Градирни
Содержание • • • 21: 19 Определение градирен Классификация Открытые Башенные Вентиляторные Сухие (радиаторные) охладители Cистема Геллера Гибридная градирня Аппараты воздушного охлаждения Приложения 2
Определение Градирня - это сооружение (аппарат) для охлаждения воды атмосферным воздухом. Современные градирни применяются в технических системах оборотного (циркуляционного) водоснабжения промышленных предприятий для понижения температуры воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов, компрессоров и т. п. Охлаждение происходит за счёт испарения части воды, стекающей по оросителю в виде плёнок или капель под действием силы тяжести. Температура оборотной воды, охлаждаемой на градирнях, существенно влияет на работу технологического оборудования. 21: 19 3
Классификация • По типу оросителя градирен подразделяют на брызгальные, капельные, плёночные и комбинированные; • по способу подачи воздуха - на открытые (или атмосферные), использующие силу ветра и отчасти естественную конвекцию для протока воздуха через ороситель, башенные (в которых создаётся тяга воздуха при помощи высокой вытяжной башни), вентиляторные и комбинированные. 21: 19 4
Градирни: а — вентиляторная; б — башенная; в — атмосферная; 1 — ороситель; 2 — водораспределитель; 3 — вентилятор; 4 — водоуловитель; 5 — резервуар; 6 — подвод воды; 7 — отвод воды; 8 — вход воздуха. 21: 19 5
Открытые градирни 1 - ороситель; 2, 3 - нижняя и верхняя системы распределения воды; 4 - воздухонаправляющие жалюзи; 5 - водосборный бассейн 21: 19 6
Башенные • Железобетонные монолитные • Каркаснообшивные 21: 19 7
Башенные Вытяжные башни создают естественную тягу. За счет разности удельных весов наружного холодного воздуха и внутреннего нагретого.
21: 19 9
Железобетонные монолитные 21: 19 10
Каркаснообшивные • Строятся в районах с суровым климатом • Легче производить ремонт обшивки 21: 19 11
Каркаснообшивные Каркас выполняют из стальных элементов на сварке.
Каркаснообшивные Обшивка выполняется из деревянных щитов, асбестоцементных листов, листов алюминия, стеклопластика, поливинилхлорида и т. д.
Экструзионно-профилированный лист ЭПЛ-200 Габариты листа: • ширина - 200 мм • длина - до 12 м • толщина - до 1, 3 мм Изначально предназначенный для кровли ангаров арочного типа, навесов, других легких конструкций, этот материал идеально подошел для обшивки градирен оборотного водоснабжения. В течении многих лет успешно эксплуатируется на предприятиях химической, нефтехимической, пищевой промышленности.
«+» • Благодаря уникальной замковой системе FASTLOCK отсутствует подсос воздуха в местах соединения • Легкий - снижает нагрузку на несущие конструкции градирни • Различная цветовая гамма придает объектам промышленного назначения приличный внешний вид и позволяет сохранить единый фирменный стиль • Устойчив к воздействию атмосферных факторов, таких как перепады температуры и солнечная радиация.
«+» • Устойчива к воздействию агрессивных сред • Относится к не поддерживающим горение и морозостойким изделиям. • Средний срок службы составляет 15 лет.
