Как работают газогенераторы
Бытовые газовые генераторы, предназначенные для выработки электроэнергии, используются чаще всего в качестве резервных источников питания в загородных домах, на дачных участках. Если дом подключен к магистральной сети газопровода, то газогенератор на природном газе можно использовать в качестве основного источника электроэнергии. Для этого следует приобрести агрегат нужной мощности.
Процесс превращения топлива в газ в газогенераторе
Принцип действия газогенераторного устройства заключается в преобразовании потенциальной энергии потока воздуха, подаваемого под высоким давлением, в электроэнергию. Поток воздуха высокого давления возникает при сгорании рабочей горючей смеси в специальной камере сгорания, причем топливо должно выгорать полностью. Процесс генерации электроэнергии обеспечивается наличием ротора и генератора в составе агрегата.
В конструкции агрегата предусмотрены две камеры сгорания, выполняющих разные функции. В первую емкость впрыскивается горючее и происходит частичное возгорание. Во второй камере полностью отрабатывается газ. Этот процесс происходит при температуре не менее 1100°С, при непрерывной подаче сжатого воздуха в камеру сгорания. Горячий воздух из второй камеры сгорания вращает генератор, вырабатывающий электроэнергию.
В составе отработанных газов присутствуют некоторые примеси, для охлаждения и удаления которых используются специальные фильтры. Газовые генераторы для своей работы используют баллонный сжиженный или магистральный природный газ. Модели, работающие на сжиженном газе, могут быть установлены в различных местах, в том числе и там, где отсутствуют бытовые газопроводы. Как правило, эти установки монтируются вне помещений (из-за своей шумной работы).
Испарительные (мокрые) градирни
Оснащены специальным оросителем, отделителем капель, водосборным баком, теплообменниками, вентилятором и коллектором. Среди преимуществ оборудования отмечают высокую экономию потребления электроэнергии (до 80 %), надежность системы, малый расход материалов и минимальные ремонтные траты. Градирня данного типа имеет длительный срок службы — до 30 лет. К минусам относят сложность промывки и очистки, нарастание водяных отложений на поверхности труб.
Испарительные градирни так же различают по типу перемешивания:
- Оросительные (насадочные): поперечноточные и противоточные.
- Безнасадочные: брызгальные и эжекционные.
Брызгальные градирни, или брызгальные бассейны отличаются от эжекторных давлением, под которым происходит процесс разбрызгивания.
Зачем нужна сухая градирня
- Случаи, когда необходимо периодическое снижение температуры жидкости. С учетом того, что этой жидкостью является обычная вода, или раствор гликоля, масло, или другие сложные жидкости.
- Температура обрабатываемой жидкости, и необходимая степень ее охлаждения, достигает отметки на 3-5 градусов превосходящие температуры окружающей среды.
- К перерабатываемой жидкости предъявляются повышенные требования. А именно, необходима экологически чистая, высококачественная по составу жидкость.
- Ограничения связанные с локализацией и обустройством.А именно: ограниченная территория, застроенность территории в непосредственной близости, не подготовленная, или недостаточно укрепленная несущая способность площадки фундамента территории, куда запланирован монтаж оборудования, а так же защитные, или ограничительные ограждения, препятствующие скоростной обработки подогретого влажного воздуха.
- Отсутствие возможности постоянного пополнения ресурсов новой жидкостью.
- Химический состав и высокая жесткость рассеивающейся воды, за счет испарения которой и в результате постоянного ее обновления оказываемое чрезмерное влияние на тепло обеспечивающие свойства оборудования, очень быстро образующаяся накипь на стенках оборудования и закупоривая трубопровод. И другие факторы, не допускающие возможности использования классических градирен.
- Плохо налаженная система энергоснабжения водоохлаждающего оборудования.
Исходя из данных об устройстве и принципе действия сухой градирни, можно говорить о ее преимуществах.
