Що таке градирня та як вона працює?

Кожен із нас бачив подібну споруду і знає, що це зовсім не труба і з неї виходить не дим. Але давайте все ж таки подивимося на принцип роботи і внутрішній пристрій градирні.

Градирні – це спеціальні пристрої для охолодження великої кількості води у вигляді спрямованого потоку повітря. Також їх називають охолоджувальними вежами – це зрозуміліше звучить.

Це один із найбільш ефективних пристроїв для охолодження води в системах оборотного водопостачання промислових підприємств.

Висока вежа створює ту саму тягу повітря, яка необхідна для ефективного охолодження води, що циркулює. Витяжні вежі служать для створення природної тяги завдяки різниці питомої ваги повітря, що надходить у градирню, і нагрітого повітря, що виходить з градирні. Під зрошувачем розташовується водозбірний резервуар.

Вода подається у водорозподільний пристрій по стоякам, що розміщуються в центрі градирні. Завдяки високій вежі одна частина випарів повертається до циклу, а інша – виноситься вітром. Через це в окрузі не утворюється вогкості, туману та зледеніння в зимовий час, хоча можлива поява льоду навколо зрошувальних пристроїв.

Раніше градирні були для видобутку солі випарюванням. В даний час ці споруди використовуються для незначного охолодження теплої води. "Незначне" означає, що після градирні вода не стає крижаною, як у чилері (+7 градусів). Температура води, що надходить у градирню — близько 40-50 градусів, після градирні — близько 25-30 градусів, залежить від технологічних потреб.

Необхідність охолоджувати теплу воду виникає, якщо цього вимагає технологічний процес на виробництві або у разі охолодження води для чиллера з водяним конденсатором.

Градирні за способом відведення тепла: випарювальні градирні cooling tower, сухі градирні drycooler та змішані.

ТЕC, АЕС, промислові підприємства споживають величезну кількість технічної води, насамперед, для охолодження вузлів та агрегатів. Вода у своїй, природно, нагрівається.

Оскільки найчастіше вода рухається замкнутим контуром (тобто не зливається в річку, а знову йде для охолодження агрегатів), її слід охолодити. Це потрібно, перш за все, для підвищення ефективності охолодження — чим холодніша вода, тим краще вона охолоджуватиме обладнання.

Для часткового охолодження води застосовуються градирні.

Принцип роботи градирні досить простий. Процес охолодження в градирнях відбувається за рахунок часткового випаровування води та теплообміну з повітрям. Вода в градирні стікає по зрошувачу збігає краплями або тонкою плівкою. У цей час вздовж зрошувача проходять потоки повітря, існує така закономірність: в градирнях при випаровуванні 1% води температура знижується на 6 С. Втрата рідини заповнюється за рахунок зовнішнього джерела. Причому свіжа вода за необхідності піддається обробці (фільтрації).

Найбільш складним елементом баштової градирні є витяжна вежа, конструкція якої переважно визначається матеріалом, з якого її споруджують.

• зворотним потоком атмосферного повітря (вентиляторні градирні);
• за рахунок розпилення гарячої води форсунками на спеціальний наповнювач з розвиненою площею, за яким вода розтікається тонкою плівкою та за рахунок повільного її перебігу - охолоджується (баштові, атмосферні градирні);
• за рахунок розпилення води у спеціальних каналах та природному захопленні атмосферного повітря (ежекційні градирні).

За принципом подачі атмосферного повітря градирні ділять на:

Завдяки своїй ефективності, економічності, простоті обслуговування баштові градирні використовуються на більшості великих промислових підприємств, де потрібне охолодження великих обсягів води в оборотних системах.

Корпус таких водоохолоджуючих споруд є високою витяжною вежею (звідси і назва цього типу градирень), в якій необхідна тяга повітря створюється природним шляхом, без застосування додаткового енергоємного обладнання.

