Энергосбережение - спутник новых технологий.
Статьи. ООО "Энергохран"

Градирни и глобальное потепление.

Иванов В.Б. генеральный директор, ООО”ЭНЕРГОХРАН”. г. Смоленск.

Химическая техника №3, март 2013

Экстремальные температуры лета 2010 года заставили менеджмент всех отраслей промышленности задуматься - а, что дальше? Невозможно назвать какую либо отрасль, непострадавшую от жары. Наступило ли глобальное потепление или не наступило, покажет ближайшее будущее. Но древний принцип - “надейся на лучшее и готовься к худшему” как никогда применим к сложившейся угрозе возврата жаркого лета.

Почти все статьи, посвященные градирням, начинаются, с констатации грустной действительности-градирни, доставшиеся нам от СССР, построены и спроектированы по остаточному принципу. Проще говоря, не полностью соответствуют требованиям основного производства. Но в советских условиях существовали жесткие графики ППР и капремонтов. Выделялись деньги, градирни ремонтировались и работали в меру заложенного потенциала. В силу возможностей предоставленных нам нашей работой мы видели огромное количество градирен на самых разных производствах, на территории бывшего СССР. И если сравнивать нынешнее техническое состояние градирен положение с Советским, то в среднем мы его сейчас ухудшили. Если состояние градирен считать мерой технической грамотности руководства, то по состоянию градирен можно судить и об общем положении дел на производстве. Редко, но встречаются предприятия, работающие с нагрузками превышающими проектные. Как правило, на этих производствах градирням уделяется должное внимание, подтвержденное необходимыми капитальными вложениями. Особенно это заметно при посещении одинаковых производств, но принадлежащих разным владельцам.

Если жара летом повторится перед всеми встает непростая задача увеличить эффективность работы градирен и тем самым сохранить свои доходы. Как можно увеличить глубину охлаждения градирни? Необходимо увеличить интенсивность процесса тепломассообмена. Как?

Всем нам известно, что классическая насадочная градирня, равно как и безнасадочные вентиляторные градирни состоят из следующих основных частей:

  • Корпус градирни с обшивкой, воздухозаборными окнами, ветровыми перегородками и заслонками управления воздушными потоками.
  • Вентиляторы в вентиляторных градирнях
  • Водораспределительная система.
  • Водоуловительная система.
  • Насадка (ороситель). Кроме безнасадочных вентиляторных градирен.
  • Давайте посмотрим, где могут находиться резервы, введение которых в битву с жарой позволит сохранить температуру оборотной воды в рамках требований производства. Причем сделать это необходимо с минимальными экономическими затратами. Вот три основных элемента, которые определяют КПД градирни:

    1. Хорошее распределение воды;
    2. Хороший поток воздуха, без подсосов;
    3. Хорошее заполнение влажной поверхности.

  • Корпус градирни.
  • К корпусу градирни может быть только одно требование – прочность, обеспечивающую сохранность и функционирование всех систем градирни. Обшивка градирни является одним из важнейших элементов. Герметичность обшивки гарантирует поступление воздуха только через воздухозаборные окна, а также отсутствие протечек воды наружу и образование ледяных наростов на обшивке. Кроме того не лишним будет использование негорючих материалов. Это могут быть и пластиковые панели, и гофрированные металлические или стеклопластиковые панели, и шифер. Все зависит от выделенных сумм. На большинстве пожилых градирен ветровые перегородки разрушены. Хотя их роль в процессе эксплуатации огромна. При нынешних ценах на воду предотвращение сквозного бокового уноса капель воды из градирни более чем актуально. Грамотно спроектированная и установленная перегородка позволяет снизить безвозвратный унос воды до минимума. Перегородки, могут быть изготовлены из любых материалов, будь то: дерево, шифер, металлические панели, стеклопластиковые панели, ж/бетон и т.д. Водухозаборные окна по необходимости могут быть оборудованы направляющими щитками, корректирующими направление потоков воздуха и капель, стекающих по обшивке. Заслонки и прочие устройства, регулирующие воздушные потоки чрезвычайно полезны. С их помощью можно уменьшать боковой капельный унос и повышать эффективность охлаждения воды. Они хорошо представлены в типовых проектах. Восстановление этих недорогих устройств повысит экономичность градирни.

  • Вентилятор.
  • Э/двигатели вентиляторов работают в очень влажной атмосфере, содержащей капли воды, что приводит к различным видам замыканий. Ремонты трудоемки и дороги. При этом градирня или секция надолго выпадают из работы. Современные агрегаты с регулировкой мощности двигателя и числом оборотов вентилятора работают превосходно и экономично, но дороги. Сейчас на рынке появились редукторы, работающие с обычными э/двигателями, а не специальными тихоходными двигателями для вентиляторов градирен. Кроме удобства обслуживания эти агрегаты значительно дешевле. Кроме того есть варианты с изменяемым шагом лопастей. Лопасти можно заказать из алюминия или композитных материалов. Рынок предлагает легкие и не обмерзающие лопасти.

  • Водораспределительная система
  • Служит для создания равномерного распределения воды на поверхности насадки. Слабым местом ВРС являются форсунки, изготовленные из недолговечных пластиков. Разрушение форсунок или их забивка приводит к гидравлическим и аэродинамическим перекосам и забивке насадки пылью, биоотложениями и прочим мусором. Замена или очистка форсунок на высоте сложна и трудоемка. Требует обязательного останова градирни и сооружения лесов или других приспособлений для работы персонала внутри аппарата на высоте.

  • Водоуловительная система.
  • Сейчас на рынке имеется достаточный ассортимент каплеуловителей и подбор соответствующего изделия не представляет трудностей. Основные требования к этим устройствам просты – эффективное каплеотделение и низкое аэродинамическое сопротивление, механическая прочность и негорючесть.

  • Насадка.
  • Насадка или ороситель должна обеспечить: смотри ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ГРАДИРЕН (СНиП 2.04.02-84) :

    Ориентировочно для градирен, проектируемых для средней полосы нашей страны, удельная гидравлическая нагрузка принимается, м 3/ (м2/ч), при оросителе:

    пленочном 8 - 12

    капельном 6 - 10

    брызгальном 5 – 6

    Требования к охлаждению воды приведены в таблице № 39 СНиП 2.04.02-84.

    Практика показывает, что максимальная величина удельной гидравлической нагрузки (плотности орошения) не превышает в работающих сейчас градирнях 5-8 м3/ (м2/ч), что указывает на капельный тип насадки. Это объясняется тем, что пластики, применяемые для изготовления насадок гидрофобны, и не смачиваются. Теплосъем происходит с поверхности половины капли, текущей по пластику. Оросители со смачиваемой поверхностью пластика дороги и недолговечны. Более эффективными являются решетчатые или сетчатые оросители, в которых происходит дробление потока воды на капли и тепломассообмен происходит на поверхности капель, падающих внутри блока насадки. Суть замысла такой насадки, впрочем, как и всех остальных, получение максимальной совокупной площади испарения всех капель. В данном случае насадка работает как измельчитель водяных струй из форсунок системы водораспределения. Эффект охлаждения достигается, но смазывается малыми скоростями капель относительно потока охлаждающего воздуха. Скорость капли падает каждый раз при встрече с нитями внутри блока насадки. Безнасадочные вентиляторные градирни тоже работают по принципу создания внутри градирни динамического объема капель воды с высокой площадью тепломассообмена и высокими скоростями капель в потоке охлаждающего воздуха. С той разницей, что в одном случае объем тепломассообмена образуется внутри насадки, а во втором за счет работы форсунок системы водораспределения.

    Кроме того, как правило, насадки изготавливаются из горючих пластиков, поэтому проведение огневых работ даже на работающей градирне чревато пожаром. Те, кто видел или пережил это, к сожалению, встречающееся бедствие отнесутся к проблеме пожарной безопасности серьезно. Негорючие насадки существуют, но они дороже.

    Исходя из вышеизложенного очевидно, что реалии и перспективы требуют капиталовложений для приведения всех систем градирен в, безусловно, рабочее состояние. В некоторых случаях, возможно, потребуется и увеличивать мощности градирен. Эти затраты все же меньше потерь из-за недовыпуска продукции ведущей к невыполнению условий контрактов.

    Общие затраты на восстановление градирни индивидуальны, но все они могут быть уменьшены за счет грамотного выбора способов охлаждения воды с насадкой или без нее, оборудования и материалов, выполнения части или полного объема строительных и монтажных работ собственными или привлеченными силами.

    Во избежание повторений отошлем читателей к сайту: , где подробно изложены затрагиваемые вопросы.

    Список литературы:

  • СНиП 2.04.02-84;
  • ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ГРАДИРЕН К СНиП 2.04.02-84
  • Пономаренко В. С., Арефьев Ю. И. Градирни промышленных и энергетических предприятий: Справочное пособие/ Под общ. ред. В. С. Пономаренко. М.: Энергоатомиздат: 1998 г. 376 с.: ил. ISBN 5.283-00284-5
  • Пажи Д.Г., Галустов В.С. Основы техники распыливания жидкостей – М.; Химия, 1984.
  • Градирни. Эффективность. Энергосбережение. Экономичность. Иванов В. Б. генеральный директор, ООО ”ЭНЕРГОХРАН”, г. Смоленск, РФ, Свидерский Э. А. инженер, патентный поверенный № 020. г. Минск, Белоруссия.
  • Энергосбережение и новые технологии охлаждения жидкостей в безнасадочных градирнях с динамическим охладителем. Иванов В. Б. г, ООО ”ЭНЕРГОХРАН”, г. Смоленск, РФ, Свидерский Э. А. инженер, патентный поверенный № 020. г. Минск, Белоруссия.