Гибридная градирня
Оборудование используется для мокрого и сухого охлаждения воздушных масс. В процессе работы осуществляется экологический отвод тепла в атмосферу. Сухая градирня имеет башню и вентиляторы по периметру. Данное устройство оснащено двумя и более секциями теплообмена. Охлаждение обеспечивается оборотной водой и через стенку.
Параметры | Ед.изм. | БМГ-100 | БМГ-210 | БМГ-350 | БМГ-600 | БМГ-800 | БМГ-1000 | БМГ-2000 | БМГ-3000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Площадь орошения | м 2 | 6,25 | 11,35 | 16 | 22 | 44 | 64 | 144 | 256 |
Диапазон гидравлических нагрузок | м³/час | 60-140 | 80-250 | 150-350 | 160-550 | 320-1000 | 450-1200 | 1000-2500 | до 5000 |
Гидравлическая нагрузка расчетная | м³/час | Индивидуальный расчет по исходным данным от «Заказчика» | |||||||
Тепловая нагрузка, не менее | Мкал/час | По расчету | |||||||
Температурная зона охлаждения | °С | По расчету | |||||||
Максимальная температура воды на входе, не более | °С | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
Капельный унос воды, не более | % | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 |
Давление воды на входе, не менее | м.вод.ст. | 8 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
Диаметр трубопроводов на входе | мм | Расчетный по гидравлической нагрузке | |||||||
Диаметр трубопровода на выходе из бассейна | мм | Расчетный по гидравлической нагрузке | |||||||
Количество форсунок | шт. | По расчету | |||||||
Объем водосборной ванны рабочий | л | 550 | 500 | — | 500 | — | — | — | — |
Объем водосборных щитов | л | 350 | 700 | — | 1400 | — | — | — | — |
Количество вентиляторов | шт. | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Диаметр вентилятора | мм | 2370 | 2370 | 3000 | 2370 | 4980 | 4980 | 6980 | 10400 |
Количество лопастей | шт. | 4-6 | 4-6 | 4-6 | 4-6 | 4-6 | 4-6 | 4-6 | 4-6 |
Мощность электродвигателя (по расчету) | кВт | 11-15 | 15-22 | 22-30 | 15-22 | 22-55 | 37-55 | 75-132 | 110-250 |
Напряжение/частота питания | В/Гц | 380/50 | 380/50 | 380/50 | 380/50 | 380/50 | 380/50 | 380/50 | 380/50 |
Степень защиты электрооборудования, не ниже | — | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 |
Уровень шума на расстоянии 10 м, не более | ДБ | 70 | 70 | 70 | 70 | 80 | 80 | 80 | 70 |
Габаритные размеры (длина, ширина, высота) | мм | 3290х 2900х 5195 | 3860х4190х 6300 | 4772х4600х 7900 | 7230х4155х 6965 | 6740х6740х 7260 | 8000х 8000х 10600 | 12000х12000х 12000 | 16000х 16000х 13300 |
Масса рабочая | кг | 2750 | 5730 | 7240 | 10990 | 21980 | 26000 | 52000 | 92000 |
Устройство мягкого пуска, 2-х скоростной режим, контроль, сушка изоляции | шт | Опционально | |||||||
Частотный преобразователь (регулирование температуры, антиобледенение) | шт | Опционально | |||||||
Устройство реверса (антиобледенение) | шт | Опционально | |||||||
Термопреобразователь | шт | Опционально |
Для поддержания технических характеристик на заданном уровне необходимо каждые полгода проводить профессиональное обслуживание установок. Также следует контролировать работу двигателя вентиляторной системы, насоса, производить смазку редуктора и подшипников, отслеживать параметры воды, влияющие на состояние оросителя.
Испарительные (открытые) градирни
Принцип работы: в устройствах открытого типа горячий теплоноситель, поступивший от охлаждаемого оборудования, остужается в процессе испарения и охлаждения наружным воздухом. Сконденсированная вода стекает в поддон градирни, откуда насосом снова направляется для охлаждения теплообменного оборудования. Так как часть воды захватывается потоком воздуха, несмотря на каплеотбойники и другие приспособления, требуется долив воды в систему охлаждения.
