Водопроводные системы и сооружения

Раздел: Инженерные сооружения

Градирни используются в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого и глубокого охлаждения воды, и, как правило, проектируются по типовым и индивидуальным проектам, разработанным специализированными организациями.

Охладительный эффект градирен возрастает с увеличением контакта воды с воздухом, который достигается различными способами.

По принципу охлаждения воды градирни могут быть испарительными и поверхностными.

По способу подвода воздуха к охлаждаемой воде испарительные градирни подразделяют на три основные группы:

открытые или атмосферные, поступление воздуха в которые происходит продувкой их ветром и естественной конвекцией;

башенные имеющие естественную тягу воздуха за счет разности плотностей наружного воздуха и нагретого влажного воздуха внутри градирни;

вентиляторные, движение воздуха в которых происходит за счет тяги, создаваемой вентиляторами.

К поверхностным относятся радиаторные (так называемые «сухие» градирни), охлаждение воды в которых происходит через стенку радиаторов. Движение воздуха в этих градирнях обеспечивается либо вентиляторами, либо за счет тяги, создаваемой башней.

Большинство испарительных градирен, несмотря на разнообразие конструкций, имеют ряд общих элементов. К ним относятся: водораспределительные системы, оросительные устройства, водоуловители, сборные резервуары.

Водораспределительные системы. Водораспределительная система предназначена для равномерного распределения охлаждаемой воды по поверхности орошения градирни, в результате которого создается необходимая поверхность водного потока, определяющая его охлаждающую способность. Распределение воды может осуществляться как по напорной, так и безнапорной схемам.

Первая представляет собой систему трубопроводов, выполненную из металлических или асбестоцементных труб, которые оборудованы разбрызгивающими соплами. Подвод воды в систему напорного водораспределения ( VIIIЛ2) осуществляется подводящим водоводом 6 к стояку I. По коллекторам 2 и 3 вода поступает в периферийную и центральную зоны орошения, а затем по распределительным трубопроводам 5 подводится к соплам 4. На концах распределительных линий устанавливают «промывные» сопла 7.

Установка разбрызгивающих сопел осуществляется двумя способами: направленными вниз факелами и направленными вверх факелами. В первом случае расстояние от сопла до оросителя принимается равным 0,8—1 м, во втором 0,3—0,5 м. Для уменьшения опасности засорения, как правило, применяют звольвентные сопла

 VIII.13. Насадок (а) и тарелочка (б) для безнапорных систем водораспределения градирен

и ударные отражатели. Напор перед соплом поддерживают в пределах 1—3,5 м. Водораспределение осуществляют таким образом, чтобы была возможность отключать отдельные части системы, что необходимо для перераспределения плотностей орошения в зимнее время. С этой целью подводящие трубопроводы с установленными на них задвижками прокладывают в две-три нитки (см.  VIII.12).

При безнапорной системе водораспределения вода к разбрызгивающим устройствам поступает по лоткам. Разбрызгивание воды в безнапорных системах осуществляется обычно с помощью гидравлических насадков и тарелочек ( VIII. 13). Тарелочки устанавливаются под соплами.

Гидравлический расчет напорных систем заключается в определении диаметров труб и напора воды в начале системы. Расчету предшествуют определение типа и размеров разбрызгивающих сопел, их числа, разработка схемы расположения трубопроводов. Скорость движения воды в трубопроводах принимают в пределах 1,5—2,0 м/с, Гидравлический расчет лотков обычно не производят.

Поперечное сечение их устанавливают по расходу сливных трубок или по конструктивным соображениям. Скорость движения воды принимают в магистральных лотках 0,8 м/с и распределительных до 0,4 м/с.

С целью интенсификации процесса охлаждения иногда применяют дифференцированное распределение воды с уменьшением плотности дождя к центру, что достигается применением гидравлических насадков или сопел различных диаметров либо изменением расстояния между ними.

Расстояние между тарелочками или соплами определяется из условия равномерного дождя. Для проведения трудоемких гидравлических расчетов совместного действия разбрызгивающих устройств существуют программы расчета на ЭВМ.

