Виды градирен

Градирни — это важные элементы систем охлаждения, используемые в промышленности для отвода тепла от технологического оборудования. Они бывают нескольких видов, различающихся по конструкции, принципу работы и сфере применения. Ниже представлены основные типы градирен, их особенности и рекомендации по выбору.

Мокрые градирни, такие как башенные и прямоточные, охлаждают воду за счет испарения, в то время как сухие градирни, например воздушные, используют контакт воды с воздухом без испарения. Гибридные градирни сочетают элементы обоих типов для повышения эффективности. Охлаждающие установки с естественной тягой полагаются на конвекцию воздуха, а с механической тягой — на вентиляторы для принудительного движения воздуха.

Выбор конкретного типа градирни зависит от требований к охлаждению, климатических условий и других факторов.

Сфера применения градирен — это и крупные промышленные объекты, такие как ТЭЦ, АЭС, металлургические, химические, нефтеперерабатывающие заводы, так и более мелкие заводы пищевой, легкой промышленности, а также сфера деятельности военно-промышленного комплекса.

Основные виды градирен

Классификация градирен по принципу действия:

• испарительные (мокрые) — охлаждают воду за счет испарения. Часть воды испаряется, унося тепло, а остальная остывает.
• сухие (радиаторные) — охлаждают воду за счет теплопередачи от теплообменника к воздуху, без испарения.

Также существуют гибридные градирни, объединяющие преимущества обоих типов. Они работают без видимого парового факела и имеют меньшие потери воды по сравнению с испарительными.

Башенные градирни применяются для охлаждения большого количества теплоносителя естественным путем без использования электроэнергии.

Принцип работы состоит в создании тяги воздуха за счет разницы давления наверху и внизу установки. Каркас башенных градирен изготавливают из металла или бетона. Высота этих гигантов может достигать 100 метров, площадь орошения — 35 тыс. кв. м.

Достоинства и недостатки вытекают из конструкции градирни. Так, преимуществами являются работа на естественной тяге, способность охлаждать большие объемы воды, экономически выгодная эксплуатация. Главные недостатки – большая площадь размещения и высокие капитальные затраты на строительство, а также сложность в регулировании режимов работы.

Сфера применения башенных градирен – производственные циклы с большим объемом оборотной воды, такие как АЭС и ТЭЦ, или крупные промышленные предприятия.

Вентиляторные градирни – это устройства для охлаждения оборотной воды потоком воздуха, создаваемым с помощью вентилятора. 

Устройство и принцип работы заключаются в следующем. Нагретая вода подаётся на водораспределительное устройство, которое представляет из себя систему трубопроводов с разбрызгивающими соплами. Вода, проходя под давлением или самотёком, разбивается на мелкие капли размером 2–3 мм и распределяется по всему объёму градирни, далее попадает на оросительное устройство, имеющее большую развитую поверхность. При прохождении воды через ороситель происходит перераспределение и перемешивание (турболизация) потоков, в результате чего увеличивается охлаждающий эффект.

Одновременно навстречу движению воды через воздухозаборные окна подаётся поток воздуха. После чего нагретая паровоздушная смесь выбрасывается в атмосферу. Прокачка воздуха обеспечивается с помощью вентустановки. Вентиляторы могут располагаться как в нижней части градирни (нагнетательные вентиляторы), или сверху (вытяжные вентиляторы).

Далее охлаждённая вода собирается и накапливается в водосборной ёмкости и подаётся на оборудование. Водосборная емкость, в зависимости от размера градирни, может представлять из себя бетонный бассейн, являющийся одновременно фундаментом градирни, так и сравнительно небольшой поддон.

Достоинства вентиляторной градирни:

• большой выбор размеров
• возможность подбора градирни на любой расход
• высокая степень автоматизации процесса
• простота монтажа
• доступность и легкость ремонта
• большой ассортимент запасных частей

Недостатки:

• принятие дополнительных мер зимой
• обучение персонала для квалифицированной эксплуатации градирни
• затраты на электроэнергию для работы вентиляторов

В зависимости от типа оросителя вентиляторная градирня может быть пленочной, капельной или капельно-пленочной.

