Вентиляторная градирня и общая классификация охладительных систем

Традиционные методы охлаждения на электростанциях являются чрезвычайно водоемкими процессами: такое охлаждение требует использования больших естественных водоёмов (океан, море, большая река), а сброс тепла в них, вызывает тепловое загрязнение окружающей среды.
Самыми распространенными устройствами для охлаждения больших объемов воды являются градирни.

В настоящее время для промышленного охлаждения воды используются градирни следующих типов:

- вентиляторные;
- башенные;
- открытые;
- сухие;
- гибридные;
- градирни других типов.

И у нас в стране, и за рубежом чаще всего для охлаждения оборотной воды используются вентиляторные градирни. Они бывают отдельно стоящими или одновентиляторными, секционными и поперечно-точными.

Упрощенно принцип действия одновентиляторной градирни представлен на рисунке. Обратная вода подается на распределительную систему и через сопла разбрызгивается по поверхности оросителя. Через входные окна вентилятор всасывает атмосферный воздух, который поднимается вверх и охлаждает воду, стекающую по поверхности оросителя. Затем охлажденная вода стекает в резервуар, а теплый воздух через диффузор выводится в атмосферу. Поднимающийся воздух уносит с собой мелкие капли влаги. Для того чтобы снизить потери оборотной воды, в верхней части градирни устанавливается каплеуловитель. Иногда для увеличения производительности на объекте устанавливается несколько одновентиляторных градирен. При этом они объединяются в одну или несколько общих систем охлаждения.

1-распределительная система
2-сопла
3-ороситель
4-вентилятор
5-входные окна
6-каплеуловитель
7-диффузор
8-резервуар

Секционные градирни представляют собой агрегаты, состоящие из нескольких вентиляторов, оросителей, систем подачи воды и т. д., объединенных в одном кожухе или строении. Их целесообразно применять в тех случаях, когда градирня большой производительности должна размещаться на ограниченном участке земли. Они могут состоять из нескольких (до 10 и более) секций и располагаться на площади не более 120 м2.

В поперечно-точных градирнях воздух проходит ороситель по горизонтали. Коэффициент тепломассопередачи таких градирен ниже на 15–20%, они отличаются большими габаритами и стоимостью, а зимой сильно обмерзают. В то же время такие установки ниже традиционных вентиляторных градирен, обладают меньшим аэродинамическим сопротивлением и как следствие являются более экономичными. Как правило, они окупаются за 8–10 лет. В основном поперечно-точные градирни используют для охлаждения воды в странах с теплым климатом.
Башенные градирни отличаются большой площадью испарения и их целесообразно использовать для охлаждения воды при расходе более 6000 м3/ч. Всасывание воздуха у них осуществляется не с помощью вентилятора, а за счет естественной тяги или ветра. В основном они используются для охлаждения больших объемов воды, которые требуются для работы ТЭС или АЭС. Основными недостатками таких градирен являются высокая стоимость и большая занимаемая площадь. В то же время они проще в эксплуатации, экономичнее (для их работы не нужна электроэнергия), могут быть размещены достаточно близко к промышленному объекту – отвод влажного воздуха осуществляется на значительной высоте.

В сухих градирнях роль оросителя играет радиатор, состоящий из стальных или алюминиевых трубок. Охлаждаемая вода циркулирует по закрытому контуру и оказывается полностью изолированной от атмосферного воздуха. Стоимость сухих градирен значительно превышает стоимость традиционных вентиляторных, они неэффективны при высокой начальной температуре обратной воды. С другой стороны, их использование не приводит к повышению влажности воздуха и химическому загрязнению местности, прилегающей к установке. Поэтому сухие градирни широко используются в странах, где большое внимание уделяется экологической безопасности.

Гибридные градирни, градирни с тонкослойными отстойниками и градирни других типов используются для решения специфических технических задач и у нас в стране широкого распространения пока не получили.