Содержание
Энергоэфективная эксплуатация градирен в зимний период
Библиографическое описание:
Динмухаметов, А. М. Энергоэфективная эксплуатация градирен в зимний период / А. М. Динмухаметов, Н. А. Бутяков, А. Т. Галиакбаров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 16 (96). — С. 155-157. — URL: https://moluch.ru/archive/96/21558/ (дата обращения: 20.01.2023).
В статье рассмотрены такие проблемы как образования льда во время эксплуатации градирен в зимний период, и пути решения их при минимальной затрате энергоресурсов.
Ключевые слова: образования льда, энергия, вытяжка, теплоэнергетика, градирня, тепло, ТЭЦ.
Градирни — это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями — это более понятно звучит. Башенная градирня — это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создаёт ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги, благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни. Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подаётся в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне, одна часть испарений возвращается в цикл, а другая — уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств. Градирня — это устройство для незначительного охлаждения тёплой воды. «Незначительное» означает, что после градирни вода не становится ледяной. Температура поступающей воды в градирню летом— около 40–45 градусов, после градирни — 25–35 градусов (в лучшем случае), зимой на входе 18–20 градусов, на выходе 10–15 градусов. Принцип работы градирни достаточно прост.
Процесс охлаждения в градирнях происходит за счёт частичного испарения воды и теплообмена с воздухом. Вода в градирне стекает по оросителю сбегает каплями или тонкой плёнкой. В это время вдоль оросителя проходят потоки воздуха. Существует такая закономерность: в градирнях при испарении 1 % воды температура оставшейся понижается на 6 С. Потеря жидкости восполняется за счёт внешнего источника. Причём свежая вода при необходимости подвергается обработке (фильтрации). Башенную градирню целесообразно использовать на больших промышленных предприятиях. Площадь сечения башни должна занимать не менее 30–40 % площади оросителя. Башни градирен средней и малой производительности могут иметь очень разнообразную форму: цилиндрическую, усечённого конуса или в виде усечённой многогранной пирамиды. Башенные градирни обычно выполняются в виде оболочек гиперболической формы, которая оптимальна по условиям внутренней аэродинамики и устойчивости. Вытяжные башни работают в очень тяжёлых условиях: оболочка башен находится под воздействием влажного тёплого воздуха в градирне и холодного воздуха снаружи в зимний период, на внутренних поверхностях образуется конденсат.
Таким образом, важен выбор материала. В башенных градирнях конвекция воздуха осуществляется за счёт естественной тяги или ветра. Высота градирен, изготовленных из бетона, может достигать 100 метров. Площадь орошения в таком случае будет достигать 3500 кв.м. В основном, башенные градирни используются для охлаждения больших объёмов воды ТЭС или АЭС. Плюсы башенных градирен: экономичность (не нужна электроэнергия), простота эксплуатации, размещение близко к промышленному объекту. Минусы: большая площадь для постройки, большая стоимость. Корпус таких водоохлаждающих сооружений представляет собой высокую вытяжную башню (отсюда и название этого типа градирен), в которой необходимая тяга воздуха создаётся естественным путём, без применения дополнительного энергоёмкого оборудования. Размеры, высота и форма башенных градирен могут быть разными: они подбираются в зависимости от климатических условий эксплуатации башни и её требующейся производительности. По материалам, из которых изготовлен корпус сооружения, охладительные башни делятся на: железобетонные — башенные градирни такого типа могут быть до сотни метров высотой, с площадью орошения до 10 тыс.
кв.м., каркасно-обшивные — менее материалоёмкие сборные конструкции, состоящие из прочного стального каркаса и листовых материалов (алюминиевых, оцинкованных, полимерных, стеклопластиковых). В силу конструкционных особенностей каркасно-обшивные башенные градирни отличаются от бетонных меньшим сроком эксплуатации и в обязательном порядке требуют оснащения надёжной гидроизоляции, включая стыки обшивочных материалов и сами листы обшивки. Железобетонные башни возводятся из высокопрочного водостойкого бетона. В этом случае конструкция покрывается проникающей гидроизоляцией. Для доступа воздуха внутрь башни обустраивается рамная колоннада, над которой располагаются ороситель и водораспределительные установки. Резервуар (бассейн нужного объёма), оснащённый дополнительно переливным трубопроводом (для полного слива содержимого или регулирования его уровня), размещается в основании градирни. Именно в него поступает горячая вода, которая остужается до требующейся температуры. Поток воздуха в градирню регулируется с помощью зимних поворотных щитов 10 на рис 1.
В летний период они обычно всегда открыты, а в зимний их приходится периодический открывать и закрывать в зависимости от температуры наружного воздуха, не допуская переохлаждения воды. Распределение воды в градирни осуществляется по всему диаметру. В связи с этим не избежать образования льда на щитах, воздуховходных окнах, воздухонаправляющих козырьках. Лёд образуется в виде шторок и создаёт дополнительное сопротивление для потока охлаждаемого воздуха. Обобщение методов предотвращения льдообразования в градирнях по опыту эксплуатации и литературным данным показывает, что эти методы сводятся в основном к следующему:
1. Перераспределение воды по площади градирни — повышение плотности орошения в центральной части оросителя за счёт полного прекращения подачи воды на его периферийную часть.
2. Установка разбрызгивающих устройств над верхней кромкой входных окон внутри градирни.
3. Установка защитного экрана входных окон на расстоянии примерно 2 м от градирни при размещении верхней кромки экрана на уровне или несколько ниже (на 0,5–1 м) верхней кромки входных окон и при установке разбрызгивающих устройств по п. 5.
