ТИПЫ ОХЛАДИТЕЛЕЙ, УСЛОВИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1. В системах оборотного водоснабжения применяются в основном испарительные охладители. Благодаря интенсивной теплоотдаче при испарении этот тип охладителей наиболее эффективен и экономичен. При небольших давлениях пара в воздухе, что соответствует его малой относительной влажности, предел охлаждения воды может быть значительно ниже температуры воздуха, что является характерным преимуществом испарительных охладителей.

В качестве испарительных охладителей применяются водохранилища-охладители, брызгальные устройства, башенные и вентиляторные градирни.

В отдельных случаях могут применяться поверхностные охладители, т.е. радиаторные ("сухие") градирни, в которых охлаждаемая вода отдает свое тепло окружающему воздуху через поверхность теплообменников (радиаторов). Пределом охлаждения поверхностных охладителей является температура воздуха, поэтому охлаждающая способность их ниже, чем у испарительных охладителей.

Ниже приведены краткие характеристики применяемых охладителей в системах оборотного водоснабжения.

3.2. Охлаждение воды в водохранилищах-охладителях происходит с поверхности зеркала воды, участвующей в теплообмене, являющейся активной зоной водохранилища. Водохранилища-охладители обеспечивают более низкие температуры охлажденной воды, чем градирни и брызгальные бассейны, при меньшем колебании температуры в течение суток благодаря их большой теплоаккумулирующей способности. Для условий тепловых электростанций при перепаде температур в конденсаторах турбин 8-10°С и метеорологических условиях средней полосы России гидравлическая нагрузка на 1 м² активной зоны водохранилища составляет обычно 0,04 м³. Коэффициент эффективности водохранилища при этом может быть в пределах 0,5-0,85 в зависимости от формы и схемы расположения водосбросных, струераспределительных, струенаправляющих и водозаборных сооружений. При применении водохранилищ-охладителей нет необходимости в создании напора для разбрызгивания воды (за исключением случаев расположения плавающих брызгальных установок для улучшения охлаждения), что позволяет снизить мощность циркуляционных насосов и уменьшить расходы электроэнергии на собственные нужды. В то же время водохранилища требуют больших площадей и значительных капитальных затрат на их сооружение.

Для максимального использования активных зон водохранилища по отводящим каналам должно обеспечиваться оптимальное распределение сбрасываемой для охлаждения воды, а также не допускать в зоне транзитного потока водохранилищ разрастание высшей водной растительности, расположение сооружений садкового рыбного хозяйства, а также других сооружений, уменьшающих площадь активной зоны.

3.3. Охлаждение воды в брызгальных устройствах происходит с поверхности водяных капель, образующихся при разбрызгивании при помощи сопл. Брызгальные устройства состоят из системы трубопроводов, на которых устанавливаются разбрызгивающие сопла, и бассейна для сбора охлажденной воды. Гидравлическая нагрузка брызгального устройства составляет 0,8-1,0 м³/(м² × ч), эти сооружения обладают сравнительно низкой и неустойчивой охлаждающей способностью, зависящей от направления и скорости ветра. Поэтому в районах с продолжительными штилями в летнее время, а также при расположении брызгальных устройств на территории, где строения преграждают свободному доступу к ним воздуха, их применение ограничено.

На брызгальных устройствах напор воды принимается равным 5-8 м вод. ст. и осуществляется при помощи разбрызгивающих тангенциальных сопл бутылочного типа, образующих высокий факел. На магистральных водоводах брызгальных устройств все задвижки должны быть открытыми.

При снижении гидравлической нагрузки следует отключать распределительные трубопроводы через один или два на каждой секции с тем, чтобы была обеспечена равномерная плотность орошения во всех секциях.

Температура охлажденной воды зимой в брызгальных устройствах должна поддерживаться не ниже 10°С, а рабочий напор у сопл должен понижаться до 1/3 расчетного для уменьшения выноса воды и предотвращения обледенения соседних сооружений, дорог и линий электропередач путем сброса части воды из магистральных труб в водосборный бассейн через холостые водовыпуски.

3.4. Охлаждение воды в испарительных градирнях осуществляется за счет тяги воздуха, создаваемой вытяжными башнями (башенные градирни) или вентиляторами (вентиляторные градирни).

Башенные градирни обладают более высокой и устойчивой охлаждающей способностью, чем брызгальные устройства, и требуют меньшей площади для их размещения. Наличие вытяжных башен, отводящих насыщенный парами воздух, позволяет размещать градирни непосредственно вблизи производственных зданий.

3.5. Градирни состоят из следующих основных элементов: вытяжной башни, оросителя, подводящих напорных водоводов, трубопроводов водораспределения, водоуловителя, водосборного бассейна, противообледенительного устройства. Градирни с принудительной тягой оборудованы вентиляторами. Гидравлическая нагрузка на башенные градирни равна 7-10 м³/(м² × ч),

3.6. При брызгальном варианте, т.е. отсутствии оросителя и охлаждении воды при помощи разбрызгивающих сопл, плотность орошения (гидравлическая нагрузка) принимается не более 5 м³/(м² × ч).

3.7. Вентиляторные градирни обеспечивают более глубокое охлаждение воды, чем охладители других типов. Они позволяют также осуществить регулирование температуры охлажденной воды за счет отключения отдельных вентиляторов или изменения частоты их вращения. Применение вентиляторных градирен может быть экономически целесообразно в случаях, когда стоимость дополнительно выработанной электростанцией энергии, связанной с более низкими температурами охлажденной воды, больше стоимости энергии, затрачиваемой вентиляторами.

При применении башенных и вентиляторных градирен в районах с суровыми зимними условиями эксплуатация их затрудняется из-за обмерзания.

3.8. Опыт применения брызгальных градирен вместо пленочных, с оросителем, показал, что при напоре у сопл 5-6 м вод. ст. недоохлаждение воды составляет 3-4°С при всех прочих равных условиях. При этом имеет место также большой вынос мелких капель воды вместе с выходящими из башен потоками воздуха. Последнее ограничивает возможность повышения напора сопл и связано с необходимостью установки водоулавливающих устройств; срок службы деревянных водоуловителей ограничен и составляет 4-5 лет. Поэтому применение в градирнях брызгального оросителя может быть допущено лишь при ограниченной конденсационной нагрузке и при наличии в системе водоснабжения на электростанции не менее двух градирен.

3.9. Радиаторные градирни состоят из поверхностных теплообменников (радиаторов), по которым циркулирует охлаждаемая вода. Тяга воздуха через радиаторы осуществляется вентиляторами или вытяжными башнями. Для повышения интенсивности теплообмена радиаторы изготавливаются из хорошо проводящего тепло металла. Из-за низких значений коэффициентов теплопередачи через стенки теплообменников для получения необходимой поверхности охлаждения требуется затрата большого количества металла, поэтому стоимость радиаторных градирен в 1,5-2,0 раза выше, чем у испарительных градирен. Достоинством радиаторных градирен является отсутствие потерь воды в них, а также более низкие температуры охлажденной воды в зимний период, чем в обычных градирнях. Однако в летнее время, как показали натурные испытания, их охладительный эффект значительно уступает испарительным градирням. Применение радиаторных градирен ограничивается обычно случаями их установки в маловодных районах при высокой стоимости добавочной воды.