Градирня

редактировать
Устройство, выбрасывающее отходы в атмосферу за счет охлаждения водяного потока

Типичное испарительное охлаждение с принудительной тягой с открытым контуром градирня, отводящая тепло от водяного контура конденсатора промышленного чиллера. мокрое охлаждение с естественной тягой гиперболоидные башни на электростанции Didcot (Великобритания) мокрые градирни с принудительной тягой (высота: 34 метра) и мокрая градирня с естественной тягой (высота : 122 метра) в Вестфалии, Германия. "Камуфлированная "мокрая градирня с естественной тягой в Дрездене (Германия)

A градирня представляет собой устройство отвода тепла, которое отводит отработанное тепло в атмосфере посредством охлаждения потока до более низкой температуры., либо в случае замкнутого контура сухого охлаждения, использовать ткань rs, полагаться на воздух для охлаждения рабочей жидкости до температуры, близкой к температуре воздуха по сухому термометру.

Общие области применения включают охлаждение оборотной воды, используемой на нефтеперерабатывающих заводх, нефтехимии и другие химические заводы, тепловые электростанции, атомные электростанции и системы HVAC для охлаждения ждения зданий. Классификация на основе типа нагнетания воздуха в градирню: основные типы: градирни с естественной тягой и с естественной тягой.

Градирни различаются по размеру от небольших крышных блоков до очень больших гиперболоидных структур (как на соседнем изображении), которые могут достигать 200 метров (660 футов) в высоту и 100 метров. (330 футов) в диаметре или прямоугольные конструкции, которые могут быть более 40 метров (130 футов) в высоту и 80 метров (260 футов) в длину. Гиперболоидные градирни часто ассоциируются с атомными электростанциями, хотя они также используются на некоторых угольных электростанциях и в некоторой степени некоторых химических химических и других промышленных предприятий. Хотя эти большие башни очень выделяются, подавляющее градирен намного меньше, в том числе некоторые блоки установлены на зданиях или рядом с ними для отвода тепла от кондиционирования воздуха.

Содержание
  • 1 История
  • 2 Классификация по
    • 2.1 Отопление, вентиляция и кондиционирование (HVAC)
    • 2.2 Промышленные градирни
  • 3 Классификация по конструкции
    • 3.1 Тип корпуса
    • 3.2 Тип, устанавливаемый на месте
  • 4 Методы теплопередачи
  • 5 Методы создания воздушного потока
  • 6 Категоризация по потоку воздух-вода
    • 6.1 Поперечный поток
    • 6.2 Противоток
    • 6.3 Общие аспекты
  • 7 Материальный баланс влажной градирни
    • 7.1 Циклы концентрирования
  • 8 Техническое обслуживание
    • 8.1 Водготовка
      • 8.1.1 Болезнь легионеров
  • 9 Терминология
  • 10 Образование тумана
  • 11 Загрязнение выбросов солей
  • 12 Использование в качестве дымовой трубы
  • 13 Работа в морозную погоду
  • 14 Опасность возгорания
  • 15 Структурная устойчивость
  • 16 См. Также
  • 17 Ссылки
  • 18 Внешние ссылки
История
A 1902 гравировка "безвентиляторной самоохлаждающейся башни Барнарда", первая большая испарительной градирни, в которой использовалась естественная тяга и открытые стороны, а не вентилятор; охлаждаемая вода распылялась сверху на радиальный узор из вертикальных сетчатых матов.

Градирни возникли в 19 веке благодаря разработке конденсаторов для использования с паровым двигателем. Используется относительно холодная вода, средства для конденсации пара, выходящего из цилиндров или турбин. Это снижает противодавление, что, в свою очередь, снижает потребление пара и, таким образом, расход топлива, в то же время увеличивая мощность и рециркулируя котловую воду. Однако конденсаторы требуют достаточного количества охлаждающей воды, без чего они нецелочной воды. По оценкам, потребляемой охлаждающей воды на внутренних обрабатывающих и электростанциях к снижению доступности электроэнергии для тепловых электростанций к 2040–2069 гг. Хотя использование воды не является проблемой для судовых двигателей, оно является основным ограничением для многих наземных систем.

К началу 20-го века несколько испарительных методов рециркуляции охлаждающей воды использовались в районах, где не было водоснабжения, а также в городских районах, где водопроводная сеть быть недостаточной; надежен во времена спроса; или иным образом подходящие для удовлетворения потребностей в охлаждении. На участках с доступной землей системы имели вид прудов-охладителей ; в районах с ограниченной землей, например в городах, они имели форму градирен.

Эти ранние башни располагались либо на крышах зданий, либо в виде отдельно стоящих конструкций, снабжаемых системой вентиляции или оснащенных естественным потоком воздуха. В американском учебнике инженерного дела от 1911 г. одна конструкция описывалась как «круглая или прямоугольная оболочка из легкой пластины - по сути, дымовая труба укорочена по вертикали (от 20 до 40 футов в высоту)» и значительно увеличена в поперечном направлении. Вверху находится набор распределительных желоба, которые должны перекачиваться вода из конденсатора, откуда она стекает по «матам» из деревянных реек или плетеных проволочных сеток, заполняющих пространство внутри градирни ».

A гиперболоид градирня был запатентован голландскими инженерами Фредериком ван Итерсоном и в 1918 году. Первые гиперболоидные градирни были построены в 1918 году около Херлена. Первые в Соединенном Королевстве были построены в 1924 году на электростанции Листер-Драйв в Ливерпуле, Англия, для охлаждения воды, используемой на угольной электростанции.

