ЧТО ТАКОЕ ГРАДИРНИ?

Охлаждение — это процесс передачи тепловой энергии посредством теплового излучения, теплопроводности или конвекции. В промышленных процессах охлаждение достигается с помощью различных механизмов, требующих разного оборудования. Наиболее распространенным механизмом промышленного охлаждения является использование градирни.

Охлаждающая вода

В качестве теплоносителя в градирнях используется вода. Вода обладает несколькими ключевыми свойствами, которые делают ее хорошим выбором в качестве теплоносителя:

Высокая удельная теплоемкость

Высокая теплота испарения

Высокая температура кипения

Бюджетный

ТИПЫ ГЛАРИНД:

Существует множество переменных, которые могут повлиять на системы градирен, включая качество подпиточной воды, график работы и стрессовые факторы. Хотя существует только три основных типа градирен, конструктивные и эксплуатационные различия затрудняют обобщение. Для целей данного обсуждения мы группируем системы охлаждения в зависимости от того, что происходит с охлаждающей водой. Здесь мы уделяем внимание трем типам систем охлаждения:

Прямоточная система охлаждения

Сухая градирня (закрытая рециркуляционная система)

Мокрая градирня (открытая рециркуляционная система)

Прямоточная система охлаждения:

При прямоточном охлаждении вода закачивается из ближайшего источника и проходит через систему только один раз для поглощения технологического тепла. Затем он выбрасывается обратно в первоначальный источник.  Этим источником может быть река, озеро, океан или колодец.

Эта конструкция распространена там, где доступны большие объемы недорогой воды.  Кроме того, эти системы типичны, когда потребность в охлаждении низкая или умеренная, процессы не являются критическими и есть место для размещения крупного оборудования и больших объемов воды. Одним из недостатков прямоточного охлаждения является подверженность воздействиям случайных водных явлений, таких как наводнения. Более того, эти системы постепенно выводятся из эксплуатации из-за опасений по поводу качества и сохранения воды.

Сухая градирня:

В закрытых рециркуляционных системах или сухих градирнях тепло, поглощенное охлаждающей водой, либо передается второму теплоносителю, либо выбрасывается в атмосферу. Слово «сухой» используется потому, что вода никогда не подвергается воздействию воздуха, и в результате теряется очень мало воды. Автомобильный двигатель является хорошим примером закрытой системы охлаждения.

Выпаривание не используется в закрытых рециркуляционных градирнях. Вместо этого прохладный воздух обтекает ряд небольших трубок, содержащих циркулирующую охлаждающую жидкость. Тепло передается от горячей жидкости внутри трубок к холодному воздуху, что приводит к охлаждению. Затем охлаждающая жидкость возвращается обратно в двигатель. Промышленные применения закрытого рециркуляционного охлаждения включают:

Контуры охлажденной воды

Охлаждение компьютерного зала

Контроллеры температуры пищевых продуктов

Другие процессы, в которых небольшое изменение температуры важно для продукта или окружающей среды.

Мокрая градирня/испарительная градирня:

Открытые рециркуляционные системы охлаждения или мокрые градирни являются наиболее широко используемыми конструкциями в промышленности. Как и в закрытых рециркуляционных системах, в открытой системе снова и снова используется одна и та же вода. Его наиболее заметной особенностью является большая открытая градирня, которая использует испарение для выделения тепла из охлаждающей воды. Из-за механизма этот тип градирни также называют испарительной градирней. Эта система состоит из трех основных частей оборудования: насоса(ов) рециркуляционной воды, теплообменника(ов) и градирни.

Как работают мокрые градирни:

В системах охлаждения с открытой рециркуляцией используются «мокрые башни», в которых охлаждающая вода непосредственно контактирует с восходящим потоком воздуха. Вода из теплообменника равномерно подается по верхней палубе градирни.  Он стекает вниз и разбивается на крошечные капли, проходя через ряд брызговиков, называемых наполнителем градирни.  Таким наполнителем могут быть гофрированные пластиковые листы, деревянные рейки или другие приспособления, увеличивающие площадь поверхности, тем самым усиливая испарение.  Когда капли воды отскакивают от наполнителя градирни, самые горячие молекулы отрываются от воды и уносятся вверх и наружу в виде «дрейфа».  Оставшаяся охлажденная вода собирается в резервуаре внизу башни, называемом бассейном.  Охлажденную воду теперь можно перекачивать обратно в теплообменник.

