энергетической, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической промышленности, машиностроении и других сферах производства, поскольку на сегодняшний день отвод низкопотенциальноrо тепла от промышленных аппаратов с помощью градирен самый дешевый способ, позволяющий сэкономить не менее 95% свежей воды.
Влияние температуры охлаждённой оборотной воды градирни на работу технологического оборудования:
|
Характер изменения температуры воды |
Влияние на показатели работы оборудования |
|
Снижение температуры воды, подаваемой на конденсаторы турбин КЭС, на 1 0С |
Уменьшение на 1,2-2 г расхода условного топлива на выработку 1 кВт. ч электроэнергии |
|
Повышение температуры воды, подаваемой на конденсаторы ТЭС, на 1 0С |
Снижение вакуума в конденсаторах на 0,5%, что равноценно снижению мощности турбины на 0,4% или перерасходу пара на 0,5% |
|
Снижение температуры воды, подаваемой на конденсаторы компрессионных холодильных станций, на 1 0С |
Уменьшение на 2-4% расхода электроэнергии на привод компрессоров |
|
Снижение температуры воды, подаваемой на конденсаторы пароэжекционных холодильных станций, на 7 0С (с 27 до 20 0С) |
Уменьшение расхода пара с 3,4 до 2,1 т на 4 ГДж вырабатываемого холода |
|
Снижение температуры воды при расчетах размеров теплообменной аппаратуры предприятий нефтехимии на 5 0С (с 30 до 25 0С) |
Уменьшение на 23% площади поверхности охлаждения теплообменников и на 20% расхода металла на их изготовление |
|
Недоохлаждение воды в летний период относительно ее расчетной температуры на предприятиях по выработке химической продукции |
Уменьшение среднегодовой выработки кальцинированной соды примерно на 3,4, аммиака - на 10, метанола - на 8, сернистого натрия - на 4,5, уксусной кислоты - на 11% |