Оборудование, применяемое для охлаждения воды

 

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.

В основном оборотная вода используется для охлаждения машин и в теплообменной аппаратуре. Многие индустриальные машины требуют охлажденной воды для эффективной работы. Такими машинами являются внутренний охладитель или компрессор воздуха. Если используется слишком высокая температура охлажденной воды, то удельное потребление энергии машиной возрастет и приведет к повышению эксплуатационных затрат до 20 %. Высокие температуры охлаждаемой воды могут иметь место из-за плохих термических показателей градирни, проблем с откачкой или отложениями на внутренних поверхностях, вызванных загрязнением воды, которые не удалось обработать.

Выбор типа и размеров градирни имеет большое влияние как на термальный КПД градирни, так и на ее энергопотребление, и может оказывать определяющее влияние на процесс в целом. На сегодняшний день эксплуатируются два базовых типа градирен - градирни с противотоком (башенные) и градирни с поперечным потоком (секционные).

Проблемой градирен является рециркуляция воздуха: влажный воздух начинает затягиваться обратно в воздухозаборные жалюзи градирни. Это происходит из-за перепада давлений, который устанавливается на различных уровнях градирни. Рециркуляция значительно влияет на показатели работы градирни. Воздухозаборные жалюзи градирни с противотоком расположены в нижней части градирни. В случае градирен с поперечным потоком жалюзи располагаются по высоте на одной или двух ее сторонах, и здесь, следовательно, при определенных атмосферных условиях возможна рециркуляция.

Причиной рециркуляции иногда может быть и расположение градирни по отношению к другим градирням или зданиям, и это может снижать показатели градирни на 50 %. Вход в градирню не должен иметь никаких препятствий, выход воздуха также должен быть свободен от препятствий.

Температура приближения (разность температур между водой, покидающей градирню, и температурой влажного термометра (психрометра) должна быть как можно меньшей для данного проекта и данной точки росы. Температура приближения для градирни с противотоком примерно на 2 градуса лучше, чем для градирни с поперечным потоком.

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

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 (рис. 2.1) осуществляется подводящим водоводом 6 к стояку 1, 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.

Рисунок 2.1 Схема напорного водораспределителя

 

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, о втором 0,3—0,5 м. Для уменьшения опасности засорения, как правило, применяют эвольвентные сопла и ударные отражатели.

Рисунок 2.2 Насадок (а) и тарелочка (б) для безнапорных систем водораспределения градирен

 

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. рис. 1).

При безнапорной системе водораспределения вода к разбрызгивающим устройствам поступает по лоткам. Разбрызгивание воды в безнапорных системах осуществляется обычно с помощью гидравлических насадок и тарелочек (рис. 2.2). 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.

Основной задачей данного расчета является определение числа и мощности ламп светильников, необходимых для обеспечения заданной освещенности. При освещении лампами накаливания, а также лампами типа ДРЛ, ДРИ обычно число и размещение светильников намечают до светотехнического расчета, а в процессе расчета определяют необходимую мощность лампы.

Вода является основным охлаждающим агентом, используемым во всех отраслях промышленности. Использование воды в качестве охлаждающего агента приводит к возникновению проблем коррозии, образования накипи, загрязнения, развития и роста микроорганизмовв водооборотных циклах, данные проблемы оказывают серьезное влияние на процесс производства, снижая эффективность теплопередачи, увеличивая расход энергии и повышая эксплуатационные затраты, приводя к сокращению или полным остановкам производства. Все эти проблемытесно связаны между собой и программы обработки оборотной воды учитывают их комплексное решение. Задача реагентной обработки “Nalco” - предотвратить выпадение солей жесткости и отложение микробиологи-ческих загрязнений в теплообменном оборудовании, а также обеспечить коррозионную защиту оборудования водооборотных циклов.

Используются следующие виды ингибиторов:

- Nalco 73424 – является смесью специальных органических пленко-образователей, органических фосфорных соединений и органических полимеров, разработан для применения в условиях высокой щелочности, позволяя минимизировать или исключить подачу кислоты. Коррозионную защиту оборудования реагент обеспечивает за счет использования присутствующих в оборотной воде щелочности и жесткости, за счет образования на поверхности металла защитной пленки, состоящей из фосфонатов железа и кальция;

- Nalco 8506– является дисперсантом нефтепродуктов и микробиологических шламовых отложений. В качестве дисперсанта Nalco 8506 блокирует формирование отложений взвешенных частиц, нефтепродуктов и микроорганизмов, поддерживая их во взвешенном состоянии. Он не содержит тяжелых металлов, но повышает эффективность использования биоцидов (хлора или брома), обеспечивая лучшее проникновение биоцида в массу отложений;

- Nalko 73440 – это смесь полифосфатов с органическими полимерами, используется в качестве ингибиторов коррозии и отложений в открытых циркуляционных охлаждающих системах. Действие основано на стабилизации солей жесткости, содержащихся в оборотной воде и образовании защитной пленки на теплопередающих поверхностях;

- NaOCl (гипохлорит натрия) – это жидкость светло-желтого цвета, мало токсична. Используется для дезинфекции оборотной воды с целью уничтожения бактерий, вызывающих биообрастание оборудования на технологических установках, оборотная вода обрабатывается гипохлоритом натрия.

Для дозировки реагентов применяются мембранные дозирующие насосы фирмы «Prominent», реагенты «Nalco» дозируются насосами Н-8, Н-9 непосредственно из контейнеров на всас насосов Н-1 – Н-4. В приложении 3 представлена характеристика подпиточной и оборотной воды [15].

Режим работы производства непрерывныйй. Воздух для питания приборов КИПиА водооборотного узла № 1142 подается из общей системы воздуха КИПиА Общества по вспомогательной эстакаде по улице № 21 в операторную. Пожарохозяйственная вода подается по трубопроводу Ду50 из общего коллектора Общества по улице № 4 с восточной стороны здания насосной водооборотного узла № 1142 в санузел.