Классификация по применению

Отопление, вентиляция и кондиционирование (HVAC)

Две градирни HVAC на крыше торгового центра (Дармштадт, Гессен, Германия) Ячейка с поперечным потоком градирня с наполнителем и видимой циркуляционной водой.

Градирня HVAC (обогрев, вентиляция и кондиционирование воздуха) используется для отвода («отвода») нежелательного тепла от чиллер. Чиллеры с водяным охлаждением обычно более энергоэффективны, чем чиллеры с воздушным охлаждением, из-за того, что вода в градирне имеет температуру или близкую к ней по влажному термометру. Чиллеры с воздушным охлаждением должны отводить тепло при более высокой температуре по сухому термометру и, таким образом, иметь более низкую среднюю эффективность обратного - цикла Карно. В районах с жарким климатом большие офисные здания, больницы и школы используют одну или несколько градирен как часть своих систем кондиционирования воздуха. Как правило, промышленные градирни намного больше, чем градирни HVAC. Использование градирни для ОВКВ объединяет градирню с чиллером с водяным охлаждением или конденсатором с водяным охлаждением. тонна кондиционирования воздуха означает удаление 12000 британских тепловых единиц за час (3500 Вт ). Эквивалентная тонна на градирни отбрасывает около 15 000 британских тепловых единиц в час (4 400) из-за дополнительного отходящего тепла, эквивалентного энергии, необходимого для привода компрессора чиллера. Эта эквивалентная тонна определяет как отвод тепла при охлаждении 3 галлона США в минуту (11 литров в минуту) или 1500 фунтов в час (680 кг / ч) воды на 10 ° F (6 ° C), что составляет 15000 британских термических единиц в час (4 400 Вт), при условии, что коэффициент полезного действия чиллера (COP) составляет 4,0. Этот коэффициент коэффициента энергоэффективности (EER) равному 14.

Градирни также используются в системах отопления и кондиционирования воздуха, которые имеют несколько источников воды тепловые насосы, которые имеют общий водяной контур трубопровода. В этом типе системы воды, циркулирующая внутри водяного контура, отводит тепло от конденсатора тепловых насосов всякий раз, когда тепловые насосы работают в режиме охлаждения, установленная снаружи градирня используется для отвода тепла из водяного контура и отвода тепла. его в атмосфере . Напротив, когда тепловые насосы работают в режиме обогрева, конденсаторы отбирают тепло из воды в контуре и отводят ее в обогреваемое пространство. Когда водяной контур используется в основном для подачи тепла в здание, градирня обычно отключается (и ее можно осушить или подготовить к зиме, чтобы предотвратить повреждение от замерзания), а также тепло другими способами, обычно от отдельных котлов..

Промышленные градирни

Промышленные градирни для электростанции Промышленные градирни для фруктов

Промышленные градирни для отвода тепла от различных источников, таких как оборудование или нагретый технологический материал. Основное применение больших промышленных градирен - отвод тепла, поглощаемого в системах циркуляции охлаждающей воды, использования на электростанциях, нефтеперерабатывающих заводх, нефтехимические заводы, заводы по переработке природного газа, пищевые заводы, полупроводниковые заводы и другие промышленные объекты, такие как конденсаторы дистилляционных колонн, охлаждающая жидкость при кристаллизации и т. д. Скорость циркуляции охлаждающей воды на типичной угольной электростанции мощностью 700 МВт градирней составляет около 71 600 кубических метров в час (315 000 галлонов США в час), а для циркулирующей воды требуется скорость подпитки питающей воды возможно, 5 процентов ( 3 600 метров в час, что эквивалентно одному кубическому метру в секунду).

Если бы на том же заводе не было градирни и использовалась прямоточная охлаждающая вода, это потребовало бы около 100 000 кубометров в час. Большой забор охлаждающей воды обычно убивает миллионы рыб. и личинок ежегодно по мере попадания организмов на приемные экраны. Большое количество воды было постоянно возвращаться в океан, озеро или реку, из которых она была получена, и непрерывно повторно подавать на завод. Кроме того, сброса большого количества горячей воды может повысить температуру принятия реки или до неприемлемого уровня для местной экосистемы. Повышенная температура воды может убить рыбу и другие водные организмы (см. тепловое загрязнение ) или может вызвать увеличение количества нежелательных организмов, таких как инвазивные виды мидий зебры или водорослей. Градирня вместо этого используется для отвода тепла в атмосфере, диффузия ветра и воздуха распространяет тепло по большей площади, чем горячая вода распределяет тепло в водоеме. Испарительную охлаждающую воду нельзя использовать для использования для целей (кроме дождя где-нибудь). Некоторые угольные и атомные электростанции, расположенные в прибрежных районах, действительно используют прямоточную океаническую воду. Но даже там водоотвод для сброса воды в море требует очень тщательного проектирования, чтобы избежать проблем с окружающей средой.

Нефтеперерабатывающие заводы также имеют очень большие системы градирен. Типичный крупный нефтеперерабатывающий завод, перерабатывающий 40 000 метрических тонн сырой нефти в день (300 000 баррелей (48 000 м) в день), обеспечивает циркуляцию около 80 000 кубических метров воды в час через систему градирни.

Самыми высокими градирнями в мире являются две градирни высотой 202 метра (663 фута) на ТЭЦ Калисинд в Джалаваре, Раджастхан, Индия.