4. Устройство обогревающего трубопровода по периметру входных окон и по стойкам несущего каркаса при подаче в него части нагретой воды, поступающей на градирню.
5. Расположение крайних стоек опорной конструкции оросительного устройства внутри градирни на расстоянии 1,5–2 м от вертикальной плоскости входных окон.
6. Устройство над входными окнами плотного козырька (навеса) для улавливания воды, стекающей по внутренней поверхности обшивки, и для отвода этой воды во внутрь градирни.
7. Подача всей охлаждаемой воды на часть секций градирен с полным отключением остальных, т. е. работа части секций с повышенными удельными гидравлическими нагрузками.
8. При остановке градирни — подача воды по байпасу в резервуар градирни.
9. Установка специальных устройств для создания мощной струи воды для сбивания образовавшегося льда.
Все эти способы только частично позволяют избежать образования льда. Ни один из способов не даёт гарантию что при нулевой затрате энергии не будет образован лёд. А в случаях с обогревом или механических воздействий затрачивается некое количество энергии. Самым экономичным по энергозатратам является сбивание льда с помощью струйки воды. Но есть и плюсы того как можно использовать образовавшийся лёд. Он образуется как описывал выше в виде штор и этот лёд может выполнять функцию поворотных щитов для ограничения подачи проточного воздуха, что значительно упрощает эксплуатацию градирни, так как в зимний период замерзают поворотные механизмы щитов.
Рис.1. Башенная противоточная градирня. 1 — вытяжная башня; 2 — воздуховходные окна, зимние поворотные щиты; 3 — водораспределительный стояк; 4 — водораспределительная система; 5 — подводящие водоводы; 6 — разбрызгивающие устройства; 7 — оросительное устройство; 8 — водосборный бассейн
Литература:
1. Андреев П. А., Гринман М. И., Смолкин Ю. В. Оптимизация теплоэнергетического оборудования АЭС Под общей ред. А. М. Петросьянца. — М. : Атомиздат, 1975. — 224 с
2. Буров В. Д., Дорохов Е. В., Елизаров Д. П. и др. Тепловые электрические станции. Учебник для студ. вузов, обуч. по спец. «Тепловые электрические станции» напр. «Теплоэнергетика», для системы подгот., переподг. и повыш. квалиф. персонала энергетич. компаний, для вузов, осущ. подгот. энергетиков. — Под ред. В. М. Лавыгина, А. С. Седлова, С. В. Цанева. — 3-е изд., стереотип. — Москва: Издательский дом МЭИ, 2009. — 466 с
3. Воробьев И. Е., Тодорович Е. Г. Реабилитация ТЭС и ТЭЦ: пути, эффективность. Пособие для теплоэнергетиков К.: Энергетика и электрификация, 2000. — Вып.1–256 с.
Основные термины (генерируются автоматически): градирня, образование льда, зимний период, устройство, башенная градирня, верхняя кромка, высокая башня, естественная тяга, оросительное устройство, площадь орошения.
Ключевые слова
тепло,
тэц,
энергия,
образования льда,
вытяжка,
теплоэнергетика,
градирня,
ТЭЦ.
Похожие статьи
Системы охлаждения и технического водоснабжения на ТЭЦ
В башенных градирнях движение воздуха создаётся вытяжной башней, в вентиляторных — вентилятором, а в открытых
Основные термины (генерируются автоматически): оросительное устройство, градирня, техническое водоснабжение, охлаждение воды, воздух.
Особенности строительства в условиях плотной городской застройки
Поэтому используются передвижные краны, легкомонтируемые башенные краны, подкрановая площадь которых не превышает 9 м2, и которые не требуют устройства подкрановых путей, а также самоподъемные краны и большегрузные самоходные краны. Для возведения зданий в…
Автоматизация подачи заданных расходов воды с двумя…
На оросительных системах могут быть применены следующие способы автоматизации
1. автоматизация регулированием уровня воды: по верхнему бьефу; по нижнему бьефу
Устройство содержит водовыпускную трубу 1, щитовой затвор 2, установленный на оси…
Необходимость внедрения систем автоматического
полива…
«Ирригация (орошение) — подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение
Позднее были изобретены простейшие механические устройства, позволяющие упростить доставку воды в оросительные каналы, например: Архимедов винт и шадуф.
Комплекс мероприятий по сокращению сброса загрязненных вод…
Орошение в вневегетационный период озимой пшеницы повлекло за собой формированию большого количества для этого периода коллекторно-дренажных
Допустимая минерализация оросительных вод в этих зонах также ниже и составляет в пределах от 1,5 до 2,0 г/л.
Технические средства эксплуатации на
ирригационных системах…
Пост на источнике орошения представляет собой гидрометрический створ, оборудованный рейками.
В верхнем и нижнем бьефах отводящего канала устанавливают водомерные рейки.
Под автоматизацией оросительных систем понимается оснащение их устройствами…
Использование низкопотенциальной тепловой энергии…
линия волы на градирню; V — линия холодного воздуха; VI — линия нагретого воздуха.
Котлы оснащены горелочными устройствами для работы на природном газе низкого давления (резервное топливо — мазут).
Контроль над изменением свойств почв и режима грунтовых вод…
Исследования проводились на орошаемых землях оросительных систем, расположенных на территории Кура-Араксинской низменности, в Уджарском районе
Устройство территории. Период мелиорирования почвы. Период интенсивного сельскохозяйственного использования.
