Эксплуатация градирни для охлаждения воды круглый год

Что такое эксплуатация градирни?

Большинство словарей трактует термин «эксплуатация» как извлечение прибыли или выгоды от применения чьего-либо труда, предмета, оборудования. В общественном сознании этот термин носит негативный оттенок. Однако, если разобраться, то ничего устрашающего и неприятного в нем нет. Логично, что предприятие для улучшения качества продукции, увеличения объемов производства использует какое-либо оборудование и станки.

Градирня — это теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения воды в водооборотных системах с помощью атмосферного воздуха, важная часть производственного цикла.

Её использование может принести максимальную выгоду.

То есть для получения максимальной выгоды требуется обеспечить правильный режим работы охлаждающей установки.

От чего же зависит правильная эксплуатация градирни?

Во-первых, от того, качественно ли она построена, нет ли технологических нарушений. Для того чтобы их избежать, приемка в эксплуатацию ведется по утвержденному плану. Закреплен этот план в документе РД 34.22.402-94 от 1997 года «Типовая инструкция по приемке и эксплуатации башенных градирен». Этот документ применяется не только к башенным, но и к вентиляторным установкам. 

Во-вторых, эксплуатация градирни зависит от её типа и режимов использования. Более подробно о том, какие типы есть и как они влияют на процесс эксплуатации, опишем далее в этой статье.

В-третьих, использование оборудования в разное время года отличается. Режимы работы зимой и летом кардинально разнятся. Опишем эксплуатацию градирни зимой и летом в отдельном разделе далее.

Влияние схемы градирни вентиляторного типа на ее эксплуатацию

Градирни бывают сухого и мокрого типов, то есть радиаторные и испарительные охлаждающие установки. Последние могут быть вентиляторными и безвентиляторными (башенными). Более подробно о типах и классификации читайте в специальной статье: «Принцип работы и виды градирен».

Сухие градирни — это теплообменные сооружения, в которых тепло передается без контакта воды и воздуха. В них вода течет в трубках радиатора (теплообменника), и её тепло передается стенкам. Радиатор обдувается воздухом при помощи вентилятора, что ускоряет охлаждение.

Принцип работы таких градирен схож с охлаждением жидкости в радиаторах автомобилей.

Они применяются в тех случаях, когда восполнение воды в оборотном цикле слишком дорого или невозможно. Чаще всего это зависит от территориального расположения предприятия. Например, при расположении в пустынной местности, на нефтепромысле или в Сибири, где осложнена подпитка контура.

Распространено применение такого типа градирен в схемах кондиционирования на офисных и торговых центрах, в магазинах. Также их применяют, когда температура оборотной воды слишком высока и её охлаждение на испарительной градирне невозможно по причине возможного разрушения оросителя.

Основным преимуществом сухих охладителей является отсутствие потерь хладагента. К минусам относятся высокая стоимость, большие габариты и небольшой перепад температур.

К особенностям эксплуатации градирен такого типа относятся необходимость очищения теплообменника от загрязнений и поддержания циркуляции в зимний период времени для предотвращения размораживания.

Чаще на производствах применяются градирни мокрого типа (испарительные).

Они понижают температуру воды преимущественно при контакте ее с воздухом и испарении жидкости.

Существует 4 основных вида испарительных градирен:

• башенные
• секционные вентиляторные
• отдельно стоящие вентиляторные
• малогабаритные

Эксплуатация градирен летом

В летнее время года эксплуатация водоохлаждающих установок менее проблематична, в отличие от зимней эксплуатации градирни. Поэтому в летнее время года больше внимания уделяется технологическим параметрам работы и достижению качественного охлаждения.

Среди основных проблем летней эксплуатации выделяют:

• высокую температуру окружающего воздуха
• низкую влажность окружающей среды
• естественные загрязнения: пух, перо, пыль

Для качественного охлаждения оборотной воды необходима большая поверхность растекания жидкости для контакта с воздухом. Это невозможно, если забит оросительный слой.

Помимо технологических примесей (окалины, водорослей, химических соединений и нефтепродуктов), летом с поступающим воздухом ороситель забивается и природными загрязнениями.

Они оседают в бассейне градирни и попадают в водооборотный цикл. При этом происходит засорение теплообменных аппаратов, вследствие чего ухудшается работа промышленного оборудования, а в наихудшем случае происходит выход его из строя, что потребует большое количество средств для восстановления технологических параметров.