Градирня, устанавливаемая на месте
Классификация по сборке

Тип корпуса

Градирни, устанавливаемые на месте Градирня Brotep-Eco Градирня в комплекте

Эти этот градирен был собираются на заводе, и их можно просто транспортировать на грузовиках, так как они компактные. Вместимость башен упаковочного типа ограничена, и по этой причине обычно используют предприятия с низкими требованиями к отводу тепла, такие как предприятия пищевой промышленности, текстильные предприятия, некоторые предприятия химической обработки или здания, такие как больницы, отели, торговые центры, автомобильные заводы. и т. д.

Информация о проблеме уровня шума является значительной проблемой для городских районов.

Тип, устанавливаемый на месте

На объектах, таких как электростанции, нефтеперерабатывающие, нефтеперерабатывающие или нефтехимические заводы, обычно устанавливаются градирни, устанавливаемые на месте, из-за их большей способности отводить тепло. Башни, устанавливаемые на месте, обычно намного больше по размеру по с градирнями блочного типа.

Типичная градирня, установленная на месте, имеет из пластика, армированного волокном (FRP), армированного волокном (FRP), FRP оболочки, механического блока для тяга воздуха и каплеуловитель.

Методы теплопередачи

Что касается используемого механизма теплопередачи, основными типами которых являются:

  • мокрые градирни работают по принципу испарительное охлаждение. Рабочая жидкость и испаряющаяся жидкость (обычно вода) - это одно и то же.
  • градирни с замкнутым контуром (или жидкостные охладители ) пропускают рабочую жидкость через пучок труб, после чего очищают разбрызгивается вода и создается тяга, создаваемый вентилятором. Получаемые в результате защиты характеристики теплопередачи близки к характеристикам влажной градирни с преимуществом рабочей жидкости от воздействия окружающей среды и загрязнения.
  • сухие градирни обеспечивает собой градирни с замкнутым контуром, которые работают от переноса тепла через поверхность, которая отделяет рабочую жидкость от окружающего воздуха, например, в трубке к воздуху теплообменник, с использованием конвективной теплопередачи. В них не используется испарение.
  • гибридные градирни - это градирни с замкнутым контуром, которые могут переключаться между влажным и сухим режимом работы. Это помогает сбалансировать экономию воды и энергии в различных погодных условиях.

В мокрой градирне (или градирне открытого цикла) теплую воду можно охладить до температуры ниже температуры окружающего воздуха по сухому термометру, если воздух относительно сухой (см. точка росы и психрометрия ). Когда окружающий воздух проходит мимо потока воды, небольшая часть воды испаряется, и энергия, необходимая для испарения этой части воды, отбирается из оставшейся массы воды, тем самым снижается ее температура. Приблизительно 420 килоджоулей на килограмм (970 БТЕ / фунт) тепловой энергии поглощается испарившейся водой. Испарение приводит к условиям насыщенного воздуха, что снижает температуру воды, обрабатываемой градирней, до значения, близкого к температура по влажному термометру, что ниже, чем температура окружающей среды по сухому термометру, разница определяется начальной влажностью окружающего воздуха.

Для достижения лучшего производительности (большего охлаждения) используется наполнитель, увеличивающий площадь поверхности и время контакта между потоками воздуха и воды. Заливка для разбрызгивания состоит из материала, помещенного для прерывания потока воды, вызывающего разбрызгивание. Пленочный наполнитель состоит из тонких листов материала (обычно ПВХ ), по которому течет вода. Оба метода увеличивают площадь поверхности и увеличивают время контакта между жидкостью (водой) и газом (воздухом), чтобы улучшить передачу тепла.

Способы создания воздушного потока
Лестница доступа в основании массивной гиперболоидной градирни дает представление о ее масштабе (Великобритания)

Что касается втягивания воздуха через градирню, существует три типа Градирни:

  • Естественная тяга - Использует плавучесть через высокий дымоход. Теплый влажный воздух естественным образом поднимается вверх из-за разницы в плотности по сравнению с сухим более прохладным наружным воздухом. Теплый влажный менее плотен, более сухой воздух при том же давлении. Эта плавучесть влажного воздуха создает восходящий поток воздуха через градирню.
  • Механическая тяга - Использует двигатели вентилятора с механическим приводом для нагнетания или втягивания воздуха через градирню.
    • Индуцированная тяга - градирня с механической тягой с вентилятором на выходе (вверху), который нагнетает воздух вверх через градирню. Вентилятор нагнетает горячий влажный воздух из разряда. Это обеспечивает низкие скорости входящего и выходящего воздуха, уменьшая возможность рециркуляции, при которой выпускаемый воздух возвращается обратно в воздухозаборник. Такое расположение вентилятора / ребра также известно как сквозное.
    • Принудительная тяга - градирня с механической тягой с вентилятором нагнетательного типа на входе. Вентилятор нагнетает воздух в градирню, создавая высокие скорости входящего и выходящего воздуха. Низкая скорость выхода гораздо более подвержена рециркуляции. Если вентилятор установлен на воздухозаборнике, вентилятор более подвержен осложнениям из-за низких температур. Другой недостаток заключается в том, что конструкция с принудительной тягой обычно требует большей мощности двигателя, чем эквивалентная конструкция с принудительной тягой. Преимуществом конструкции с принудительной тягой является ее способность работать при высоком статическом давлении. Такие установки могут быть установлены в более ограниченном пространстве и даже в некоторых помещениях. Эта геометрия вентилятора / ребра также известна как продувка.
  • Естественная тяга с вентилятором - гибридный тип, который выглядит как естественная тяга, хотя потоку воздуха способствует вентилятор.