Потоки воды для электростанций ⋆ Geoenergetics.ru
Современная цивилизация немыслима без электростанций, обеспечивающих нас тепловой и электрической энергией. Чем более крупным является тот или иной населенный пункт, чем больше в том или ином регионе промышленных предприятий, тем больше требуется здесь электростанций. Механизировав сельское хозяйство, сделав его более интенсифицированным, развитые страны уже много лет назад начали процесс урбанизации – их население устремилось в города. Каждый город, каждая агломерация, транспортные артерии, связывающие их – это сотни и тысячи больших и малых потребителей энергии, энергии не только электрической, но и тепловой.
Потребление энергии населением городов в огромных количествах характерно не только для стран с таким суровым климатом, как Россия, но и для тех, что находятся намного ближе к тропикам – постоянная высокая температура стимулирует использование множества вентиляторов и кондиционеров. Потому вне зависимости от географической широты характерная черта архитектуры крупных, средних, да и малых городов – трубы электростанций, достигающие порой немалой высоты. Высота трубы Экибастузской ГРЭС-2 – 419,7 метров, труба американской Homer City 371 метр, что на целый 1 метр выше трубы российской Берёзовской ГРЭС – так выглядит тройка мировых лидеров в этом «виде спорта». Есть подобного рода монстры и в Европе – трубы польской Белхатувской ТЭС, крупнейшей ТЭС в Европе и крупнейшей ТЭС в мире, работающей на буром угле взметнулись ввысь на 300 метров. Современная цивилизация пошла куда дальше египетской – тамошние пирамиды сосредоточены в одном месте, наши современные памятники инженерного искусства, причем действующие, распространены по всей планете.
Неотъемлемые части городской архитектуры
Но даже у тех тепловых электростанций, которым дымовые трубы без надобности – у АЭС, тоже есть свои архитектурные достоинства, строительство которых вызвано технической необходимостью. Рядом с АЭС, не со всеми, но со многими, высятся громады градирен, их вынуждены строить и рядом со многими угольными и газовыми ТЭС и ТЭЦ.
Напомним, что разные буквы в аббревиатуре – не филологический каприз, электростанции и энергоцентрали, несмотря на сходства, имеют очень серьезные различия, но об этом чуть позже.
Мы уже выяснили, для чего именно и как именно используются в недрах электростанций вода и пар и то, что любой электрик постоянно напевает песенку с припевом «Да потому что без воды – и ни туды, и ни сюды». Но все эти паропроводы и бегущие в разные стороны трубы с водой внешнему наблюдателю не видны, все, что с ними связано, сокрыто от внешних наблюдателей за стенами зданий электростанций. И только последняя из использованных схем дает ясный намек на то, спрятать всю схему работы с водой от наблюдательных глаз энергетики не могут.
Электростанции стремятся на берега водоемов
Конденсатор – это место, где пар, выполнивший свою работу при прохождении сквозь все цилиндры турбины, снова становится водой. Закон сохранения энергии фундаментален не только для отдельно взятой электростанции, но и для всей Вселенной – если что-то стало холоднее, то что-то рядом в обязательном порядке нагрелось. Холодная вода, которая обеспечивает конденсацию пара, забирает его энергию и становится теплее. Теплее настолько, что второй раз в конденсаторе использовать ее становится невозможно, то есть нужно либо подавать новые и новые порции холодной воды, либо заниматься охлаждением использованной.
Если присмотреться к географии расположения крупных АЭС за пределами России, то становится очевидной закономерность – они все жмутся к морскому побережью или к крупным сухопутным водоемам. Логика понятна – если есть возможность избавиться от головной боли, нужно это делать. Росатом строит АЭС в Турции, она будет расположена на берегу моря, АЭС в Египте тоже будет прибрежной, геологи Узбекистана определяют наиболее удачный грунт на берегу озера – при любой возможности в любой стране место для строительства электростанций выбирают именно так. Но находить такие места получается далеко не всегда, а проблему с охлаждением воды решать необходимо, таковы требования технологии.
Водохранилища-охладители
Если с местом будущего строительства нет ни моря, ни крупного озера, ни полноводной реки, то проектировщики электростанции стараются обустроить поближе к площадке искусственное водохранилище, которое можно использовать в качестве охладителя. Если есть малоценные участки суши, построить дамбу-запруду – вполне приемлемый вариант решения проблемы. Для создания искусственных водохранилищ-охладителей используются русловые и пойменные участки рек, перекрываемые плотинами, пойменные участки водотоков, и даже водохранилища гидростанций. Но создание водохранилища – это далеко не единственная проблема, нужно еще уметь правильно рассчитать систему подачи теплой воды, подлежащей охлаждению и определить места для водозабора. Теплая вода имеет меньшую плотность, чем вода холодная, поэтому охлаждение воды, идущей с электростанции, происходит с поверхности водохранилища, но в этом процессе участвуют еще поверхностные (дождь, снег, река, течение которой было перегорожено при создании водохранилища) и грунтовые воды.
Циркуляционный поток не охватывает всю площадь водохранилища, его конфигурация и площадь зависят от формы и глубины водоема, взаимного расположения водовыпускных и водозаборных сооружений, наличия сооружений, изменяющих его величину. Для простых схем циркуляции в водохранилищах небольшой глубины с расположением водозабора и водовыпуска на значительном расстоянии друг от друга в практике проектирования применяют приближенное теоретическое построение плана течений. При проектировании крупных охладителей с глубинами, достигающими десятков метров и имеющих сложную конфигурацию, определение плана течений представляет исключительно сложную задачу. Также существуют различия по размерам площадей: небольшие — площадь не более 5 квадратных километров, средние — от 5 до 10 квадратных километров и большие — с площадью более 10 квадратных километров.