Классификация мокрых градирен широка по конструктиву: безнасадочные (эжекционные, брызгальные) и оросительные. Оросительные делятся в зависимости отнаправления движения воздуха на противоточные (вентиляторные и башенные) и поперечноточные. Однако принцип работы одинаков: понижение температуры воды теплообменом с воздухом и испарением.
Преимущества и недостатки испарительных градирен:
Преимущество испарительных градирен (мокрых) в том, что вода охлаждается до температуры ниже окружающей среды (за счет испарения). Поскольку охлаждение сопровождается двумя процессами (испарением и теплопередачей), эффективность такого типа оборудования выше, чем драйкулеров (сухих градирен). Недостатки: Из-за того, что в мокрых градирнях происходит процесс испарения, применение антифризов ограничено и используется только вода. Требования к качеству воды очень высоки, что влечет расходы на организацию водоподготовки. Количество воды нужно постоянно пополнять (потери составляют до 2%), а также снижать (разбавлять) концентрацию солей в воде, увеличивающееся из-за испарения. В открытой системе вода контактирует с наружным воздухом и в процессе эксплуатации в нее попадает пыль и грязь. Воду необходимо регулярно очищать от загрязнений. В зимнее время возможно обмерзание элементов градирни и необходим дополнительный подогрев трубопроводов.
Вентиляторные градирни
В вентиляторных градирнях охлаждение теплоносителя осуществляется благодаря подаче на него воздушных масс с помощью специальных вентиляторов — центробежных или осевых. Наибольшее распространение в зонах с умеренным климатом получили вентиляторные градирни противоточного типа. В таких градирнях поток воздуха движется навстречу потоку влаги, отсюда и название — «противоточные».
Другие публикации TopClimat.ru по теме | |
Холодоснабжение и холодильное оборудование — то, что следует знать перед выбором | |
Что выбрать – кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора или систему чиллер-фанкойл? |
Конструктивно вентиляторная градирня состоит из следующих основных узлов:
-
система подачи охлаждаемой жидкости:
- форсунки для подачи жидкости,
- ороситель,
- каплеуловитель,
- вентилятор с электродвигателем,
- резервуар для сбора влаги.
Горячий теплоноситель подается в градирню сверху, разбрызгивается через форсунки в виде капель на ороситель, после чего стекает в накопительный резервуар. Навстречу жидкости поднимается поток воздуха, создаваемый вентилятором. Забор воздушных масс производится в нижней части градирни. Холодный воздух отнимает часть тепла у охлаждаемой жидкости. Уменьшение потерь влаги достигается за счет установленного в градирне каплеуловителя, который расположен на пути влажного воздушного потока.
Вентиляторные градирни — довольно энергоэффективное решение. Во-первых, в таких устройствах, в отличие от эжекционных градирен, не требуются мощные водяные насосы, т.к. давление жидкости здесь небольшое. Во-вторых, за счет каплеуловителя снижается расход теплоносителя. В-третьих, вентиляторная градирня весьма компактна и может эксплуатироваться даже в холодное время года.
По типу оросителя вентиляторные градирни бывают:
- пленочными,
- капельными,
- капельно-пленочными.
Схема работы вентиляторной градирни
Капельно-пленочные оросители наиболее эффективны.
При выборе типа вентилятора для градирни следует помнить, что применение вентилятора осевого типа обеспечивает сравнительно меньший напор воздуха, что не позволяет охлаждать жидкость с более высокой температурой. При использовании центробежного вентилятора возможности градирни по температуре теплоносителя повышаются. Зато у осевых вентиляторов меньше энергопотребление.
Последнее замечание относительно вентилятора — расход потока воздуха, создаваемого вентилятором открытой градирни, в 5 раз меньше, чем в закрытой. Поэтому стоимость вентилятора тоже существенно меньше.
Типы производственных градирен
Целью установки градирни на промышленных предприятиях является охлаждение больших объёмов воды при помощи воздушного потока. Отсутствие других охладителей, кроме воздуха, отличает градирню от других устройств этого типа.