Гиперболоид Градирни (иногда ошибочно называемые гиперболическими ) стали стандартом проектирования для всех градирен с естественной тягой из-за их прочности конструкции и минимального использования материалов. Форма гиперболоида также способствует ускорению восходящего конвективного воздушного потока, повышая эффективность охлаждения. Эти проекты обычно ассоциируются с атомными электростанциями. Однако эта ассоциация вводит в заблуждение, так как такие же градирни часто используются и на крупных угольных электростанциях. И наоборот, не все АЭС имеют градирни, а некоторые вместо этого охлаждают свои теплообменники озерной, речной или океанской водой.

Тепловой КПД до 92% наблюдался в гибридных градирнях.

Категоризация по потоку воздух-вода

Поперечный поток

Диаграмма перекрестного потока.svg Используется поперечноточная градирня с механической тягой в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Пакетная градирня с поперечным потоком

Обычно более низкие начальные и долгосрочные затраты, в основном из-за требований к насосам.

Crossflow - это конструкция, в которой воздушный поток направлен перпендикулярно потоку воды (см. Диаграмму слева). Воздушный поток входит в одну или несколько вертикальных сторон градирни, встречаясь с наполнителем. Вода течет (перпендикулярно воздуху) через насадку под действием силы тяжести. Воздух проходит через заливную горловину и, таким образом, через поток воды в открытый объем нагнетания. Наконец, вентилятор вытесняет воздух в атмосферу.

Распределительный резервуар или резервуар для горячей воды, состоящий из глубокого поддона с отверстиями или соплами в его дне, расположен рядом с верхом градирни с поперечным потоком. Сила тяжести распределяет воду через форсунки равномерно по наполняемому материалу.

Преимущества конструкции с поперечным потоком:

  • Распределение воды самотеком позволяет использовать меньшие насосы и проводить техническое обслуживание во время использования.
  • Распыление без давления упрощает переменный поток.

Недостаткиконструкции с поперечным потоком:

  • Более склонны к замерзанию, чем конструкции с противотоком.
  • Переменный поток бесполезен в некоторых условиях.
  • Более склонен к накоплению грязи в наполнителе, чем конструкции с противотоком, особенно в пыльных или песчаных районах.

Противоток

Душ внутри градирни Диаграмма противотока.svg Градирни пакетного типа с противотоком с принудительной тягой

В противоточной конструкции поток воздуха прямо противоположен потоку воды (см. Диаграмму слева). Воздушный поток сначала входит в открытое пространство под наполнителем, а затем поднимается вертикально. Вода распыляется через форсунки под давлением в верхней части башни, а затем течет через заливку, противоположную воздушному потоку.

. Преимущества противоточной конструкции:

  • Распределение струи воды делает градирню более устойчивой к замерзанию.
  • Распыление воды в спреях делает теплопередачу более эффективной.

. Недостатки противоточной конструкции:

  • Обычно более высокие начальные и долгосрочные затраты, в основном из-за требований к насосу.
  • Трудно использовать переменный поток воды, так как это может отрицательно повлиять на характеристики распыления.
  • Обычно более шумный из-за большой высоты падения воды со дна заливки в бассейн с холодной водой

Общие аспекты

Общие аспекты конструкции:

  • Взаимодействие потока воздуха и воды позволяет частично уравнять температуру, и испарение воды.
  • Воздух, теперь насыщенный водяным паром, выпускается из верхней части градирни.
  • «Сборный резервуар» или «резервуар для холодной воды» используется для собирать и удерживать охлажденную воду после ее взаимодействия с воздушным потоком.

Конструкции с поперечным и противотоком могут быть использованы в градирнях с естественной и механической тягой.

Материальный баланс влажной градирни

В количественном материальном отношении вокруг влажной испарительной системы градирни определяет переменными подпитки объемным расходом, испарение и потери от ветра, скорость водозабора и циклы концентрации водозабора.

На соседней диаграмме вода, перекачиваемая из резервуара градирни, представляет собой охлаждающую воду, проходящую через технологические охладители и конденсаторы на промышленном объекте. Холодная вода поглощает тепло от горячих технологических потоков, которые необходимо охлаждать или конденсировать, поглощенное тепло нагревает циркулирующую воду (C). Теплая вода возвращается в верхнюю часть градирни и стекает вниз по наполняющему материалу внутри градирни. По мере того, как он течет вниз, он контактирует с окружающим воздухом, поднимает вверх через градирню, либо за счет принудительной тяги с использованием больших вентиляторов в градирне. Этот контакт вызывает потерю небольшого количества воды из-за ветра или сноса (W), а часть воды (E) до испаряется. Тепло, необходимое для испарения воды, поступает от самой воды, которая охлажает воду до исходной температуры воды в бассейне, после чего вода готова к рециркуляции. Испаренная вода оставляет свои растворенные соль в основной части воды, которая не была испарена, таким образом повышая концентрацию энергии в циркулирующей охлаждающей воде. Чтобы предотвратить чрезмерную концентрацию соли в воде, часть воды отводится или выдувается (D) для утилизации. Подпитка пресной водой (M) подается в бассейн градирни, чтобы компенсировать потери испарившейся воды, воды на ветер и водозабор.

