Вентиляторная градирня на химическом производстве

Для чего градирня на химическом производстве

Химическая промышленность сегодня — крупная производственная отрасль, которая в экономике нашей страны играет значительную роль. Особо можно выделить переработку углеводородов и производство удобрений для сельского хозяйства. Четыре компании из первой пятерки крупнейших химических компаний России относятся к указанным отраслям. «Сибур Холдинг», «Еврохим», «Уралкалий», «Акрон» — эти промышленные гиганты, известные не только в нашей стране, но и по всему миру.

В современном мире, где население планеты постоянно растет, потребление пищевых и топливных ресурсов только увеличивается. Чтобы обеспечивать все больший спрос, компании наращивают объемы производства. В сельском хозяйстве внедряются новые удобрения, позволяющие повышать урожайность и уничтожать вредителей. Нефтехимические компании повышают степень переработки нефти, чтобы повысить качество топлива и снизить вредное воздействие на экологию. Для достижения необходимого результата требуется постоянно модернизировать промышленное оборудование.

В основе многих процессов, происходящих на химических производствах, лежат экзотермические реакции. Все они протекают с выделением большого количества тепла, именно поэтому на предприятиях требуются эффективные системы охлаждения.

Чаще всего для этого используются теплообменники — устройства, в которых происходит теплообмен между средами, отличающимися своей температурой.

А вот хладагентом для теплообменников очень часто выступает оборотная вода, которая впоследствии охлаждается именно на градирнях. На крупных производствах объем оборотной жидкости составляет несколько тысяч кубометров.

Для решения задачи по достижению необходимого теплосъема лучше всего подходят вентиляторные градирни.

В силу большого выбора типоразмеров и возможности секционной компоновки они являются универсальным решением.

Для примера использования теплообменного оборудования на химическом производстве рассмотрим процесс получения аммиака.

Это химическое соединение очень востребовано во всем мире. Его используют для получения азотной кислоты, которая затем применяется для производства удобрений, взрывчатых веществ, красителей, а также в металлургии и других промышленных отраслях. Водный раствор аммиака применяют как самостоятельное удобрение. Аммиак требуется для получения искусственных волокон, таких как нейлон и капрон. В текстильной промышленности он используется при очистке и окрашивании хлопка, шелка, шерсти. Его применение действительно масштабно и разнообразно.

Получение аммиака основано на его синтезе из азота и водорода. Азот получают из воздуха, а водород – из природного газа. В специальных установках расположены реакционные трубы с катализатором (чаще всего пористое железо с добавлением калия, кремния, оксидов алюминия). В них и подаются исходные продукты для проведения необходимой реакции.

Появление аммиака происходит с выделением большого количества тепла и уменьшением объёма. Согласно химическим законам, реакцию, по возможности, нужно проводить при низкой температуре и высоком давлении. В таком случае обратное разложение замедляется, а прямая реакция проходит быстрее. Но тогда возникает другая проблема — скорость самой реакции при низких температурах очень мала. Таким образом, технологам нужно найти необходимый баланс. В процессе производства происходит большое выделение тепла. Часть его идет для нагрева парогазовой смеси, а часть — утилизируется. Для этого служат теплообменники, которые используют для охлаждения оборотную воду. Она, в свою очередь, подается на градирни для снижения температуры до необходимых значений.

Кроме охлаждения теплообменников, оборотная вода на химических производствах служит для отвода конденсата. При некоторых реакциях, протекающих при получении конечного продукта, образуется пар. Он охлаждается и конденсируется, а затем сбрасывается напрямую в оборотную систему. Таким образом, оборотный цикл с использованием градирен решает сразу несколько задач.

Основные типы градирен в химической промышленности

На химических предприятиях объем оборотной воды в различных циклах, как правило, варьируется в пределах от 1000 до 5000 м³/ч. В связи с этим, наибольшее распространение на химкомбинатах получили секционные вентиляторные градирни с большим размером секций.

Для башенной градирни такой объем воды слишком мал, и вкладывать огромные средства в её строительство нецелесообразно. Кроме того, для обеспечения технологических процессов требуется довольно глубокое охлаждение. Чаще всего требуется обеспечить перепад °t = 12-15 ℃, и с этой задачей башенная градирня не справится.

Блочные вентиляторные градирни подходят для этой задачи гораздо лучше. Благодаря большому выбору размеров отдельных секций и возможности изменения их числа, такие установки позволяют наиболее точно удовлетворить потребности Заказчиков. Самыми востребованными являются секции с размерами 8х8 метров и 12х16 метров. Учитывая рекомендованную плотность орошения в пределах 11-13 м³/м²ч, номинальный расход на одну секцию 8х8 составляет от 700 до 850 м3/ч, а на градирню с размером секции 12х16 — от 2100 до 2500 м³/ч.

Двух-, или трехсекционные градирни таких размеров получили наибольшее распространение на химических производствах. Построенные еще в советское время по типовым проектам, сейчас они требуют реконструкции. Зачастую наилучшим вариантом является снос старого сооружения и строительство новой современной установки. При этом железобетонный бассейн не требует полной реконструкции, а лишь санации. Таким образом, размер секции менять нецелесообразно, ведь иначе придется проводить дополнительные земляные и бетонные работы, что повлечет значительные затраты.

Учитывая вышесказанное, именно строительство новых градирен с использованием старого железобетонного бассейна является самым оптимальным выбором при модернизации водооборотных циклов действующих химических производств.

Помимо классических противоточных вентиляторных градирен для химических производств в середине XX века немецкой компанией NEMA была разработана комбинированная градирня типа СК. Она представляет собой синтез башенной градирни с большой площадью орошения и вентиляторной, позволяя создавать искусственную тягу воздуха при помощи мощной вентустановки.

