О ПАХТ доступно: градирня

Заголовки должны быть краткими и понятными, поэтому я ввел известное в узких кругах сокращения понятия "процессы и аппараты химической технологии", а вы узнали, что значит эта аббревиатура. Будет еще одна параллельная серия статей, надеюсь, интересная. И касаться она будет вообще самых разных устройств, строений и приспособлений, может быть и не только в химической технологии. Во всяком случае, то, о чем пойдет речь в данной статье, имеет самое широкое применение в промышленности.

Побудила меня написать эту статью несправедливость. Вернее даже не несправедливость, а заблуждение,  на котором недобросовестно играют! Чтобы понять, о чем я, наберите в любом поисковике что-нибудь вроде "загрязнение атмосферы", и вы увидите примерно такую картину:

Вы уже догадались, что речь пойдет об этих широких "трубах" на заводах и электростанциях.  Чем же они загрязняют воздух, не знаете? А я знаю – ничем. Это недобросовестный журналистский ход, вводящий людей в заблуждение.  Картинка-то очень впечатляющая, особенно, если снять против солнца, "зеленые" хорошо заплатят за такую зловещую антирекламу:

Но в реальности на этом фото одна центральная труба, которая скорее всего выбрасывает продукты сгорания топлива, приходится на десяток градирен, выпускающих огромные, но совершенно не токсичные и дружественные природе клубы водяного пара. То, что они одного цвета, означает только насыщенность продуктов горения водой – скорее всего, на предприятии сжигают природный газ, дающий бесцветный углекислый газ и ту же воду после сгорания.

Что же такое градирня и зачем же она нужна?

На многих производствах, в том числе производящих электричество, используется так называемая оборотная вода. Зачем это нужно? Например, есть паровой генератор на электростанции. Хорошая схема электростанции дана здесь. Но если в двух словах, то это – турбина, которую вращает пар от вскипяченной газом, мазутом или углем воды. Такой паровоз без колес. Но еще с одним важным условием: это замкнутый контур. То есть, у нас нет такого, что мы непрерывно забираем воду из близлежащей реки, перегреваем ее до 500-градусного пара и пускаем этот пар через турбину в атмосферу. Все рассчитано так, что пар отдает энергию турбине по максимуму, и после этого его температура снижается. Остается только сконденсировать его, собрать и снова подать насосами в печь, чтобы разогреть до кипения и подать пар на турбину. Все, мы обходимся малым объемом воды, которую непрерывно гоняем по системе, представляете, какая экономия?

Да, но после турбины пар все еще очень горячий, поэтому для конденсации его надо охладить в достаточной мере. И тут на помощь приходит оборотная вода. Это – как раз та самая вода из реки, которую мы берем проточной, пропускаем через теплообменник, охлаждая ей трубы с паром от турбины, а дальше эту теплую воду нужно как-то охладить. Это и делается на градирне.

Стоп, скажете вы, мы же только что договорились использовать замкнутый контур для экономии воды, и тут вдруг вода из внешнего водоема, зачем?? Дело в том, что контур турбины замкнут не только из экономии, но также из-за требований к воде. Она ни в коем случае не должна содержать механических включений и растворенных примесей, образовывая осадки, накипь и засоряя трубопроводы, механизмы, рабочие плоскости турбины и запорную арматуру. Даже в обычный автомобильный радиатор льют специальные жидкости, концентраты которых разбавляют только дистиллированной водой. Поэтому на этом этапе вода из реки не годится прежде всего по соображениям качества или цены адекватной водоподготовки. А вот очистить немного воды для оборотного водоема, откуда быстро гонять ее на теплообменник и потом на градирню – совсем другое дело, причем в пар на градирне уходит не так много.

Итак, как же работает градирня?

Прежде всего, ее форма может быть различной, привычные красиво изогнутые гиперболоидные формы нужны лишь для того, чтобы обеспечить прочность огромной конструкции: 

Фото отсюда

А суть ее работы предельно проста, вы видите ее каждый раз, когда наливаете горячий чай, а потом аккуратно зачерпываете-переливаете его чайной ложкой. Этими действиями вы совершаете активный теплообмен между жидкостью и воздухом, чем повторяете происходящее в градирне.

Тоже способ! Константин Маковский, "Купчиха за чаем".

Вода – аномальное для своей молекулярной структуры вещество. И выражается это в колоссальной теплоемкости и не менее большой теплоте испарения. Проще говоря, когда мы создаем условия для легкого испарения воды — например, дополнительный обдув воздухом или растекание тонкой пленкой по большой площади — вода начинает активнее испаряться и забирать на этот процесс теплоту... у самой себя. Верхний слой испарился — нижележащие охлаждаются. Грубо можно считать, что в условиях градирни на каждый процент испарившейся воды остальной объем охлаждается на 5 градусов. 

Способов создать большую площадь или тонкий слой воды много. Наиболее часто в градирне используются оросители. Они расположены высоко над уровнем земли, и разбрызгивают теплую воду, пришедшую с охлаждения чего-либо на производстве, на миллиарды капелек, падающих в конденсационный бассейн. Снизу через боковые жалюзи в основании градирни сквозь этот непроглядный дождь поднимается за счет эффекта трубы либо под действием вентиляторов воздух. Выглядит это так (авторы подписаны на фото):

Сами же оросители расположены, как я сказал, выше. При определенной влажности и температуре наружного воздуха влага конденсируется прямо в градирне и улетает в атмосферу мощными облаками пара.

Да, электростанции могут формировать локальный микроклимат, но запомните: сами по себе градирни выпускают только водяной пар и ничего не загрязняют.

Подписывайтесь на мой блог, чтобы узнавать интересные вещи и не поддаваться заблуждениям. Благодарю своих читателей и кураторов Голоса за оказанное внимание.