Тяга, создаваемая градирня

Использование следующих измерений расхода и расхода:

M= подпиточная вода в м / ч
C= циркулирующая вода в м / ч
D= Отвод воды в м / ч
E= Выпаренная вода в м / ч
W= Ветровая потеря воды в м / ч
X= Концентрация в ppmw (любые полностью растворимых солей... обычно хлориды)
XM= Концентрация хлоридов в подпиточной воде (M), в ppmw
XC= Концентрация хлоридов в циркулирующей воде (C), в ppmw
Циклы= Циклы концентрации = X C / X M (безразмерный)
ppmw= частей на миллион по массе

Водный баланс по всему Тогда система имеет следующий вид:

M= E+ D+ W

Временная испарившаяся вода (E) не имеет солей, баланс хлоридов вокруг системы составляет:

MXM= DXC+ WXC= XC(D+ W)
MXM = DXC + WXC = XC (D + W) {\ displaystyle MX_ {M} = DX_ {C} + WX_ {C} = X_ {C} (D + W) }M X_M = D X_C + W X_C = X_C (D + W)

и, следовательно:

XCXM = Циклы учли = M (D + W) = M (M - E) = 1 + Е (D + W) {\ Displayst yle {X_ {C} \ ове r X_ {M}} = {\ text {Циклы накоп}} = {M \ over (D + W)} = {M \ over (ME)} = 1+ {E \ over (D + W)}}{X_C \ over X_M} = \ text {Циклы обладает} = {M \ over (D + W)} = {M \ over (M - E)} = 1 + {E \ over (D + W)}

Из упрощенного теплового баланса вокруг градирни:

E = C Δ T cp HV {\ displaystyle E = {C \ Delta Tc_ {p} \ over H_ {V}}}E = {C \ Delta T c_p \ over H_V}
где:
HV= скрытая теплота парообразования воды = 2260 кДж / кг
ΔT= разница температур воды от верха до дна башни, в ° C
cp= удельная теплоемкость воды = 4,184 кДж / (кг ⋅ { \ displaystyle \ cdot}\ cdot ° C)

Ветровые (или дрейфовые) потери (W) - это количество потока воды общего градирни, увлекаемого потоком воздуха в атмосфере. Для крупномасштабных промышленных градирен, при отсутствии производителя, можно предположить, что:

W= от 0,3 до 1,0% C для градирни с естественной тягой без каплеуловителей
W= от 0,1 до 0,3% C для градирни с вытяжной вентиляцией без каплеуловителей
W= около 0,005 процента C (или меньше), если градирня имеет каплеуловители ветра
W= около 0,0005 процентов C (или меньше), если градирня имеет каплеуловители ветра и использует морскую воду в качестве подпиточной воды.

Циклы концентрирования

Циклы концентрирования представляет собой накопление растворенных минералов в циркулирующей охлаждающей воде. Отвод водозабора (или продувка) используется в основном для контроля накопления этих минералов.

Химический состав воды для подпитки, включая растворенных минералов, может сильно различаться. Подпиточная вода с низким содержанием растворенных минералов, например из поверхностных источников воды (озера, реки и т. Д.), обычно агрессивна по отношению к металлам (вызывает коррозию). Подпиточные воды из источников грунтовые воды (например, скважин ) обычно содержат больше минералов и тенденцию накипи (залежи минералов). Увеличение количества минералов в воде за счет езды на велосипеде может сделать воду агрессивной для трубопроводов; однако чрезмерное содержание минералов может вызвать проблемы с образованием накипи.

Взаимосвязь между циклами концентрирования и расходом в градирне

По мере увеличения циклов воды может не удерживать минералы в растворе. Когда растворимость этих минераловена превышена, они могут выпадать в осадок в виде твердых минеральных веществ и вызвать проблемы загрязнения и теплообмена в градирне или теплообменниках. Температура рециркуляционной воды, трубопроводов и поверхностей теплообмена определяет, будут ли и где минералы выпадать в осадок из рециркуляционной воды. Часто профессиональный консультант по водоподготовке оценивает подпиточную воду и условия работы градирни и порекомендует подходящий диапазон для циклов концентрации. Использование химикатов для обработки воды, предварительной обработки, такой как регулировка смягчения воды, pH и других методов, может повлиять на допустимый диапазон циклов среды.

Циклы концентрирования в большинстве градирен обычно составляют от 3 до 7. В Штатах во многих системах водоснабжения используется вода из скважин, которая имеет большие уровни растворенных твердых частиц. С другой стороны, один из источников источников водоснабжения, Нью-Йорк, имеет поверхностный источник дождевой воды с довольно низким содержанием минералов; таким образом, градирням в этом часто позволяют сконцентрироваться до 7 или более циклов концентрации в городе.

Использование больших количеств воды в увеличении, Сохранение воды концентрации на увеличении концентрации. Оборотная вода с высокой степенью очистки может быть эффективным средством снижения расхода питьевой воды градирнями в регионах, где не хватает питьевой воды.

Техническое обслуживание

Удалите видимую грязь и мусор из бассейна с холодной водой и поверхность с видимой биопленкой (т. Е. Слизью).

Уровни дезинфицирующих средств и других химических веществ в градирнях и гидромассажных ваннах следует постоянно поддерживать и регулярно контролировать.

Регулярные проверки качества (в уровнях, уровни аэробных бактерий) при использовании оползней следует учитывать, что присутствие других организмов может поддерживать легионеллу, производные органические питательные вещества, необходимые для ее развития.

Обработка воды

Кроме того, обработка циркулирующей охлаждающей воды в крупных промышленных градирнях для минимизации образования накипи и загрязнения, вода должна быть фильтрована для удаления твердых частиц, а также добавлена ​​биоциды и альгициды для предотвращения роста, который может мешать работе непрерывного потока воды. При определенных условиях биопленка из микроорганизмов, как бактерии, грибы и водоросли, может очень быстро расти в охлаждающей воде и может снизить эффективность теплопередачи градирни. Биопленку можно уменьшить или предотвратить с помощью хлора или других химикатов. Обычная промышленная практика заключается в использовании двух биоцидов, таких как окислительный и друг неокисляющий, для дополнения сильных и слабых сторонних друзей и более широкого спектра атак. В большинстве случаев используется непрерывный низкоуровневый окисляющий биоцид, а затем чередуется периодическая ударная доза неокисляющих биоцидов.

