Градирни.

Градирни получили широкое распространение в качестве водоохлаждающих устройств в оборотных системах водоснабжения. Конструктивно градирня представляет собой высокую деревянную или железобетонную башню, в нижней части которой смонтирован ороситель. В зависимости от конструкции оросителя, предназначенного увеличить поверхность контакта охлаждаемой воды и воздуха, различают пленочные, капельные (рис.1), брызгательные и капельно-пленочные градирни. В пленочных градирнях вода стекает в виде пленок, в капельных и брызгательных – в виде капель и пленок.

На рис.2 показана конструкция решетчатого оросителя капельной градирни, собранного из треугольных деревянных брусков сечением 50x50x70 мм. Весьма схожая конструкция имеет ороситель пленочный и капельно-пленочный градирен.

В брызгательных градирнях ороситель выполнен в виде труб с отверстиями или соплами, через которые охлаждаемая жидкость разбрызгивается внутри полости башни.

Вода, подлежащая охлаждению, с помощью водораспределительного устройства лоткового типа равномерно орошает всю верхнюю часть решетки оросителя. В оросителе вода движется вниз, навстречу ей поднимается поток воздуха, поступающий в нижнюю часть башни из окружающей атмосферы. Воздушный поток создает благоприятные условия для частичного испарения воды. При испарении воды отнимается много тепла (580 ккал/кг), благодаря чему она охлаждается.

Необходимая тяга воздуха создается благодаря разности плотностей более холодного и сухого наружного воздуха и воздуха на верху башни, подвергшегося в оросителе нагреву и увлажнению. Для создания достаточной тяги высоту башни в зависимости от потребной производительности и типа градирни делают от 15 до 100м.

Плотность орошения водой решетки оросителя принимается около 10 м³/м² · ч. В градирнях возможно охлаждение воды на 15-30˚С. Охлажденная вода собирается в нижней части башни.

Для уменьшения высоты градирни и интенсификации процесса охлаждения воды с некоторого времени стали устанавливать вентиляторные градирни, в которых воздух просасывается через решетку оросителя с помощью осевого вентилятора большей производительности (типа ВГ). На рис.3 показана конструкция одновентиляторной градирни, наверху которых устанавливают по два, три или больше мощных осевых вентиляторов.

Благодаря интенсификации процесса испарения воды в вентиляторных градирнях температура охлажденной воды на 3-5˚С ниже, чем при тех же условиях в обычных градирнях. Кроме того, строительная стоимость вентиляторных градирен на 30-50% меньше башенных. По этой причине вентиляторные градирни в дальнейшем будут широко использоваться.

Конденсаторы-холодильники воздушного охлаждения.

В последнее время в нефтеперерабатывающей промышленности начинают широко применять аппараты воздушного охлаждения. Это объясняется ограниченностью водных ресурсов в связи со строительством крупных заводов и необходимости уменьшения количества сточных вод, загрязняющих водоемы и требующих для очистки сложных гидротехнических сооружений. Подсчеты показывают, что использование воздушных конденсаторов взамен других известных аппаратов экономически оправдано.

Аппараты воздушного охлаждения удобны в эксплуатации, очистка и ремонт их требуют больших трудовых затрат. Загрязнение наружной поверхности теплообмена воздухом почти не наблюдается даже в условиях обдувки их запыленным воздухом и при значительной степени оребрения. Отсутствие двусторонней коррозии, свойственной всем конденсаторам и холодильникам, позволяет довольно легко выбирать материал труб для воздушных конденсаторов. Поэтому становится возможным применение требуемых ингибиторов, снижающих коррозию не только самих конденсаторов, но и технологически связанных с ними аппаратов.

Эксплуатация воздушных конденсаторов без применения воды, как хладагента исключает опасность аварий в результате внезапного прекращения подачи ее на установку; в случаи отключения электроэнергии эти аппараты обеспечивают съем 25-30% тепла за счет естественной конвекции воздуха, что уменьшает вероятность возникновения пожара на время, необходимое для аварийного выключения установки.