Если коротко, то организация водоема в искусственных водоемах-охладителях является отдельным научным направлением, а любой пруд возле электростанции становится местом постоянной заботы для персонала электростанции. Вот только есть одна маленькая проблема – эффект охлаждения воды не будет таким, чтобы решить вопрос полностью. Маловато будет, хотя, если события происходят в средней широтах, то в зимнее время года ситуация становится более оптимистичной. Но электростанция обязана работать круглый год, поэтому энергетики используют дополнительные методы.
Фонтаны на электростанциях
Один из них – брызгальные фонтаны, которые частенько служат настоящим украшением промышленного пейзажа. С технической точки зрения брызгальные фонтаны – трубопроводы и установленные на них сопла, через которые вода выбрасывается в виде фонтана или факела. Охлаждение воды происходит вследствие испарения воды и отдачи тепла воздуху конвекцией. Чем больше напор перед соплами – тем меньше диаметр капель, тем быстрее происходит охлаждение, вот только увеличение напора требует и увеличения затрат электроэнергии.
Дополнительный эффект обеспечивает бассейн фонтана – их стараются сделать больше по площади, но глубиной не увлекаются, вполне достаточно 1,2 – 1, метра. Но, чем мощнее электростанция, чем более серьезные объемы энергии она генерирует, тем больше требуется воды для охлаждения конденсаторов. Строить под фонтаны огромные бассейны, тратить электроэнергию на работу подающих фонтанов – слишком дорого, любая электростанция стремится уменьшить расход электроэнергии на собственные нужды, тем самым повышая рентабельность.
Получается, что ни водоем-охладитель, ни брызгальные фонтаны полностью проблему охлаждения воды для конденсаторов электростанций не решают – оба метода слишком сильно зависят от температуры на улице. Зимой эти методы срабатывают лучше, в летнюю жару хуже, а электростанции нужна стабильность, а не зависимость от погоды и силы ветра. Это и стало причиной того, что градирни стали неотъемлемой частью электростанций, расположенных не на берегах крупных рек и морей.
Градирни
Эти гигантские трубы-башни, над которыми клубятся густые клубы «дыма», находятся на территориях ТЭС, АЭС и ТЭЦ (теплоэлектроцентралей), где одновременно вырабатывается электроэнергия и тепло для освещения и отопления наших домов. Слово «дым» заключено в кавычки не случайно, так как это вовсе не дым, а стопроцентный водяной пар, «белые облака тумана» – это наиболее точное определение происходящего на наших глазах масштабного явления. Ну, а сами бетонные башни — это еще один класс охладительных систем электростанций.
Градирня — это устройство для охлаждения разбрызгиваемой воды, которое происходит за счёт испарения воды с поверхности брызг. Конструкция градирни не опирается непосредственно на землю, а устанавливается на тонких стальных или железобетонных опорах на некоторой высоте над землёй. Высота этих опор в больших градирнях может достигать 10-20м. Таким образом, под стаканом градирни на уровне земли присутствует кольцевой проход для воздуха. В этот кольцевой проход внизу градирни затекает холодный воздух с уровня земли. Над верхней кромкой кольцевого прохода над всей площадью дна градирни расположены решётки с разбрызгивателями охлаждаемой воды. А на всей площади самого дна Градирни находится охладительный бассейн, куда разбрызгиваемая вода в итоге попадает после остывания в полёте.
Хорошо видны опоры градирен
«Фонтаны» внутри градирен
Размеры градирен настолько масштабны, что сделать снимок, на котором ее устройство видно полностью, невозможно, проще разъяснить все при помощи схемы:
Горячая вода поступает через трубу (4) на распределитель (1) – форсунки и фонтаны, растекается по водораспределителю (2), после охлаждения стекает в бассейн-резервуар (3), откуда и уходит в обратный путь в здание электростанции через отвод (5). Ну, а цифра (6) изображает поступление потока воздуха. Контур стен градирни не случаен и не является неким изобретением дизайнеров с архитекторами, он высчитан суровыми математиками, которые точно знают, что это, извините за выражение – однополостной параболический гиперболоид. Именно такая форма обеспечивает максимальную тягу входящего воздуха, который обеспечивает охлаждение поступающей воды, потому градирню можно с полным основанием называть гигантской трубой, хотя никакой «печки» тут нет и в помине.
На вершине градирни
В промышленных градирнях разбрызгивание охлаждаемой воды происходит на небольшой высоте над сборным бассейном для воды. За время пролёта водяных капель от разбрызгивателей до поверхности бассейна успевает испариться около 1 % массы капель, а увлажнённый и потеплевший воздух начинает подниматься вверх, уступая место свежему и ещё сухому и холодному воздуху. На большой высоте на холодном ветру воздух остывает, что приводит к превращению водяного пара в водяной туман, который мы и видим на вершине градирен как клубы « белого дыма». Выброшенные на больших высотах облака тумана рассеивают принесенную влагу по большим площадям вокруг, не создавая повышенной влажности непосредственно рядом с градирней. Рекорд по высоте градирни сегодня принадлежит Индии, где действуют две градирни высотой 202 метра.
Реки, текущие сквозь градирни
Испарение воды – это очень энергоёмкий процесс. Теплота испарения воды выражается вполне конкретной цифрой 2’400 кДж/кг, при этом теплоёмкость воды составляет всего 4,19 кДж/(град*кг). Обычно градирню строят из расчета на то, что в ней испарится порядка 1% поступающей воды, и этих данных вполне достаточно для того, чтобы высчитать, на сколько удастся понизить температуру за счет использования этой громадной конструкции.
При испарении 1% воды оставшиеся 99% воды остывают на:
(2’400 * 1%) : (4,19 * 99%) = 5,79 градусов
На входе в градирню приходит вода с температурой + 35 С, а из охладительного бассейна забирают воду с температурой + 30 С. При этом температура окружающего воздуха может быть какой угодно, она никак не влияет на процесс испарения внутри градирни, снижение температуры будет одинаковым что зимой, что летом.