Розміри, висота та форма баштових градирень можуть бути різними: вони підбираються залежно від кліматичних умов експлуатації вежі та її необхідної продуктивності.

• залізобетонні – баштові градирні такого типу можуть бути до сотні метрів заввишки, з площею зрошення до 10 тис. м2;
• каркасно-обшивні - менш матеріаломісткі збірні конструкції, що складаються з міцного сталевого каркасу та листових матеріалів (алюмінієвих, оцинкованих, полімерних, склопластикових).

Резервуар (басейн потрібного обсягу), оснащений додатково переливним трубопроводом (для повного зливу вмісту або регулювання його рівня), розміщується на підставі градирні. Саме в нього надходить гаряча вода, яка остуджується до потрібної температури.

Переваги: економічність у роботі - при експлуатації таких споруд не потрібна електроенергія; висока ефективність при простоті експлуатації та обслуговування; тривалий термін експлуатації.

Недоліки: відносна дорожнеча будівництва та необхідність виділення площі під будівництво – вони повністю окупаються перерахованими вище перевагами.

Принцип дії вентиляторної градирні заснований на контакті води, що охолоджується, з потужними потоками атмосферного повітря, які створюються спеціальними вентиляторами.

Не слід плутати вентиляторні вежі з традиційними баштовими градирнями, оскільки останні працюють на природній тязі повітря, що створюється самою вежею, і вентилятори в таких конструкціях не використовуються. У вентиляторних градирнях баштового типу природна тяга, що створюється заввишки башти, посилюється потужними електровентиляторами, що суттєво збільшує продуктивність установки. Секційні вентиляторні градирні є рядом окремих секцій, у кожній з яких працюють автономні вентилятори. Запобігання краплеуносу води, яке неминуче при підвищеній швидкості повітряного потоку, здійснюється за допомогою водоуловлювачів у вигляді грат-жалюзі. Втрати оборотної рідини, що охолоджується, мінімізують краплеуловітельние пристрої. Для ретельного контролю температури робочої рідини на виробництвах, де цей показник критичний, у вентиляторних градирнях встановлюють термопари, які в автоматичному режимі регулюють частоту обертання вентиляторів залежно від температури води або іншої рідини, що охолоджується. Ефективність установок такого типу стала причиною їхньої популярності.

Переваги: щодо низька вартість будівництва; підвищена глибина охолодження; невелика площа забудови.

Недоліки: витрати на електроенергію; підвищений краплеунос; Витрати обслуговування, т.к. даному типу градирень потрібен експлуатаційний персонал.

Для максимальної економії дорогих рідких теплоносіїв, а також прісної води в місцях, де цей ресурс є дефіцитним і/або важкодоступним, на підприємствах використовують сухі градирні — охолоджувальні установки, в яких робоча рідина циркулює в замкнутому просторі труб теплообмінника, що обдуваються потоками повітря. Натиск, об'єм, швидкість пересування повітряних мас для прискорення процесу охолодження забезпечуються сухими градирнями потужними вентиляторами.
Так як вода (або інша робоча рідина, яку потрібно охолодити) не входить у безпосередній контакт із повітрям і знаходиться у герметичному теплообміннику, її втрати практично виключені. Об'єм рідини на виході з градирні залишається таким самим, як і на вході: вона не випаровується і не розбризкується. Герметичність радіаторів також забезпечує надійний захист від забруднення.

Найбільш ефективний тип теплообмінного радіатора для сухої градирні - алюмінієві колони, що охолоджують, які виконані з трубок діаметром 15 мм і реберних пластин товщиною 0,3 мм - винайшов угорський інженер Форго. І його винахід знайшов широке застосування: він використовується як основа для облаштування сухих градирень різної продуктивності. Радіаторні колони такого типу встановлюються безпосередньо у вікнах-повітропроводах сухих градирень.

• у трубки радіатора подається робоча рідина;
• стінки трубок та металеві ребра теплообмінника обдуваються атмосферним повітрям, приплив якого забезпечують вентилятори;
• через метал відбувається активна віддача тепла від носія до повітря, що обдуває радіатор;
• з градирні надходить охолоджена рідина.

