Вентиляторні градирні – дуже важливі елементи промислових систем охолодження. Вони використовуються для відведення тепла від води або інших рідин в енергетиці, металургії, хімічній промисловості та кондиціонуванні. Їхня ефективність залежить як від потужності вентиляторів і площі зрошення, так і від модульності конструкції. Градирня може мати секції, і саме це визначає її гнучкість, масштабованість та адаптацію до конкретних технологічних процесів.
Що таке секція у вентиляторній градирні?
Секція – це автономний модуль градирні, що включає всі елементи для повноцінного циклу охолодження:
- вентилятор (осьовий чи відцентровий) – створює тягу для руху повітря. Тут можна дізнатися, які типи вентиляторів застосовують у градирнях;
- зрошувальна система – призначена для розподілу гарячої води теплообмінною поверхнею;
- краплеуловлювачі – запобігають виносу крапель води з повітряним потоком;
- водозбірний басейн – це накопичувач охолодженої рідини.
Секції поєднуються в єдину систему, що працює синхронно чи незалежно. Наприклад, при зниженні навантаження частину секцій можна вимкнути, скоротивши енергоспоживання.
Класифікація за кількістю секцій
Односекційні градирні
Конструктивно це моноблочна установка з одним вентилятором та зрошувачем. Має наступні особливості: продуктивність до 500 м³/год охолоджуваної води, тиск повітря 50-150 Па, висота 5-10 м.
Переваги таких градирень – це компактність (займають мінімум площі) та низька вартість монтажу та обслуговування. Недоліки теж є – насамперед обмежена потужність, а тому вони підходять лише для малих підприємств. Крім того, треба говорити про неможливість ремонту без повної зупинки.
Односекційні градирні застосовуються для локальних систем кондиціювання (торгові центри, офіси) та невеликих виробничих ліній (харчова промисловість).
Двосекційні градирні
Дві паралельні секції підключені до загального водозбірного басейну. Кожна секція оснащена власним вентилятором та системою зрошення. Продуктивність: 500-1500 м³/год. Секції можуть функціонувати разом чи окремо.
Переваги – це можливість резервування (при поломці однієї секції друга продовжує працювати), а також рівномірне охолодження з допомогою розподілу навантаження. Мінуси – вимагають більше місця, ніж односекційні моделі, а також складне балансування повітряних потоків.
Традиційно застосовуються на нафтопереробних заводах, наприклад, для охолодження технологічної води, або на ТЕЦ середньої потужності. Для чого використовуються градирні на ТЕЦ можна дізнатися з цієї статті.
Багатосекційні градирні (3-8 секцій)
Це багатофункціональні модульні системи, де кожна секція – незалежний блок, об’єднаний з іншими загальними трубопроводами та системою керування.
Продуктивність: 1500-10 000 м³/год. Доступна автоматизація, наприклад, керування через ПЛК (програмований логічний контролер), що регулює швидкість вентиляторів та подачу води.
Переваги:
- масштабованість – можна додавати секції зі зростанням потреб;
- енергоефективність – відключення секцій, що не використовуються, знижує витрату електроенергії.
Недоліки:
- висока вартість проектування та монтажу;
- необхідність складної обв’язки (насоси, клапани, фільтри).
Такі градирні використовуються на великих металургійних комбінатах (охолодження доменних печей), а також на атомних електростанціях, де вони здійснюють відведення тепла від конденсаторів.
Гіперсекційні градирні (понад 8 секцій)
Гігантські промислові установки, що поєднують десятки секцій у єдиний комплекс. Часто проектуються під конкретний об’єкт. Продуктивність відповідна, понад 10 000 м³/год. Секції розміщуються у кілька ярусів чи паралельних рядів.
Переваги – це екстремальна потужність (такі пристрої здатні охолоджувати воду для мегаполісів або важкої промисловості) та висока стійкість до відмов. До недоліків можна віднести колосальні витрати на будівництво та експлуатацію. Крім того, вони потребують постійного контролю вібрацій та температурних деформацій.
Застосовуються на великих ГЕС та АЕС, а також у хімічних кластерах (виробництво добрив, полімерів).
Читайте також: для чого потрібні градирні на АЕС
Конструктивні нюанси багатосекційних градирень
Розподіл води має особливості. Гаряча рідина подається до загального колектора, звідки розподіляється по секціях через регульовані клапани. Це дозволяє балансувати навантаження та уникати «сухих» зон у зрошувачі.
Вентилятори керуються частотними перетворювачами, які підлаштовують їхню швидкість під поточну температуру води та вологість повітря. Відповідно, можна домогтися їхньої синхронізації.
Залежно від напрямку руху повітря багатосекційні градирні можуть бути протиточними або з поперечним потоком. У першому випадку повітряна маса рухається знизу вгору назустріч воді. Такі градирні компактніші, але вимагають потужних вентиляторів. Якщо це поперечний потік, тоді повітря проходить горизонтально через падаючу воду. Конструкція простіша, але займає більше площі.
Для виробництва такого обладнання можна використовувати різні матеріали. Для виготовлення корпусу – переважно склопластик (стійкий до корозії) чи оцинкована сталь (для високих навантажень). Зрошувач роблять із ПВХ-плівки, дерева або пластикової сітки. Каплеуловлювачі – це, за фактом, поліпропіленові соти.
Експлуатаційні особливості в залежності від секційності
У багатосекційних градирнях ремонт однієї секції проводиться без зупинки системи. У холодному кліматі вони обладнуються системами антиобмерзання (нагрівачі, поворотні жалюзі).
Датчики температури, тиску та витрати встановлюються у кожній секції для моніторингу в реальному часі.
Нові тенденції
Сьогодні вже існують так звані гібридні градирні – це комбінація вентиляторних та атмосферних секцій: перші працюють у пікові навантаження, другі – у штатному режимі.
Зелені технології активно розвиваються. Наприклад, сонячні панелі можуть живити вентилятори. Повсюдно використовують рекуперацію тепла для опалення будівель.
Програмне моделювання роботи градирні допомагає оптимізувати кількість секцій та режими експлуатації.
Вибір секційності як інженерне рішення
Кількість секцій у вентиляторній градирні визначається вимогами до продуктивності, бюджетом та умовами експлуатації. Односекційні моделі підходять для локальних завдань, багатосекційні – для промислових гігантів. Найновіші технології дозволяють створювати модульні системи, які масштабуються разом із підприємством, забезпечуючи належну енергоефективність та надійність. Проектування таких градирень потребує точних розрахунків та врахування всіх факторів – від клімату до хімічного складу води.