В отечественной и зарубежной практике уделяется большое внимание распределительным системам без разбрызгивания воды. Распределение воды без разбрызгивания осуществляется благодаря пуску ее через треугольные лотки с боковыми отверстиями, фильтрации через слой пористого материала, пропуску воды через щели с регулируемой шириной и др. Эти системы эффективно работают в условиях дефицита свежей воды.

Оросительные устройства. Направление движения воздуха по отношению к охлаждаемой воде в оросительных устройствах градирен может быть противоточным и поперечным. Оросительные устройства служат для создания необходимой поверхности охлаждения. Они могут быть:

пленочного типа, теплоотдача в которых происходит главным образом с поверхности капель воды;

пленочного типа, теплотдача в которых происходит с поверхности водяной пленки, образующейся на щитах оросительного устройства;

капельно-пленочного типа, теплоотдача в которых происходит как с поверхности капель, так и с поверхности пленки.

Капельный ороситель выполняется из деревянных реек прямоугольного или треугольного сечения, которые располагаются в определенном порядке, обеспечивающем их смачивание охлаждаемой водой и возможно меньшее аэродинамическое сопротивление воздуху. При падении капель с реек верхнего яруса оросителя на нижний образуются факелы мелких брызг, создающие большую поверхность соприкосновения с воздухом, часть воды стекает. Вода при плотности орошения до 1,4 кг/(м2-с) стекает с одной рейки на другую в виде капель.

Оросители из трехгранных реек имеют хорошие гидравлические и аэродинамические показатели, но сложны в изготовлении. Наиболее широко применяются оросители из прямоугольных брусков.

Пленочный ороситель выполняют из щитов (доски толщиной 10 мм), установленных вертикально или под углом 85° на расстоянии 30—40 мм друг от друга в несколько ярусов ( VIII. 15). Вода, стекая по щитам, образует пленку толщиной 0,3—0,5 мм.

Пленочные оросители могут выполняться из асбесто- цементных листов ( VIII. 16) и полимерных материалов ( VIII. 17). Существуют ячеистые оросители, которые могут выполняться из взаимно перекрещивающихся досок, поставленных на ребро и образующих в плане ячейки. Эти оросители могут быть изготовлены также из пластмассы.

На величину поверхности охлаждения пленочных оросителей сильно влияет смачиваемость щитов. Хорошее смачивание имеют оросители из нестроганых досок и асбестоцемента. Щиты из пластмасс, обладающие гидрофобными свойствами, смачиваются неполностью до момента образования карбонатной пленки.

Капельно-пленочный ороситель выполняют как в виде комбинации из решетника и щитов пленочного типа, так и в виде щитов пленочного типа с увеличенными разрывами между досками ( VIII. 18). При протекании воды с доски на доску образуются факелы разбрызгивания, повышающие теплоотдачу. Оросители этого типа обладают лучшим эффектом охлаждения, чем капельный, но имеют более высокую стоимость, однако эта стоимость ниже стоимости пленочного оросителя. Применение капельно-пленочного оросителя в совокупности с про- тивоточным движением воздуха позволяет увеличить гидравлическую нагрузку в 1,5—2 раза по сравнению с капельным оросителем, что приводит к повышению производительности градирни.

Пленочный ороситель применяют для устойчивого и глубокого охлаждения воды, а также в условиях жаркого климата с расчетной температурой воздуха по влажному термометру выше 21 °С. Его использование позволяет уменьшить площадь градирни на 30—40 % по сравнению с капельным оросителем той же производительности что является важным преимуществом при строительстве градирен на застроенной территории.

Выбор типа оросителя зависит также от химико-физического состава охлаждаемой воды. Наличие в воде жиров, смол нефтепродуктов, а также взвешенных веществ препятствует применению пленочных оросителей, так как может происходить засорение пространства между стоящими рядом щитами. В этом случае наблюдается плохая смачиваемост!? щитов и происходит ухудшение охлаждения воды. В таких условиях применяются капельные оросители или они не применяются вообще.