Для северных районов страны воздушные конденсаторы позволяют надежно и экономично охлаждать все технологические потоки, исходящие от установки. Для южных районов охлаждение низкокипящих потоков целесообразно проводить а два этапа: воздухом до 60˚С и далее водой в погружных или кожухотрубных конденсаторах.

Применяемые в настоящее время конденсаторы и холодильники принципиально отличаются друг от друга расположением трубных секций и конструкцией воздухоподающих устройств. Трубные секции могут быть расположены горизонтально, вертикально, наклонно, в форме шатра и зигзагообразно. В последних четырех случаях аппараты занимают меньшую площадь.

На рис.1 приведен конденсатор АВГ (аппарат воздушного охлаждения с горизонтальным расположением секций), предназначенный для конденсации парообразных и охлаждения жидких сред. Аппарат состоит: три горизонтальные секций с трубами, имеющие поперечное оребрение.

На рис.2 приведена конструкция оребренной шестирядной секции конденсатора. Расположенные по вершинам равносторонних треугольников оребренные трубы длиной 4 или 8м путем развальцовки или сварки закреплены в трубных решетках. К решеткам крепят коллекторные крышки, к которым присоединяют подводящие т отводящие трубопроводы. Все секции прикрепляют к металлической раме, установленной на опорных стойках аппарата. В свою последнюю очередь смонтированы на фундаменте и закреплены на нем анкерными болтами. К раме и стойкам крепят коллектор, через который вентилятор засасывает воздух, диффузор направляет поток воздуха на ребристую поверхность трубных секций. За время прохождения внутри трубок продукт охлаждается воздухом, который прогоняется вентилятором через межтрубное пространство каждой секции.

Вентилятор смонтирован вместе с аппаратом на самостоятельной раме. Он состоит их двигателя, углового редуктора и восьмилопастного колеса. Характеристику работы вентилятора можно изменить путем изменения угла установки алюминиевых лопастей колеса в пределах 10-25˚. Применение двухскоростных электродвигателей также позволяет варьировать режим работы конденсатора в широких пределах. В тех случаях, когда температура воздуха настолько низка, что возникает опасность переохлаждения конденсированной жидкости, вентилятор прокачивает воздух сверху; для этого предусмотрена возможность равновесия электродвигателя вентилятора. При необходимости интенсивность конденсации и охлаждения можно регулировать изменением воздушного потока посредством жалюзей, устанавливаемых над трубным секциями.

Для снижения температуры воздуха, прогоняемого вентилятором через форсунки оросительного устройства, можно подавать распыленную воду. В летнее время таким способом температуру воздуха в диффузоре снижают на 2-10˚С.

На крупных установках несколько аппаратов соединяют в один блок; в результате уменьшается число опорных стоек, так как средние стойки в данном случае являются общими для двух средних конденсаторов.

В зависимости от коррозионных свойств охлаждаемой среды трубы, секции изготавливают из углеродистой и легированных сталей, латуни и сплавов типа АМг. Чугунные крышки допускаются к применению только при температуре до 250˚С и расчетном давлении до 10кгс/см².

Регулировку режима работы конденсаторов воздушного охлаждения можно легко автоматизировать. Экономически выгодно, и создает благоприятные условия для безопасного ведения процесса на технологической установке. Обслуживание конденсатора заключается в уходе за приводным механизмом вентилятора. Для предохранения от повреждения его лопастей, поверхностей оребренных труб секций и для защиты эксплуатационного персонала в нижней части воздушного коллектора устанавливают предохранительную плетеную сетку, за целостностью которой постоянно следить.

Чистка внутренних поверхностей труб секций производится довольно редко; в случае необходимости прибегают к промывке водой или химической чистке. Наружные поверхности труб очищают от отложений продувкой сильной струей компрессорного воздуха или промывкой водой с мелким песком.

Ремонт конденсаторов воздушного охлаждения затруднений не вызывает. Вышедшие из строя секций оребренных труб отключают от системы, отсоединяют от трубопроводов и подъемным краном извлекают из рамы, на их место устанавливают в обратном порядке новые секции.