Классификация градирен
По принципу действия производители различают следующие типы градирен:
- Испарительные водоохладители — открытая установка.
- Сухие градирни — закрытая конструкция.
Градирни открытого типа работают благодаря разбрызгиванию горячей воды и её смешиванию с охлаждённым наружным воздухом. При этом часть оборотной воды превращается в пар и уносится вместе с горячим воздухом за пределы градирни. Оставшаяся в резервуаре вода охлаждается.
Устройство открытой градирни
Сухая градирня охлаждает воду путём прохождения жидкости внутри закрытого отсека, где она принудительно обдувается потоками наружного воздуха. Вода проходит внутри трубок радиатора с ребристой поверхностью, что исключает прямой контакт жидкости с воздухом. Такие водоохладители позволяют поддерживать чистоту обрабатываемого материала и не вызывают проблем при установке.
Устройство закрытой градирни
Сухие градирни (Драйкуллер)
Этот вид оборудования по конструкции гораздо проще чиллера, поскольку не имеет холодильного контура. Вода в сухих градирнях охлаждается в пластинчатых теплообменниках, на которые несколько вентиляторов направляют уличный воздух. Таким образом, сухие градиpни стоят вне производственных помещений. В среднем термодинамический предел сухих градирен составляет порядка 5 градусов. Это означает, что если на улице температура воздуха установилась на уровне +35°С, то грaдирня способна охлаждать воду до температуры +40°С — для охлаждения гидравлической жидкости или конденсатора чиллера — вполне приемлемая температура. Если на улице ниже +10°С, то градирня элементарно может заменить собой чиллер (точнее временно заменить), снабжая водой не только теплообменник гидравлического контура ТПА, но и охлаждая пресс-форму, для чего нужна вода температурой от +5°С до +15°С. С учетом того, что в градирнях охлаждение осуществляется атмосферным воздухом при помощи вентиляторов, не требующих большой мощности, то по сравнению с чиллерами они позволяют добиться экономии электроэнергии. Очевидно, что круглогодично одной только градирней обойтись нельзя, так как в нашей стране, кроме зимы приходит и очень теплое лето — совсем без чиллера не обойтись. С другой стороны — по настоящему теплая погода держится не более 4-5 месяцев кряду. Какой смысл гонять чиллер остальные 7-8 месяцев, когда температура за окном лежит в пределах от -10°С до +10°С. Но не смотря на это сухие градиpни все еще являются невостребованным оборудованием. Даже не смотря на то, что при использовании комбинации чиллер — драйкулер возможно добиться ежегодной экономии электроэнергии до 40%.
Существуют гpaдирни, которые напрямую подключаются к гидравлическому контуру. В них циркулирует не гликолевый раствор, а непосредственно гидравлическая жидкость. В итоге из схемы устраняется посредник в виде промежуточного теплоносителя, что только повышает эффективность охлаждения. В результате гидравлика охлаждается экономичной сухой градиpней, а чиллер обслуживает исключительно пресс-форму и узел инжекции. Это позволяет реализовать очень экономичную двух-температурную схему энергосбережения. Однако на базе чиллера и градирни можно реализовать схемы энергосбережения в более привычном виде. Сухие охладители разработаны для наружной установки, поэтому для предотвращения замерзания в холодное время года, необходимо добавлять гликоль. Использование сухих охладителей имеет следующие преимущества:
-
- Не загрязняется производственная вода;
- Монтаж охладителя очень прост;
- Вновь установленные блоки хорошо взаимодействуют с уже существующими охладительными системами;
- Период окупаемости — короткий.
Устройство градирни: градирня (если не говорить о мокрой градирне) это рядный трубчатый теплообменник, с установленными на его корпус вентиляторами. Градирня предназначена для охлаждения воды или водного раствора незамерзающей жидкости (гликоля) с водой, который циркулирует по контурам из медных трубок в корпусе градирни.
