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.

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 местных очистных сооружений (МОС). Имеют широкое применение на предприятиях ВПК, энергетической, судостроительной, авиационной, химической отраслей, металлургического, машиностроительного, пищевого производств и т.д.

При замыкании водооборотного цикла на местные водоочистные сооружения решается и задача 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 её 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 заменой 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. Её высота 165 метров, диаметр основания — 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. Спроектированы градирни высотой 180 метров для Курской АЭС-2[6].
  • Самая большая вентиляторная (по размеру секций) градирня в России — построена в 2012 году для ТЭЦ-11 Иркутскэнерго. Размер её 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
  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
  6. ОАО «АТОМПРОЕКТ» разработало проект самой высокой в России испарительной градирни - Портал о ТЭК, новости энергетики, каталог предприятий, товаров и услуг ТЭК