Вентиляторные градирни – очень важные элементы промышленных систем охлаждения. Они используются для отвода тепла от воды или других жидкостей в энергетике, металлургии, химической промышленности и кондиционировании. Их эффективность зависит как от мощности вентиляторов и площади орошения, так и от модульности конструкции. Градирня может иметь секции, и именно это и определяет ее гибкость, масштабируемость и адаптацию к конкретным технологическим процессам.
Что такое секция в вентиляторной градирне?
Секция – это автономный модуль градирни, включающий все элементы для полноценного цикла охлаждения:
- вентилятор (осевой или центробежный) – создает тягу для движения воздуха. Здесь можно узнать, какие типы вентиляторов применяются в градирнях;
- оросительная система – предназначена для распределения горячей воды по теплообменной поверхности;
- каплеуловители – предотвращают вынос капель воды с воздушным потоком;
- водосборный бассейн – это накопитель охлажденной жидкости.
Секции объединяются в единую систему, работающую синхронно или независимо. Например, при снижении нагрузки часть секций можно отключить, сократив энергопотребление.
Классификация по количеству секций
Односекционные градирни
Конструктивно это моноблочная установка с одним вентилятором и оросителем. Имеет следующие особенности: производительность до 500 м³/ч охлаждаемой воды, давление воздуха 50-150 Па, высота 5-10 м.
Преимущества таких градирен – это компактность (занимают минимум площади) и низкая стоимость монтажа и обслуживания. Недостатки тоже есть – в первую очередь, ограниченная мощность, а потому они подходят только для малых предприятий. Кроме того, надо говорить о невозможности ремонта без полной остановки.
Односекционные градирни применяются для локальных систем кондиционирования (торговые центры, офисы) и небольших производственных линий (пищевая промышленность).
Двухсекционные градирни
Две параллельные секции, подключенные к общему водосборному бассейну. Каждая секция оснащена собственным вентилятором и системой орошения. Производительность: 500-1500 м³/ч. Секции могут функционировать вместе или по отдельности.
Преимущества – это возможность резервирования (при поломке одной секции вторая продолжает работать), а также равномерное охлаждение за счет распределения нагрузки. Минусы – требуют больше места, чем односекционные модели, а еще сложная балансировка воздушных потоков.
Традиционно применяются на нефтеперерабатывающих заводах, например, для охлаждения технологической воды, или на ТЭЦ средней мощности. Для чего используются градирни на ТЭЦ, можно узнать из этой статьи.
Многосекционные градирни (3-8 секций)
Это многофункциональные модульные системы, где каждая секция – независимый блок, объединенный с другими общими трубопроводами и системой управления.
Производительность: 1500-10 000 м³/ч. Доступна автоматизация, например, управление через ПЛК (программируемый логический контроллер), регулирующий скорость вентиляторов и подачу воды.
Преимущества:
- масштабируемость – можно добавлять секции по мере роста потребностей;
- энергоэффективность – отключение неиспользуемых секций снижает расход электроэнергии.
Недостатки:
- высокая стоимость проектирования и монтажа;
- необходимость сложной обвязки (насосы, клапаны, фильтры).
Такие градирни применяются на крупных металлургических комбинатах (охлаждение доменных печей), а также на атомных электростанциях, где они осуществляют отвод тепла от конденсаторов.
Гиперсекционные градирни (более 8 секций)
Гигантские промышленные установки, объединяющие десятки секций в единый комплекс. Часто проектируются под конкретный объект. Производительность соответствующая, выше 10 000 м³/ч. Секции размещаются в несколько ярусов или параллельных рядов.
Преимущества – это экстремальная мощность (такие устройства способны охлаждать воду для мегаполисов или тяжелой промышленности) и высокая отказоустойчивость. К недостаткам можно отнести колоссальные затраты на строительство и эксплуатацию. Кроме того, они требуют постоянного контроля вибраций и температурных деформаций.
Применяются на крупных ГЭС и АЭС, а также в химических кластерах (производство удобрений, полимеров).
Читайте также: для чего нужны градирни на АЭС
Конструктивные нюансы многосекционных градирен
Распределение воды имеет свои особенности. Горячая жидкость подается в общий коллектор, откуда распределяется по секциям через регулируемые клапаны. Это позволяет балансировать нагрузку и избегать «сухих» зон в оросителе.
Вентиляторы управляются частотными преобразователями, которые подстраивают их скорость под текущую температуру воды и влажность воздуха. Соответственно, можно добиться их синхронизации.
В зависимости от направления движения воздуха, многосекционные градирни могут быть противоточными или с поперечным потоком. В первом случае воздушная масса движется снизу вверх навстречу воде. Такие градирни компактнее, но требуют мощных вентиляторов. Если это поперечный поток, то тогда воздух проходит горизонтально через падающую воду. Конструкция проще, но занимает больше площади.
Для производства такого оборудования могут использоваться разные материалы. Для изготовления корпуса – преимущественно стеклопластик (устойчив к коррозии) или оцинкованная сталь (для высоких нагрузок). Ороситель делают из ПВХ-пленки, дерева или пластиковой сетки. Каплеуловители – это, по факту, полипропиленовые соты.
Эксплуатационные особенности в зависимости от секционности
В многосекционных градирнях ремонт одной секции проводится без остановки всей системы. В холодном климате они оборудуются антиобледенительными системами (нагреватели, поворотные жалюзи).
Датчики температуры, давления и расхода устанавливаются в каждой секции для мониторинга в реальном времени.
Новые тенденции
Сегодня уже существуют так называемые гибридные градирни – это комбинация вентиляторных и атмосферных секций: первые работают в пиковые нагрузки, вторые – в штатном режиме.
Зеленые технологии активно развиваются. Например, солнечные панели могут питать вентиляторы. Повсеместно используется рекуперация тепла для отопления зданий.
Программное моделирование работы градирни помогает оптимизировать количество секций и режимы эксплуатации.
Выбор секционности как инженерное решение
Количество секций в вентиляторной градирне определяется требованиями к производительности, бюджетом и условиями эксплуатации. Односекционные модели подходят для локальных задач, многосекционные – для промышленных гигантов. Новейшие технологии позволяют создавать модульные системы, которые масштабируются вместе с предприятием, обеспечивая надлежащую энергоэффективность и надежность. Проектирование таких градирен требует точных расчетов и учета всех факторов – от климата до химического состава воды.
