Устройство градирни вентиляторной

Что такое вентиляторная градирня? Для чего она предназначена?

Вентиляторная градирня – это установка, внутри которой происходит охлаждение воды посредством соприкосновения её с атмосферным воздухом.

Градирня предназначена для охлаждения жидкости, которая, в свою очередь, отводит тепло из технологического оборудования. Благодаря такому процессу, оборудование не подвержено перегреву отдельных элементов, а процесс изготовления готовой продукции происходит без нарушения технологического процесса, что максимально увеличивает её выпуск. Данные водоохлаждающие установки начали применять в начале 20 века. 

Такие установки применяются практически во всех отраслях, но максимально эффективное применение они получили в энергетике, металлургии, химической, машиностроительной и пищевой промышленности. Также набирает обороты популярность в сфере торговых центров. Здесь градирни предназначены для охлаждения кондиционеров и холодильных машин.

Что же касается других отраслей промышленности, то, как правило, градирни в них практически не требуются. А если всё же необходимость в холодной воде появится, то устанавливают либо малогабаритные градирни, либо применяют холодную воду из оборотного водоснабжения или существующих пожарных резервуаров.

Схема вентиляторной градирни

Вентиляторные градирни разных производителей со стандартным верхним расположением рабочего колеса конструктивно практически ничем не отличаются. Схематично такую установку можно изобразить так:

На данной схеме можно увидеть конструкцию градирни в разрезе. Каркас водоохлаждающей установки выполнен из металлоконструкций и установлен на железобетонный бассейн, внутрь которого падает охлажденная жидкость. Такая установка является одной из самых надежных, так как железобетонный бассейн намного эффективнее и долговечнее в отличие от водосборного резервуара.

В нижней части градирни присутствуют воздухозаборные окна, через которые холодный воздух поступает внутрь охлаждающей установки и далее проходит через оросительное устройство, установленное выше воздуховходных окон.

Выше оросителя располагается водораспределительная система с разбрызгивающими форсунками. Над ВРС устанавливается водоуловитель. Его функция заключается в максимальном снижении уноса капель из градирни. На самой верхней площадке располагается вентиляторная установка, предназначенная для создания максимально эффективного потока воздуха в охлаждающей установке.

Описывая схему градирни, можно увидеть, как холодный воздух проходит через оросительный слой. При этом он забирает часть тепла от воды, которая, в свою очередь, была разбрызгана посредством водораспределительной системы, а в частности, соплами. Далее жидкость падает на блоки оросителя и распадается на более мелкие капли, из которых и забирается часть энергии, превращаясь при этом в пар. Он поднимается выше водораспределительной системы, попадая на водоуловитель. На его ребрах нарастают капли жидкости и при достижении нужного размера падают вновь на оросительное устройство. При этом достигается минимальный капельный унос и максимальное охлаждение.

Принцип работы вентиляторной градирни

Вентиляторная градирня — это устройство, которое предназначено для охлаждения воды за счёт испарения и теплообмена с воздухом. В отличие от градирен с естественной тягой, вентиляторные градирни используют принудительную циркуляцию воздуха, что обеспечивает более стабильный и контролируемый процесс охлаждения.

Как происходит охлаждение воды?

Горячая вода поступает в градирню через систему распыления, где она распределяется по специальным элементам или распыляется в виде мелких капель. В процессе падения или распыления вода соприкасается с потоком воздуха, который уносит лишнее тепло. Часть воды испаряется, что дополнительно снижает температуру оставшейся воды. Охлаждённая вода собирается в нижней части градирни и возвращается в систему.

Какую роль играют вентиляторы в циркуляции воздуха?

Вентиляторы играют ключевую роль в работе градирни. Они обеспечивают непрерывный приток или отвод воздуха в зависимости от типа конструкции (напорная или безнапорная). Это создаёт необходимый воздушный поток для эффективного теплообмена. Современные вентиляторы могут регулироваться по скорости, что позволяет адаптировать работу градирни к текущим условиям и снизить потребление энергии.

Как конструкция влияет на эффективность работы?

Эффективность градирни зависит от её конструктивных особенностей:

• Тип заполнения влияет на площадь контакта воды и воздуха.
• Расположение и мощность вентиляторов определяют интенсивность воздушного потока.
• Герметичность и гидравлическое сопротивление конструкции влияют на потери давления и расход воды.
• Качество материалов и их устойчивость к коррозии и загрязнению обеспечивают долговечность и стабильную работу.

Правильно спроектированная и установленная вентиляторная градирня обеспечивает высокую эффективность охлаждения, экономию энергии и надёжность в различных условиях эксплуатации.