Схема градирни или драйкулера включает в своей конструкции блок из одного или нескольких теплообменников и мощные вентиляторы обдува этих теплообменников (радиаторов). Теплоноситель оборотной системы охлаждения, чаще всего вода, нагревается в рубашках охлаждения тепловыделяющих агрегатов. Далее теплоноситель насосом подается в теплообменники — градирни, где, под воздействием обдува вентиляторами, охлаждается до требуемой температуры. Далее охлажденная вода вновь поступает к потребителям.
Эксплуатация градирен в зимнее время — наши специалисты дадут вам рекомендации.
2 Принцип работы и применение
Градирня (или градильня, как неверно её называют) представляет собой теплообменник, используемый для передачи отходов технологического тепла в атмосферу путём охлаждения потока рабочей жидкости. Тип отвода тепла в большинстве этих устройств называют испарительным, поскольку наибольшая часть его тратится на испарение в потоке движущегося воздуха, обеспечивая тем самым охлаждение остальной части жидкости. Тепло, переданное подвижному воздуху, вместе с последним уходит в атмосферу.
Градирный способ теплопередачи обеспечивает значительные понижения температуры, недостижимые для воздушного охлаждения или сухих теплообменников, таких как радиатор автомобиля, поэтому испарительные башни считаются самыми эффективными системами для удаления больших количеств тепла. После охлаждения вода возвращается из градирни для повторного использования без той части, которая была потеряна в виде пара и капельного дрейфа, из-за чего для поддержания рабочего цикла нужно добавлять некоторое количество жидкости в систему.
Устройство градирни, её назначение и принцип работы зависят от многих факторов. Главная задача того или иного конструктива — обеспечение максимальной экономической и энергетической эффективности работы систем, нуждающихся в охлаждении. Они могут отличаться по размеру и устройству в зависимости от нагрузки теплообмена и относительной влажности окружающего воздуха. Большинство из представленных на рынке и действующих устройств можно разделить на два класса по их назначению:
- промышленные;
- предназначенные для систем отопления, вентиляции и кондиционирования.
на таких предприятиях, как
- электростанции;
- нефтеперерабатывающие заводы;
- химические заводы.
Как правило, они находят применение в промышленных и общественных зданиях в качестве экологически чистых устройств, способных наиболее эффективным образом понизить температуру тёплой воды. Монтаж подобных агрегатов на кровле позволяет избежать шумового загрязнения в городской среде.
Обзор производителей котлов с генератором
Рассмотрим на конкретных примерах системы бытовых котлов, существующих на сегодняшний день, в которых принцип использования выхлопных газов (продуктов горения) для производства электроэнергии был успешно реализован. Южнокорейская фирма NAVIEN успешно реализовала вышеуказанную технологию в котле марки HYBRIGEN SE. В котле используется двигатель Стирлинга, который согласно паспортным данным вырабатывает в процессе работы электроэнергию мощностью 1000W (или 1кВт) и напряжением 12В. Разработчики утверждают, что вырабатываемую электроэнергию можно использовать для питания бытовых приборов.
Такой мощности должно хватить для питания бытового холодильника (порядка 0,1кВт), персонального компьютера (около 0,4кВт), жидкокристаллического телевизора (около 0,2кВт) и до 12 светодиодных лампочек мощностью по 25Вт каждая.
Котел серии hybrigen se компании navien со встроенным генератором и двигателем системы Стирлинга. При работе котла помимо основных функций вырабатывается электроэнергия порядка 1000Вт мощности
Из европейских производителей разработками в данном направлении занимается компания Viessmann. Viessmann обладает возможностью представить на выбор потребителя две модели котлов серии Vitotwin 300W и Vitotwin 350F.
Модель Vitotwin 300W была первой разработкой в указанном направлении. Она отличается достаточно компактным исполнением и внешне очень схожа с обычным настенным газовым котлом. Правда именно при эксплуатации первой модели были определены «слабые» места в работе двигателя системы Стирлинга.