Ежесекундно в градирнях охлаждаются огромные объёмы воды, что и формирует над ними настоящие водяные облака из испарившейся воды. При выработке 1 МВт электроэнергии на градирне ТЭЦ необходимо сбрасывать 1,5 МВт тепла, несложно посчитать, что тепловая мощность 1,5МВт (=1500кВт) потребует испарить:
1’500 кВт * 1сек/ 2’400кДж = 0,625 кг/сек или 2’250 кг в час
Для не самой большой ТЭЦ мощностью 1’000 МВт испарение с ее градирен составит 600 кг в секунду или 2’250 тонн в час. Поскольку плотность воды составляет 1 тонну на 1 кубометр, то это число можно представить наглядно – в трубы градирен средней ТЭЦ ежечасно улетает на ветер по целому олимпийскому бассейну воды! При этом по самим градирням прокачивается в 100 раз больший объём воды, то есть 60 кубометров в секунду. С такой интенсивностью можно сравнить, например, Москву-реку, протекающую перед Кремлём — расход воды в ней составляет 109 кубометров в секунду. Когда на Ленинградской АЭС-2 будут работать оба строящихся энергоблока с ВВЭР-1200, через градирни АЭС «будет протекать Москва-река». Стеснительные и скромные энергетики по этому поводу высказываются корректно и обтекаемо: энергетика — это очень водоёмкий процесс.
В конце концов, это просто красиво!
Конечно, строительство градирен требует немалых вложений, но эти капитальные вложения окупаются, поскольку единственная всепогодная альтернатива такой системе охлаждения – создание воздушного потока принудительно, за счет электровентиляторов и оплаты постоянных расходов на их электроснабжение. Кроме того, есть и еще один аргумент в пользу строительства градирен, с которым вообще спорить невозможно – в конце концов, это просто красиво! Особенно в том случае, если к внешней стороне градирен допустить промышленных художников и дизайнеров (ЮАР):
Градирни – самый надежный и экономически самый целесообразный метод охлаждения воды, необходимой для надежной и стабильной работы электростанций, их строили, строят и будут строить до той поры, пока используются тепловые электростанции и АЭС. Эта привычная часть промышленного пейзажа как в городах, так и за их пределами, так что, на наш взгляд, все мы только выиграем, если промышленные дизайнеры получат возможность превращать их вот в такие удивительные картины. Градирни необходимы не только для ТЭС, но и для ТЭЦ, теплоэнергоцентралей, о принципах работы которых мы обязательно расскажем. Почему «обязательно»? То, что Россия – самая северная страна мира, говорят многие, но для энергетиков это не просто устойчивая идиома, а практически инструкция к действиям. 70% энергии, вырабатываемой в России, вырабатывают именно ТЭЦ.
ТЭЦ – энергетический объект, осуществляющий совместную генерацию электроэнергии и тепловой энергии за счет сжигаемого органического топлива. Тепло в наши батареи и в систему горячего водоснабжения приходят по трубам, а, чем длиннее труба – тем больше тепла будет потеряно, экономически выгодно делать маршруты труб как можно более короткими. Прямое следствие этого нехитрого логического построения – ТЭЦ расположены внутри наших городов, мы их видим ежедневно, это неотъемлемая и важная часть инфраструктуры. Аналитический онлайн-журнал Геоэнергетика.ru не может мириться с тем, что для многих жителей городов ТЭЦ – почти НЛО, неопознанный летающий объект!
При соавторстве с Борисом Марцинкевичем
Фото: goldren.livejournal.com
Как работают градирни в коммерческих условиях?
Как работают градирни? Эти системы используются на многих коммерческих объектах в Атланте, штат Джорджия, для эффективного кондиционирования воздуха. Коммерческие системы HVAC с градирнями более энергоэффективны, чем другие устройства, но как они работают? Благодаря наиболее функциональной системе, необходимой для охлаждения вашего объекта, такие системы охлаждения обеспечивают решение проблемы.
Что такое градирни?
Градирня отводит нежелательное тепло от чиллеров. В частности, как работают градирни – как теплоотводящие устройства, использующие воду в качестве теплоносителя. Тепло от водопровода отводится путем испарения.
Для этого он закачивает воду на вершину башни и перемещает ее вниз по пластинам в бассейн. Воздух проходит через пластины и над водой, которая выделяет тепло за счет испарения, когда проходит через градирню. Скрытая теплота парообразования выделяется при смешивании теплой воды и холодного воздуха.
Где используются градирни?
Градирни являются неотъемлемой частью холодильных систем на объектах, требующих технологического охлаждения. Их часто можно увидеть на объектах, обслуживающих такие отрасли, как:
- Химическая обработка
- Сталелитейные заводы
- Электростанции
- Производство
- Нефтеперерабатывающие заводы
- Переработка природного газа
- Пищевая промышленность
управления в исключительно больших коммерческих зданиях. Вы можете найти градирни как часть системы обеспечения комфорта в:
- Школах
- Гостиницах
- Больницах
- Аэропорты
- Офисные здания
Как работают градирни в коммерческих системах ОВКВ?
Целью систем ОВК в коммерческих зданиях является обогрев и охлаждение невероятно большой площади. Из-за этого размер блоков должен увеличиваться пропорционально площади, в которую они хотят подавать кондиционированный воздух. Сюда подходят градирни. Они больше, надежнее и выполняют больше работы, чем системы меньшего размера. При использовании в коммерческом HVAC градирни обеспечивают высококачественный воздух с гораздо меньшими затратами энергии.
Градирни спроектированы и рассчитаны на основе охлаждающей нагрузки помещения, для обслуживания которого они устанавливаются. Размер здания, уровень относительной влажности и другие факторы учитываются при определении размера градирни.
Змеевики конденсатора являются основным элементом этих башенных систем. Змеевики выделяют много тепла во время циклов системы. Когда они перегреваются, начинают возникать проблемы с кондиционером. Градирни перемещают холодную воду через теплые змеевики, а затем в теплообменник.
Теплообменник забирает тепло у воды и возвращает его змеевикам, что снижает объем работы системы в целом.
Поскольку коммерческим блокам HVAC необходимо охлаждать такие большие площади, это обеспечивает разумное решение для внезапных поломок. Работа, которую блок HVAC выполняет для охлаждения коммерческих помещений, намного превышает работу жилого блока, поэтому эти башни обеспечивают необходимый костыль для блока. Градирни снимают часть давления для системы HVAC, что снижает вероятность поломки.
Надлежащее техническое обслуживание градирен
Поскольку градирни являются уникальными с точки зрения технологии охлаждения, они требуют особого обслуживания. Интеллектуальные программы технического обслуживания улучшают работу градирен, экономя время и деньги объектов.
Вот несколько советов по их обслуживанию:
- Тщательная очистка
- Удаление отложений накипи
- Очистка воды
- Проверка компонентов
Тщательная очистка
Вода в течение длительного времени скапливается в градирне, что создает потенциал для роста бактерий. Надлежащим образом дезинфицируйте и обслуживайте внутреннюю часть градирни не реже двух раз в год, чтобы предотвратить образование вредных бактерий. Химические чистящие растворы циркулируют по системе и вымываются. Мойка под давлением и вакуум также используются для удаления загрязняющих веществ из градирни.
Из-за больших объемов воды, задействованных в работе градирен, эти компоненты являются потенциальной средой для размножения бактерий Legionella. Тепло, содержащееся в воде градирни, также играет роль. Из-за этого риска надлежащая дезинфекция и техническое обслуживание имеют решающее значение для предотвращения вспышек болезни легионеров, вызванных зараженной градирней.
Очистка отложений накипи
Минералы, присутствующие в испарившейся воде, прилипают к градирням, что снижает эффективность системы. Удаляйте отложения известкового налета два-три раза в год, чтобы градирня работала.
Обработка воды
Качество воды играет большую роль в функционировании градирен. Поломки системы происходят чаще, когда ваша вода не самого высокого качества. Обработка воды гарантирует, что ваша вода будет самого высокого качества и не повредит вашу градирню. Обработка воды обычно проводится ежемесячно, если производитель оборудования не указывает иное.
Проверка компонентов
Механические компоненты градирни требуют постоянной проверки и периодической регулировки. Эти компоненты включают двигатели, вентиляторы и ремни. Электрические компоненты также нуждаются в регулярном осмотре и контроле на предмет необходимости замены конденсаторов и проводки.
Градирни Услуги от Estes Commercial
Градирни обеспечивают коммерческие системы HVAC столь необходимым сбросом давления. Поскольку они очень полезны, рассмотрите их для своего коммерческого помещения. Жара и Грузия идут рука об руку, но вам не придется страдать от высоких температур, если у вас есть эффективная система охлаждения.
Как работают градирни на объектах в районе Атланты? С помощью Estes Commercial, конечно же! Чтобы получить дополнительную информацию об этих преимуществах, позвоните в Коммерческий отдел Estes. Мы предоставляем бесплатную оценку услуг и выполняем коммерческое техническое обслуживание, ремонт и установку ОВКВ.
Estes Commercial также предлагает решения для систем автоматизации зданий, а также термостаты/регуляторы и помощь в вентиляции. Вы найдете нас помогающими коммерческим клиентам по всей Атланте, включая Данвуди, Декейтер, Розуэлл, Пичтри-Сити и Кеннесо.
Мы также обслуживаем клиентов в Джонс-Крик, Сэнди-Спрингс, Вирджиния-Хайленд, Друид-Хиллз, Мидтаун, Бакхед, Мариетта и Фейетвилл.
Передовой опыт обслуживания градирен HVAC
Вступление
Градирни представляют собой теплообменники, использующие воду и воздух для передачи тепла от систем кондиционирования воздуха в окружающую среду. Чаще всего они используются для отвода тепла от воды конденсатора, выходящей из чиллера. Градирни обычно располагаются на крышах или других открытых площадках. Поскольку они часто находятся вне поля зрения, специалисты по эксплуатации и техническому обслуживанию часто пренебрегают ими, что приводит к снижению эффективности системы охлаждения. Этот документ поможет вам внедрить передовой опыт для эффективной эксплуатации и технического обслуживания градирен.
Типы градирен
Существует два основных типа градирен: открытые и закрытые (иногда называемые прямыми и непрямыми).
Открытые (прямые) градирни
В открытых градирнях вода конденсатора, поступающая из холодильной установки, напрямую попадает в атмосферу. Эта теплая вода распыляется на наполнитель в градирне, чтобы увеличить площадь контакта, и воздух проходит через наполнитель. Большая часть тепла отводится за счет испарения. Охлажденная вода, оставшаяся после испарения, стекает в сборный бассейн и возвращается в конденсатор чиллера.
Открытая (прямая) градирня
Закрытая (косвенная) градирня
Закрытая градирня обеспечивает циркуляцию теплой воды из холодильной установки по трубам, расположенным в градирне. В закрытой градирне охлаждающая вода не контактирует с наружным воздухом. Вода, которая циркулирует только внутри градирни, распыляется на трубы, а вентилятор продувает трубы воздухом. Это охлаждает воду конденсатора внутри труб, которая затем рециркулирует в холодильную установку.