Оборудование градирни

Схема вентиляторной градирни состоит из большого количества составляющих, в их число входят: ороситель, водоуловитель, водораспределительная система, вентиляторная установка, обшивка. 

Ороситель

Основное охлаждение воды происходит внутри оросителя. Данный элемент, пожалуй, самый важный в градирне.

Существует 3 вида оросителей: капельный, пленочный и капельно-пленочный.

В данное время капельный ороситель практически нигде не применяется. Причина этому — низкая охлаждающая способность.

Пленочный и капельно-пленочный ороситель имеют ряд отличий между собой.

Например, охлаждающая способность, по расчетам институтов, у пленочного немного выше. Но в то же время они имеют способность к засорению каналов, и охлаждение воды становится хуже, чем у сетчатого капельно-пленочного.

Капельно-пленочный ороситель можно устанавливать в один слой высотой до 1,5 метров, в то время как для пленочного необходимо делать разрыв между слоями и устанавливать дополнительные водораспределительные каналы. Это сказывается на высоте самой градирни, а также на массе металлоконструкций, что в совокупности факторов способствует увеличению затрат на производство градирни. Наша компания производит капельно-пленочный ороситель марки БНС 5.5.5, что расшифровывается как блок насадки сетчатой размерами 500х500х500 мм. Структура блока оросителя – куб из отдельных сетчатых элементов с ромбическими каналами, снабженный пятью усиливающими трубками. Такая компоновка позволяет достичь высокой прочности, обеспечивая перемещение обслуживающего персонала прямо по оросительному слою.

Применяя ороситель БНС 5.5.5, вы получаете:

• максимально эффективное протекание тепло- и массообменных процессов
• отсутствие забивания блока оросителя градирни взвешенными веществами, смолами, жирами
• равномерное распределение потоков воды и воздуха в градирне
• повышенный срок службы блоков по сравнению с блоками  из полиэтилена и ПВХ
• устойчивость к микробиологическому обрастанию, ультрафиолетовому облучению, щелочам и кислотам
• пожаробезопасную эксплуатацию
• отсутствие дополнительных финансовых и временных затрат на сборку по месту
• экономию на электроэнергии для питания двигателей

Более подробная информация про оросительные устройства представлена в статье «Капельно-пленочный ороситель градирни».

Водоуловитель

Водоуловитель — это важный элемент конструкции градирни, который устанавливается для уменьшения капельного уноса воды. Он задерживает мелкие водяные капли, которые могут выноситься воздушным потоком, предотвращая потери воды и снижая риск образования луж или налёта вокруг оборудования. Водоуловители повышают эффективность работы градирни и способствуют экономному использованию ресурсов.

Самый востребованный вид водоуловителя – это «Полуволна». Он изготавливается из первичного материала ПНД. Состоит из множества элементов, которые скрепляются между собой при помощи соединения «шип-паз». Благодаря такой конструкции водоуловитель можно набрать любой длины, что позволяет закрыть самые мелкие участки градирни и максимально снизить унос жидкости из градирни.

Мы изготавливаем водоуловитель марки «Полуволна». Он обладает следующими преимуществами:

• минимальное аэродинамическое сопротивление позволяет применять менее мощные электродвигатели (вентиляторные установки).
• позволяет набрать необходимую длину блока водоуловителя по геометрическим размерам градирни.
• небольшой вес блока – 3,5 кг – позволяет производить монтаж собственными силами без применения спецтехники.
• эффективно работает при температуре от – 60 ℃ до +50 ℃ и не меняет свои физико-механические свойства.
• водоуловитель из ПНД не подвержен биологическому обрастанию.
• прочность конструкции обеспечивается за счет ребер жесткости.
• первичный полиэтилен низкого давления не выделяет токсичных веществ в атмосферу при эксплуатации.
• в блоке пластины скреплены между собой при помощи соединительных элементов типа «шип-паз», что упрощает процесс сборки и монтажа.

Водораспределительная система

Предназначена для распределения воды по всей орошаемой площади градирни. Водораспределительная система состоит из труб и разбрызгивающих форсунок. Чаще всего трубы применяются из металла или стеклопластика.

Преимущество труб из металла – это их стоимость. К минусам можно отнести: подверженность коррозии, большой вес, малый срок службы, при ремонте требуются огневые работы.