Самой большой проблемой оказался отвод тепла, основа работы устройства – нагрев и охлаждение. Т.е. разработчики столкнулись с той же проблемой, с которой столкнулся Стирлинг в сороковых годах прошлого века – эффективное охлаждение, которого можно достигнуть только при значительных размерах охладителя.
Именно поэтому появилась модель котла Vitotwin 350F, которая включала в себя уже не только газовый котел с генератором электричества, но и встроенный бойлер на 175л.
Накопительная емкость для горячей воды выполняется в напольном варианте по причине большого веса как самого оборудования, так и подготавливаемой для санитарных целей жидкости
В этом случае достаточно эффективно был решен вопрос с проблемой охлаждения поршня установки Стирлинга за счет воды в бойлере. Однако решение привело к тому, что габаритные размеры и вес установки увеличились. Такая система уже не может крепиться на стену как обычный газовый котел и может быть только напольной.
Котлы компании Viessmann предусматривают возможность подпитки систем работы котла от внешнего источника, т.е. от сетей центрального электроснабжения. Компания Viessmann позиционировала оборудование как устройство, обеспечивающее собственные нужды (работу агрегатов котла) без возможности отбора избытка электроэнергии для бытового потребления.
Система Vitоtwin F350 – котел с бойлером нагрева воды объемом 175л. Система позволяет обогревать помещение, обеспечивает горячей водой и вырабатывает электрическую энергию
Для того чтобы можно было сравнить эффективность применения генераторов, встраиваемых в систему отопления. Стоит рассмотреть котел, который разработан (республика Беларусь) и (Россия, г. Санкт-Петербург).
Рассмотреть их стоит не потому, что они смогут каким-то образом конкурировать с вышеприведенными системами, а для сравнения принципов работы и эффективности получения электрической энергии. Эти котлы в качестве топлива используют только дрова, прессованные опилки или брикеты на основе древесины, поэтому их нельзя поставить в один ряд с моделями фирм NAVIEN и Viessmann.
Котел, названный «Отопительная печь «Индигирка», ориентирован на длительное отопление дровами и т.п., но снабжен двумя термическими генераторами электричества типа ТЭГ 30-12. Расположены они на боковой стенке агрегата. Мощности генераторов малы, т.е. в общей сложности они в состоянии генерировать лишь 50-60Вт напряжением 12В.
Принципиальное устройство печи “Индигирка” позволяет не только обогревать помещение, но и готовить еду на конфорке. Дополнение системы – два теплогенератора на 12В мощностью 50-60Вт.
В данном котле нашел применение метод Зебека, основанный на формировании ЭДС в замкнутой электрической цепи. Она состоит из двух разнородных видов материала и поддерживает точки контакта при различных температурах. Т.е. разработчики тоже используют выделяемое котлом тепло для выработки электрической энергии.
Принцип работы градирни
Вентиляторная градирня – это устройство, предназначенное для дисперсии в атмосферном воздухе потока тепла, полученного охлаждающей водой в охладительных устройствах. В градирне происходит непосредственный контакт охлаждаемой воды с атмосферным воздухом.
Теплая вода доплывает в главный коллектор водораспределителя. Далее происходит дистрибуция через трубную систему к форсункам. Форсунки распыляют струи воды на ороситель, создавая пленку воды с большой развитой поверхностью контакта. Вода, отрывающаяся от нижних краев элементов стока оросителя, опадает в форме дождя в резервуар, находящийся под градирней, откуда нагнетается обратно в охлаждаемые устройства.
Процесс охлаждения воды проходит, в главной мере, за счет испарения протекающей струей воздуха небольшой части струи охлаждаемой воды (транспорт массы), с использованием теплоты фазового перехода (теплоты испарения), получаемой от водной струи, а также — в меньшей мере – за счет конвективного теплообмена между водой и воздухом (транспорт тепла).