Переваги: економія теплоносія; дотримання його чистоти; відсутність корозійних процесів усередині градирні.

Недоліки: висока вартість великі габарити невисока ефективність охолодження (температура робочої рідини на виході в середньому на 6 ° C вище, ніж температура повітря); можливість замерзання рідини в теплообміннику за мінусових температур; необхідність енерговитрат.

ВСЕРЕДИНІ Баштової Градирні.

Усередині градирні розташована водорозподільна система, яка рівномірно розподіляє рідину, що охолоджується, по всій зрошуваній площі установки. Вода падає на шар зрошувача, розбивається на дрібні частинки та охолоджується за допомогою повітря. Тяга повітря у баштовій градирні створюється природним шляхом, за рахунок різниці тисків у нижній та верхній частині вежі. Для зменшення крапельного винесення в градирні встановлюється шар водоуловлювача. Він знаходиться вище за водорозподільну систему.

ЦІКАВІ ФАКТИ ПРО ГРАДИРНІ.

На території атомної станції «Ізар-1» біля річки Ізар (Німеччина, Нижня Баварія) знаходиться найпродуктивніша у світі градирня. Вона не є найбільшою – її висота 165 м, проте вона охолоджує 216 000 кубометрів води за годину, що робить її лідером. Але це не надовго, оскільки після аварії на Фукусімі німецький уряд вирішив відмовитися від атомної енергії та закрити всі станції до 2022 року.

А найвища вежа має висоту 202 метри та знаходиться на індійській ТЕС KaliSindh.

Найбільша вентиляторна (за розміром секцій) градирня в Росії - побудована в 2012 році компанією ТОВ КАСКАД для ТЕЦ-11 ІркутськЕнерего. Розмір її секції складає 18 х 18 метрів.

За часів Другої світової війни у ​​Великій Британії градирні та найближчі споруди маскували під міські поселення. На стіни будівель наносили зображення будинків та дерев, щоб убезпечити стратегічно важливі об'єкти від можливих бомбардувань.

ПАРК РОЗВАГ НА ТЕРИТОРІЇ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА.

Будівництво ядерного реактора на швидких нейтронах SNR-300 поряд з німецьким містом Калькар розпочалося 1972 року. 1985-го реактор був повністю закінчений, але до роботи він так і не приступив. Реактор на швидких нейтронах вважався передовою технологією. Німецький уряд хотів скоротити кількість імпортованої в країну електроенергії, і при обмежених запасах урану в країні використання реактора такої конструкції могло бути дуже ефективним. Але вже 1977 р. громадськість почала сильно турбувати проблема екологічної безпеки. Почалися протести, у масовій ході вулицями Калькара взяли участь майже 40 000 людей.

У 1979 р. після аварії на американській атомній електростанції Три-Майл-Айленд (Three Mile Island), яка стала однією з найбільших в історії ядерної енергетики, громадські протести ще більше посилилися.

Долю SNR-300 було вирішено у квітні 1986 р., коли світ був вражений трагічними подіями на Чорнобильській АЕС. 21 березня 1991 р. було офіційно оголошено про ліквідацію SNR-300. Роботи з демонтажу обладнання вимагали ще 75 мільйонів євро. Деталі машин та невикористане паливо було виставлено на продаж.

У 1995 р все підприємство, загальна площа якого дорівнювала 80 футбольним полям, було виставлено на аукціон, і його придбала за 2,5 мільйона євро нідерландська компанія Hennie van der Most, яка побудувала на цьому місці парк розваг Wonderland Kalkar

У парку обладнано близько 40 різних атракціонів: каруселі, американські гірки, канали для човнових прогулянок та оглядове колесо. Також у парку діє безліч спортивних майданчиків, де можна пограти у теніс, волейбол, баскелтол, мінігольф тощо.