Решением данной проблемы служит установка жалюзи градирни или краткосрочное отключение охлаждающей установки и очищение от грязи как бассейна, так и оросительного слоя.

Жалюзи с ламелями из различных материалов позволяют исключить прямое попадание грязи, при этом обеспечив поступление достаточного воздуха в установку.

Однако даже достаточное количество чистого воздуха летом — не гарантия правильной работы градирни. Дело в том, что воздух поступает горячий и сухой. Большая температура влажного термометра ограничивает возможную температуру охлаждения воды. В этом случае возможно уменьшить поток на каждую секцию, тем самым уменьшив плотность орошения и увеличив охлаждающую способность.

Для сохранения общего теплосъема градирни требуется увеличивать количество подаваемой воды. Так как W = 1,163 * Q * ∆t, то при уменьшении перепада температур требуется увеличить количество жидкости на пропорциональную величину.

Для этого нужно вводить в работу дополнительные секции.

Учитывая, что требуется увеличить общее количество воды и одновременно уменьшить количество, поступающее на каждую из секций, то ввод резервных мощностей должен быть значительным. Этот аспект летней эксплуатации стоит учитывать при проектировании градирни.

Подробнее о проектировании градирни

Если уменьшить поток невозможно по техническим требованиям, то тогда потребуется увеличение слоя оросителя и мощности вентилятора каждой из секций.

Оборотной стороной увеличения мощности вентилятора будет увеличение капельного уноса. Унос также вырастает летом по естественным причинам: сухой окружающий воздух лучше насыщается влагой от оборотной воды. Растет и испарение. В сумме подпитка вырастает значительно, что ведет к росту финансовых затрат.

Сильно уменьшить потери позволит водоуловитель. О том, как его правильно применять, смотрите в материале «Как установить водоуловитель и начать экономить».

Методы улучшения работы градирни летом

Основные рекомендации мы уже дали выше: ввести резервные секции в эксплуатацию, установить жалюзи и водоуловитель, увеличить мощность вентиляторной установки.

Что еще может помочь? Можно применить ороситель с меньшим сопротивлением потоку воздуха и неподверженный загрязнению.

Например, если у вас установлен пленочный ороситель, а в водооборотном цикле присутствуют загрязняющие вещества, то с полной уверенностью можно сказать, что данный ороситель не будет выполнять свои функции на 100%. Происходит это из-за того, что, забив канал, загрязнение сокращает поверхность теплообмена весьма значительно.

Эту проблему можно решить, установив сетчатый ороситель: локальные загрязнения вода обтекает.

Кроме того, существуют методы, благодаря которым возможна экономия ресурсов предприятия. Например, применение автоматической системы управления градирней. Она в автоматическом режиме управляет частотой вращения рабочего колеса. Это позволяет в менее жаркий период дня снижать скорость вращения вентилятора, тем самым уменьшая потребление электроэнергии. Также при перегреве двигателя автоматическая система срабатывает на выключение, во избежание поломки оборудования. Весь процесс происходит без вмешательства рабочего персонала.

Зимний режим эксплуатации градирни

Холодное время года — самый сложный период эксплуатации градирен. Учитывая, что на большей части территории России отрицательные температуры наружного воздуха наблюдаются около полугода, этот вопрос для нас особенно актуален.

При поступлении холодного воздуха в окна градирни начинается постепенное обледенение конструктивных элементов. Избежать этого невозможно, обходить законы физики никто пока не научился. Но замедлить этот процесс и предложить эффективные методы борьбы с обледенением мы можем.

Основная проблема при эксплуатации мокрых градирен зимой — обмерзание воздуховходных окон, вентиляторов и оросителя.

Существует несколько основных методов для борьбы с образованием наледи. Часть из них требует только правильной работы обслуживающего персонала, другая — еще и технических доработок.

К первой группе относится увеличение гидравлической нагрузки на отдельные секции, подача оборотной воды в бассейн через байпасы, отключение вентиляторов.

Более сложным решением является установка дополнительных устройств, помогающих решить указанную проблему.

В первую очередь, это использование двигателей с возможностью реверса рабочего колеса. Это позволит периодически прогонять теплый воздух из градирни через входные окна. Однако слишком долгое обратное вращение может вызвать обледенение лопастей и ступицы, а также близлежащих зданий. Поэтому к настройке работы двигателя в режиме реверса стоит подходить ответственно.

Более трудоемким решением является установка жалюзи и зимней системы ВРС.