Водораспределение из стеклопластика имеет один минус – это его высокая стоимость. К достоинствам можно отнести: малый вес, неподверженность коррозии, срок службы не менее 25 лет, гладкую внутреннюю поверхность, увеличение скорости прохода жидкости, при ремонте не требуются огневые работы и, соответственно, выгрузки оросителя. В последнее время заказчики чаще стали применять трубопроводы из стеклопластика, так как все имеющиеся достоинства с лихвой покрывают их стоимость.

Форсунки для водораспределительной системы применяют разного типа, в зависимости от количества воды и наличия в ней посторонних примесей. К примеру, в водооборотных циклах с примесями чаще применяют форсунки с чашечным отражателем или более дорогой аналог — каскадные.

При наличии водоподготовки или просто чистой воды можно устанавливать сопла раструбного типа.

А на небольшие оборотные циклы применяют тангенциальные форсунки.

Наша компания производит весь типоряд форсунок для градирни:

• сопла с чашечным отражателем
• сопла тангенциальные
• сопла раструбные
• сопла каскадные

Рассмотрим более детально каждое из них.

Работа сопел с чашечным отражателем отличается в зависимости от направления установки чашки. Так, при установке чашки вверх факел получается уже, но выше, а при установке чашки вниз факел более развитый, с радиусом около 1 метра. При загрязненном водооборотном цикле рекомендуется устанавливать 75% форсунок вниз и 25% вверх. Это позволит очистить водораспределительную систему от примесей.

Преимущества чашечных форсунок для градирни

• конструкция сопла позволяет применять его на загрязненном водооборотном цикле за счет отсутствия застойных зон
• эффективная работа на градирнях мокрого исполнения любого производителя
• низкое гидравлическое сопротивление за счет прохода жидкости из трубы в сопло без помех, позволяющее устанавливать менее мощные насосы
• позволяет эффективно разбрызгивать воду по всей площади градирни при падении давления в системе
• при желании клиента возможно изменение цвета сопла под корпоративные цвета

Тангенциальные форсунки и их преимущества:

• предназначены для равномерного распределения воды в градирне – вода, проходя из проточной части сопла, дробится, образуя средние и мелкие капли
• эффективное разбрызгивание воды за счет точно подобранной геометрии проточной части сопла
• широкий диапазон применения сопла – от малогабаритной до башенной градирни
• разборная конструкция позволяет экономить время на обслуживание и чистку сопла
• монтаж форсунок на ВРС производится при помощи одного ключа и требует небольшого количества времени

Раструбные форсунки — установка таких сопел наиболее выгодна и эффективна при необходимости обеспечить проток большого количества воды, например, в башенных градирнях или градирне СК-400. Вихревая форсунка — так еще называют это сопло. Конструкция этой форсунки представляет собой раструб переменного сечения, диаметром 25 мм в самой узкой части. В нижней части раструбного сопла установлен специальный завихритель, увеличивающий эффективность форсунки и предотвращающий сквозное протекание воды. Верхняя, расширяющаяся часть раструба снабжена зубчиками, рассекающими поток воды и позволяющими получать факел с большей равномерностью распределения капель.

Преимущества раструбного сопла

• конструкция форсунки позволяет добиться мелкодисперсного водяного факела в широком диапазоне давлений
• благодаря конструкции завихрителя увеличивается давление воды на выходе из форсунки, за счет чего образуется водяной факел большей величины
• может использоваться вместо эвольвентных форсунок без снижения производительности
• высокая прочность сопла благодаря монолитной конструкции
• при монтаже и замене форсунки не требуют специальных инструментов

Каскадные форсунки марки СЧ, М, НЖ являются разновидностью ударных форсунок. Изготавливаются из нержавеющей стали толщиной 2 мм, что обеспечивает их беспрецедентную надежность и долговечность. Сопла каскадные трехтарельчатые хорошо разбрызгивают воду при установке как вверх каскадами, так и вниз.

Преимущества каскадных форсунок

• конструкция сопла исключает его засорение примесями оборотной воды
• материал сопла устойчив к воздействию агрессивных сред
• изготовление сопла под размеры заказчика
• наличие 3-х или 5-ти каскадов позволяет эффективно распределять воду в широком диапазоне давлений и производительности
• облегченная конструкция сопла уменьшает нагрузки на водораспределительную систему (ВРС)

Более полную информацию о соплах вы сможете найти в нашей статье «Водоразбрызгивающие форсунки и сопла градирни».

Вентиляторная установка

Служит для создания эффективного и достаточного потока воздуха. Вентиляторная установка состоит из двигателя, рабочего колеса и диффузора. В настоящее время рабочие колеса и диффузор изготавливаются из стеклопластика. Этот материал наиболее прочный и не подвержен воздействию агрессивных сред.

Рабочее колесо создаёт мощный, устойчивый поток воздуха, а диффузор ограничивает пространство вокруг него, что в совокупности даёт эффективный проток воздуха через секцию градирни.

Мы производим широкий типоряд рабочих колес. Кроме того, мы — единственный производитель колес марки РК-180 и РК-200 для градирен СК-400 и СК-1200.

Обшивка

Обшивка градирни предназначена для защиты металлоконструкций и внутренних комплектующих от внешнего воздействия среды, она препятствует проникновению внутрь градирни пыли и грязи.

Обшивку устанавливают как внутри, так и снаружи установки, в зависимости от конструктивной особенности.

Применяют обшивку как из полимерных материалов, таких как стеклопластик и ПВХ, так и из металлического профилированного листа, который могут покрывать различными полимерами.

Самой эффективной на данный момент является обшивка из стеклопластика.

Основные её преимущества перед другими – это малый удельный вес, высокие прочностные характеристики, низкое водопоглощение за счет своих химических и физических свойств, долговечность (срок эксплуатации более 20 лет), неподверженность коррозии, химическому воздействию различных кислот и щелочей, устойчивость к высоким температурам.

Мы можем предложить заказчику 4 вида обшивки. Расскажем о достоинствах каждой.

Стеклопластиковая обшивка ЛСП, свойства:

• Легкая. Малый удельный вес позволяет снизить затраты при транспортировке и монтаже.
• Прочная. Высокие физико-механические характеристики позволяют выдерживать высокие статистические и динамические нагрузки, не разрушаться от внешнего воздействия.
• Водоотталкивающая. Низкое водопоглощение за счет уникальных химических и физических свойств стеклопластика, что существенно продлевает срок службы обшивки, особенно в зонах с влажным климатом и значительными среднегодовыми колебаниями температур.
• Яркая. По желанию заказчика обшивка может быть окрашена в любой цвет по системе RAL.
• Долговечная. Срок эксплуатации — 25 лет, недостижимый другими обшивками градирен.
• Надежная. Высокая коррозионная и биологическая стойкость: неподверженность электрохимической коррозии, устойчивость к различным агрессивным средам, в том числе к воздействию солей, кислот и щелочей, неподверженность бактериальному разложению, устойчивость к продуктам биологической жизнедеятельности.
• Негорючая. Выдерживает перепад температур от -50°С до +80°С.
• Плотная. Соединение элементов между собой осуществляется «внахлест», что предотвращает подсос воздуха в градирню.

Обшивка ЛПВ - из материала ПВХ. Ее преимущества: 

• Универсальная. Широкий диапазон применения. Благодаря своей структуре данная обшивка не боится морозов и прекрасно переносит жару.
• Негорючая. ЛПВ – негорючая обшивка, что подтверждено испытаниями на группу Г1.
• Стойкая. Полная устойчивость к щелочным и кислым средам, неподверженность обрастанию микроорганизмами и отсутствие образования льда зимой.
• Долговечная. Большой срок службы обшивки – 20 лет.
• Прочная. Структура ребер жесткости придает большую прочность листу, оставляя его гибким.
• Низкое линейное расширение. Слой ABS-пластика придает жесткость и не позволяет обшивке выгибаться при нагреве на солнце.

Профлист металлический, его преимущества:

• Простота сборки за счет специальных замков: листы легко защелкиваются друг в друга
• Не поддерживает горение
• Диапазон эксплуатации обшивки от -50°С до + 50°С
• По желанию заказчика может быть окрашена в любой цвет по системе RAL
• Соединение элементов между собой осуществляется внахлест замковым способом, что предотвращает подсос воздуха в градирню

Обшивка ЭПЛ-200

Обшивка ЭПЛ-200 разрабатывалась как материал для замены металлического профлиста при изготовлении заборов, крыш, перекрытий ангаров. Однако наибольшее распространение данный материал приобрел именно как обшивка для градирни.

Преимущества обшивки ЭПЛ-200:

• Недорогой практичный материал, устойчивый к агрессивным средам и коррозии.
• Замковый способ соединения листов предотвращает подсос воздуха в градирню.
• Не горит, не разрушается под действием ультрафиолета.
• Температура эксплуатации от -50°С до +50°С позволяет применять ЭПЛ-200 по всей России.
• Легко монтируется защелкиванием листов друг в друга. Легкий вес исключает тяжелые, дорогие профили и ригели для крепления.

Мы рассмотрели основные элементы вентиляторной градирни. Всегда в наличии и под заказ для вас! Обращайтесь по телефонам 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40 или пишите на почту acs@acs-nnov.ru