Плотность орошения для капельных оросителей башенных градирен обычно принимается равной не менее 0,8 кг/(м2-с), для пленочных— 1,4 кг/(м2-с). Для вентиляторных градирен плотность орошения ориентировочно может быть принята: при пленочном оросителе 2,2— 3,3 кг/(м2»с), капельном оросителе 1,7—2,2 кг/(м2-с) и брызгальном 1,4—1,7 кг/(м2-с).

Водоуловительные установки. Вынос капель из градирен вызывает потери воды в системах водоснабжения промышленных предприятий, На некоторых предприятиях вынос недопустим по санитарным соображениям и для охраны окружающей среды.

Учитывая, что размеры, мощность и число градирен на промышленных площадках непрерывно возрастают, количество уносимой из них воды весьма велико. С целью уменьшения ее выноса над водораспределителями градирен устанавливают водоуловители, что позволяет снизить вынос воды из градирни до 0,05—0,2 % расхода оборотной воды.

Из применяемых водоуловителей наиболее распространены водоуловители, выполняемые из двух рядов наклонных досок ( VIII. 19, а) и из волнистых асбоцементных листов ( VIII. 19, б).

Установка водоуловители в некоторой степени увеличивает аэродинамическое сопротивление градирен, которое зависит от ряда факторов: степени заполнения живого сечения водоуловителя лопатками, наклона, формы, их взаимного расположения, материала.

Наличие водоуловителя в градирне приводит к неравномерности распределения потока воздуха перед вентилятором, что может привести к снижению КПД вентиляторной установки. На  VIII.20 приведены рекомендуемые схемы расположения водоуловителей, позволяющие выравнивать поток воздуха.

Применение водоуловителей из волнистого полиэтилена позволяет исключить недостатки рассмотренных конструкций. Их аэродинамическое сопротивление ниже сопротивления деревянных и асбестоцементных водоуловителей.

Открытые градирни. Открытые градирни бывают двух типов: брызгальные и капельные. Их применяют в системах водоснабжения с расходом оборотной воды от 15 до 500 м3/ч, допускающих временное нарушение технологического процесса отдельных установок.

Градирня предствляет собой брызгальный бассейн, огражденный со всех сторон жалюзийными решетками, уменьшающими вынос воды за пределы бассейна; решетки выполняют из досок под углом 45—60 0 к горизонту. Схема открытой градирни с деревянным каркасом приведена на  VIII.21. Емкость 5 для сбора охлажденной воды оборудована отводящими 6, переливными 4 и грязевыми 3 трубопроводами. Вода в водораспределительную систему 1 из двух ярусов подается по подводящим трубопроводам. Верхний ярус системы предназначен для летних условий, нижний — для зимних, что обеспечивает нормальный температурный режим работы градирни. Разбрызгивание воды производится соплами небольшой производительности.

В капельной градирне в отличие от брызгальной имеется ороситель из деревянных реек 2. Наличие оросителя зависит от качества охлаждаемой воды и требований к температуре охлажденной воды.

В плане градирни прямоугольной и квадратной формы с максимальной шириной не более 4 м и длиной 20 м. Общая высота может достигать 16 м, а число ярусов решетников — 8—12, но не более 20.

Область применения открытых градирен определяется следующими оптимальными условиями: удельная тепловая нагрузка 8—17 кВт/м2; плотность орошения 0,8— 1,4 кг/(м2-с); перепад температур горячей и охлажденной воды 5—10 °С.

Максимальная удельная тепловая нагрузка может составлять 35—60 кВт/м2. С помощью этих градирен температуру охлажденной воды получают на 8—10 °С выше температуры по смоченному термометру.

Разработаны типовые проекты градирен площадью от 4 до 80 м2. Размещение их на площадке такое же, что и для брызгальных бассейнов, но в связи с уменьшением потерь за счет уноса воды ветром разрыв между градирнями и зданиями может быть сокращен. Градирни устанавливаются в один ряд. Охладительный эффект зависит от силы и направления ветра, поэтому область их применения ограничена.

Расчет открытых градирен выполняется по графикам, построенным на основе экспериментальных данных для определенных условий. Конкретные условия учитываются введением поправочных коэффициентов.

Наиболее сложным элементом башенной градирни является вытяжная башня, конструкция которой в основном определяется материалом, из которого ее сооружают.

Вытяжные башни работают в очень тяжелых условиях: оболочка башен находится под воздействием влажного теплого воздуха в градирне и холодного воздуха снаружи в зимний период, на внутренних поверхностях образуется конденсат. Таким образом, важен выбор материала.

Опыт применения железобетона в градирнях показывает, что оболочки башен вследствие насыщения бетона изнутри влагой и многократного замерзания и оттаивания его под влиянием температур наружного воздуха в зимний период интенсивно разрушаются. Металлические каркасно-обшивочные башни строят в районах с суровым зимним климатом. Они имеют пирамидальную форму с основанием в виде многоугольника или квадрата. Деревянный каркас используют в градирнях, имеющих небольшую площадь.

Обшивка градирен должна быть плотной, недопус- кающей подсасывания наружного воздуха. Ее выполняют изнутри асбоцементными, пластмассовыми листами, деревом и иногда алюминием.

Асбестоцементные листы, насыщаясь водою под влиянием размораживания, могут расслаиваться. Чтобы этого не происходило, их пропитывают стойкими водозащитными составами.

Применение полимерных материалов для строительства градирен является весьма перспективным. Легкость материала позволяет облегчить конструкцию градирни и повысить их эксплуатационные качества. Основные требования к полимерным материалам для наружной обшивки и обшивки вытяжных башен следующие: достаточная прочность для воспринятия ветровых нагрузок и длительная прочность; невозгораемость; отсутствие хрупкости и потери прочности в пределах возможных комбинаций температур окружающего воздуха; химическая стойкость к воздействию конденсата и воды; минимальная водопоглощаемость; морозостойкость.

В недалеком прошлом дерево являлось основным материалом для строительства градирен. Постепенно оно вытесняется другими материалами. Разрушение дерева происходит по причинам химического и биологического характера. Продление срока службы дерева достигается его антисептированием.

Подвод воздуха к оросителю в башенной градирне производится через входные окна по периметру градирни. Равномерность распределения воздуха оказывает большое влияние на охлаждающую способность градирни, что во многом зависит от размера окон. Их суммарная площадь принимается равной 35—45 % площади градирни в плане. Для улучшения аэродинамических характеристик градирни над входными окнами устанавливается воздухонаправляющий козырек по всему ее периметру.

Окна оборудуются поворотными и навесными щитами, позволяющими менять режим поступления воздуха в градирню с целью поддержания требуемого температурного режима.

Типовыми проектами предусматриваются градирни с площадью орошения от 1200 до 3200 м2 при гидравлической нагрузке от 400 до 6000 кг/с. Существуют градирни больших размеров, а соответственно и большей производительности. Определение технологических параметров градирен осуществляется с аэродинамическим, термическим и гидравлическим расчетами. Все расчеты выполняются как для вновь проектируемых градирен, так и при привязке их типовых проектов к местным условиям строительства.

При проектировании новых градирен предварительно выбирают тип и конструкцию градирни, основные размеры входных окон, воздухораспределителя, оросителя, водораспределителя и других элементов. При выборе типовых градирен эти параметры заданы.

Аэродинамический расчет градирен, как правило, предшествует тепловому расчету. К вопросам аэродинамики относят сопротивление градирен проходящему через них воздуху и распределение воздуха в оросителе. Аэродинамические качества градирен в значительной степени определяют их охлаждающую способность.

В результате аэродинамического расчета вновь проектируемых градирен необходимо установить соответствие аэродинамического сопротивления тяге, создаваемой башней принятых размеров. Если окажется, что аэродинамическое сопротивление градирни соответствует тяге башни, то переходят к тепловому расчету. В противном случае принимают другой тип и конструктивные размеры элементов градирни, после чего аэродинамический расчет повторяют.

Решение приведенных уравнений сопряжено с определенными трудностями, поэтому принимаются различные допущения, позволяющие их решить с некоторым приближением.

Определение скорости воздуха и температуры воды производят на основании расчета сопротивления градирни и тяги воздуха по выше приведенным уравнениям.