Противоточное течение воздуха в градирни, вызвано вытяжным действием осевого вентилятора, производительность которого подобрана к требуемым параметрам охлаждения. Вентилятор установлен внутри корпуса, на перекрытии отсека градирни. Воздух втягивается внутрь отсека через входные окна, оснащенные в жалюзи входа воздуха, которые предохраняют от втягивания твердых тел из окружения, например листьев, а также от разбрызгивания охлаждаемой воды вне градирни. Втянутый воздух протекает далее через зону дождя под оросителем, через оросительное заполнение, зону разбрызгивания воды над оросителем, а далее происходит уловление капель каплеуловителем, который сводит к минимуму потерю воды из-за возношения капель. Подогретый и увлажненный воздух протекает через вентилятор, после чего через верхний разрез корпуса вентилятора выдувается наружу, в окружение.
Степень охлаждения воды в мокрой градирни зависит от температуры термометра влажного воздуха, втягиваемого снаружи, объема воздуха (производительности вентилятора) и технических решений самой градирни. Градирни проектируются для получения ожидаемого эффекта охлаждения в наиболее неблагоприятных условиях (высокая температура и влажность воздуха) и учетом необходимости изъятия максимального количества тепла из воды. Под такие условия подбирается также мощность вентилятора. При понижении температуры окружения, или количества тепла, которое следует отводить, установленная мощность становится лишней. Для понижения эксплуатационных расходов, а также для улучшения безопасности эксплуатации, в приводах вентилятора могут быть установлены двухскоростные двигатели (устанавливаемые по отдельному заказу). Обороты вентиляторов, а следовательно и расход электроэнергии, устанавливается в таких случаях в зависимости от температуры охлажденной воды.
Для обеспечения стабильной и безопасной работы системы охлаждения, следует позаботиться о сохранении соответствующих свойств охлаждающей воды, так как из-за постоянного испарения, растет концентрация химических и механических засорений в охладительном цикле. Соответствующая очистка воды, продувка и пополнение охладительной системы, являются одними из главных параметров, влияющих на долговечность частей градирни и других устройств, связанных с охладительным циклом.
Сухая градирня: принцип работы
При помощи сухих градирен происходит охлаждение водных запасов, которые участвуют в технологическом процессе на 5-7 градусов по Цельсию. Принцип работы сухой градирни (драйкулера) очень прост: охлаждаемая жидкость подается в теплообменник, двигаясь по нему, она охлаждается потоком воздуха, который подается вентилятором из окружающей среды. Теплообменник состоит из множества медных трубок с алюминиевым оребрением, суммарная площадь которых довольно высока. Вентиляторы, нагнетая наружный воздух, обеспечивают теплообмен, в результате чего происходит охлаждение жидкости, которая затем по трубопроводу подается по назначению.
Для предотвращения повреждения труб в процессе работы, предусмотрены ребра жесткости, выполненные из стали. Корпус выполнен также из стали и покрыт эмалью для предотвращения и защиты от коррозии.
Охлаждаемая в драйкулере жидкость, может быть различной: например, вода для потребителей, разнообразные водные растворы для нужд промышленности.
Используемые вентиляторы, оборудованы защитными решетками и имеют низкий коэффициент шума. Для экономии электроэнергии, вентиляторы, подающие вентиляторы можно оснастить регулятором, который будет контролировать скорость вращения лопастей. При необходимости точно контролировать температуру воздуха на выходе также необходимо установить регулятор.
Наибольшая эффективность использования драйкулеров в районах, где низкая средняя температура окружающей среды. Следует отметить, что температура охлаждаемой в градирне воды будет на 5 градусов по Цельсию выше температуры окружающей на входе в теплообменник. Это так называемый термодинамический предел. Для получения температуры на выходе из охладителя на пару градусов ниже можно применить специальную систему орошения. Суть ее заключается в том, что при высоких градусах окружающего воздуха, форсунками подается вода на трубки теплообменника. Испаряясь, вода дополнительно охлаждает рабочую жидкость и одновременно очищает теплообменник от нежелательного загрязнения. Грязная жидкость попадает в специальный резервуар, который по мере загрязнения надо чистить.