Вентиляторные градирни Отдельно стоящие – башенные 21: 19 Секционные 17
Схема вентиляторной градирни 21: 19 18
Вентиляторные градирни обеспечивают более глубокое и устойчивое охлаждение воды и допускают большие удельные тепловые нагрузки, чем башенные и атмосферные, но требуют дополнительного расхода электроэнергии. Производительность градирен характеризуется величиной плотности орошения - удельного расхода охлаждаемой воды, приходящегося на 1 м 2 площади орошения. Градирни в системах охлаждения компрессоров холодильных станций конденсаторов могут размещаться на уровне земли, на эстакаде или на перекрытиях зданий с плоской кровлей. При размещении градирни внутри производственного помещения следует обеспечивать забор свежего воздуха снаружи помещения и выброс на улицу отработанного воздуха при помощи герметичных воздуховодов. 21: 19 19
Секционная вентиляторная 21: 19 20
Радиаторные охладители • Нет непосредственного контакта воды с воздухом. • Принцип работы такой: обдуть теплообменник, по которому циркулирует теплая вода, мощным потоком холодного воздуха. 21: 19 21
Cистема Геллера • В системе Геллера охлаждение воды осуществляется в оребренных трубках специально разработанного теплообменника-охладителя типа Форго, обладающего следующими преимуществами: • 1. Трубки и ребра охладителя изготавливаются из алюминия, а металлический контакт между трубками и ребрами обеспечиваются благодаря растяжке труб. • 2. Для повышения коэффициента теплоотдачи по стороне воздуха плоские ребра снабжены мелким оребрением, что одновременно способствует снижению падения давления по стороне воздуха. • 3. Непрерывность плоских ребер обеспечивает их жесткость и прочность, а так же легкость очистки. • 4. Охладители собираются из стандартных элементов размером 6 м х 2, 4 м х 0, 15 м. 21: 19 22
Охладительная дельта Ц теплообменник типа Форго Из таких охладительных элементов собираются, так называемые, охладительные Удельты. Ф. Преимуществом конструкции теплообменника в форме дельты является то, что дельта является самонесущей конструкцией, что весьма важно во время транспортировки и монтажа, кроме того это дает возможность установить на данной фронтальной поверхности максимально возможную теплопередающую поверхность. В градирне теплообменная поверхность обычно разбита на сектора. Каждый сектор может отдельно подключаться или отключаться от системы циркуляции. Такая компоновка обеспечивает легкость заполнения и опорожнения системы. Кроме того, ремонт градирни может осуществляться без прекращения циркуляции воды по всей системе, а лишь на ремонтируемом участке. 21: 19 23
Сухая градирня с принудительной тягой Для снятия летнего пика в случае сухих градирен разработана система комбинированных теплообменников, которые работают в более холодное время как сухие водо-воздушные теплообменники, но их поверхность может орошаться во время летнего пика температур. При этом происходит комбинированный тепло и массообмен. 21: 19 24
Комбинированная градирня на естественной тяге для блока мощностью 60 МВт. Такая комбинированная система может быть применена, как на всех теплообменниках градирни, так и на небольшой их части. В последнем случае большая часть циркуляционной воды сухой градирни охлаждается в сухих теплообменниках, а незначительная Ц в комбинированных, с наружным орошением (так называемых Ц "пиковых") охладителях. 21: 19 25
Сухая башенная градирня с естественной тягой для энергоблока суммарной мощностью 600 МВт (ТЭС Тракия Турция), с вентиляторными пиковыми охладителями. 21: 19 26
Маслоохладители, Газоохладители 1. Теплообменники для непосредственного охлаждения масла и других нефте-продуктов. 2. Газоохладители для охлаждения различных газов на давление 16 МПа и температуру 250 С. 3. Аппараты воздушного охлаждения (АВО) для охлаждения непосредственно воды в технологических процессах на различных промышленных предприятиях. 4. Конденсаторы воздушного охлаждения (КВО). 21: 19 Только маслоохладителей на газоперекачивающие станции России и в страны СНГ поставлено более 12 000 комплектов. Изготовление и поставка 27 продолжаются и сейчас.