По способу размещения градирни бывают:

• Секционные
• Малогабаритные
• Отдельно стоящие

Секционные градирни — это вентиляторные градирни с различным размером секций и возможностью их совмещения в один блок. В настоящий момент это самый распространенный тип градирен, т. к. они позволяют охлаждать самые разные водооборотные циклы. Благодаря большой вариативности размеров, да еще и с возможностью регулирования количества секций, такие градирни наиболее универсальны и удобны в обслуживании. К ним относятся все градирни типоряда «Вента» (за исключением малогабаритной градирни Вента-100).

Малогабаритные градирни отличаются своими небольшими размерами

Служат малогабаритные градирни на предприятиях с незначительным оборотным циклом. Их достоинством является возможность поставки в собранном виде и готовностью к работе сразу же. Такие установки легкие, их несложно транспортировать.

Недостатков больше, чем достоинств: эти градирни не могут охлаждать воду больше, чем на 5–7 °С. При увеличении объема оборотного цикла требуется устанавливать дополнительные единицы оборудования, т. к. нельзя внести изменения в количество и качество имеющихся технологических элементов. Кроме того, такие градирни имеют свойство обмерзать зимой.

Отдельно стоящие градирни типа СК-400 и СК-1200

Градирня СК-400 или СК-1200 – это комбинированная установка, получившаяся в результате объединения конструкции и преимуществ вентиляторной и башенной градирни.

Отдельно стоящие градирни представляют собой железобетонный или металлический каркас цилиндрической формы высотой более 10 метров, с диаметром основания 24 метра для СК-400 и 36 метров для СК-1200.

В верхней части сооружения располагается мощный вентилятор, помещенный в специальный корпус — диффузор. Именно вентиляторная установка и создает необходимую тягу внутри градирни. Остальные технологические элементы повторяют «начинку» башенной градирни. Процессы, протекающие в СК-400 или СК-1200, также аналогичны.

Градирни СК-400 и СК-1200 получили широкое распространение в Советском Союзе на химических и нефтехимических предприятиях. Их основными достоинствами являются высокая производительность, устойчивость к обмерзанию, возможность регулирования тяги за счет изменения режима работы вентилятора и удобство проведения работ по обслуживанию и ремонту.

Однако есть и минусы такой установки: дорогостоящая вентиляторная группа, сложность её конструкции и большие затраты электроэнергии для обеспечения работы вентилятора.

По направлению контакта воды и воздуха градирни бывают:

• Эжекционные
• Брызгальные
• Поперечноточные
• Противоточные

Эжекционные градирни работают следующим образом. Горячий теплоноситель подается в градирню с высокой скоростью (16-20 м/с) через очень маленькие отверстия, так называемые эжекторы. Создается водяная пыль, движущаяся с высокой скоростью, и образуется область с пониженным давлением. Благодаря этому холодный воздух притягивается в градирню. На поверхности капель происходит теплообмен. Сфера применения эжекционных градирен – очень горячий теплоноситель. Такие градирни могут работать при температуре охлаждаемой жидкости 50 °С и выше.

Достоинства вытекают из сущности эжекционной градирни: качественная работа при высоких температурах, отсутствие нужды обслуживать вентилятор, нет подвижных механических частей.

Недостатками эжекционных градирен являются высокие затраты на создание повышенного давления воды, огромные потери воды вследствие капельного уноса и сложности эксплуатации зимой.

Брызгальные градирни имеют малый вес и небольшие габариты, что дает возможность устанавливать их над конденсаторами или на специальных легких помостах и крышах производственных зданий. Данные градирни по своей сути близки к брызгальным бассейнам. На способность охлаждать воду влияет сила ветра. Монтируют градирни над небольшим бассейном прямоугольной формы. Форсунки устанавливают на высоте до 4 м соплами вниз.

К достоинствам относятся простота конструкции и невысокая строительная стоимость, к недостаткам — низкий охладительный эффект.

По сравнению с бассейнами открытые брызгальные градирни требуют меньшей площади и меньшей затраты труб. Однако устройство таких градирен в общей сумме обходится дороже брызгальных бассейнов.

В настоящее время брызгальные градирни практически не используются.

Поперечноточные (перекрестноточные) градирни

В поперечноточной градирне вода из коллектора подается в специальный бак — лоточный распределитель. Оттуда уже без давления, самотеком, она стекает вниз по узкому слою специальной конструкции, содержащей в себе водоуловитель и жалюзи.

Теплообмен и испарение (обмен масс) происходят за счет большого количества воздуха, подаваемого вентилятором.