Градирни СК-400 или CК-1200 создавались с целью обеспечения оборотной водой конкретной технологической установки. Совмещение большой площади и мощного искусственно созданного воздушного потока позволили добиться необходимого результата — охлаждения на одной градирне необходимого количества воды с большим температурным перепадом.

В Советском Союзе институтами «Гипрокаучук» и «Госхимпроект» были доработаны и адаптированы отдельностоящие градирни типа СК для использования на отечественных предприятиях.

Наибольшее распространение получили градирни СК-400 с площадью орошения 400 м². Они позволяют охлаждать до 4500 м³/ч воды с перепадом в 10-12 °С.

Как правило, на них используются редукторы в связке с электродвигателями общепромышленного назначения мощностью от 160 до 250 кВт. Связь агрегатов осуществляется посредством углепластикового вала. Рабочее колесо вентилятора имеет стандартный диаметр 10,4 м. Ввиду сложности изготовления такого оборудования, его производят всего три компании в мире, в том числе и наша.

Располагаются они в нижней части градирни на собственном фундаменте, а рабочее колесо диаметром 18/20 м приводится в движение при помощи сборного металлического вала. Такое решение довольно сложно в обслуживании и, в случае поломки, требует больших затрат на проведение ремонта. Но, не без гордости, можем сказать, что наша компания единственная в России изготавливает рабочие колеса для этих сложных технических сооружений!

Более подробно обо всех типах градирен можете прочитать в статье "Принцип работы градирни. Виды градирен".

Чем отличается градирня на химии?

На всех химических предприятиях в процессе производства образуются различные активные соединения, которые могут в дальнейшем вступать в реакцию с материалами, используемыми для строительства градирен. Эта особенность химической отрасли требует внимания к выбору оборудования.

Учитывая состав оборотной воды, следует применять материалы, устойчивые к растворам щелочей, кислот. Это позволит значительно увеличить срок службы градирен.

Чаще всего для решения этой задачи на химзаводах применяются комплектующие из композитных материалов. Они позволяют включать в свой состав компоненты, устойчивые к определенным химическим соединениям. Как результат — оборудование не подвергается воздействию этих активных веществ и служит значительно дольше. Так, например, при содержании в оборотной воде большого количества хлора, металлическая система водораспределения очень быстро корродирует. Применение же стеклопластиковой ВРС с использованием смол, устойчивых к хлорной кислоте, решает эту проблему. А оценивая стоимость такого решения, не стоит забывать о потерянной выгоде при простое оборудования во время ремонта и стоимости самих работ по замене тяжелых металлических труб.

Таким образом, установка стеклопластиковой ВРС оказывается экономически выгодной.

То же самое можно сказать о стеклопластиковой обшивке ЛСП. Всё сказанное абзацем выше о системе водораспределения можно отнести и к профилированным стеклопластиковым листам. Применение этой композитной обшивки позволяет значительно увеличить межремонтный интервал.

Отдельно стоит, пожалуй, остановиться только на выборе типа оросителя. При высокой концентрации в воде жиров, смол и нефтепродуктов он может довольно быстро забиваться. При этом будет значительно падать его эффективность. Наиболее устойчивы к засорению оросители капельного типа. Однако их применение очень мало распространено ввиду их низкой эффективности — они просто не обеспечивают требуемое охлаждение.

Затем идут оросители капельно-пленочного типа, например БНС 5.5.5. Так как они обладают сетчатой структурой, то образование «пробки» в канале не сильно снижает его охлаждающую способность. Вода перераспределяется по соседним каналам, а затем обратно попадает в засоренный канал ниже. Таким образом, рабочая площадь оросителя снижается незначительно, и он продолжает выполнять свои функции с минимальной потерей эффективности.

Пожалуй, худшим выбором при плохом качестве оборотной воды будет пленочный ороситель. Его сплошные каналы не позволяют воде свободно распределяться по всей площади. Таким образом, засор выключает из работы весь канал. Охлаждающая способность при этом значительно падает. 

Лучшим же решением будет «лечение» причины проблемы, а не симптомов.

Комплексный подход к водоподготовке позволяет добиться необходимого для бесперебойной работы оборудования качества оборотной воды.

Опыт ООО «НПО «Агростройсервис» в строительстве градирен для химического производства

В конце 2015 года к нам обратилась компания ПАО «Химпром» — крупный химический комбинат по производству перекиси водорода, каустика, резинохимикатов в г. Новочебоксарске. Заводу требовалась реконструкция существующей градирни.

Нами было проведено обследование и предложены варианты действий. В итоге руководство комбината приняло решение о полной замене и строительству новой градирни.

Основным требованием заказчика, кроме достижения соответствующих параметров работы, являлись ограниченные сроки проведения работ. На все строительство было выделено три месяца.

Мы быстро разработали проект благодаря ранее выполненному строительству градирни с аналогичной чашей. Далее одновременно начали проводить демонтаж устаревшей градирни и изготовление нового оборудования.

За месяц мы завершили разборку градирни и начали работы по восстановлению бассейна градирни. Было принято решение установить новые опоры под вентиляторный узел.

Монтаж каркаса начали после завершения бетонных работ. Для ускорения сборки несущего каркаса на площадку поставляли стальные конструкции крупными марками и производили монтаж одновременно с двух сторон.

Далее собирали технологические элементы. Одна бригада устанавливала ВРС и жалюзи, другая — вентиляторную установку. Ее поставили с помощью крана готовым узлом.

Такими слаженными действиями мы успели построить градирню и подготовить ее к пуску к 1 мая. Заказчик остался доволен.

Для подбора градирни для химического предприятия обращайтесь к нам по телефонам 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40, пишите на почту acs@acs-nnov.ru  или воспользуйтесь кнопкой заказа ниже.