Вентиляторные градирни: классификация, виды и принцип работы установок

Вентиляторные градирни широко используются в промышленности для охлаждения оборотной воды. Этот тип градирен позволяет эффективно отводить избыточное тепло от технологического оборудования, обеспечивая его бесперебойную работу. Правильный выбор и эксплуатация вентиляторных градирен имеет большое значение для работы предприятий в таких отраслях как энергетика, металлургия, химическая промышленность.

Общие сведения о вентиляторных градирнях

Вентиляторная градирня - это тепломассообменный аппарат, в котором для охлаждения воды используется поток воздуха, создаваемый вентилятором. В отличие от башенных градирен, где воздух циркулирует за счет естественной тяги, в вентиляторных градирнях движение воздуха обеспечивается принудительно.

Основное назначение вентиляторных градирен - это охлаждение оборотной воды, которая используется для отвода избыточного тепла от технологического оборудования. Их применяют на предприятиях энергетики, металлургии, нефтехимии, других отраслях промышленности.

К преимуществам вентиляторных градирен можно отнести:

• Высокая эффективность охлаждения
• Компактные размеры
• Возможность круглогодичной эксплуатации
• Низкое энергопотребление

Ограничением к использованию вентиляторных градирен является зависимость температуры охлаждения от климатических условий. При низких температурах воздуха эффективность охлаждения снижается.

Принцип работы вентиляторных градирен

Вентиляторная градирня включает в себя несколько основных элементов:

• Каркас
• Водораспределительная система
• Оросительный блок
• Вентилятор
• Водосборный резервуар

Принцип работы заключается в следующем:

1. Горячая вода подается в градирню и через форсунки разбрызгивается на ороситель.
2. Воздушный поток от вентилятора проходит через ороситель перпендикулярно или навстречу потоку воды.
3. Происходит контакт воды с холодным воздухом и теплообмен, часть воды испаряется.
4. Охлажденная вода стекает вниз и собирается в водосборном резервуаре.

На эффективность теплообмена влияют такие параметры как температура и влажность воздуха, расход воды, конструкция оросителя, мощность вентилятора.

Классификация вентиляторных градирен

Существует несколько признаков, по которым классифицируют вентиляторные градирни:

По типу теплообменного аппарата

• Мокрые
• Сухие

В мокрых градирнях происходит непосредственный контакт воды с воздухом. Сухие градирни имеют замкнутый контур с теплообменником.

По расположению вентиляторов

• Верхние
• Нижние

В верхних градирнях вентилятор расположен в верхней части и вытягивает воздух, в нижних - подает воздух снизу.

По конструкции корпуса

• Секционные
• Башенные

Секционные градирни имеют прямоугольную конструкцию, башенные - цилиндрическую или коническую.

По способу орошения

• Пленочные
• Капельные
• Капельно-пленочные

В зависимости от типа оросителя вода может стекать сплошной пленкой или отдельными каплями.

Конструкции мокрых вентиляторных градирен

Рассмотрим более подробно конструктивные особенности мокрых вентиляторных градирен.

Секционные градирни

Секционные градирни имеют прямоугольную конструкцию, состоящую из отдельных секций. Их достоинствами являются:

• Высокая заводская готовность
• Возможность наращивания мощности
• Простота монтажа и обслуживания

К недостаткам можно отнести ограничение по высоте и необходимость большей площади под застройку.

Башенные градирни

Башенные градирни имеют цилиндрическую или коническую форму корпуса. Их преимущества:

• Компактность
• Возможность размещения на крышах зданий
• Высокая эффективность

К недостаткам относится сложность монтажа и обслуживания из-за высоты конструкции.

Оросительные блоки

Для увеличения площади теплообмена используются оросительные блоки различных типов:

• Пленочные
• Капельные
• Капельно-пленочные

Наибольшей эффективностью обладают комбинированные капельно-пленочные оросители.

Системы водораспределения

Существуют напорные и безнапорные системы подачи воды. Напорные системы обеспечивают более равномерное орошение и лучше работают зимой.

Вентиляторы

Для прокачки воздуха используют осевые вентиляторы с регулируемым приводом, позволяющие оптимизировать энергопотребление.

Особенности сухих вентиляторных градирен

В сухих градирнях охлаждение воды происходит в замкнутом контуре теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель.

В качестве теплоносителя чаще всего используется водный раствор этиленгликоля, реже применяются хладоны или рассолы.