Расход воды вирне зависит от сноса, стравливания, потерь от испарения, вода, которая сразу же попадает в градирню из-за потерь, называется подпит водой. Функция подпиточной воды - безопасную и стабильную работу машин и оборудования.

Болезнь легионеров

Legionella pneumophila (увеличение 5000x) Множество микроскопических организмов, таких как колонии бактерий, грибы и водоросли, могут легко развиваться при умеренно высокой температуре внутри градирни.

Другой способ использования биоцидов в градирнях способствует предотвращению роста Legionella, включая виды вызывающие легионеллез или болезнь легионеров, в первую очередь L. pneumophila или Mycobacterium avium. Различные виды Legionella вызывают болезни легионеров у людей, передача происходит через воздействие аэрозолей - вдыхание капель тумана, бактерии. Общие источники Legionella включают градирни, используемые в открытых рециркуляционных системах испарительного охлаждения, системы бытового горячего водоснабжения, фонтанах и подобных распространителях, которые подключаются к коммунальному водопроводу. Природные источники пресноводные пруды и ручьи.

Французские исследователи обнаружили, что бактерии Legionella перемещались по воздуху на расстояние до 6 километров (3,7 миль) от большой загрязненной градирни на нефтехимическом заводе в Па-де-Кале, Франция.. В результате этой вспышки погиб 21 человек из 86, у которых была лабораторно подтвержденная инфекция.

Дрейф (или ветер) - это термин, обозначающий капли воды в технологическом потоке, которому разрешено выходить в сток градирни. Сепараторы капель используются для поддержания скорости сноса, как правило, на уровне 0,001–0,005% от скорости циркулирующего потока. Типичный каплеуловитель обеспечивает многократное изменение направления воздушного потока для предотвращения утечки капель воды. Хорошо спроектированный и хорошо подогнанный каплеуловитель может снизить уровень воды и вероятность заражения легионеллой или химического воздействия на воду. Кроме того, примерно каждые шесть месяцев проверяйте состояние каплеуловителей, чтобы убедиться в отсутствии зазоров для свободного стекания грязи.

CDC не рекомендует медицинские учреждения регулярно проверять наличие бактерий Legionella pneumophila. Плановый микробиологический мониторинг на легионеллу остается спорным, поскольку его присутствие не обязательно свидетельствует о потенциальной опасности заболевания. CDC рекомендует агрессивные меры дезинфекции для очистки и обслуживания устройств, которые, как известно, переносят легионеллу, но не рекомендует проводить регулярные микробиологические анализы на наличие бактерий. Тем не менее, плановый мониторинг питьевой воды в больнице может быть рассмотрен в определенных условиях, когда люди очень восприимчивы к заболеваниям и смертности от инфекции Legionella (например, единицы трансплантации гемопоэтических стволовых клеток или единицы трансплантации твердых органов). Кроме того, после вспышки легионеллеза представители здравоохранения соглашаются с тем, что мониторинг необходим для выявления источника и оценки эффективности биоцидов или других профилактических мер.

Исследования показали, что легионелла обнаруживается в 40–60% градирен..