В таких градирнях воздух движется в слое оросителя горизонтально, перпендикулярно падающей сверху вниз воде. Отсюда название: поперечноточная градирня. Вход воздуха может быть с одной или двух сторон, соответственно получится одно- или двухпоточная система.

Противоточные градирни

В противоточной градирне потоки воды параллельны потокам воздуха.

Преимущества противоточной градирни:

• более эффективный ороситель по сравнению с поперечноточной градирней
• сравнительно низкая стоимость
• хорошо применимы в суровом климате

Недостатки противоточной градирни:

• крупные размеры установки
• необходимость создания давления в системе водораспределения
  

По способу организации поверхности контакта градирни делятся на:

• оросительные
• безнасадочные

К оросительным градирням относят противоточные и поперечноточные, а к безнасадочным — эжекционные и брызгальные. Данные типы градирен были рассмотрены выше.

По типу контура градирни бывают:

• открытые (мокрые, испарительные)
• закрытые (сухие, радиаторные)

Открытые (испарительные, мокрые) градирни

В основе их работы лежит передача тепла от жидкости атмосферному воздуху при поверхностном испарении и непосредственном контакте сред.

Существуют различные виды испарительных градирен, но в основе всех лежит охлаждение воды при её испарении.

К такого типа градирням относятся башенные, секционные, отдельно стоящие СК-400 и СК-1200 и малогабаритные. Все они были рассмотрены нами выше.

Закрытые (сухие, радиаторные) градирни

Они представляют собой корпус с размещенным внутри теплообменником (радиатором), по которому циркулирует охлаждающая жидкость, и одним или несколькими вентиляторами, обдувающими радиатор потоком наружного воздуха.

Радиатор из оребренных, чаще всего медных или алюминиевых трубок, обуславливает то, насколько хорошо сухие градирни будут охлаждать воду.

Достоинствами сухих градирен являются закрытый контур и, как следствие, отсутствие попадания примесей в воду, возможность использовать этиленгликоль и кипящую воду, нет капельного уноса.

К недостаткам относят низкую эффективность охлаждения, высокую стоимость конструкции и материалов, а также необходимость чистить и обслуживать теплообменник.

Отдельно следует рассмотреть гибридные градирни.

Гибридные градирни – это структурно сложные технические установки, в которых совмещены процессы, протекающие и в испарительной, и в сухой градирне. Тяга воздуха может создаваться вытяжной башней, вентилятором или совместно башней и несколькими вентиляторами, размещенными в ее нижней части.

Охлаждающая способность таких градирен не так сильно зависит от перепадов температуры воздуха, как в сухих. Работают градирни без видимого парового факела. Кроме того, здесь заметно меньше безвозвратная потеря воды по сравнению с испарительными градирнями. Всё это является достоинствами гибридных градирен.

Основные недостатки — сложность при проектировании и строительстве, необходимость излишнего внимания при обслуживании и эксплуатации градирни и всей системы водооборота в целом. Всё это вызывает нарушение расчетных режимов работы сухой и испарительной частей, а также аварийные ситуации в зимнее время.

Вентиляторные градирни «Вента»

Компания ООО «НПО «Агростройсервис» занимается производством вентиляторных секционных градирен серии «Вента» с 1992 года. Благодаря собственным производственным мощностям и команде инженеров-проектировщиков, компания имеет возможность самостоятельно выполнять все необходимые расчёты и производить оборудование без привлечения сторонних подрядчиков.

Мы производим градирни разного размера и производительности, исходя из потребности заказчика.

Всегда заказчика интересует цена градирни. Покажем наглядно в процентном соотношении, сколько стоят технологические элементы градирни в общей стоимости оборудования.

Предлагаем вашему вниманию интерактивную схему градирни. При наведении на изображение вы увидите основные элементы вентиляторной градирни.

Интерактивная схема градирни

Наведите на изображение для просмотра описания

Процесс строительства градирни занимает до 12 недель. За это время готовится строительная площадка, монтируются чаша градирни и каркас. Основные этапы строительства градирни представлены на схеме ниже.

Почему выбирают нас:

Для подробной консультации обращайтесь к нашим специалистам по номеру 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40. Также ваши вопросы и заказ коммерческого предложения вы можете направить на почту acs@acs-nnov.ru