Градирня

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Гради́рня (нем. gradieren — сгущать соляной раствор; первоначально градирни служили для добычи соли выпариванием) — устройство[1] для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями (англ. cooling tower).

В настоящее время градирни большой производительности применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях, ТЭЦ, АЭС). В гражданском строительстве градирни используются, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, при кондиционировании воздуха, охлаждении аварийных электрогенераторов. Наибольшее распространение применение градирен получило в промышленности для охлаждения разного рода технологического оборудования, при химической очистке веществ, часто в связке с системой локальных очистных сооружений (ЛОС). Имеют широкое применение на предприятиях ВПК, энергетической, судостроительной, авиационной, химической отраслей, металлургического, машиностроительного, пищевого производств, etc.

При замыкании водооборотного цикла на локальные водоочистные сооружения (ЛОС) решается и проблема утилизации значительного количества технических сточных вод, перенаправляемых на градирную установку. А технические решения по утилизации тепловой энергии (избытка пара) с применением теплонасосных установок (ТНУ) позволяют преобразовывать ее в электрическую энергию.

Процесс охлаждения в случае классических вентиляторных градирен происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха. В случае с инновационными эжекционными градирнями охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками (обеспечивающие площадь тепломассообмена, каждая — 450 м² на 1 м³ прокачиваемой жидкости, и представляющие собой принцип двойного действия, охлаждая распыляемую жидкость не только снаружи, но и внутри) и особенностями конструкции. При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,48 °C, а в случае с описанным эжекционным принципом охлаждения температура оставшейся массы понижается на 7,23 °C.

Как правило, градирни используют там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоёмы (озёра, моря), а также из-за опасности их загрязнения.

Простой и дешёвой альтернативой градирням являются брызгальные бассейны, где вода охлаждается простым разбрызгиванием, правда, с небольшим эффектом.

Характеристики[править | править вики-текст]

Градирни на Новоиркутской ТЭЦ
Гиперболоидные градирни на харьковской ТЭЦ-5
Градирня вентиляторная в г. Салават Газпром нефтехим Салават

Основной параметр градирни — величина плотности орошения — удельная величина расхода воды на 1 м² площади орошения.

Основные конструктивные параметры градирен определяются технико-экономическим расчётом в зависимости от объёма и температуры охлаждаемой воды и параметров атмосферы (температуры, влажности и т. д.) в месте установки.

Использование градирен в зимнее время, особенно в суровых климатических условиях, может быть опасно из-за вероятности обмерзания градирни. Происходит это чаще всего в том месте, где происходит соприкосновение морозного воздуха с небольшим количеством теплой воды. Для предотвращения обмерзания градирни и, соответственно, выхода её из строя следует обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по поверхности оросителя и следить за одинаковой плотностью орошения на отдельных участках градирни (только для градирен с оросителем). Нагнетательные вентиляторы тоже часто подвергаются обледенению из-за неправильного использования градирни (для вентиляторных градирен). При использовании эжекционных градирен большая часть этих трудностей исчезает, в связи отсутствием как вентилятора, так и оросителя.

Классификация[править | править вики-текст]

По способу подачи воздуха:

  • башенные (тяга создаётся при помощи высокой вытяжной башни);
  • вентиляторные (тяга создаётся вентилятором);
  • открытые (атмосферные), использующие силу ветра и естественную конвекцию при движении воздуха через ороситель.
  • эжекционные[2], использующие эффект эжекции при движении водо-воздушной смеси на высоких скоростях в специальных каналах.
  • брызгальные, действующие по принципу простого разбрызгивания или фонтана.

По направлению течения сред (охлаждаемой воды и воздуха):

  • с противотоком (наибольший температурный перепад, наибольшее аэродинамическое сопротивление);
  • с перекрестным током (меньшее аэродинамическое сопротивление, меньше капельного уноса);
  • со смешанным током (конструкция градирни содержит и противоток и перекрестный ток).

Вентиляторные градирни до последнего времени были наиболее эффективны с технической точки зрения, так как обеспечивали более глубокое и качественное охлаждение воды, выдерживая большие удельные тепловые нагрузки (однако требуют затрат электрической энергии для привода вентиляторов). Эжекционные градирни выдерживают наибольшие гидравлические нагрузки и способны охлаждать воду с большим перепадом и с очень высоких температур (до 90 °С). Это обусловлено как отсутствием оросителя, так и большой суммарной площадью поверхности мелкодисперсных капель и высокими скоростями водо-воздушных потоков. Затраты электроэнергии на эксплуатацию систем оборотного водоснабжения с эжекционной градирней при грамотной организации схемы водоснабжения и автоматики не превышают затрат на типовые вентиляторные установки.

Интересные факты[править | править вики-текст]

  • Самая производительная градирня в мире — градирня немецкой АЭС Изар[3]. Она охлаждает 216 000 кубометров воды в час. Ее высота 165 метров и основной диаметр 153 метра.
  • Самая высокая градирня в мире — построена в 2012 году для индийской ТЭС Калисиндх, её высота 202[4] метра. До этого, начиная с 2002 года, самой высокой считалась градирня немецкой ТЭС Нидерауссем, работающей на буром угле, высотой 200 метров.
  • Самая высокая градирня в России — построена в 2012 году для 1-го энергоблока строящейся Нововоронежской АЭС-2. Её высота 172,5[5] метра.
  • Самая большая вентиляторная(по размеру секций)градирня в России — построена в 2012 году для ТЭЦ-11 Иркутскэнерго. Размер ее секции составляет 18x18 метров.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Пономаренко В. С., Арефьев Ю. И. Градирни промышленных и энергетических предприятий: Справочное пособие / Под общ. ред. В. С. Пономаренко. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 376 с. — ISBN 5-283-00284-5[1]
  2. Применяются только в России, инновационная российская разработка и патент[2]
  3. http://www.gpns.ru/sites/default/files/12.07.14_0.pdf
  4. Comansa Jie builds the world’s highest cooling towers
  5. Мостострой 6