Градирня - що це таке? Види, характеристики, пристрій і принцип дії

Градирня - що це таке? Види, характеристики, пристрій і принцип дії

Експлуатація промислових енергетичних станцій пов 'язана з безліччю технологічних процесів, частину з яких виконують теплові та охолоджувальні споруди. Вони призначені для регуляції температур робочих середовищ і комунікаційної інфраструктури в системах ТЕЦ і АЕС. Найбільш помітним і продуктивним об 'єктом такого типу є градирня. Що це таке? У загальному розумінні це баштова споруда, всередині якої відбуваються мікрокліматичні процеси обробки різних середовищ за допомогою напрямку атмосферного повітря. На практиці зустрічаються різні види даної конструкції, що відрізняються і технічним пристроєм, і функціональністю.

Конструкція баштової градирні

Найбільш поширена формація градирні, яка частіше виконується на залізобетонній основі у вигляді конуса. Всередині розміщуються обов 'язкові функціональні блоки - система водопостачання, зрошувач, ємність і супутня запірно-регулююча арматура. Класична баштова градирня, фото якої представлено вище, може обслуговувати не тільки воду як робочий ресурс енергоблоку, а й технічні рідини з паливними елементами. Активним середовищем впливу є зовнішнє повітря, для надходження якого передбачаються отвори в нижній частині (підошві) споруди. Через вентиляційні канали повітряна маса піднімається вгору і завдяки природній тязі охолоджує цільові рідини в резервуарах.


Плюси і мінуси баштової градирні

Серед переваг баштових конструкцій можна відзначити відсутність споживачів електроенергії. Тобто функціональні системи і агрегат не потребують спеціальної підводки джерел живлення і діють автономно. На це ж зроблено акцент і в реалізації повітрозабірного пристрою градирні, принцип дії якого ґрунтується на природному заміщенні теплого повітря холодним. Втім, реалізація вентиляційних та охолоджувальних систем може бути різною. Якщо говорити про недоліки баштової градирні, то на перший план вийде дорожнеча будівництва і низький потенціал охолоджувального ефекту. Причому в зимовий час потрібні спеціальні обслуговуючі заходи щодо захисту комунікацій від переохолодження.

Конструкція ежекторної градирні

Головною відмінністю цього різновиду градирні є застосування сталі в корпусі. Причому не частково, а в якості основного матеріалу. Усередині конструкції встановлюється високонапірний трубопровід з ежекторами - розподільними патрубками. У процесі роботи функціонального блоку відбувається розпилення води через сопла ежекторів з подальшим піднесенням повітряних потоків в зону розріження. Контакт з холодними потоками охолоджує дрібнодисперсинонні краплі рідини, що обумовлює високу ефективність даної системи з точки зору виконання цільового завдання. Але, продуктивність металевої градирні з ежекторами забезпечується не сама собою шляхом природних фізичних процесів як у випадку з баштовими конструкціями, а за рахунок роботи насосів. Завдяки насосним станціям у розпорошуючих механізмах підтримується достатній тиск, що в результаті спрощує процес охолодження.

Принцип роботи градирні

Як видно, завдання охолодження цільових рідинних середовищ виконуються завдяки продуву потоками холодного повітря. У той же час можуть виконуватися і додаткові, а також проміжні функції на зразок випаровування. Щоразу в міру виділення конденсату через контури подачі води відбувається її заповнення в робочій зоні. Або наповнюються ємності ежекторів, або відбувається подача рідини на стінки поверхні зрошувача. Важливо підкреслити і наявність фільтраційних бар 'єрів, які відокремлюють водопровідний канал від резервуара градирні. Принцип дії очисних мембран визначається призначенням обслуговуваної рідини - як мінімум, реалізується груба великофракційна затримка механічних домішок, але в сучасних системах може бути присутня і комплексна тонка обробка води з елементами біохімічної фільтрації.

Що ж відбувається з рідиною після охолодження? Це теж залежить від характеру загального технологічного процесу, в якому побічно бере участь градирня. Як правило, гаряча вода є використаним продуктом виробництва, тому її скидають у підключені очисні або стічні канали. Також застосовується схема і постійної циркуляції рідини, при якій охолоджене середовище повертається на первинну технологічну ділянку для температурної регуляції обладнання ТЕЦ і АЕС.

Характеристики градирні

До основних експлуатаційних параметрів можна віднести продуктивність і температурні режими, з якими в принципі може працювати конкретна станція. Що стосується першого значення, то великі градирні можуть охолоджувати ресурс на швидкості близько 200 м3/год. Висота таких споруд становить 150-170 м при діаметрі основи близько 150 м. Температурні величини, як вже зазначалося, безпосередньо залежать від принципу роботи станції. Наприклад, конструкції з природною циркуляцією повітря працюють з теплою рідиною на 30-40 ° C. У такому стані вона надходить у резервуар, а після охолодження її температура знижується до 15-20 ° C. Не робить воду крижаний і ежекторний комплекс. Його перевага швидше полягає в можливостях роботи з вхідними температурами понад 60 ° C. Ступінь зниження може сягати 20 ° C. На працездатність ежекторів впливає і величина щільності зрошення градирні. Що це за показник? Він визначає питому величину рідинної витрати на 1 м2 зрошуваної площі. Оптимальні значення припадають на діапазон від 6 до 12 м3/год.