Преимущества драйкулера
- Высокая экономичность в плане энергозатрат. Затраты энергии сводятся к минимуму за счет того, что их необходимость расчитывается только для работы вентиляторов. Помимо этого, в холодное время года, энергию потребляется только частью вентиляторов. Этот факт приводит к еще большей экономичности в плане затрат на электроэнергию.
- Экономия средств при закупке оборудования. Стоимость сухой градирни ощутимо ниже стоимости других типов градирен аналогичной производительности.
- Не значительная энергозатратность во время эксплуатации. Благодаря простоте оборудования, его техническое обслуживание и эксплуатация требуют меньших затрат, в сравнении с любыми другими аналогичными по действию установками.
- Широкий спектр носителей холода. Конструкция практически универсальна и способна обрабатывать любые жидкости, в зависимости от потребностей заказчика.
- Широкий спектр возможностей установки. Допускаются как вертикальные, так и горизонтальные варианты монтажа. Это приводит к экономии территориальной занятости и универсальности размещения.
- Ремонт такой градирни не будет нести существенных финансовых затрат, ввиду простоты ее устройства. Способствует этому еще и большой потенциал используемых при изготовлении материалов.
К недостаткам таких драйкулеров можно отнести разве что невозможность охлаждения жидкости до отметки ниже температуры окружающего пространства. Это значительно ограничивает возможный круг использования. В летний период, при повышении отметки температурного режима, эффективность таких градирен ощутимо снижается.
С учетом всего вышеописанного и подробного рассмотрения устройства и принципа действия градирни, можно с уверенностью сказать, что этот драйкулер является отличным решением во всех случаях, когда имеется ряд ограничений по финансовым, территориальным и энергетическим ресурсам.
Эксплуатация градирни в зимнее время
В зимнее время эксплуатация может усложняться из-за обмерзания их конструкций, особенно это относится к градирням расположенным в суровых климатических условиях. Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию, вызывая деформации и обрушение оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда. Обмерзание гpадирни начинается обычно при температурах наружного воздуха ниже -10°С и происходит в местах, где входящий в гpадирню холодный воздух соприкасается с относительно небольшим количеством теплой воды. Внутреннее обледенение является опасным потому, что из-за интенсивного туманообразования оно может быть обнаружено только после разрушения оросителя. Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках. В связи с большими скоростями входящего воздуха плотность орошения в вентиляторных градирнях в зимнее время целесообразно поддерживать не менее 10 м3/м2 (не ниже 40% от полной нагрузки). Критерием для определения необходимого расхода воздуха может служить температура охлажденной воды. Если расход поступающего воздуха регулировать таким образом, чтобы температура охлажденной воды не была ниже +12oC … +15°С, то обледенение грaдирен обычно не выходит за пределы допустимого. Уменьшение поступления в градирню холодного воздуха может быть достигнуто отключением вентилятора или переводом его на работу с пониженным числом оборотов. Исключить обледенение градирен можно путем подачи всей воды только на часть градирен с полным отключением остальных, иногда со снижением расхода циркуляционной воды. Нагнетательные вентиляторы подвержены обмерзанию. Это может вызываться двумя причинами: попаданием на вентилятор водяных капель изнутри оборудования и рециркуляцией уходящего из градирни воздуха, содержащего мелкие капли воды и пар, который конденсируется при смешении с холодным наружным воздухом. В таких случаях можно избежать обледенения лопастей вентилятора следующими способами: — снизить скорость вращения вентилятора, — проконтролировать давление перед форсунками и при необходимости произвести их очистку, — использовать стеклопластиковые рабочие колеса, — использовать автономный обогрев обечаек вентилятора с помощью гибких электронагревателей. Следует отметить, что неравномерное образование льда на лопастях может приводить к разбалансировке и вибрации вентилятора. Если в зимний период по какой-либо причине производилось отключение вентиляторов градирен, то перед их пуском необходимо проконтролировать состояние обечаек на наличие на них наледи. При обнаружении наледи ее необходимо удалить во избежание поломки рабочих колес вентиляторов.