Дополнительная ВРС устанавливается ниже уровня оросителя. В холодное время года в нее подается от 50% до 100% от расчетного расхода оборотной воды. При подаче всего объема на зимнее водораспределение верхняя система отключается.

Теплая жидкость, распределяемая в подоросительном пространстве, создает тепловую завесу и препятствует попаданию внутрь градирни холодного воздуха. Это значительно снижает образование льда на окнах и площадках оросителя.

При необходимости обогрева чаши градирни возможно использование греющего кабеля. Этот вариант подходит для небольших градирен с собственными водосборными чашами. Греющий кабель крепится снаружи чаши и включается при отрицательных температурах.

Практически все методы борьбы с обледенением сводятся или к созданию преграды на пути холодного воздуха, или к подаче теплого потока для оттаивания уже намерзшего льда.

В режиме зимней эксплуатации градирни эффективным решением будут жалюзи.

Они служат для той же цели — снизить расход холодного воздуха и не допустить обледенения технологических элементов. Как правило, створки жалюзи можно зафиксировать в нескольких положениях, регулируя тем самым подачу воздуха.

Остальные методы, такие как установка дополнительных трубопроводов по периметру окон, устройство наружных тамбуров и защитных экранов, относятся в большей мере к башенным градирням. Связано это с тем, что расход воздуха в них регулировать гораздо сложнее.

Чтобы правильно перейти на зимний режим работы градирни, используя жалюзи, нужно следовать определённому порядку действий:

1. прекратить подачу воды через форсунки
2. включить байпасную линию или зимнюю систему водораспределения
3. закрыть жалюзи
4. останавить вентилятор ВГ

Важно отметить, что для правильной эксплуатации градирни зимой на ней должны быть установлены водоотбойные козырьки.

Градирни без жалюзи при выключенном вентиляторе рекомендуется эксплуатировать в режиме увеличенной плотности орошения. В таком режиме уменьшается образование капель, как следствие, процесс намерзания льда идет медленнее.

Для организации такого режима эксплуатации градирни отключают часть секций, а поток воды перераспределяется на оставшиеся в работе. Отключения производят из расчета плотности орошения на оставшихся секциях в пределах 15–20 м³/м²*ч. Чтобы это было возможно, при проектировании водораспределения надо рассчитать и заложить диаметр трубопровода и количество форсунок с запасом.

Для отсутствия обледенения при работе градирни рекомендуется поддерживать температуру оборотной воды на определенном уровне. То есть ниже этой границы процесс обмерзания сильно интенсифицируется.

В типовых инструкциях рекомендуется не снижать температуру в контуре ниже 16–18°С. Однако в исследовательских работах можно встретить и другие данные. Например, у В. П. Щукина это 7–8°С с последующим увеличением до 15°С.

А у Г. Вистрома для поперечноточных градирен дана минимальная температура оборотной воды в 21,1°С при температуре окружающего воздуха до -29°С. Однако не стоит забывать, что при использовании зимой градирни вместо охлаждающих установок температура на выходе должна быть не выше 5°С и обледенение так или иначе будет происходить.

Как предотвратить переохлаждение воды в градирне

При низких температурах окружающего воздуха, помимо обледенения градирни, появляется проблема переохлаждения оборотной воды. Для многих промышленных установок температура ниже +15°С ведет к нарушению технологического цикла.

Для предотвращения падения температуры рекомендуется увеличивать плотность орошения и закрывать жалюзи при отключенном вентиляторе. В таком режиме градирня эксплуатируется эффективно и долго. Внутри создается теплая зона, а отсутствие массового обмена воздуха не позволяет воде переохлаждаться. В случае падения температуры воды необходимо уменьшить её количество в водообороте. При этом на производстве меньшее количество воды будет сильнее нагреваться, как следствие, остаточная температура в бассейне вырастет.

Все описанные способы и меры по улучшению эксплуатации градирни достаточно просты и эффективны.

Чтобы провести полный анализ вашего оборудования, обращайтесь к специалистам «НПО «Агростройсервис». В процессе обследования мы выявим неполадки и поможем обеспечить беспроблемную эксплуатацию вентиляторной или башенной градирни.

Наша компания специализируется на производстве градирен, и мы со всей ответственностью заявляем, что достигаем заданную температуру после градирни. Что летом, что зимой соблюдаем необходимый температурный перепад, который гарантируем заключаемым договором. Звоните по телефону 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40, пишите на почту acs@acs-nnov.ru