Закрытая (косвенная) градирня
Ключевые компоненты градирен
В этом разделе объясняется, как компоненты градирни работают вместе.
Распределение воды
Горячая вода из системы охлажденной воды подается в верхнюю часть градирни насосом конденсатора по распределительному трубопроводу. В открытой градирне горячая вода распыляется через форсунки на теплоноситель (наполнитель) внутри градирни. В некоторых градирнях форсунки питаются по трубопроводу под давлением; другие используют водораспределительный бассейн и питают форсунки самотеком. В градирне с замкнутым контуром вода из контура конденсатора проходит по трубам в градирне и не подвергается воздействию наружного воздуха. Вода для охлаждения труб циркулирует только в градирне.
В открытой градирне бассейн для сбора холодной воды в основании градирни собирает холодную воду после ее прохождения через теплоноситель. Холодная вода перекачивается обратно в конденсатор, чтобы завершить контур охлаждающей воды. В закрытой градирне вода из конденсатора охлаждается, проходя по трубопроводу в градирне и возвращаясь в холодильную установку.
Среда теплопередачи (наполнитель)
В градирнях используется испарение для высвобождения отработанного тепла из системы HVAC. В открытой градирне горячая вода из конденсатора замедляется и распределяется по засыпке. Часть горячей воды испаряется в зоне заполнения или над трубами замкнутого контура, что охлаждает воду. Заполнение градирни обычно укладывается в пакеты из тонких гофрированных пластиковых листов или в виде брызговиков, поддерживаемых в виде сетки.
Воздушный поток
Большие объемы воздуха, проходящего через теплоноситель, помогают увеличить скорость испарения и охлаждающую способность градирни. Вентиляторы градирни создают этот воздушный поток. Размер вентилятора градирни и скорость воздушного потока выбираются для достижения желаемого охлаждения при расчетных условиях температуры воды в конденсаторе, скорости потока воды и температуры по влажному термометру.
Градирни могут иметь пропеллерные или короткозамкнутые вентиляторы. Небольшие вентиляторы могут быть подключены непосредственно к приводному двигателю, но в большинстве конструкций требуется промежуточное снижение скорости, обеспечиваемое приводным ремнем или редуктором. Вентилятор и система привода работают вместе с системой управления для управления пуском/остановкой и скоростью. Приводы с регулируемой скоростью (VSD) при добавлении к двигателям вентиляторов контролируют скорость вращения вентилятора и более точно регулируют температуру воды на выходе из градирни.
Каплеуловитель
По мере того, как воздух проходит через наполнитель, мелкие капли охлаждающей воды увлекаются и могут покинуть градирню в виде переноса или дрейфа. Устройства, называемые каплеуловителями, удаляют переносимые капли воды. Снос градирни становится раздражающим, когда капли падают на людей и поверхности с подветренной стороны от градирни. Эффективные каплеуловители практически исключают дрейф воздушного потока.
Вопросы безопасности
Водоподготовка
Вода в градирнях должна регулярно обрабатываться, как правило, химическими веществами, чтобы предотвратить рост вредных бактерий, свести к минимуму коррозию и воспрепятствовать образованию накипи (минеральных отложений) на оросителе.
Обслуживающий персонал
Градирни часто располагаются в ненадежных местах, а инспекционные порты могут располагаться в неудобных или открытых местах. Это может создать опасную рабочую среду. Обязательно применяйте адекватные меры и процедуры по предотвращению падения. Кроме того, всегда соблюдайте правила безопасности при блокировке и маркировке.
Рекомендации по эффективной эксплуатации
Всегда обращайтесь к руководству производителя градирни. Еще одним отличным источником информации и стандартов для градирен является Институт технологий охлаждения. Вот несколько рекомендаций по более эффективной эксплуатации любой градирни:
Внедрение программы профилактического обслуживания: Включает регулярную очистку воды и техническое обслуживание механических и электрических систем. Дополнительную информацию см. в Графике технического обслуживания градирен ниже.
Уменьшите температуру воды, выходящей из градирни: Температура воды, выходящей из градирни, должна быть настолько низкой, насколько производитель чиллера допускает поступление воды в конденсатор. Новые чиллеры обычно допускают более низкие температуры воды, возвращающейся из градирни. Обратитесь к представителю производителя чиллера или руководству по эксплуатации и установите температуру воды конденсатора на входе (такую же, как температура на выходе градирни) как можно ниже.
Одновременная работа градирен: Прямая подача воды через все градирни независимо от количества работающих чиллеров. Башенные вентиляторы должны включаться по мере необходимости. При одновременной работе башен в большинстве ситуаций будет потребляться меньше энергии, чем при индивидуальной подстановке башен. Эта стратегия особенно эффективна при частотно-регулируемых приводах вентиляторов. Когда ЧРП вентилятора достигает скорости 40 % (регулируемой), следующий вентилятор включается и работает параллельно, теперь оба вентилятора работают с минимальной скоростью 20 %.
Сбалансируйте распределение воды между несколькими башнями (или ячейками внутри корпуса одной башни) и внутри каждой башни или ячейки. Вода часто стекает только с одной стороны башни, или одна башня может иметь больший поток, чем соседняя башня. Это повышает температуру воды, возвращающейся в чиллер, и снижает эффективность градирни.