Терминология
Заливные плиты внизу градирни Ируской электростанции (Эстония). Башня выключена, обнажая многочисленные распылительные головки.
  • Windage или Drift - Капли воды, выносимые из градирни вместе с отработанным воздухом. Сносные капли имеют такую ​​же концентрацию примесей, как и вода, поступающая в градирню. Скорость сноса обычно снижается за счет использования устройств, похожих на перегородки, называемых каплеуловителями, через которые воздух должен проходить после выхода из зон заполнения и распыления градирни. Снос также может быть уменьшен за счет более высоких температур на входе в градирню.
  • Выдувание - капли воды, выдуваемые ветром из градирни, обычно через отверстия для впуска воздуха. Вода также может теряться при отсутствии ветра из-за брызг или запотевания. Для ограничения этих потерь используются такие устройства, как ветрозащитные экраны, жалюзи, брызговики и водоотражатели.
  • Шлейф - поток насыщенного отработанного воздуха, выходящий из охлаждающего t цветника. Шлейф виден, когда водяной пар, который он содержит, конденсируется, контактирует с более холодным окружающим воздухом, как насыщенный воздух в тумане изо рта в холодный день. При определенных шлейф условиях градирни может создать опасность запотевания или обледенения окружающей среды. Обратите внимание, что вода, испарившаяся в процессе охлаждения, представляет собой «чистую» воду, в отличие от очень небольшого процента капель или воды, выдуваемых из воздухозаборников.
  • Отвод или Продувка - часть циркулирующего потока воды, которая удаляется (обычно сбрасывается в канализацию) для поддержания количества общего количества растворенных твердых веществ (TDS) и других примесей на приемлемо низком уровне. Более высокий уровень TDS в растворе может быть результатом большей эффективности градирни. Однако чем выше образования TDS, тем выше риск накипи биологического роста и коррозии. Величина продувки в первую очередь путем определения электрической проводимости циркулирующей воды. Биологический рост, образование накипи и коррозия можно предотвратить с помощью химикатов (соответственно, биоцида, серной кислоты, ингибитора коррозии). Увеличение объема чистого запаса воды.
  • Нулевой слив для градирен, также называемый нулевая продувка для градирен - это процесс значительного снижения потребности в отводе воды с остаточными твердыми частями из системы, позволяя твердую воду удерживать больше частиц в растворе.
  • Подпитка - вода, которая должна добавляться в систему оборотной воды для компенсации потерь воды, таких как испарение, снос, продувка, продувка и т. д..
  • Шум - Звуковая энергия, излучаемая градирней и слышимая (записанная) на заданном расстоянии и в заданном направлении. Звук возникает в результате удара падающей воды, движения воздуха вентиляторами, лопастей вентилятора в конструкции, вибрации конструкции и двигателей, редукторов или приводных ремней.
  • Подход - Подход представляет собой разницу температуры между температурой охлажденной воды и температурой входящего воздуха по влажному термометру (twb). Градирни основаны на принципах испарительного охлаждения, максимальная градирня КПД зависит от температуры воздуха по влажному термометру. Температура по влажному термометру - это тип измерения, который показывает физические свойства системы температуры со смесью газа и пара, обычно и водяного пара.
  • Диапазон - Диапазон - это разница температур между входом теплой воды и выход охлажденной воды.
  • Заливка - Внутри градирни добавляются заправки для увеличения поверхности контакта, а также времени контакта между воздухом и водой, чтобы обеспечить лучшую теплопередачу. Эффективность башни зависит от выбора и количества заливки. Можно использовать два типа заливки:
    • Заливка пленочного типа (заставляет воду растекаться в тонкую пленку)
    • Заливка разбрызгивания (разбивает падающий поток и прерывает его вертикальный прогресс)
  • Полнопот фильтрация - Полнопоточная фильтрация непрерывно удаляет твердые частицы из всего потока системы. Например, в 100-тонной системе расход будет примерно 300 галлонов в минуту. Фильтр будет выбран для обеспечения полной скорости потока 300 галлонов / мин. В этом случае фильтр обычно после охлаждающей башни на нагнетательной стороне насоса. Хотя это идеальный метод фильтрации, для систем с более высоким потоком он может быть дорогостоящим.
  • Фильтрация бокового потока - Фильтрация бокового потока, хотя и популярна и эффективна, не обеспечивает полной защиты. При боковой фильтрации часть воды фильтруется непрерывно. Этот метод работает по принципу системы, непрерывное удаление частиц сохраняет в чистоте. Производители обычно устанавливают боковые фильтры на салазках в комплекте с насосом и элементами управления. Для систем с высоким расходом этот метод экономичен. Правильный выбор системы фильтрации побочного потока имеет решающее значение для достижения удовлетворительных характеристик фильтра, но есть некоторые споры о том, как правильно выбрать размер системы фильтрации побочного потока. Многие инженеры системы таким образом, они непрерывно используют воду в системе образования градирни со скоростью, эквивалентной 10% от общего потока циркуляции. Например, если общий поток системы составляет 1200 галлонов / мин (система на 400 тонн), указывается система с боковым потоком 120 галлонов / мин.
  • Цикл концентрации - Максимально допустимый множитель для различных веществ в оборотной воде по сравнению с этими веществами в подпиточной воде.
  • Обработанная древесина - конструкционный материал для градирен, от которого в начале 2000-х годов практически отказались. До сих пор иногда используется из-за его низких начальных затрат, несмотря на небольшой ожидаемый срок службы. Срок службы обработанной древесины сильно отличается в зависимости от условий эксплуатации башни, таких как частота остановов, обработка оборотной воды и т. Д. При надлежащих условиях работы расчетный срок службы конструктивных элементов из обработанной древесины составляет около 10 лет.
  • Выщелачивание - потеря химических консервантов древесины из-за промывочного действия воды, протекающей через градирню с деревянными конструкциями.
  • Пултрузионный стеклопластик - обычный конструкционный материал для небольшого градирен, армированный волокном пластик (FRP) известен своей высокой устойчивостью к коррозии. Пултрузионный стеклопластик производится с использованием технологии пултрузии и стал наиболее распространенным конструкционным инструментом для небольшого градирен. Он отличается меньшими затратами и требует меньшего обслуживания по сравнению с железобетоном.
Образование тумана
Туман, производимый электростанцией Эггборо

При определенных условиях окружающей среды струи воды можно увидеть, как пар поднимается из выпускного отверстия градирни, и его можно принять за дым от пожара. Может выходить насыщенный воздух с каплями воды, что выглядит как туман. Это явление обычно происходит в прохладных влажных дни, но редко во многих странах. Туман и облака, связанные с градирнями, могут охарактеризовать как однородные, как и в случае с другими облаками антропогенного происхождения, такими как инверсионные следы и следы кораблей.

Это явление можно предотвратить, уменьшить относительное влажность насыщенного нагнетаемого воздуха. Для этого в гибридных градирнях насыщенный нагнетаемый воздух смешивается с нагретым воздухом с низкой относительной влажностью. Некоторое количество воздуха попадает в градирню выше уровня каплеуловителя, проходя через теплообменники. Относительная влажность воздуха уменьшается еще больше мгновенно, когда он нагревается при входе в градирню. Отводимая смесь имеет относительно более низкую относительную влажность и туман незаметен.

Загрязнение выбросов солей

Когда водяные градирни с подпиткой морской водой устанавливаются в различных отраслях промышленности, расположенных в прибрежных районах или поблизости от них, снос мелких капель, выбрасываемых из градирен, составляет почти 6% хлорид Натрий, который откладывается на близлежащих землях. Это отложение солей на близлежащих сельскохозяйственных / растительных землях может преобразовать их в натриевые засоленные или натриевые щелочные почвы в зависимости от природы почвы и повысить содовость грунтовых и поверхностных вод. Проблема отвода загрязняющих веществ из влажного градирена там, где не используются национальные стандарты контроля за загрязнением, чтобы свести к минимуму дрейфующие выбросы из влажного градирена с использованием подпитки морской водой.

