Градирни

НАЗНАЧЕНИЕ

Компактные пленочные градирни серии ГРАД ( далее градирни ) представляют из себя испарительные градирни открытого типа и широко применяются как в гражданском , так и в промышленном строительстве , поскольку при весьма умеренном энергопотреблении обеспечивают приготовление воды , используемой в целях охлаждения с температурой , близкой к температуре мокрого термометра . Такие градирни применяются охлаждения конденсаторов холодильных агрегатов , реже - для охлаждения аварийных электрогенераторных агрегатов большой мощност , в технологических операциях широкого профиля , требующих эффективного и неэнергоемкого рассеяния тепла , создаваемого во время рабочего цикла компрессорных установок , металлургических производств , машин по формовке пластических масс , технологических процессов по химической очистке веществ , восстановления чистых химических растворителей и т . п .

Создание систем оборотного водоснабжения с использованием градирен позволяет уменьшить затраты предприятий на потребление и сброс технической воды , повысить КПД использования оборудования , благодаря чему затраты на приобретение и монтаж градирен окупаются в течение нескольких месяцев . Одновременно подобные системы позволяют решать актуальные сегодня проблемы экологии .

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Градирня конструктивно состоит из двух частей : верхней - корпуса (1), в нижней части которого находится ороситель (3), в верхней - каплеотделитель (4), а между ними расположены коллекторы разбрызгивающего устройства с цельнофакельными форсунками (5) и нижней - бака - водосборника (2) для сбора охлаждаемой воды с установленными на нем вентилятором (6). Эффект охлаждения в градирне достигается за счет испарения -1% циркулирующей через градирню воды , которая разбрызгивается форсунками и в виде пленки стекает в бак через сложную систему каналов оросителя навстречу потоку охлаждающего воздуха , нагнетаемого вентиляторами .

Эффективный каплеотделитель снижает потери воды в результате капельного уноса 1 до 0,1% от величины объемного расхода воды , циркулирующей через ¦\ градирню .

ВАРИАНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАДИРНИ В СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ

Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения . Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен , используемых в одном контуре , а также от характера потребителя . Диапазон регулирования производительности градирни определяется характером потребителя .

Самый простой гидравлический контур отдельной градирни , используемый для одного участка обслуживания , приведен на рис .1. Вода из градирни поступает в бак , откуда циркуляционным насосом подается потребителю и далее в градирню . В области промышленного строительства , особенно когда

расход воды , циркулирующий через охладитель потребителя заметно меньше расхода воды , циркулирующего через градирни , применяется схема , приведенная на рис .2. Здесь обратная вода , поступающая от потребителей , отстаивается в накопительных емкостях ( объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки ). Из нее насос ( насосы ) контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные градирни . Из градирни охлажденная вода поступает в аналогичную ванну . Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления , обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями ( может использоваться также и одна емкость с перегородкой , обеспечивающей перелив между ее частями ). Вследствие этого совершенно не обязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя . Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто " Вкл / Выкл ". Кроме этого , каждая такая градирня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий .

Обе схемы не чувствительны к заморозкам , поскольку градирни полностью дренируются в накопительные емкости , устанавливаемые в помещении , либо расположенные под землей .

Рис . 1. Схема гидравлического контура охлаждения градирни для одного потребителя
Рис . 2. Система охлаждения с градирнями , имеющими раздельные контуры приготовления и потребления

РАЗМЕЩЕНИЕ ГРАДИРЕН

При размещении градирен на площадке предприятия учитывают характер застройки окружающей территории , стремятся к меньшей протяженности циркуляционных трубопроводов , соединяющих потребителей охлаждающей воды с градирнями , а также учитывают направление господствующих ветров зимой и летом , туманообразование и вынос капель воды за пределы градирни , вызывающие обмерзание расположенных вблизи сооружений . При проектировании оборотных систем следует руководствоваться требованиями СНиП 2.04.02-84 " Водоснабжение . Наружные сети и сооружения ". В целях уменьшения диаметров и протяженности трубопроводов водопроводных сетей применяют при соответствующем техникоэкономическом обосновании децентрализацию систем оборотного водоснабжения с максимальным приближением градирен к цехам потребителям воды .

