Реконструкция секционных вентиляторных градирен

Эта градирня является альтернативой типовым башенным и предназначена для крупных потребителей оборотной воды в метллургической, химической, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промышленности, включая обьекты большой энергетики

До сегодняшнего дня на предприятиях РФ сохраняется очень большое количество секционных вентиляторных градирен, построенных еще во второй половине XX в. Зачастую эти агрегаты находятся в неудовлетворительном состоянии. Если ороситель, каплеуловитель, ограждения и даже вентиляторную установку при необходимости можно заменить на новые, с несущими конструкциями каркаса дело обстоит намного хуже. В процессе длительной эксплуатации элементы конструкций разрушаются. Конечно же, существуют методы продления их срока службы, однако, реанимируется и защищается, как правило, поверхностный слой. При этом устойчивость конструкций из-за усталостного старения материалов практически не восстанавливается и поэтому создается угроза полного разрушения каркаса при работе осевого вентилятора, имеющего большие маховые моменты и создающего сильные вибрации конструкций. Метод усиления каркаса монтажом дополнительных элементов конструкций из металлопроката дает кратковременный эффект, но требует значительных затрат на реализацию. В таких случаях наиболее оптимальное решение дает технология «ЭГРА», позволяющая реконструировать градирни любых типов в эжекционные. На первом этапе реконструкции в базовой градирне демонтируют вентиляторные установки, ограждения, ороситель, каплеуловитель и водораспределительную систему. Далее, если расход охлаждаемой воды менее номинального, тогда поперек корпуса градирни через каждые 8 метров устраивают сквозные воздуховодные тоннели. Сверху тоннели покрывают наклонные водосливы с эжекционными узлами, а между ними в верхней части корпуса размещают поперечные щелевидные выхлопные каналы. Если же требуется некоторое увеличение расхода охлаждаемой воды, реконструкцию осуществляют по схеме, представленной ниже.

В случае реконструкции градирни с размерами секций (в плане) 12х12 или 12х16 и длиной корпуса не более 24 метров по ее продольной оси устраивают один сквозной тоннель. Если количество секций более двух тогда, помимо продольного устраивают и несколько поперечных тоннелей.

Тоннель делят на два яруса технологической площадкой на уровне верха воздуховходных окон, а на нулевой отметке устраивают палубу, настил которой выполняют из рифленого металлического листа. Стенками тоннеля от водосливов до палубы служат сплошные ветровые перегородки. Одновременно, по обоим фасадам подстраивают консольно на том же уровне еще две технологические площадки. В проекционной связи над этими площадками располагают систему наклонных водосливов. На водосливах монтируют щелевидные каналы эжекционных узлов, имеющие в поперечном сечении профиль сопла Лаваля. Непосредственно под водосливами за пределами активной зоны градирни размещают водораспределительную систему.

1 - водослив; 2 – узел эжекционный; 3 – система водораспределительная; 4 – площадка технологическая; 5 - палуба; 6 – перегородка  ветровая;  7 - форсунка; 8 - роль-ставни; 9 - лестница; 10 - канал выхлопной; 11 - дверь; 12 – трап; 13- каплеуловитель; 14 – ограждение.

В проемах между нижними кромками водосливов и площадками также устанавливают ветровые перегородки, образуя по длинным сторонам градирни две дополнительные галереи. Пространства между наружными кромками этих площадок и стенками водосборного бассейна тоже закрыты. Все ограждения градирни выполнены двухслойными и сформированы из эпоксидированных профильных листов ЭПЛ-200

Весь внутренний объем агрегата полностью изолирован, предотвращая вынос капель и увлажнение воздуха, поступающего к эжекторам. При такой компановочной схеме в объеме градирни образуются две автономные зоны активного тепломассообмена, разделенные тоннелем. Каждая зона имеет в верхней части свой выхлопной канал щелевидной формы с каплеуловителем и трапом. Над входами тоннеля и по контурам верхних кромок водосливов на галереях монтируют завесы в виде роль-ставней. Отдельные участки настилов всех технологических площадок выполнены решетчатыми.

В реконструируемой градирни охлаждение воды начинается уже в объеме эжекционных каналов, где происходит интенсивный подсос воздуха и теплоносители движутся с большими скоростями. После эжекционных узлов потоки воды, взаимодействуя с эжектированным воздухом, перемещаются вверх по криволинейным траекториям на высоту 5-6 м. Под каплеуловителем происходит двухстороннее лобовое столкновение теплоносителей, сопровождаемое многократным дроблением и витанием капель в процессе хаотического движения. При этом потоки как бы зависают в объеме на некоторое время, и часть воздуха уходит в атмосферу. Другая часть воздуха, увлекаемая дождем, падающим с большой высоты в пространства между водосливами, перемещается вниз. Затем, воздух под действием Архимедовой силы и некоторого избыточного давления, устремляется к выхлопному каналу по периферийным зонам, где плотность орошения значительно меньше, «просеиваясь» между каплями дождя.

При таком способе взаимодействия теплоносителей решаются две основные задачи – по ходу их движения создаются четыре зоны активного тепломассообмена, а время контакта фаз возрастает до 4-5 с.

Летом все роль-ставни полностью открыты, не препятствуя проходу воздуха к эжекторам. При низких температурах в зимний период роль-ставни закрываются, создавая в объемах между водосливами и технологическими площадками парниковые зоны, предотвращая обмерзание конструкций. При этом воздух поступает к эжекторам снизу через решетчатые фрагменты настилов.

Двухслойные ограждения, собранные с помощью специальных крепежных изделий очень устойчивы к разрушению даже при ураганном ветре. Наличие дверей, лестниц и трапов обеспечивает свободный доступ персонала практически в любую точку градирни и поэтому она очень удобна для технического обслуживания даже во время ее работы. Основные несущие элементы вновь монтируемых конструкций изготавливают из высококачественной конструкционной стали марки 09Г2С.

Нередко в технологических процессах остаточное давление составляет величину 0,2-0,25 МПа (2-2,5 кгс/см2). В таком случае, после реконструкции заказчик получит значительную экономию электроэнергии равную суммарной мощности демонтируемых вентиляторов. Если же остаточное давление составляет всего 0,1-0,15 МПа (1-1,5 кгс/см2), тогда целесообразно устанавливать повышающие насосы. Однако, даже в этом случае удельные затраты электроэнергии на охлаждение одного кубометра воды не превысят аналогичных затрат в вентиляторных градирнях.

Такие высокие эксплуатационные показатели градирне обеспечивают не только новый способ организации процесса тепломассообмена, но и целый ряд оригинальных технических решений, четыре из которых защищены патентами РФ. Необходимо отметить, что после такой реконструкции срок службы градирни значительно возрастает, эксплуатационные характеристики существенно улучшаются, а следовательно, еще длительное время не потребуется строительства нового агрегата.