На тепловые и аэродинамические расчеты градирен ввиду громоздкости расчетных уравнений, большого числа расчетных параметров, входящих в эти уравнения, и необходимости применения метода последовательных приближений (подбора) для нахождения искомых величии требуются большие затраты времени. Особенно много времени требуется для технико-экономических расчетов по выбору оптимальных проектных решений, когда необходимо рассмотреть большое количество вариантов.

Такие расчеты проводятся, как правило, с использованием ЭВМ. Для этих целей во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, ВНИИ ВОДГЕО разработаны соответствующие алгоритмы расчета и программы.

Для упрощения теплового расчета градирен в ряде случаев можно пользоваться эмпирическими графиками охлаждения и формулами. Эти графики и формулы, как правило, могут быть применены для тех типов и конструкций градирен, по которым имеются данные натурных испытаний, положенных в основу построения графиков. Графики охлаждения можно использовать для «привязки» существующих проектов градирен к местным условиям.

Эмпирические графики охлаждения устанавливают зависимость между температурой воды и атмосферного воздуха и гидравлической нагрузкой. Они составлены для определенной плотности орошения q, заданного температурного перепада At и известной площади орошения F ор.

Расчет по графикам сводится к определению плотности орошения с/, кг/(м2-с), по температуре воды на входе в градирню ti, °С, температуре воды на выходе из градирни tit °С, и заданным расчетным параметрам наружного воздуха — температуре по сухому термометру 0, °С, и относительной влажности наружного воздуха <р, %, или только по температуре воздуха по влажному термометру т, °С. По плотности орошения и гидравлической нагрузке градирен G, кг/с, определяется суммарная площадь орошения F0V = G/q.

По суммарной площади орошения F0p, м2, и площади орошения одной градирни fop, м2, определяется число градирен (секций) N.

Возможно решить и обратную задачу, т. е. по заданной плотности орошения определить температуру воды на выходе из градирни t2 при прочих равных условиях.

Указанные технологические расчеты проводятся для среднесуточных температур атмосферного воздуха по сухому и влажному термометрам за летний период года по многолетним наблюдениям при обеспеченности 1—10%.

Вентиляторные градирни. Вентиляторные градирни применяют в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого и глубокого охлаждения воды, при необходимости маневренного регулирования температуры охлажденной воды, автоматизации для поддержания заданной температуры охлажденной воды или охлаждаемого продукта, а также при необходимости сокращения объемов строительных работ.

Сооружение вентиляторных градирен дешевле башенных на 50—80 % и брызгальных бассейнов на 30—50 %. В сравнении с башенными градирнями они работают при более низких напорах воды, однако для привода вентиляторов необходим значительный расход электроэнергии, а сами вентиляторы и их приводы нуждаются в постоянном уходе и ремонте.

По способу подачи воздуха в ороситель вентиляторные градирни бывают двух типов: нагнетательные и отсасывающие. При верхнем расположении вентиляторы отсасывают воздух из градирни, при нижнем —нагнетают. Для градирен используются специальные осевые отсасывающие или нагнетательные вентиляторы. Преимущественное распространение получили градирни с отсасывающими вентиляторами.

При отсасывающих вентиляторах обеспечивается более равномерное распределение воздуха по поперечному сечению в основании градирни, чем при нагнетательных, происходит меньший подсос влажного теплого воздуха, попадающего в градирню через входные окна.

При нагнетательных вентиляторах воздух из градирни выходит со скоростью в 5—6 раз меньшей, чем при отсасывающих вентиляторах; даже слабый ветер способствует задуванию уходящего влажного теплого воздуха вниз, а также к засасыванию его вентилятором, что приводит к резкому ухудшению охлаждающей способности и требуется увеличение размеров градирен. Исходя из этого нагнетательные вентиляторы применяют для градирен с малой площадью орошения. В холодную погоду лопасти нагнетательного вентилятора могут обмерзать; в отсасывающих градирнях возможность обмерзания меньше, так как лопасти постоянно омываются теплым воздухом.

