Градиирня

 


Градиирня (нем. gradieren — сгущать соляной раствор; сначала градирни применялись для добычи соли методом выпаривания) — оборудование, служащее для охлаждения большого объема воды с помощью направленной воздушной струи. Нередко градирни носят название охладительных башен.

На этот момент градирни высокой мощности используются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (обычно это применяется на различных тепловых электростанциях (сюда же относятся АЭС) и ТЭЦ. В гражданском строительстве градирни применяются для охлаждения конденсаторных блоков холодильных машин, при кондиционировании воздуха, охлаждении аварийных электрогенераторов. Наиболее широко градирни используются в промышленности для охлаждения различных технологических систем, при химической очистке веществ, нередко вместе с системой местных очистных сооружений (МОС). Массово применяются на предприятиях ВПК, энергетической, судостроительной, авиационной, химической отраслей, металлургии, машиностроения, и пищевого производств и т.д.

Градирня

Если замкнуть водооборотный цикл на местных водоочистных сооружениях, то можно решить проблему утилизации большого количества технических стоков воды, направляемых на градирную систему. А технические решения по утилизации тепловой энергии (избытка пара) с применением теплонасосных установок (ТНУ) позволяют преобразовывать её в электроэнергию.

Процесс охлаждения в случае классических вентиляторных градирен осуществляется благодаря испарению части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении происходит подача потока воздуха. В инновационных эжекционных градирнях охлаждение осуществляется путем создаваемой среды, максимально близкой к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающие площадь тепломассообмена, каждая — 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, и представляющие собой принцип двойного действия, охлаждая распыляемую жидкость не только снаружи, но и внутри) и особенностями конструкции. При испарении 1% воды температура оставшейся массы понижается на 5,48°C, а в случае с описанным эжекционным принципом охлаждения температура остального объема становится ниже на 7,23 °C.

Обычно градирни применяются в тех случаях, когда по тем или иным причинам нельзя использовать для охлаждения крупные водоёмы (например, удаленное расположение), а также из-за вероятности нарушения в них экологии.

Самая простая и экономичныя альтернатива градирням — брызгальные бассейны, в которых вода охлаждается обычным разбрызгиванием, правда, с небольшим эффектом.


Градирня, характеристики 

Самая главная характеристика градирни — число плотности орошения — это удельная величина расхода воды на 1 м2 площади орошения.

Главные конструктивные показатели градирен вычисляются технико-математическим подчётом зависимо от количества и температуры воды, которую требуется охладить и показателей атмосферы (температуры, влажности и т. д.) в месте монтажа.

 

Применение градирен в холодное время в областях с морозной зимой может быть опасно из-за риска обмерзания градирни. Случается это обычно в местах соприкосновения морозного воздуха с малым количеством теплой воды. Чтобы этого не произошло и оборудование не сломалось, нужно обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по поверхности оросителя и следить за одинаковой плотностью орошения на отдельных участках градирни (но только для градирен с оросителем). В вентиляторных градирнях нагнетательные вентиляторы также часто подвергаются обледенению при неправильной эксплуатациия градирни. При использовании эжекционных градирен большая часть этих рисков пропадает из-за отсутствия как вентилятора, так и оросителя.


Градирня, классификация 

По способу подачи воздуха:

  • башенные (тяга создаётся при помощи высокой вытяжной башни);
  • вентиляторные (тяга создаётся вентилятором);
  • открытые (атмосферные), использующие силу ветра и естественную конвекцию при движении воздуха через ороситель;
  • эжекционные, которые используют эффект эжекции при перемещении водо-воздушной смеси на больших скоростях в специальных каналах.
  • брызгальные, которые действуют по принципу простого разбрызгивания или фонтана.

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);
  • со смешанным током (конструкция градирни содержит и противоток и перекрестный ток).

Градирня - этоВентиляторные градирни до недавнего времени были самыми эффективными с технической точки зрения, потому что гарантировали более сильное и качественное охлаждение воды и могли выдерживать большие удельные тепловые нагрузки (при этом они нуждаются в тратах электроэнергии для привода вентиляторов).

Эжекционные градирни выдерживают самые большие гидравлические нагрузки и могут охлаждать воду с большим перепадом и с очень больших температур (до 90 °С). Это возможно благодаря как отсутствию оросителя, так и большой общей площадью поверхности мелкодисперсных капель и большими скоростями водо-воздушных потоков. Траты электрической энергии на работу систем оборотного водоснабжения с эжекционной градирней при грамотной организации схемы водоснабжения и автоматики не превышают затрат на типовые вентиляторные установки. При этом эжекционные градирни довольно морозостойкие, что делает их эксплуатацию в областях с морозной зимой наиболее экономически выгодной.


 

Вентиляторная градирня

Это оборудование включает в сеья вытяжную башню с воздуховходными отверстиями по площади ее основание, систему распределения воды, резервуар, водоуловитель, ороситель, сделанный в виде секций, когда все пластины, содержащиеся в ней, имеют волнообразную форму. Все они находятся под углом 90° к соседней в чередующейся последовательности как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, на поверхности пластин с обеих сторон выполнены циклоидальные кондукторы, водораспределительная система сделана в виде структуры из концентрически закольцованных металлопластиковых труб с находящимися на них расширяющимися насадками без вкладышей с внутренними спиралевидными направляющими, смотрящими вверх, а трубы соединяются благодаря патрубкам с подающим коллектором, водоуловитель сделан из вертикально ориентированных оребренных пластин. Конструкция повышает эффективность охлаждения обмена воды.

Минусом башенной градирни может быть короткое время соприкосновения горячей воды и охлаждающего воздуха и, как итог, малая эффективность теплообмена при отсутствии совместного пленочного и капельного процесса охлаждения воды.