Вдыхаемые взвешенные твердые частицы, менее 10 Размер микрометров (мкм) может присутствовать в отходах от градирен. Более крупные частицы размером более 10 мкм обычно отфильтровываются в носу и горле через реснички и слизь, но твердые частицы размером менее 10 мкм, называемые PM 10, могут оседать в бронхах и легких и вызывать здоровье. проблемы. Точно так же частицы размером менее 2,5 мкм (PM 2,5) имеют тенденцию проникать в область газообмена легких, очень мелкие частицы (менее 100 нанометров) могут проходить через легкие, поражая другие органы.. Хотя общие выбросы твердых частиц из водяных облаков намного меньше, они содержат больше PM 10 и PM 2,5, чем общие выбросы из мокрых градирен с морской водой. составить. Это связано с использованием в вынос пресной воды (ниже 2000 частей на миллион) по сравнению с использованием в выносе морской воды (60 000 частей на миллион).

Использование в качестве дымовой трубы
Внутри дымовой трубы мокрая градирня с естественной тягой Присоединение дымовой трубы к влажной градирне с естественной тягой Большие гиперболоидные градирни из конструкционной стали для электростанции в Харькове (Украина)

На некоторых современных электростанциях оборудованных очистка дымовых газов, таких как Гроскротценбургская электростанция и Ростокская электростанция, градирня также используется в качестве дымовая труба (промышленный дымоход), что позволяет сэкономить на стоимости отдельной конструкции дымохода. Иногда неочищенные дымовые газы с водой с образованием кислот.

градирни с естественной тягой строятся из естественной стали вместо бетона (RCC), когда строительство градирни с использованием образования тягой время строительства остальной части станции, или местный грунт имеет низкую прочность, выдерживать большой вес градирен RCC, или цены на цемент на объекте выше, чтобы выбрать более дешевую естественную тягу градирни из конструкционной стали.

Работа в морозную погоду

Некоторые градирни (например, небольшие системы кондиционирования воздуха в зданиях) сезонно отключаются, осушаются и готовятся к зиме, чтобы предотвратить повреждение от замерзания.

Зимой на других объектах работают градирни с температурой воды 4 ° C (39 ° F), выходящей из градирни. В холодном климате часто используются бассейновые обогреватели, дренажирни и другие методы защиты от замерзания. Неисправные работающие градирни замерзнуть в очень холодную погоду. Обычно замерзание начинается на углахирни пониженной или тепловой тепловой нагрузкой. В условиях сильного промерзания могут образовываться растущие объемы льда, что приводит к увеличению нагрузки на конструкцию, что может вызвать повреждение или обрушение конструкции.

Для предотвращения замерзания используются следующие процедуры:

  • Использование перепускных систем с регулированием воды не рекомендуется в морозную погоду. В таких ситуациях гибкость управления двигателями с регулируемой скоростью, двухскоростными двигателями и / или двухскоростными двигателями многоячеечной системы рассматривать как требование.
  • Не эксплуатируйте вышку без присмотра. Для контроля состояния градирни могут быть установлены дистанционные датчики и сигнализация.
  • Не эксплуатируйте градирню без тепловой нагрузки. Водонагреватели заговорщики для обслуживания температуры воды в нагоне градирни выше точки замерзания. Тепловой след («нагревательная лента») представляет собой резистивный нагревательный элемент, который устанавливает водопроводных труб для предотвращения замерзания в холодном климате.
  • Поддерживать расчетный расход воды через заливную горловину.
  • Манипулировать или уменьшить воздушный поток, чтобы поддерживать температуру воды выше точки замерзания.
Опасность возгорания

Градирни, полностью или частично построенные из горючих материалов, могут распространению внутреннего огня. Такие пожары могут стать очень интенсивными из-за высокого отношения поверхности к объему башен, а пожары могут еще больше усилиться за счет естественной конвекции или тяги с вентилятором. Получающееся в результате повреждения может быть достаточно серьезным, чтобы потребовать замены всей сотовой или вышной конструкции. По этой причине некоторые коды и стандарты рекомендуют оснащать градирни горючих газов автоматической системой пожаротушения . Пожары могут распространяться внутри конструкции башни, когда ячейка не работает (например, для технического обслуживания или строительства), и даже во время работы башни, особенно с принудительной тягой, из-за наличия относительно сухих участков внутри башен.

Структурная устойчивость

Будучи очень большими сооружениями, градирни чувствительны к повреждению ветром, и в прошлом произошло несколько впечатляющих отказов. На электростанции Феррибридж 1 ноября 1965 года на станции произошел серьезный структурный отказ, когда три градирни рухнули из-за вибраций со скоростью 85 миль в час (137 км / ч.) Ветры. Хотя конструкции были так, чтобы выдерживать более высокие скорости ветра, форма градирен вызывала попадание западных ветров в сами башни, создавая вихрь. Три из восьми восьмиугольных градирен были разрушены, остальные пять серьезно повреждены. Позднее башни были перестроены, и все восемь градирен были усилены, чтобы выдерживать неблагоприятные погодные условия. Строительные нормы и правила были использованы, чтобы включить улучшенную конструктивную поддержку, были введены испытания в аэродинамической трубе для проверки конструкций и конфигурации башни.

См.
Ссылки
Внешние ссылки
На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Градирни.
Последняя правка сделана 2021-05-15 11:36:25
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте