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

Рынок градирен.

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

Химическая техника №10, октябрь 2015

На рынке градирен Российской Федерации уверенно царят насадочные градирни. Нужно отметить, что ассортимент насадок велик и выбор может быть трудным. Про достоинства и недостатки насадочных градирен написано много, в том числе и нами на страницах этого журнала.

Для повышения эффективности охлаждения оборотной воды необходимо увели-чить площадь тепломассобмена. Как правило, это увеличение листов или элемен-тов насадки. При этом уменьшается зазор между листами или элементами, что увеличивает аэродинамическое сопротивление просасываемого охлаждающего воздуха. Это требует увеличения мощности э/двигателя вентилятора. Практика показывает, что максимальная величина удельной гидравлической нагрузки (плотности орошения) не превышает в работающих сейчас градирнях 5-8 м3/ (м2/ч), указывая на капельный тип насадки. Это объясняется тем, что пластики, применяемые для изготовления насадок, гидрофобны и не смачиваются. Тепло-съем происходит с поверхности половины капли, текущей по пластику. Оросители со смачиваемой поверхностью пластика дороги и недолговечны. Более эффек-тивными 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.

Вот мнение специалистов фирмы “ВОДЭХ”:

“Недостатками пленочного оросителя являются:

  • низкая механическая прочность плёнки в условиях вибрационного воздей-ствия струй воды (без дополнительной защиты срок службы оросителя не превышает 4-5 лет);
  • ороситель не рекомендуется использовать без реагентной обработки воды (ввиду отложения солей жёсткости и биообрастаний на поверхности пленки увеличивается аэродинамическое сопротивление оросителя и он постепен-но забивается)”.

Наличие в оборотной воде продуктов производства, взвесей и засасываемой пыли приводит к забивке насадки, появлению гидравлических и аэродинамических перекосов, мертвых, непроходимых зон. В зимнее время это приводит к обруше-ниям насадок. Также необходимо помнить о пожароопасности градирен с пласти-ковыми насадками. Процесс горения насадки быстротечен. Неизвестны примеры успешного тушения горящих газов, образующихся в результате термодеструкции полимеров. Последствия пожаров очень серьезны, необходима замена всех не-сущих конструкций, обшивки, систем водораспределения, каплеуловителей, вен-тиляторов, крыши и диффузоров.

Насадочные градирни появились в 70-е годы 19 века и верно служат до наших дней, но предел их эффективности достигнут.

Что может стать альтернативой?

“Применение эжекционных градирен в локальном цикле охлаждения оборотной воды позволяет отказаться от дорогостоящих и подверженных частым поломкам вентиляторных агрегатов за счет использования более мощных насосов, значи-тельно превосходящих вентиляторы по надежности.

Таблица 1.1. Сравнительная характеристика вентиляторных и эжекционных градирен.

Вентиляторная градирня Эжекционная градирня
Элементы внутренней насадки подвержены разрушению и труднодоступны для замены Элементы внутренней насадки отсутствуют.
Разбрызгивающие форсунки подвержены засорению и труднодоступны для осмотра и чистки. Разбрызгивающие форсунки также подвержены засорению, но легкодоступны для чистки, находятся на виду.
Разбрызгивающие форсунки подвержены засорению и труднодоступны для осмотра и чистки. Разбрызгивающие форсунки также подвержены засорению, но легкодоступны для чистки, находятся на виду.
Для чистки форсунок и ремонта оросителя необходимо выключить градирню. Наличие двух коллекторов в воздуховодной шахте позволяет чистить форсунки без остановки всей градирни.
Перегорают двигатели вентиляторов, нарушается балансировка вентиляторов. Вентиляторы отсутствуют.
Наличие вентиляторов определяет высокий уровень шума и вибрации. Так как отсутствуют вращающиеся элементы, градирня, градирня является малошумной, нет вибрации.
В зимнее время повторный пуск после остановки практически невозможен. Градирня свободно работает в режиме включения/выключения в любое время года.
Обмерзание и ледообразование в зимний период приводит к разрушению внутренних элементов. Не боится ледообразования и обмерзания в зимний период года.
Со временем снижается эффективность работы. Эффективность работы постоянна весь период эксплуатации
Затруднена эксплуатация при высоких температурах воды. Возможна эксплуатация при любых температурах воды.
Имеет типовые габаритные размеры. Может быть вписана в любое пространство.

Энергоемкость градирен в рамках годового цикла практически одинаковая”. (Лаптев А. Г., Вельгаева И. А. Устройство и расчет промышленных градирен: Мо-нография, Казань; КГЭУ, 2004).

Эжекционные градирни привлекательны дешевизной и экономией электроэнер-гии. Но глубина охлаждения в них ниже, чем в вентиляторных градирнях. Объяс-няется это тем, что интенсивное охлаждение происходит на длине факела не бо-лее 1,5 м от форсунки. Далее начинает работать так называемый эффект запа-ривания капли. Происходит выравнивание парциальных давлений воды на по-верхности капли и в окружающем воздухе. Присутствие в факеле мелких капель 0,5 – 1 мм (для градирни рациональным является диаметр 2-3 мм) и их быстрое испарение приводят к мгновенному повышению концентрации водяных паров внутри градирни. Неиспарившиеся мелкие капли создают вторую проблему – по-вышенный каплеунос. По литературным данным “Условия применения эжекцион-ных градирен” В. С. Пономаренко, д-р техн. наук; Ю. И. Арефьев, кандидат техн. наук ( ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО) “Поверхность тепломассообмена, создаваемая форсунками больше чем на насадке, но для эффективного охлаждения не хвата-ет эжектируемого воздуха”. Для производств, не нуждающихся в максимальном охлаждении или имеющих избыточные площади охлаждения, лучше всего подхо-дят безвентиляторные, безнасадочные (эжекционные) градирни по Евразийскому патенту №6902. Такие градирни могут быть приемлемым вариантом при реконст-рукции градирни.

В начале 90х на предприятии “АКРОН” г. Великий Новгород, на производстве АК-72 была запущена в действие первая безнасадочная вентиляторная градирня производительностью 6000 м3s/час. Показатели охлаждения были равны или даже в некоторых ситуациях опережали по глубине охлаждения градирни, оснащенные пленочным оросителем. Кт = 0,68. (Кт – коэффициент эффективности охлаждения воды). В дальнейшем были реконструированы еще 4 такие же градирни. Все градирни работают до сих пор. В процессе этой работы были внесены необходимые коррективы в технологическую схему установки форсунок, местоположения и типа каплеуловителя. Затем эта разработка была запатентована – патент РФ №2228501 “Способ охлаждения жидкости в градирне”. Позже был получен Евразийский патент № 7724 “Вентиляторная градирня”. С момента получения патента на изобретение зарегистрирован новый тип градирни - “Безнасадочная вентиляторная градирня”.

Вот краткие характеристики градирни:

  • Глубина охлаждения 2 – 4 oС выше Т смоченного термометра или в реальных цифрах разница между входящей и охлажденной водой составляет 9 – 14 oС в зависимости от влажности окружающего воздуха.
  • Удобство обслуживания - форсунки расположены в воздухозаборных окнах двумя рядами на высоте + 1,0м и 1,7 м. Доступ к ним не ограничен. Всегда можно, остановив одну из секций, в течение 5 – 10 минут заменить или прочистить форсунку. При этом вода из секции отправляется без потерь в качестве охлаждения на другие секции. Увеличившаяся площадь тепломассообмена позволяет увеличить нагрузку на градирню на 25 -35% выше проектной величины.
  • Энергосбережение: насосная группа работает в облегченном режиме, поскольку воду не нужно поднимать на высоту водораспределительной системы (7 – 11 м, в зависимости от типа градирни). Из-за отсутствия насадки аэродинамическое сопротивление охлаждающему воздуху падает и обеспечивает экономию не менее 30% электроэнергии на вентиляторах.
  • При работе в зимних условиях до 70% воды отводится в градирню через зимние сливы, оставшаяся вода с малым напором подается на форсунки, что исключает обледенение. Вентиляторы при этом можно отключать.
  • Пожароопасность нулевая. Насадки нет.

На территории СНГ и РФ работают десятки безнасадочных вентиляторных градирен. В основном на производствах минудобрений, нефтехимии, тяжелом оргсинтезе, металлургии, машиностроении, легкой промышлености.

Как мы установили выше, динамический объем распыленной воды внутри градирни способен к интенсивному охлаждению воды при условии принудительного отвода тепла из зоны тепломассообмена потоком воздуха, создаваемого вентилятором. Все эти положения в полной мере применимы к башенным градирням. Безнасадочная башенная градирня охлаждает воду до 6 – 8оsup>С выше температуры смоченного термометра. Это позволяет на ТЭЦ экономить до 3% топлива. К недостаткам вентиляторных и башенных безнасадочных градирен необходимо отнести их конструкционную схожесть с эжекционными градирнями. Специалисты в свое время, разочарованные провальными результатами эксплуатации эжекционных градирен, автоматически не доверяют вентиляторным безнасадочным градирням.

Нами рассмотрены практические стороны эксплуатации трех разных типов гра-дирен. Градирни всех трех типов могут быть востребованы. Выбор за Вами.

Более подробно о выборе градирни можно прочесть на сайте: GRADIRNIA.RU

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. C. Пономаренко. М.: Энергоатомиздат: 1998 г. 376 с.: ил. ISBN 5.283-00284-5.

Лаптев А. Г., Вельгаева И. А. Устройство и расчет промышленных градирен: Монография, Казань; КГЭУ, 2004.

Пажи Д.Г., Галустов В.С. Основы техники распыливания жидкостей – М.; Химия, 1984.

Патент РФ №2144439 - Центробежно-струйная форсунка Патент РФ №2166163 - Эжекционная градирня Патент РФ №2228501 - Способ охлаждения жидкости в градирне Евразийский патент №007724 - Вентиляторная градирня Евразийский патент №006902 - Градирня Патент РБ №8685 - Эжекционная градирня Патент РБ №5604 - Центробежно-струйная форсунка Патент Украины №42892 – Эжекционная градирня

Энергосбережение и новые технологии охлаждения жидкостей в безнасадочных градирнях с динамическим охладителем Иванов В. Б. г, ООО ”ЭНЕРГОХРАН”, г. Смоленск, РФ, Химическая техника,№3, 2012.

Градирни. Эффективность. Энергосбережение. Экономичность. Иванов В. Б. генеральный директор, ООО ”ЭНЕРГОХРАН”, г. Смоленск, РФ, Хи-мическая техника, №6, 2012.

Градирни и глобальное потепление. Иванов В.Б. генеральный директор, ООО”ЭНЕРГОХРАН”. г. Смоленск. Химическая техника №4/2013