Монтаж нагнетательных вентиляторов более прост. Улучшается доступ к ним, проще соединение с электродвигателем, чем у всасывающих вентиляторов. С несущего каркаса градирни снимается нагрузка, исключается вибрация.

При использовании отсасывающих вентиляторов возможно значительное увеличение диаметра рабочего колеса, что позволяет снизить число вентиляторных установок для больших градирен, повысить их экономичность и снизить шум.

В случае установки осевого нагнетательного вентилятора увеличение диаметра рабочего колеса связано с увеличением высоты подачи воды, а следовательно, и расхода электроэнергии на циркуляционные насосы.

Лопасти вентиляторов изготовляют из алюминиевых сплавов, пластмасс, нержавеющей стали и обыкновенной стали с антикоррозионным покрытием.

Регулировку вентиляторов осуществляют изменением числа оборотов с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт или двухскоростных многополюсных электродвигателей, поворотом лопастей.

Для охлаждения оборотной воды в количестве 100— 10 000 м3/ч применяют многосекционные отсасывающие градирни с секциями площадью до 200 м2 каждая квадратной или прямоугольной формы в плане ( VIII.26). При охлаждении оборотной воды в количествах более 10 000 м3/ч применяются отсасывающие градирни площадью орошения 400 м2 и более, круглые, квадратные, многоугольные в плане одновентиляторные и секционные. Схема одновентиляторной градирни площадью 400 м2 с вентилятором 1ВГ-104 приведена на  VIII.27. Каркас градирен может быть стальным или железобетонным. Для обшивки градирен применяют дерево, ас- бестоцементные листы, стеклопластик.

В градирнях применяют пленочные, капельно-пленочный, капельный и брызгальный оросители с противоточным движением воздуха в них. В южных районах, где нет опасности обмерзания градирен, возможно применение отсасывающих градирен с поперечным движением воздуха в оросителе.

Суммарное аэродинамическое сопротивление поперечно-точных градирен ниже, чем у противоточных. Капитальные затраты при их строительстве сокращаются.

Область применения вентиляторных отсасывающих градирен определяется следующими параметрами: удельная тепловая нагрузка 90—120 кВт/м2; перепад температуры воды до 25 °С и выше; разность температур охлажденной воды и температуры атмосферного воздуха по смоченному термометру 4—5°С.

Приведенные данные указывают на то, что вентиляторные градирни могут охлаждать воду до более низких температур, чем башенные градирни, и тем более, чем брызгальные бассейны и водохранилища-охладители (при равных условиях). Таким образом, для достижения одинакового эффекта охлаждения вентиляторные градирни требуют меньшей площади застройки по сравнению с другими охладителями воды.

Однако вентиляторные градирни имеют один существенный недостаток, который иногда ограничивает их применение (например, в теплоэнергетике); для привода вентиляторов требуется электроэнергия, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов.

Для охлаждения воды в количестве от 10 до 800 м3/ч для потребителей, находящихся внутри зданий, применяют нагнетательные вентиляторные градирни с противо- точным и поперечным движением воздуха, которые размещают на плоской кровле. Оросители в этих градирнях капельного и пленочного типа выполнены из дерева или пластмассы; каркас градирен — из стали или алюминие- вомагниевых сплавов с асбестоцементной облицовкой. Градирня имеет поддон для сбора-охлажденной воды слоем 100—150 мм. Необходимый аварийный запас воды хранится в резервуаре, установленном в здании или вне его. Градирни допускают плотность орошения от 1,1 до 3,3 кг/(м2-с) в зависимости от требований к температуре охлажденной воды.

Тепловой расчет вентиляторных градирен проводится по той же методике, что и расчет башенных градирен.

При выборе типовых решений градирен пользуются графиками охлаждения, составленными на основе результатов обследований действующих градирен.

Радиаторные градирни. Радиаторные градирни (сухие) используют в районах с ограниченными водными ресурсами. Они бывают как с искусственной, так и с естественной тягой воздуха.