Рассмотрите стратегию сброса воды конденсатора: Уставка температуры воды, выходящей из градирни, должна быть как минимум на 5°F (регулируется в соответствии с конструкцией) выше, чем температура окружающей среды по влажному термометру. Если система прямого цифрового управления (DDC) оснащена датчиком температуры смоченного термометра, это можно сделать автоматически. В противном случае оператору следует рассмотреть возможность ручной корректировки уставки в зависимости от сезона.
Закройте перепускной клапан перед запуском вентиляторов градирни: Убедитесь, что последовательность управления DDC предотвращает запуск вентиляторов градирни до того, как перепускной клапан градирни будет полностью закрыт. Если перепускной клапан закрыт не полностью, горячая вода, выходящая из чиллера, попадает в воду, возвращающуюся в чиллер, создавая ненужную нагрузку на компрессор.
Регистрация тенденций температуры воды, выходящей из градирни: Используйте функцию регистрации тенденций DDC для отслеживания температуры воды, выходящей из градирни. Температура выше нормы может указывать на то, что градирня работает неправильно.
Передовые методы технического обслуживания
Внутри работающая градирня очень похожа на ураган. Эта суровая среда должна регулярно проверяться и поддерживаться для обеспечения наилучшей производительности системы.
Эффективная очистка воды: Эффективная очистка воды устраняет вредные бактерии и биопленку, а также контролирует накипь, твердые частицы и коррозию. Слив или продувка — непрерывный поток небольшой части циркулирующей воды в канализацию для удаления растворенных твердых частиц — сами по себе недостаточны для борьбы с накипью и коррозией и всегда неэффективны для борьбы с биологическим загрязнением. Всегда рекомендуется регулярная программа химической обработки для борьбы с биологическими организмами, накипью и коррозией.
Предотвращение отложений накипи: Когда вода испаряется из градирни, растворенные в ней минералы остаются в виде отложений накипи на поверхности наполнителя. Накипь препятствует передаче тепла от воды к воздуху, что снижает эффективность наполнителя. Чрезмерное образование накипи является признаком неправильной очистки воды.
Предотвращение или чистка засоренных распылительных форсунок: Водоросли и отложения, которые собираются в резервуаре для воды, а также чрезмерное количество твердых частиц, попадающих в охлаждающую воду, могут засорить распылительные форсунки. Это вызывает неравномерное распределение воды по наполнителю и неравномерный поток воздуха через наполнитель, что снижает испарение. Эти проблемы указывают на неправильную очистку воды и забитые сетчатые фильтры. Доступны комплекты для замены старых, небольших распределительных форсунок или желобов на конструкции с большим отверстием и без засоров.
Обеспечьте достаточный поток воздуха: Плохой поток воздуха через градирню снижает передачу тепла от воды к воздуху. Плохой поток воздуха может быть вызван мусором на входах и выходах градирни или в наполнителе, ослабленными креплениями вентилятора и двигателя, плохой центровкой двигателя и вентилятора, плохим обслуживанием редуктора, неправильным шагом вентилятора, повреждением лопастей вентилятора или чрезмерной вибрацией. Снижение потока воздуха из-за плохой работы вентилятора может в конечном итоге привести к отказу двигателя или вентилятора.
Обеспечение надлежащей производительности насоса: В градирне с замкнутым контуром используется насос для подачи воды по трубам для испарительного охлаждения. Правильный поток воды важен для достижения оптимальной теплопередачи. Ослабленные соединения, неисправные подшипники, кавитация, забитые сетчатые фильтры, чрезмерная вибрация и работа за пределами расчетных условий приводят к уменьшению расхода воды, снижению эффективности и преждевременному выходу оборудования из строя.
В таблице ниже представлен график выполнения задач обслуживания.
Скачать эту таблицу как документ Word
Maintenance Schedule for Cooling Towers
| Description | Comments | Maintenance Frequency | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Cooling tower use/ sequencing | Turn on/sequence unnecessary cooling towers | Daily | |||
| Overall visual inspection | Полный визуальный осмотр, чтобы убедиться, что все оборудование работает и системы безопасности на месте | Ежедневно | |||
| Состояние двигателя вентилятора | Проверить состояние двигателя вентилятора с помощью анализа температуры или вибрации и сравнить с базовыми значениями | Еженедельно | |||
| Очистить всасывающий экран | Физически очистить экран от мусора | Еженедельно | 8 90 Поплавковый выключатель подъема воды | Вращайте переключатель вручную, чтобы обеспечить правильную работу | Еженедельно |
| Вибрация | Проверьте наличие чрезмерной вибрации в двигателях, вентиляторах и насосах | Еженедельный | |||
| Проверка башня Структура | Проверка на наличие свободного заполнения, соединений, утечек и т. |
Еженедельные | |||
| Проверьте столбы и прокалы | . образцы | Испытание на правильную концентрацию растворенных твердых веществ и химию. При необходимости отрегулируйте продувку и химикаты. Выполняйте еженедельно для открытых башен и ежемесячно для закрытых систем. |
Weekly (Open) Ежемесячный (закрытый) |
||
| Проверка смазки | Убедитесь, что все подшипники смазываются на рекомендации по производству | Monthly | Ежемесячно | ||
| Выравнивание двигателя | Выравнивание муфты двигателя обеспечивает эффективную передачу крутящего момента | Ежемесячно | |||
| Проверить каплеуловители, жалюзи и заполнение | Проверить правильность расположения и образование накипи | Ежемесячно | |||
| Осмотреть форсунки на предмет засорения | |||||
| Очистка градирни | Удаление всей пыли, накипи и водорослей из резервуара градирни, заполнение и распылительные сопла | Ежегодно | |||
| Проверка подшипников | Осмотр подшипников и приводных ремней на износ. от Метки: Комментарии |
Добавить комментарий