Особливості "сухих" конструкцій

У таких системах передбачаються теплообмінні конструкції з радіаторами, які виводять потоки вже нагрітого повітря. Їх відведення за межі робочого майданчика спеціальними каналами забезпечують вентиляторні установки. При компонуванні подібних конструкцій інженери намагаються мінімізувати або зовсім виключити прямий контакт процесів охолодження (обдуву) з тепловою передачею і циркуляцією гарячих потоків. До плюсів "сухої" градирні відносять високу якість охолодженої води (відсутність забруднень, збереження обсягу тощо), можливість роботи з високими температурами і довговічність конструкційних поверхонь. Мінімальний ступінь зволоження повітряного середовища знижує ризики корозійного ураження металевих елементів споруди, тому продовжується і експлуатаційний ресурс обладнання.


Особливості "мокрої" градирні

Також подібні станції називають іспанськими, так як принцип їх роботи ґрунтується на передачі теплової енергії від рідини повітрю в результаті безпосереднього контакту середовищ. Як же функціонує "мокра" градирня і що це таке з точки зору технічного пристрою? Внутрішня компоновка функціональних блоків так само передбачає наявність вентиляторних установок (окремо розташованих або секційних), які виводять решту повітря, але головну функцію випаровування виконує конденсаційний зміївик. Це контур, в якому циркулює рідина під впливом високих температур. Завершується рух води її розпиленням через дрібноформатні форсунки під інтенсивним обдувом вентиляторами.

Система зрошення градирні

Один з ключових компонентів градирні, від якого залежить охолоджуюча здатність споруди. Власне, завдання зрошувача полягає в забезпеченні максимальної площі дрібнодисперсійного (крапельного) розподілу води для контакту з потоками повітря. Цей елемент інфраструктури може мати різне конструкційне виконання - наприклад, зустрічаються бризкові, плівкові, крапельні та інші типи пристроїв. Як матеріал для виготовлення частіше застосовують легкі пластикові сплави на основі поліпропілену і поліетилену. Зокрема, плівковий зрошувач градирні виконується з високотехнологічних полімерів, що забезпечують ефективне охолодження при мінімальних ресурсах. Але, ці ж пристрої мають ряд недоліків, серед яких забивання розділових секцій дрібними зважами і домішками. Знову ж таки, варто підкреслити значимість попередньої фільтрації води не тільки для якості рідини як такої.

Система водорозподілу

Якщо зрошувач відповідає безпосередньо за розпилення, то водорозподільники виконують рівномірну регуляцію потоків по соплах і патрубках. На сьогоднішній день частіше використовуються напірні водорозподільні агрегати, що базуються на системі трубопроводів і приєднаних до них форсунок. Для виготовлення такого колектора застосовуються металеві та композитні матеріали, а також пластмасові сопла. На етапі розподілу води робота градирні може забезпечуватися автономними факелами з радіусом дії близько 150-200 см. Інтенсивність подачі води до зрошувача буде залежати від принципу дії сопла - це може бути відцентрова, ударна або струменева установка.

Вентиляційна система

Параметри вентилятора визначатимуться площею зрошення. Стандартна система передбачає використання витяжних і нагнітальних установок з різними потужнісними потенціалами. Наприклад, якщо робоча площа становить не більше 15 м2, то тяга нагнітального вентилятора може повністю обслуговувати функції повітроводу. Конструкція таких агрегатів зазвичай формується двома елементами - дифузором і робочим колесом. Для виготовлення корпусу застосовуються композитні матеріали, що дозволяють інтегрувати ребра жорсткості під корпус. Дифузор може виконувати завдання регуляції тиску, який виникає при інтенсивному охолодженні градирень на виході за напрямом повітряного потоку. У свою чергу, робоче колесо формується комбінацією лопатей і ступиці, а в процесі роботи створює постійний охолоджувальний потік. Діаметр такого колеса має від 2,5 м до 20 м залежно від масштабів споруди.

Ув 'язнення

За виключення окремих техніко-конструкційних рішень всередині станції конструкція градирні як промислового об 'єкта може здатися принципово застарілою. Але чи є альтернатива таким спорудам? Завдання охолодження різних технічних рідин у великих обсягах також вирішуються за допомогою бризкальних басейнів і ставків-охолоджувачів. Але і в цих випадках спостерігаються ті ж проблеми у вигляді низької продуктивності, які доповнюються і специфікою використання природних робочих середовищ. У тому ж ставку регулярно цвіте вода, що вимагає виконання спеціальних заходів з біологічного обслуговування об 'єкта.

І на цьому тлі не така вже й погана градирня. Що це з точки зору самих експлуатуючих підприємств? Як мінімум оптимальний за фінансовими та трудовими витратами технологічний засіб для підтримки допоміжних процесів охолодження робочого обладнання. Причому в деяких випадках така переробка технічної рідини є єдино виправданим способом, так як продуктивність в плані температурної регуляції цілком вкладається в нормативи відведення виробничих стоків.