Сухая градирня на Крымской солнечной электрической станции на Украине. Суммарная мощность электростанций в мире, оснащенных сухими градирнями составляет более 22000 Мвт, из них более 8000 Мвт мощностей оснащены системами Геллера АО УЭнергетика. Ф. ВКУ этой системы успешно работают в России (Билибинская АЭС), в Армении (Разданская ГРЭС, I и II очередь), на Украине, в Иране, в Турции, в Сирии, в Китае, в Венгрии. Осуществлялись поставки воздушно-конденсационных установок в Израиль, Югославию, Англию, Японию и другие страны. 21: 19 28
Сухие градирни Разданской ГРЭС в Армении. I очередь - 4 по 210 МВт. II очередь (на переднем плане строящаяся градирня) для 2 -х блоков по 300 МВт. 21: 19 29
Гибридная градирня во время летнего пика работает как испарительная. Когда из-за изменения состояния атмосферного воздуха появляется видимый паровлажностный факел, градирня переключается на гибридный режим. В этом случае часть воздуха, направленного на градирню, проходит процесс сухого теплообмена и нагревается, но не насыщается влагой. Другая часть воздуха нагревается в результате открытого контакта с охлаждаемой водой и насыщается влагой. Смешение двух масс воздуха происходит еще внутри градирни, и в результате выходящий за пределы градирни воздух будет перегретый. За пределами гибридной градирни не образуется видимый факел. 21: 19 30
Схема гибридной градирни 21: 19 31
Аппараты воздушного охлаждения. • Большое количество аппаратов воздушного охлаждения работает на промышленных предприятиях. Чрезвычайно разнообразна номенклатура этих теплообменных аппаратов, в том числе: 21: 19 32
«Росинка 30» - малогабаритная градирня, разработана во НИИ ВОДГЕО. 1 - вентилятор осевой; 2 - водосборный поддон; 3 - ороситель; 4 - вход горячей воды; 5 - отвод охлажденной воды; 6 - водоуловитель; 7 - водораспределительная система Производительность - 4 - 140 м 3/ч. Марка оросителя - ПР 50 21: 19 33
Малогабаритные вентиляторные градирни «МГ» с расходом воды от 5 до 500 м 3/ч. 21: 19 34
Эжекционная градирня 1 - форсунка; 2 - бак охлажденной воды; 3 - каплеуловитель - А – зона охлаждения - Б – зона отвода увлажненного воздуха 21: 19 35
Эжекционные градирни • Двухзаходные градирни с "вертикальным" расположением входных шахт 21: 19 36
• Однозаходные градирни c "горизонтальным" расположением входной шахты 21: 19 37
Сбор охлажденной воды 21: 19 38
Расстояния от охладителей до зданий и сооружений. 21: 19 39
Показатели эффективности Тип охладителя Максимальная удельная тепловая нагрузка, к. Вт/м 2 ч Перепад температуры воды Радиаторные охладители - 5 -10 Водохранилища охладители 0. 2 -0. 4 5 -10 Брызгальные бассейны 5 -20 5 -10 Открытые и брызгальные градирни 7 -15 5 -10 Башенные градирни 60 -100 5 -15 Вентиляторные градирни 80 -100 3 -20 21: 19 40
21: 19 Спасибо за внимание 41
Охлаждение горячей водой • • • Ениватов А. В. , Артемов И. Н. , Мальцев С. А. , Мордовский госуниверситет • На рубеже нового тысячелетия проблема рационального использования энергетических ресурсов становится определяющей для стабилизации, как отдельных предприятий, так и российской экономики в целом. Для большинства промышленных предприятий значительная доля (около 30%) всей теплоты, поступающей на предприятие с паром, сетевой водй и выделяющейся при работе оборудования теряется в системе оборотного водоснабжения. Что касается последнего, то эта доля оказывает существенное влияние для предприятий светотехнической промышленности, имеющих стеклодувочное производство. • В светотехнической промышленности традиционные схемы оборотного водоснабжения, основным элементом которых является «мокрая» градирня в наиболее жаркий период не обеспечивают поддержание необходимого температурного режима ( t=20 -25 °С) охлаждающей воды. Потери воды в таких системах достигает до 10 %. Все это