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ ГРАДИРЕН

Для обеспечения удобства и безопасности обслуживания градирни должны иметь площадки , устроенные в соответствиями с требованиями действующих норм и правил по обеспечению безопасности . Перед началом эксплуатации вентиляторной градирни нужно проверить гидравлическую плотность трубопроводов , резервуаров , а также состояние установленной арматуры . Зазор между корпусом и баком - водосборником должен быть заполнен силиконовым герметиком . Особое внимание следует уделять качеству монтажа вентиляторных агрегатов , в частности , правильности их центровки и балансировки . Ороситель должен равномерно заполнять все горизонтальное сечение градирни , между листами оросителя не должно оставаться промежутков . Необходимо устранить все повреждения конструкций оросителя и завалы их посторонними предметами , влияющими на равномерность распределения воды и воздуха . Стеснение живого сечения градирни вызывает неравномерность распределение воздуха и воды и , как следствие , ухудшение работы градирни . Перед первым пуском необходимо осуществить промывку водяных магистралей для удаления сора и окалины , которые могли там образоваться в процессе проведения сварочных работ , и затем визуально проверить равномерность работы всех форсунок . Все обнаруженные дефекты должны быть устранены до начала эксплуатации .

Во избежание повышенного капельного уноса следует контролировать параметры расхода и давления в соответствии с характеристикой форсунки ( см . стр . 4). Для этого перед входным коллектором следует установить манометр . Превышение давления сверх установленного свидетельствует о засорении форсунок . Для снятия форсунки необходимо вынуть шпильку , снять форсунку и удалить посторонние предметы . Для обеспечения нормальной эксплуатации градирен должна быть обеспечена соответствующая инструкция для обслуживающего персонала . Периодические осмотры градирен рекомендуется производить не реже чем один раз в месяц .

Текущие ремонты градирен должны производиться по мере надобности , но не реже одного раза в год , и приурочиваться , по возможности , к летнему времени . В объеме текущих ремонтов входят работы , не требующие остановки градирни на длительный срок , например очистка и ремонт водораспределительного устройства , трубопроводов и сопел , водоуловителей , приведение в порядок регулировочных и запорных устройств . При капитальном ремонте выполняются все работы , требующие длительного отключения градирни : устранение повреждений оросителя , водораспредельной системы , ремонт или замена вентиляторной установки и др . рекомендуется производить не реже чем один раз в месяц .

Текущие ремонты градирен должны производиться по мере надобности , но не реже одного раза в год , и приурочиваться , по возможности , к летнему времени . В объеме текущих ремонтов входят работы , нетребующие остановки градирни на длительный срок , например очистка и ремонт водораспределительного устройства , трубопроводов и сопел , водоуловителей , приведение в порядок регулировочных и запорных устройств . При капитальном ремонте выполняются все работы , требующие длительного отключения градирни : устранение повреждении оросителя , водораспредельнои системы , ремонт или замена вентиляторной установки и др .

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГРАДИРЕН В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ

В зимнее время эксплуатация градирен может усложняться из - за обмерзания их конструкций , особенно это относится к градирням расположенным в суровых климатических условиях . Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию , вызывая деформации и обрушение оросителя из - за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда . Обмерзание начинается обычно при температурах наружного воздуха ниже -10 °С и происходит в местах , где входящий в градирню холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды .

Внутреннее обледенение является опасным потому , что из - за интенсивного туманообразования оно может быть обнаружено только после разрушения оросителя . Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок , необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по всей площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках .

В связи с большими скоростями входящего воздуха плотность орошения в вентиляторных градирнях в зимнее время целесообразно поддерживать не менее 10 м 3 / м 2 ( не ниже 40% от полной нагрузки ).

Критерием для определения необходимого расхода воздуха может служить температура охлажденной воды . Если расход поступающего воздуха регулировать таким образом , чтобы температура охлажденной воды не была ниже +12 - н +15 °С , то обледенение градирен обычно не выходит за пределы допустимого . Уменьшение поступления в градирню холодного воздуха может быть достигнуто отключением вентилятора или переводом его на работу с пониженным числом оборотов .

Исключить обледенение градирен можно путем подачи всей воды только на часть градирен с полным отключением остальных , иногда со снижением расхода циркуляционной воды .

