Как работает градирня: принцип охлаждения воды по этапам
Градирня представляет собой сооружение для охлаждения оборотной воды, нагретой в технологических процессах на электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах, химических производствах и компрессорных станциях. Охлаждение достигается испарением небольшой части воды: при переходе в пар она уносит тепло, снижая температуру основного потока. Классическая градирня охлаждает воду с 40–50 градусов до 20–28 градусов Цельсия при расходе воды на испарение около 1–2% от общего объёма.
Конструкция градирни: из чего она состоит
Корпус башенной градирни представляет собой гиперболоидную железобетонную оболочку высотой от 40 до 150 м. Такая форма создаёт тягу за счёт разницы плотности холодного наружного и тёплого внутреннего воздуха, поднимающегося вверх по башне. Внутри установлены оросительные форсунки в верхней зоне, под ними находится насадка (оросительное устройство) из пластиковых или деревянных секций с развитой поверхностью. В нижней части расположен бассейн-водосборник. Вентиляторные градирни меньшего размера оснащены принудительными осевыми вентиляторами вместо башни.
Этапы охлаждения воды
Первый этап: подача горячей воды. Насосы подают нагретую технологическую воду по трубопроводам на форсунки в верхней части градирни. Форсунки разбивают поток на мелкие капли, равномерно орошая насадку по всему сечению.
Второй этап: стекание по насадке. Капли и плёнка воды медленно стекают по поверхности насадки сверху вниз. Насадка создаёт огромную площадь контакта воды с воздухом: в современных блочных насадках на один кубометр объёма приходится 80–150 квадратных метров смоченной поверхности.
Третий этап: теплообмен и испарение. Воздух поступает снизу через жалюзийные решётки и движется вверх навстречу воде. Происходят два параллельных процесса: конвективный теплообмен, при котором более холодный воздух нагревается от воды, и испарение части воды, уносящее основную долю тепла. При температуре воды 40 градусов испарение обеспечивает примерно 75–80% теплосъёма, конвекция обеспечивает остальные 20–25%.
Четвёртый этап: сбор охлаждённой воды. Охлаждённая вода собирается в бассейне под насадкой и насосами возвращается обратно в технологический цикл. Потери от испарения и капельного уноса восполняются подпиткой из водопровода или водоёма. Концентрация солей в оборотной воде со временем растёт, поэтому часть воды периодически сбрасывают, заменяя свежей.
Вентиляторные и башенные градирни: в чём разница
Башенные градирни работают без привода: тяга создаётся разностью температур воздуха внутри и снаружи. Они надёжны, потребляют только электроэнергию на насосы и используются на крупных тепловых электростанциях и нефтеперерабатывающих заводах. Вентиляторные градирни компактнее и лучше управляемы: вентиляторы регулируют скорость воздуха и интенсивность охлаждения. Именно вентиляторные типы наиболее распространены на промышленных предприятиях среднего масштаба в России, поскольку при меньших габаритах обеспечивают производительность от 500 до 50 000 кубометров воды в час. Применение частотных регуляторов на вентиляторах позволяет снижать расход электроэнергии на 40–60% в холодное время года, когда разность температур воды и воздуха увеличивается и охлаждение происходит интенсивнее даже при пониженной скорости обдува.