сказывается не только на качестве производимой продукции, но и является тормозом дальнейшего повышения производительности колбовыдувающих печей. • Одним из способов решения данной проблемы является использование в схеме для охлаждения оборотной воды теплонасосных установок (ТНУ). Это позволяет с одной стороны утилизировать ранее выбрасываемое тепло на покрытие отопительно-вентиляционных нагрузок и горячего водоснабжения, а с другой стороны достичь необходимых температурных параметров охлаждающей воды при любых температурах наружного воздуха. • В данной работе на примере оборотной системы водоснабжения 15 и 16 цеха АООТ «Лисма» , г. Саранск представлены две принципиальные схемы включения ТНУ в систему водоснабжения. • Схема охлаждения воды оборотной системы водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие только отопительно-вентиляционных нагрузок представлена на рис. 1. • 21: 19 Энергосберегающие технологии в системах оборотного водоснабжения Оборотная вода от печей, выдувающих колбы, поступает в испаритель 1 с температурой tвх » 50 °С где охлаждается до tвх » 40 °С отдавая тепло рабочему телу (хладагенту) циркулирующему в контуре ТНУ. Под действием этой теплоты хладагент вскипает и превращается в пар. Парообразный хладагент засасывается компрессором 2 и под необходимым давлением нагнетается в конденсатор 3, где в процессе охлаждения и конденсации рабочего тела теплота передается охлаждающей воде системы горячего водоснабжения предварительно нагретой в КТ за счет охлаждения оборотной воды с tвх » 40 °С до нужной температуры. 44
• Рис. 1. Схема охлаждения системы оборотного водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие нагрузки горячего водоснабжения: 1 испаритель ТНУ; 2 компрессор ТНУ; 3 конденсатор ТНУ; 4 регулировочный вентиль; 5 переохладитель. ТНУ; 6 кожухотрубчатый теплообменник (КТ). 21: 19 45
• • 21: 19 Схема охлаждения воды оборотной системы водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие отопительно-вентиляционных нагрузок представлена на рис 2. Рис. 2. Схема охлаждения воды оборотной системы водоснабжения с утилизацией теплоты на покрытие отопительно-вентиляционных нагрузок: 1 -конденсатор ТНУ; 2 кожухотрубчатый теплообменник; 3 -сухая градирня; 4 -компрессор ТНУ; 5 расширительный вентиль; 6 испаритель. ТНУ. 46
• • В осенне-весенний период при снижении или отсутствии вентиляционной нагрузки в работу включается сухая градирня 3. Вода оборотной системы в зависимости от вентиляционной нагрузки подается часть через сухую градирню3 часть через теплообменник 2 охлаждаясь до нужной температуру подается в бак. • В летний максимально жаркий период (30°С и выше), вода оборотной системы с температуры t=50°-55°С поступает в конденсатор 1 где нагревается до t=60 -65°С затем подается в сухую градирню 3 где охлаждается до 35 -40°С. Дальнейшее охлаждение оборотной воды происходит в испарителе 6. • Расчет технико-экономических показателей данных схем показывает, что при начальных капитальных вложениях 1, 5 – 2, 0 млн. руб. срок окупаемости составляет 1, 5 -2 года. • Кафедра теплоэнергетических систем ГОУВПО "МГУ им. Н. П. Огарева", • 21: 19 Схема (рис. 2) рассчитана на круглогодичную работу с работой тех или иных элементов схемы в тот или иной период года. В зимний период года вода, оборотной системы водоснабжения с температурой 50 °С поступает в конденсатор1 где нагревается до 60 °С-65 °С затем проходит через теплообменник 2 где охлаждается, отдавая теплоносителю системы вентиляции, до 35 °С и поступает в испаритель в ТНУ где охлаждается до нужной температуры и поступает в бак наполнитель оборотной воды. Теплота отводимая в испарителе после повышения потенциала используется для предварительного подогрева оборотной воды в конденсаторе 1. http: //dhes. ime. mrsu. ru/index. html 47