ОЧИСТКА ВОДЫ ГРАДИРНИ

Воду можно обрабатывать химическими ингибиторами, чтобы продлить точку насыщения нерастворимых материалов и предотвратить образование накипи и коррозию. Очистка воды химикатами для градирен предпочтительнее подачи пресной воды из соображений экологии и стоимости.

Продувка градирни

Химические вещества для градирен полезны для повышения точки насыщения охлаждающей воды. Однако существует предел концентрации твердых веществ или цикла концентрации, которым можно управлять с помощью химического ингибитора.  По этой причине количество растворенных твердых веществ в охлаждающей воде снижается за счет удаления или «выдувки» определенного процента воды из системы и замены ее пресной водой.

Управление продувкой градирни

Измерение и контроль проводимости позволяет точно рассчитать количество и время продувки. Измерение и поддержание проводимости имеет решающее значение, поскольку плохой контроль продувки может привести к:

Образование накипи и коррозия (когда проводимость слишком высока) или

Напрасно потраченные ресурсы, включая воду и химикаты для градирни (когда система может выдерживать питательную воду с более высокой проводимостью)

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ

Риски закрытого рециркуляционного охлаждения

В отличие от мокрых градирен, сухие градирни имеют относительно низкий температурный профиль и не зависят от испарения. Это снижает риск масштабирования в этих системах. Однако риск коррозии в сухих градирнях по-прежнему остается значительным из-за высокой растворимости растворенного кислорода при низких температурах. Кроме того, низкие температуры могут способствовать микробному загрязнению из-за способности популяций бактерий выживать в среде градирни.

Микробиологические отложения

Подпиточная вода и ветер могут переносить микроорганизмы в систему охлаждающей воды. При определенных условиях в системе размножаются микробные сообщества, вызывая проблемы. Микробиологический стресс может повлиять на любой компонент системы охлаждения. Фактически, микробиологический стресс часто является наиболее значительным стрессом для систем охлаждения, поскольку он может способствовать возникновению других типов стресса. Например:

Коррозия происходит под слоем бактериальной слизи.

Неорганические молекулы задерживаются в слое слизи, что приводит к образованию накипи.

Предотвращение микробиологических отложений в градирнях

Эффективная программа микробного контроля фокусируется на конкретных микробных сообществах, повреждающих данную систему охлаждения. Могут быть выбраны подходящие биоциды, возможно, в сочетании с диспергаторами для проникновения и удаления отложений. Биоцид, окисляющий хлор, обычно используется в биоконтроле наряду с некоторыми неокисляющими биоцидами. В системах с тяжелыми нагрузками вместо хлора используется диоксид брома или хлора. Микробиологическая обработка может потребовать контроля pH и других параметров качества воды для обеспечения максимальной эффективности.

Другие типы загрязнения градирен

Твердые материалы, отличные от окалины, такие как переносимый по воздуху мусор, продукты коррозии, технологические утечки и взвешенные твердые частицы, накапливаются в системе и способствуют снижению эффективности и износу оборудования. На уровень загрязнения влияют различные факторы. Возможно, вам придется понять тип загрязнения и источник, чтобы определить лучший способ борьбы с ним. Это может включать в себя рекомендации по механическим усовершенствованиям, осветлению подпиточной воды или добавлению диспергентов, специально предназначенных для решения проблемы загрязнения. Фильтрация бокового потока также может быть решением для систем с сильным загрязнением.

ДАТЧИКИ& ПРИБОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ГРАДИРНИ:

Наиболее важными параметрами контрольно-измерительного оборудования при очистке воды в градирнях являются электропроводность и pH. Дополнительные параметры качества воды, которые следует измерять онлайн или часто брать пробы, включают мутность, общее количество взвешенных веществ (TSS), свободный хлор и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП).