Проектирование и монтаж закрытой градирни

Градирни с замкнутым контуром (также известные как градирни с замкнутым циклом) играют решающую роль в промышленных системах теплоотвода. В отличие от градирен с открытым контуром, они имеют замкнутый контур для технологической жидкости, что эффективно предотвращает загрязнение и обеспечивает стабильную работу соответствующего оборудования.

Основной принцип проектирования градирни с замкнутым контуром заключается в обеспечении эффективного теплообмена между технологической жидкостью (циркулирующей в замкнутом змеевике) и окружающим воздухом. Тепло от рабочей жидкости передается на поверхность змеевика, а затем рассеивается в атмосферу за счет совместного действия принудительной тяги и испарения воды с поверхности змеевика. В процессе проектирования необходимо сбалансировать эффективность теплообмена, энергопотребление и эксплуатационную стабильность, в полной мере учитывая особенности сценария применения и требования к технологической жидкости.

Основные проектные соображения

2.1 Определение теплообменной способностиТеплообменная способность является основным показателем эффективности замкнутой системы охлаждения, которая определяется на основе тепловой нагрузки системы, входной и выходной температур технологического потока, а также температуры окружающей среды. Формула для расчета тепловой нагрузки выглядит следующим образом: \( Q = c \времена m \времена \Дельта T \), где \( Q \) — тепловая нагрузка (кВт), \( c \) — удельная теплоемкость технологического потока (кДж/(кг·°C)), \( m \) — массовый расход технологического потока (кг/с), и \( \Дельта T \) — разница температур между входом и выходом технологического потока (°C). В практическом проектировании следует предусмотреть определенный запас (обычно 10–20%) для компенсации колебаний тепловой нагрузки и изменений условий окружающей среды.

2.2 Выбор материала и конструкции катушкиЗмеевик является основным теплообменным компонентом, и его материал и конструкция напрямую влияют на эффективность теплообмена и срок службы. В качестве материалов для рулонов обычно используются углеродистая сталь, нержавеющая сталь (304, 316L) и медь. Углеродистая сталь подходит для работы с некоррозионными технологическими жидкостями и для недорогих проектов; Нержавеющая сталь обладает превосходной коррозионной стойкостью и широко используется в агрессивных средах, таких как химическая и фармацевтическая промышленность; Медь обладает высокой теплопроводностью и подходит для применений, требующих высокой эффективности теплообмена. Что касается конструкции, то для увеличения площади теплообмена обычно используются оребренные змеевики. Тип ребер (например, прямоугольные или гофрированные) и плотность ребер следует выбирать в зависимости от расхода воздуха и риска загрязнения. Например, в условиях высокой запыленности следует выбирать низкую плотность ребер, чтобы избежать засорения.

2.3 Проектирование системы распределения воздухаСистема распределения воздуха состоит из вентиляторов, воздухозаборников и воздуховодов и отвечает за обеспечение достаточного потока воздуха для стимулирования испарения и отвода тепла. Тип вентилятора (осевой или центробежный) следует выбирать, исходя из требований к давлению и ограничений по уровню шума системы. Осевые вентиляторы широко используются в градирнях с замкнутым контуром охлаждения благодаря большому объему подаваемого воздуха и низкому энергопотреблению. Скорость вращения вентилятора может быть спроектирована как частотно-регулируемая, что позволяет изменять объем воздуха в соответствии с фактической тепловой нагрузкой и обеспечивать энергосберегающую работу. Воздухозаборники следует располагать рационально, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха по всей поверхности змеевика, избегая локальных застойных зон, которые могут снизить эффективность теплообмена. Кроме того, на воздухозаборниках можно установить воздушные фильтры, чтобы предотвратить попадание пыли и мусора в корпус башни.

2.4 Проектирование системы распыления водыСистема распыления воды используется для распыления циркулирующей воды на поверхность змеевика, образуя тонкую водяную пленку, которая усиливает теплообмен за счет испарения. Ключевые параметры конструкции включают плотность распыления воды, тип форсунки и равномерность распределения воды. Плотность распыления воды обычно регулируется в диапазоне 0,8–1,2 м³/(м²·ч). Форсунки должны обладать хорошими характеристиками распыления, чтобы обеспечить равномерное распределение воды по поверхности змеевика. К распространенным типам форсунок относятся напорные и центробежные форсунки. Форсунки высокого давления подходят для систем водоснабжения под высоким давлением, в то время как центробежные форсунки обладают лучшими противозасоряющими свойствами. Кроме того, в системе необходимы резервуар для сбора воды и циркуляционный насос. Емкость резервуара для сбора воды должна быть достаточной для удовлетворения потребностей в хранении и циркуляции воды, а циркуляционный насос следует выбирать, исходя из требуемого расхода воды и напора.

2.5 Меры по предотвращению коррозии и образования накипи. Из-за испарения воды и возможной коррозионной активности технологической жидкости коррозия и образование накипи являются распространенными проблемами в градирнях замкнутого цикла. При проектировании следует принять соответствующие профилактические меры. Например, на внутреннюю поверхность корпуса башни и змеевика можно нанести антикоррозионные покрытия; для циркулирующей воды можно установить оборудование для водоподготовки (например, умягчители, дезинфицирующие средства) для контроля жесткости и микробиологического состава воды, что уменьшит образование накипи и биологических отложений. Кроме того, в конструкции следует предусмотреть доступ для обслуживания, облегчающий регулярную очистку и техническое обслуживание змеевика и других компонентов.