Радиаторная градирня представляет собой систему радиаторов, выполненных из стали или сплава меди и алюминия, и скомпонованных в несколько секций. Малая теплоемкость воздуха и низкий коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху через стенки радиаторов требуют создания сильно развитой поверхности охлаждения и осуществления циркуляции больших количеств воздуха через радиаторы. На  VIIL28 показана принципиальная схема радиаторной градирни, оборудованной вентилятором 1. Радиатор 2 состоит из алюминиевых труб с ребрами.

Радиаторы монтируют из стандартных элементов размером в плане 150X2500 мм при высоте около 5 м. По высоте они состоят из одного, двух или трех элементов. Поверхность охлаждения одного элемента 36 м2. Масса каждого элемента 500 кг. Радиаторы устанавливаются в нижней части градирни под углом 60° друг к другу.

В теплое время года температура охлажденной воды значительно выше, чем в испарительных градирнях, и бывает на 15—20°С выше температуры воздуха. Зимой вода охлаждается до более низких температур и составляет 5—6°С. Охлаждение воды может быть улучшено орошением водой наружной поверхности радиаторов.

Стоимость радиаторных градирен выше стоимости испарительных градирен.

Температуру охлажденной воды в радиаторных градирнях определяют по графикам охлаждения, которые составлены для определенной конструкции теплообменников.

Эксплуатация градирен. Эксплуатация градирен любого типа сводится к регулированию, уходу за элементами сооружений и оборудования, созданию нормальных условий работы.

Регулирование работы градирен проводят с целью повышения ее охлаждающего эффекта, что достигается созданием одинаковой плотности дождя на всей поверхности оросителя. Все операции по регулированию осуществляют с помощью задвижек и шиберов, а также изменением режима работы вентиляторов.

Уход за градирнями сводится к периодической очистке от механических засорений и ремонту водораспределительных труб, сопел, лотков, оросителя, водоуловителя и резервуара под градирней, а также смазке вентиляторов, приводов и их регулировке.

Особенно усложняется работа градирен в зимний период, когда происходит их обмерзание, в результате которого создается аварийная ситуация, происходят деформации и обрушение участков оросителя из-за нагрузок от льда. Обмерзание происходит в местах соприкосновения холодного воздуха с относительно небольшим количеством теплой воды: входные окна, стойки оросителя, часть оросителя. В вентиляторных градирнях сильное обмерзание оросителя может привести к опасным вибрациям строительных конструкций.

При образовании ледяной завесы в окнах количество поступающего в градирню воздуха резко уменьшается и температура охлажденной воды возрастает до 28— 30 °С.

Борьба с обмерзанием осуществляется различными способами. Одним из них является обеспечение равномерного распределения охлаждаемой воды по периферийной поверхности оросителя, перерасределение нагрузки между периферийной и центральной частями оросителя в сторону ее увеличения на периферии. В открытых градирнях зимой осуществляется переход на работу нижнего яруса водораспределительной системы с целью уменьшения продолжительности контакта воды с воздухом.

При температуре охлажденной воды 12—15°С, как показывает опыт эксплуатации, облединение градирен не выходит за пределы допустимого.

При эксплуатации башенных градирен борьбу с обмерзанием осуществляют следующим образом:

1.         Лед, образовавшийся в окнах градирни, скалывают несколько раз в смену. Верхнюю часть окон при наступлении морозов закрывают навесными щитами.

2.         По периметру градирни на расстоянии 2 м от нее сооружают брызгальную установку с соплами. Расход на брызгальную установку составляет 20—30 % расхода, поступающего на градирню.

3.         Расход воздуха, поступающего в градирню, регулируют с помощью щитов на входных окнах.

В практике эксплуатации вентиляторных градирен осуществляют следующие мероприятия по борьбе с обмерзанием:

отключение вентиляторов при температуре —20, —30 °С;

уменьшение расхода поступающего воздуха за счет перевода вентиляторов на пониженное число оборотов;

периодическое изменение направления движения воздуха, осуществляемого в результате обратного вращения '(реверса) вентилятора

установка на окнах вентиляторных градирен щитов, которые можно использовать для дополнительного регулирования расхода воздуха;

отключение отдельных секций градирен.