Нагнетательные вентиляторы подвержены обмерзанию . Это может вызываться двумя причинами : попаданием на вентилятор водяных капель изнутри градирни и рециркуляцией уходящего из градирни воздуха , содержащего мелкие капли воды и пар , который конденсируется при смешении с холодным наружным воздухом . В таких случаях можно избежать обледенения лопастей вентилятора следующими способами : - снизить скорость вращения вентилятора ,

• проконтролировать давление перед форсунками и при необходимости произвести их очистку ,
• использовать стеклопластиковые лопастиковые рабочие колеса ,

- использовать автономный обогрев обечаек вентилятора с помощью гибких электронагревателей .
Следует отметить , что неравномерное образование льда на лопастях может приводить к разбалансировке и вибрации вентилятора .

Если в зимний период по какой - либо причине производилось отключение вентиляторов градирен , то перед их пуском необходимо проконтролировать состояние обечаек на наличие на них наледи . При обнаружении наледи ее необходимо удалить во избежание поломки рабочих колес вентиляторов .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГРАДИРНИ

Основными параметрами , определяющими рабочие процессы в градирне , являются : G m - расход охлаждаемой воды , м 3 / ч ;

Дд„ - количество воды для подпитки системы водоснабжения ( восполнение испарения ), м 3 / ч ; Q r - тепловой поток , кВт .

Расход воды через градирню может быть определен по давлению воды во входном коллекторе . Абсолютное давление воды необходимо определять по манометру , устанавливаемому перед входным коллектором :

Н =10 Р„ где Н - напор перед форсункой ( м вод . ст .),

Р а - показания манометра ( кг / см 2 ).

Зная полный напор и количество форсунок , используя график можно определить расход воды через градирню :

G w = G 1 w n , где G 1 W - расход воды через одну форсунку ( м 3 / ч ),

п - количество форсунок ( шт .).

Количество воды , которое необходимо добавлять в систему для компенсации испарения , определяется исходя из расхода воды и разности температур воды на входе и на выходе из градирни :

AG w =1,67 G wC p ( t BX - t BJ , где AG W - величина подпитки ( кг / час ),

С р - теплоемкость воды ( ккал / кгград ),

t BX - температура воды на входе в градирню ( °С ),

^ „ - температура воды на выходе из градирни ( °С ).

КОНТРОЛЬ ЗА РАБОТОЙ ГРАДИРНИ

1 . Пуск воды в градирню производится только после включения электровентилятора . 2. В случае неудовлетворительной работы градирни необходимо вынуть из коллектора и механически очистить форсунки водораспределительного устройства , очистить трубы коллектора при снятых форсунка , пустив на градирню воду ; вынуть пакеты каплеотделителя и оросителя и промыть их струей воды с температурой не более 50 °С .

З . При возникновении вибраций устранить причину дисбаланса вентилятора . Примечание :

Использование градирен для охлаждения загрязненных , подкисленных и слабощелочных вод , а также охлаждение воды в зимних условиях ниже +10 °С , должно быть согласовано с предприятием - изготовителем .

МЕТОДИКА ВЫБОРА ГРАДИРЕН

Первоначально необходимо определить следующие исходные данные :

Q , кВт - тепловой поток ( количество тепла ), который необходимо отвести в окружающую среду ,

t мт , °С - температура мокрого термометра в самое жаркое время , характерная для данного региона ,

t вых ., °С - температура воды , которая должна быть получена в конце процесса охлаждения .

Необходимо отметить , что тепловой поток для воздушных компрессоров обычно не превышает электрической мощности привода компрессора ; для холодильной машины является суммой холодопроизводительности и электрической мощности привода компрессорного агрегата ; тепловой поток для технологических установок , где не происходит сжигания каких - либо видов топлива , обычно не превышает электрической мощности приводов и т . д .

Температуру мокрого термометра выбираем поданным из Таблицы 1.

Температура воды , которая должна быть получена в конце процесса охлаждения в градирне , обуславливается техническими параметрами охлаждаемого оборудования и , как правило , указана в паспортных данных оборудования .

Определив необходимые параметры , можно произвести предварительный подбор градирен , используя

РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

для некоторых населенных пунктов России для 1- ой категории водопотребителя .

Таблица 1.

КРИВЫЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ГРАДИРЕН