Когда на предприятии заходит речь о новой системе охлаждения, разговор почти сразу сводится к выбору градирни — аппарата, от которого зависит температура оборотной воды, а вместе с ней производительность печей, компрессоров, конденсаторов и реакторов. Для большинства отраслей оптимальным решением оказывается вентиляторная испарительная градирня: она компактна, управляема и работает одинаково уверенно в июльский зной и в январский мороз. Не случайно инженеры, которым поручено обновить водооборотный цикл, первым делом вводят в поисковой строке «градирня опросный лист»: именно с этого документа начинается любой серьезный проект, и от точности его заполнения зависит конечный результат.
Вентиляторная градирня — это испарительный охладитель с принудительной подачей воздуха. В отличие от башенных сооружений, где тяга создается естественным путем и требует высоты в десятки метров, здесь поток формирует осевой вентилятор. Отсюда главные достоинства: небольшие габариты, умеренные капитальные затраты, короткие сроки строительства и возможность точно регулировать глубину охлаждения. Секционная компоновка позволяет набирать нужную производительность из одинаковых блоков, отключать часть из них при снижении нагрузки и выводить в ремонт без остановки производства. Такие аппараты работают на ТЭЦ, металлургических, химических, нефтеперерабатывающих и пищевых предприятиях.
Как работает вентиляторная градирня
В основе работы лежит простое физическое явление: испаряясь, вода забирает тепло у оставшегося объема. Чтобы этот процесс шел быстро, воду необходимо раздробить и привести в тесный контакт с большим количеством воздуха. Нагретая вода, вернувшаяся от потребителей, поступает в верхнюю часть аппарата, растекается по оросителю тонкой пленкой и каплями, а навстречу или поперек ей движется воздушный поток. Влажный теплый воздух выбрасывается в атмосферу, а охлажденная вода собирается внизу, в бассейне, и насосами возвращается в цикл. Потери на испарение и унос составляют малую долю расхода и восполняются подпиткой свежей водой из источника. Последовательность выглядит так:
- Подача нагретой воды от потребителей в систему водораспределения.
- Разбрызгивание воды через форсунки и равномерное орошение блоков оросителя.
- Тепло- и массообмен с воздухом, который подает вентилятор, испарение части воды.
- Сбор охлажденной воды в бассейне и возврат потребителям насосами.
Предел охлаждения в испарительной градирне определяется не температурой воздуха, которую показывает обычный термометр, а температурой по мокрому термометру, зависящей от влажности. Хорошо рассчитанный аппарат приближает воду к этому пределу на несколько градусов, и именно поэтому в жаркий, но сухой день градирня способна выдавать воду холоднее окружающего воздуха. Интенсивность процесса регулируют частотой вращения вентилятора и числом работающих секций. Летом все секции работают на полную мощность, зимой обороты снижают, а часть вентиляторов останавливают, оберегая ороситель от обмерзания и экономя электроэнергию. Автоматика выполняет эту работу без участия оператора.
Конструкция и ключевые узлы
Основу градирни составляет каркас — несущая конструкция из стального проката с антикоррозионной защитой или из композитных материалов, обшитая листами, которые формируют воздушный тракт. Внутри размещается система водораспределения: коллекторы и форсунки, равномерно орошающие всю площадь секции. Ниже уложены блоки оросителя, от формы и материала которых более всего зависит эффективность аппарата. Над зоной орошения устанавливают каплеуловитель, удерживающий влагу, которую иначе унес бы поток воздуха. Венчает конструкцию вентиляторная установка — рабочее колесо в диффузоре с электроприводом. Замыкает перечень водосборный бассейн, откуда охлажденная вода забирается насосами.
По взаимному направлению потоков различают противоточные градирни, где воздух поднимается навстречу стекающей воде, и поперечноточные, где он пересекает ее горизонтально. Каждая схема имеет свою область применения, и выбор между ними делают по результатам расчета, а не по привычке или моде. Отдельный класс составляют блочно-модульные градирни заводской готовности: их привозят на площадку крупными узлами и собирают в короткие сроки, что особенно ценно при реконструкции действующих производств с жесткими сроками. Нередко новую градирню ставят на существующий фундамент или даже на кровлю здания, если свободной земли на территории нет, — и конструкция должна быть к этому приспособлена.
Подбор градирни и роль опросного листа
Градирня не относится к оборудованию, которое выбирают по каталогу. Одна и та же секция охладит воду по-разному в Норильске и в Астрахани, при перепаде в пять градусов и в пятнадцать, на чистой воде и на загрязненной. Поэтому производитель не может назвать ни типоразмер, ни цену, пока не получит полные исходные данные об объекте. Чтобы ничего не упустить и не тратить недели на переписку, их собирают в опросном листе — короткой анкете, которую за час-другой заполняет технолог или главный энергетик предприятия. Чем точнее сведения, тем ближе расчет к действительности и тем меньше неприятных сюрпризов на монтаже и пусконаладке. Как правило, в опросном листе указывают:
- расход оборотной воды, режим работы и возможные колебания нагрузки;
- температуру воды на входе в градирню и требуемую на выходе, тепловую нагрузку;
- район строительства и расчетные параметры наружного воздуха в летний период;
- качество оборотной и подпиточной воды, наличие взвесей, масел, агрессивных примесей;
- условия размещения: габариты площадки, существующий фундамент, ограничения по высоте и шуму;
- пожелания к материалам, автоматике, составу поставки и срокам изготовления.
Получив заполненный лист, инженеры выполняют тепловой и аэродинамический расчет, определяют площадь орошения, тип и высоту оросителя, число секций, параметры вентилятора и мощность привода. На этом же этапе выясняется, нужны ли меры против обмерзания, частотное регулирование, фильтрация и реагентная обработка воды. В итоге заказчик получает технико-коммерческое предложение, в котором понятно, за что он платит и на какой результат может рассчитывать. Экономить время на этой стадии не стоит: ошибка в исходных данных обернется либо переплатой за лишнюю мощность, либо нехваткой холода в самые жаркие недели года, когда производство загружено полностью, а резервов уже нет.
Вентиляторные градирни «ИНСПРО»
Российская производственно-инжиниринговая компания «ИНСПРО» проектирует и производит вентиляторные испарительные градирни для разных отраслей промышленности — секционные, блочно-модульные, поперечноточные, а также двухконтурные гибридные аппараты для задач, где оборотная вода не должна соприкасаться с воздухом. Каждая градирня рассчитывается под условия конкретного объекта, а при необходимости дополняется резервуарами, насосной станцией, фильтрами, установкой дозирования реагентов и системой автоматизации. Заказчик получает готовый водооборотный цикл и одного исполнителя, который отвечает за весь путь — от конструкторской документации до монтажа, пусконаладки и сервиса.
За плечами компании — десятки реализованных проектов. Для золотоизвлекательной фабрики АО «Полюс» изготовлена вентиляторная испарительная градирня на 4500 м³/ч, для ПАО «Кокс» — модульная поперечноточная градирня турбинного отделения, для Челябинского цинкового завода — градирня, размещенная на кровле, с резервуарами и комплексной АСУ ТП. Чтобы узнать, какое решение подойдет вашему предприятию, достаточно запросить у специалистов «ИНСПРО» опросный лист и вернуть его заполненным: на основе этих данных инженеры выполнят расчет и подготовят предложение. Несколько строк, заполненных сегодня, — первый шаг к системе охлаждения, которая будет надежно работать долгие годы.