Преимуществами сухих градирен являются:

• Возможность работы с химически агрессивными средами
• Предотвращение загрязнения атмосферы и оборотной воды
• Компактность

К недостаткам можно отнести высокую стоимость и сложность эксплуатации теплообменного контура.

Сухие градирни целесообразно использовать при небольших объемах охлаждаемой воды и высокой температуре.

Модернизация вентиляторных градирен

Со временем вентиляторные градирни могут нуждаться в модернизации по следующим причинам:

• Физический и моральный износ оборудования
• Недостаточная производительность из-за роста нагрузок
• Высокое энергопотребление
• Несоответствие современным требованиям

Замена устаревшего оборудования

Со временем материалы оросителя и других элементов градирни могут изнашиваться. Это приводит к снижению эффективности теплообмена и росту энергозатрат. В таких случаях требуется полная замена оросителя или отдельных блоков.

Повышение энергоэффективности

Современные вентиляторы с частотным регулированием позволяют оптимизировать расход энергии в зависимости от температуры наружного воздуха и нагрузки. Их установка при модернизации существенно снижает затраты.

Автоматизация системы управления

Внедрение автоматизированной системы контроля и управления градирней повышает эффективность, снижает эксплуатационные затраты и предотвращает аварийные ситуации.

Эксплуатация вентиляторных градирен в зимний период

Эксплуатация вентиляторных градирен в холодный период года требует ряда мероприятий:

Регулирование подачи воздуха

С помощью воздушных жалюзи и изменения частоты вращения вентилятора регулируют расход воздуха, не допуская чрезмерного охлаждения.

Подогрев подаваемой воды

При снижении температуры наружного воздуха ниже допустимого предела включают подогреватели оборотной воды перед подачей в градирню.

Продувка и осушение системы

В межсезонье и перед остановкой на зиму проводят продувку трубопроводов сжатым воздухом и удаление остатков воды во избежание размораживания.

Утепление элементов градирни

Для предотвращения обмерзания каркас обшивают утеплителем, а трубопроводы укрывают изоляцией.

Водоподготовка для вентиляторных градирен

Для предотвращения отложений и коррозии в системе охлаждения необходимо поддерживать оптимальное качество оборотной воды:

• Контроль pH и жесткости
• Дозирование ингибиторов коррозии и накипи
• Применение противонакипных фильтров
• Периодическая очистка и промывка системы

Правильный водно-химический режим увеличивает межремонтный срок службы градирни и снижает затраты на техническое обслуживание.

Требования к обслуживающему персоналу

Эксплуатация вентиляторных градирен требует квалифицированного персонала, который должен знать:

• Устройство и принцип работы градирни
• Порядок пуска, остановки и регулирования
• Правила технического обслуживания
• Методы контроля рабочих параметров
• Требования к водоподготовке и водно-химическому режиму

Регулярное обучение, инструктаж и проверка знаний персонала повышают надежность эксплуатации градирен.

Техническое обслуживание градирен

Регламент техобслуживания вентиляторных градирен включает:

• Ежедневный контроль рабочих параметров
• Еженедельная проверка состояния оборудования
• Ежемесячная очистка водосборного бассейна
• Планово-предупредительные ремонты

Важной частью является своевременная замена изношенных элементов и проведение профилактических мероприятий.

Контроль технического состояния

Регулярно проверяют состояние подшипников, крепежа, электродвигателей, оросителя, на наличие коррозии, отложений, биообрастаний.

Уход за оросителем

Ороситель периодически очищают от загрязнений, которые снижают эффективность теплообмена. Для мойки используют моющие средства.

Режимы работы оборудования градирни

Для оптимизации работы используют следующие режимы:

Регулирование производительности

В зависимости от температуры наружного воздуха изменяют частоту вращения вентиляторов и расход охлаждаемой воды.

Ограничение минимальной температуры

Устанавливают минимально допустимое значение температуры воды на выходе, чтобы избежать недопустимого переохлаждения.

Рециркуляция воздуха

Часть отработанного теплого воздуха возвращают на вход градирни для смешения с атмосферным воздухом и повышения температуры.

Автоматизация градирен

Система автоматизации позволяет:

• Контролировать температуру и расходы
• Регулировать производительность
• Оптимизировать энергопотребление
• Сигнализировать о неисправностях

Автоматизация снижает трудозатраты на обслуживание и повышает надежность работы градирен.