Для предотвращения замерзания радиаторов в «сухих» градирнях осуществляют следующие мероприятия: отключение отдельных радиаторов с целью повышения тепловых нагрузок на работающие радиаторы;

уменьшение расхода воздуха путем закрытия радиаторов специальными жалюзями, изменения скорости вращения вентилятора или его остановки;

автоматическое включение подогрева охлаждаемой воды при внезапном понижении температуры охлажденной воды ниже заданного предела вследствие резкого снижения тепловой нагрузки, уменьшения температуры воздуха или увеличения скорости ветра;

автоматическое опорожнение секций радиаторов в случае аварийной остановки циркуляционных насосов.

В процессе эксплуатации в наружной обшивке градирен необходимо ликвидировать щели, являющиеся очагами образования льда.

При отключении градирни в зимний период во избежание промерзания основания водосборный бассейн должен быть заполнен водой. Для уменьшения расхода теплоты необходимо осуществлять циркуляцию воды в бассейне. Окна градирни должны быть плотно закрыты.

Размещение градирен на площадке. Градирни размещают на промышленной площадке из условия обеспечения беспрепятственного поступления воздуха и его отвода, а также наименьшей протяженности трубопроводов и каналов; при этом учитывают направление господствующих ветров зимой и летом, возможность туманообразо- вания и вынос капель воды за пределы градирни, вызывающие обмерзание расположенных вблизи зданий.

В целях уменьшения диаметров и протяженности трубопроводов сетей предусматривают (при соответствующем технико-экономическом обосновании) децентрализацию систем оборотного водоснабжения с максимальным приближением градирен к потребителям воды.

На промышленной площадке могут быть десятки градирен. При близком расположении градирен друг к другу выходящий из них нагретый воздух, попадая во входные окна соседней градирни, ухудшает ее охлаждающую способность. Правильный выбор схемы размещения градирен и расстояний между ними в значительной мере снижает неблагоприятное влияние их друг от друга. Этот выбор обосновывается технико-экономическими расчетами с учетом перечисленных выше факторов.

Большое число градирен в одном узле (под влиянием большого количества теплоты и влаги) может привести к изменению микроклимата, что необходимо учитывать при проведении теплотехнических расчетов.

Высокие и большие градирни способствуют лучшему рассеиванию выходящих паров воды, меньшему увлажнению окружающего воздуха и повышению его температуры, чем градирни низкие и малые Исходя из этих соображений, число градирен в оборотном цикле следует принимать минимальным; этого можно достигнуть увели-

чением их размеров. Обычно выбор размеров градирен производят исходя из условия, что минимальное число секций или отдельно стоящих градирен в одном узле должно быть равно 2, оптимальное—8 и максимально допустимое —12.

На основании отечественных и зарубежных исследований по взаимному влиянию охладителей друг на друга можно рекомендовать минимальные расстояния между ними по СНиП II-89—80 ( VIII.2).

С целью уменьшения площади, занимаемой охладителями в отличие от традиционных схем оборотного водоснабжения, рекомендуется, где это возможно, производить блокирование градирен и циркуляционных насосных станций. Блокирование заключается в расположении градирен непосредственно на здании насосных станций, чем достигается следующее:

сокращение площади водоблока; уменьшение протяженности сетей водоснабжения и инженерных коммуникаций на водоблоке;

снижение капитальных затрат на строительство и на освоение территории.

Вертикальные блоки насосных-градирен находят применение как на вновь строящихся предприятиях, так и особенно при расширении и реконструкции действующих предприятий, не имеющих достаточной площади.

Особое значение приобретает применение сблокированных сооружений на предприятиях, действующих в черте города, при переводе их с прямоточного водоснабжения на оборотное с использованием воды от хозяйственно-питьевого водопровода.

Градирни, совмещенные с резервуаром-отстойником для осветления воды, рекомендуется применять в оборотных циклах на предприятиях с повышенной запыленностью территории или расположенных в районах возникновения пыльных бурь. Такая компоновка, помимо ранее указанных преимуществ, позволяет упростить условия эксплуатации систем оборотного водоснабжения.