Открыть сервисСервис
Главная → Блог → Градирня — устройство и принцип работы

Градирня — устройство и принцип работы

Градирня — это инженерное сооружение, предназначенное для отвода избыточного тепла из систем водяного охлаждения в атмосферу. Градирни применяются на тепловых и атомных электростанциях, на металлургических, нефтеперерабатывающих и химических производствах, а также в системах кондиционирования крупных зданий. По принципу действия градирни делятся на открытые (с испарительным охлаждением) и закрытые (сухие), а по конструкции — на башенные, канальные и вентиляторные.

Принцип работы

Принцип действия градирни основан на частичном испарении воды и теплообмене с атмосферным воздухом. Горячая вода из технологического процесса подаётся в верхнюю часть сооружения и распыляется через форсунки или разбрызгиватели. Струи воды разбиваются на капли и падают вниз, встречая восходящий поток воздуха, который нагнетается естественной тягой (в башенных градирнях) или вентилятором (в вентиляторных градирнях). При контакте капель с воздухом часть воды испаряется, забирая тепло испарения, а остальная вода охлаждается за счёт теплообмена. Охлаждённая вода собирается в нижней части — водосборной камере — и возвращается в систему охлаждения.

Ключевой характеристикой процесса является так называемая температура мокрого термометра — предельно достижимая температура охлаждения воды, определяемая влажностью воздуха. Чем суше воздух, тем эффективнее градирня.

Классификация

По способу охлаждения

  • Открытые (испарительные) градирни — вода непосредственно контактирует с воздухом, часть её испаряется и уносится в атмосферу. Отличаются высокой эффективностью, но требуют постоянного долива воды и обработки от загрязнений.
  • Закрытые (сухие) градирни — вода циркулирует по замкнутому контуру внутри теплообменных аппаратов (кожухотрубных, пластинчатых), а охлаждение обеспечивается продуваемым через них воздухом. Испарение исключено, поэтому потери воды минимальны, однако КПД ниже, а стоимость сооружения выше.

По конструкции

  • Башенные (натуральные тяги) — высокие бетонные или деревянные конструкции высотой от 40 до 200 метров, в которых воздух поднимается за счёт разницы плотности тёплого и холодного воздуха (эффект дымовой трубы). Типичны для тепловых электростанций.
  • Канальные — состоят из ряда отдельных каналов-ветвей, объединённых общей водосборной камерой.
  • Вентиляторные — компактные сооружения, где воздух нагнетается осевыми вентиляторами. Бывают с естественной тягой (без вентиляторов) и принудительной. Широко применяются на промышленных предприятиях и в системах кондиционирования.

Устройство и материалы

Основные элементы градирни:

  1. Корпус — башня или блок, изготавливаемый из бетона, дерева (в прошлом — преимущественно), пластика или оцинкованной стали.
  2. Система водораспределения — трубы с форсунками или жёлоба с водосливными решётками, обеспечивающие равномерное распределение воды.
  3. Фасадная (охлаждающая) набивка — специальные пластмассовые или деревянные элементы, увеличивающие площадь контакта воды с воздухом и замедляющие падение капель.
  4. Водосборная камера — нижняя часть с приямком и насосами для возврата охлаждённой воды.
  5. Вентиляторное устройство (для вентиляторных градирень) — осевые вентиляторы с электродвигателями и системой регулирования.
  6. Устройства водоподготовки — системы химической обработки воды, предотвращающие накипь, коррозию и биологический рост (зелень, ракушки).

Применение

Наиболее крупные градирни устанавливаются на тепловых электростанциях, где они отводят тепло от конденсаторов паровых турбин. На атомных электростанциях градирни являются частью системы охлаждения реактора и обеспечивают безопасность при аварийных режимах. В металлургии градирни охлаждают воду, используемую для охлаждения печей и прокатного оборудования. На нефтеперерабатывающих и химических заводах градирни обеспечивают циркуляцию охлаждающей воды в технологических установках. В системах кондиционирования крупных зданий (торговые центры, офисные комплексы, дата-центры) применяются компактные вентиляторные градирни.

Экологические аспекты

Основные экологические проблемы, связанные с градирнями:

  • Выделение аэрозолей — при работе открытых градирень в воздух попадают капли воды, которые могут содержать растворённые соли, химические реагенты и микроорганизмы.
  • Потребление воды — открытые градирни испаряют значительные объёмы воды (до 2–3 % от оборотного потока).
  • Шум — от работы вентиляторов и падения воды.
  • Тепловое загрязнение — сброс тёплой воды в водоёмы (при использовании систем с естественным водоёмом вместо градирни).

Для минимизации воздействия применяются системы водоподготовки, шумозащитные экраны, а также переход на закрытые градирни, исключающие испарение и выброс аэрозолей.

История

Первые градирни появились в конце XIX века вместе с развитием паровых электростанций и промышленного производства. Ранние конструкции были деревянными и применялись преимущественно на металлургических заводах. В XX веке с ростом мощности электростанций градирни стали строить из железобетона, а их высота возросла до 150–200 метров. В СССР крупнейшие градирни были возведены на теплоэлектростанциях и атомных электростанциях, например, на Ленинградской АЭС и Нововоронежской АЭС. В настоящее время в мире наблюдается тенденция к переходу от башенных градирень к более компактным вентиляторным конструкциям с принудительной тягой.

Источники:

Похожие материалы

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru