Выбор типа охладителя в каждом отдельном случае зависит от большого числа факторов, многие из которых, как, например, расположение и величина площадки под охладитель, геологические и гидрогеологические условия, количество, качество и стоимость добавочной воды, наличие и стоимость стройматериалов, . сроки строительства и др., определяются местными условиями. Вследствие этого нельзя указать четко отделенных друг от друга областей применения охладителей различных типов. Однако, каждый из типов охладителей обладает особенностями, ограничивающими возможные области его применения. Учитывая эти особенности, можно обычно сильно сократить число типов охладителей, среди которых должен быть произведен выбор в том или ином случае, а иногда и остановиться на определенном типе охладителя, не производя детальных технико-экономических сравнительных расчетов.
Общим свойством всех открытых охладителей является зависимость охладительного эффекта от силы и направления ветра. При малых скоростях ветра или неблагоприятных его направлениях работа этих охладителей ухудшается и температура воды возрастает. Возможность их применения исключается во всех случаях, когда охладитель должен быть размещен на застроенной территории.
В отношении возможных колебаний температуры воды при изменениях силы и направления ветра открытые охладители разных типов не равноценны. Так, в охлаждающих прудах колебания температуры воды сглаживаются благодаря аккумулирующей способности большого ее объема, а в небольших брызгальных градирнях скорость ветра практически мало отражается на охладительном эффекте, вследствие того что расход воздуха сравнительно с расходом воды здесь велик, а его относительная скорость определяется в основном скоростью движения капель. Другие типы открытых охладителей более чувствительны к изменениям силы и направления ветра, что может служить препятствием к их применению в районах, где отсутствуют устойчивые ветры…
Охлаждающие пруды могут обеспечивать в течение значительной части года более низкую, чем другие охладители, температуру воды. Они требуют меньшего расхода электроэнергии на насосы благодаря отсутствию необходимости в дополнительном подъеме циркуляционной воды, возможности использования в ряде случаев сифона и отсутствию насосов для подачи добавочной воды. Этим преимуществам противостоит, однако, ряд недостатков охлаждающих прудов.
В охлаждающих прудах в наименьшей степени используются возможные способы интенсификации теплообмена при испарительном охлаждении. Поэтому размеры зеркала пруда должны быть очень велики. Количество тепла, отдаваемого с 1 м2 поверхности пруда, составляет лишь 200—400 ккал/час. Увеличение же тепловой нагрузки против указанной приводит к очень высоким температурам воды в летнее время.
путем перегораживания русла реки связывает в выборе промплощадки, которая должна располагаться при этом в непосредственной близости к пруду. Оно требует, кроме того, проведения подготовительных работ и возведения гидротехнических сооружений задолго до вступления в работу основного промышленного объекта.
Эксплуатация прудов связана с рядом трудностей, вызываемых их зарастанием и заилением, требующими дорогостоящей очистки. Устройство пруда может также вызывать заболачивание и ухудшение санитарного состояния местности.
Применение охлаждающих прудов оправдывает себя лишь для крупных потребителей воды, например для мощных паротурбинных электростанций, и преимущественно в тех случаях, когда можно использовать естественные водоемы (пруды, озера) с достаточным зеркалом воды или искусственные водохранилища, сооружаемые для других целей (например, для регулирования стока реки),
В количество отдаваемого тепла возрастает до 7—15 тыс. ккал/час на 1 м2 занимаемой ими площади. Из открытых охладителей кроме прудов только брызгальные бассейны широко применяются для охлаждения больших количеств воды (свыше 1 500 м3/час). Для средних условий брызгальные бассейны большой производительности на 25—30% дешевле башенных градирен1, требуют меньшей затраты таких материалов, как дерево, цемент и железо, и сооружение их проще. Поэтому для паротурбинных электростанций, металлургических заводов и других крупных потребителей, не требующих большого перепада температур воды или сильного приближения к пределу охлаждения, брызгальный бассейн во многих случаях оказывается более экономичным типом охладителя. Препятствием к его применению может, однако, явиться отсутствие достаточно большой, ровной и благоприятно расположенной площадки, позволяющей удовлетворить основным требованиям размещения брызгального бассейна, или необходимость ограничения уноса воды, который у брызгального бассейна значительно выше, чем у других охладителей. В некоторых случаях отказ от применения брызгального бассейна может обуславливаться необходимостью сооружения охладителя в наиболее холодное время года.
Условия для применения брызгальных бассейнов неблагоприятны при ширине зоны охлаждения больше примерно 10 °С, так как в этом случае из-за отсутствия перемешивания вода хуже охлаждается, чем в градирнях. Когда большая ширина зоны охлаждения сочетается с требованием обеспечить низкую температуру охлажденной воды (например, коксохимические и нефтеперерабатывающие заводы), брызгальные бассейны вовсе не могут быть применены.
Конкурентоспособность брызгальных бассейнов понижается и с уменьшением количества подлежащей охлаждению воды. Хотя встречаются брызгальные бассейны производительностью 200 м3/час и ниже, например на холодильных установках, мощных радиостанциях (для охлаждения анодной воды), компрессорных и дизельных установках и др., но большей частью уже при производительностях ниже 300—500 м3/часу они уступают по своим показателям другим типам охладителей.
При малых количествах циркуляционной воды, до 50-70 м3/час, наиболее простым и дешевым типом охладителя являются . При благоприятных условиях для их размещения применение таких градирен может оправдывать себя и для больших расходов воды, примерно до 300—350 м3/час. Они могут использоваться для небольших холодильных установок, двигателей внутреннего сгорания, небольших трансформаторных и ртутновыпрямительных подстанций, для охлаждения закалочной воды на металлообрабатывающих заводах и т. п.
Открытые брызгальные градирни, как и брызгальные бассейны, заметно ухудшают свой охладительный эффект при большой ширине зоны охлаждения, что наряду с необходимостью размещения их на открытом месте и сравнительно большим уносом воды является обстоятельством, ограничивающим область их применения.
Открытые капельные градирни могут применяться для значительно больших расходов воды, чем брызгальные градирни. Они сохраняют довольно высокий охладительный эффект и при большой ширине зоны охлаждения At. Так, например, если для брызгальной градирни при температуре влажного термометра t = 15° С увеличение At с 5 до 20 °С влечет за собой повышение температуры охлажденной воды t2 приблизительно на 18 °С, то для капельной градирни повышение t2 составляет при этом только 5—6 °С. Из открытых охладителей капельные градирни являются также наиболее компактными: количество тепла, отдаваемое с 1 м2 занимаемой площади, составляет для них 30— 50 тыс. ккал/час.
Сравнительно с башенными градирнями открытые капельные градирни дешевле, проще в строительстве и требуют меньшей затраты основных строительных материалов. Они являются поэтому рациональным типом охладителя для электростанций малой и средней мощности, электрических подстанций, компрессорных установок, нефтеперерабатывающих заводов, холодильных установок и др. Но подобно другим открытым охладителям открытая капельная градирня требует правильного размещения ее на площадке с учетом как условий наиболее эффективного ее использования, так и предохранения других сооружений и дорог от обледенения и тумана и не может быть применена, когда нельзя удовлетворить этим требования или когда технологический процесс не допускает значительного повышения температуры воды, которое может быть вызвано изменением силы или направления ветра.
Башенные градирни обеспечивают более устойчивый охладительный эффект, не зависящий от силы ветра. Они могут применяться как для малых, так и для больших количеств охлаждаемой воды, допускают установку их на застроенной территории и имеют незначительный унос воды. При капельном оросителе и деревянной башне они несколько уступают открытым капельным градирням в отношении удельной тепловой нагрузки на единицу занимаемой площади из-за ограниченной (0,5—1 м/сек) скорости воздуха в оросителе, но форма их более благоприятна для размещения. В случае же применения оросителя пленочного типа их удельная тепловая нагрузка возрастает до 60—80 тыс. ккал/м2 час. Сравнительно с брызгальными бассейнами они в любом случае требуют значительно меньше места, что позволяет также сильно уменьшить протяженность циркуляционных водоводов.
Все это обеспечивает башенным градирням широкое распространение, несмотря на большую их сложность и стоимость сравнительно с другими охладителями.
Вследствие зависимости силы тяги в башенных градирнях от ширины и высоты зоны охлаждения, их целесообразно применять при перепадах температур воды не ниже 6—7 °С и охлаждении воды до температуры, по крайней мере на 7— 10 °С превышающей температуру влажного термометра. Требования к охлаждению воды в большом числе случаев соответствуют этим условиям, но, например, для холодильных установок, где перепад температур воды составляет обычно 2—5 °С, и для ряда химических производств, требующих возможно более низкой температуры охлаждающей воды, башенные градирни не могут применяться.
позволяют получать независимо от ширины зоны охлаждения и наличия ветра наиболее низкие температуры воды при высокой удельной тепловой нагрузке на единицу занимаемой ими площади, до 80—100 тыс. ккал/м2 час, и свести до минимума унос воды путем применения водоуловителей. В случае необходимости могут быть иногда получены температуры воды, не отличающиеся в летнее время от температуры речной воды или даже более низкие, чем последняя, и лишь незначительно превышающие (на 1,5—2 °С) теоретический предел охлаждения.
Сооружение вентиляторных градирен проще и дешевле, чем башенных, и они лишь немногим превышают по стоимости открытые капельные градирни, допуская в отличие от последних установку на застроенной территории. Но они требуют в эксплуатации расхода электроэнергии на вентиляторы и постоянного надзора за последними, в том числе установку прибор для контроля изоляции, что повышает затраты на охлаждение воды. В течение длительного времени это обстоятельства очень сильно ограничивало распространение вентиляторных градирен. Высокая экономичность современных осевых вентиляторов, ослабляет неблагоприятное влияние этого фактора, но все же при больших количествах воды вентиляторные градирни применяются преимущественно в тех случаях, когда это диктуется жесткими требованиями технологического процесса в отношении температуры охлаждающей воды. Такие требования предъявляются некоторыми химическими производствами, в том числе промышленностью синтетического каучука, нефтеперерабатывающими заводами (для улавливания легких фракций нефти) и др. Выбор вентиляторных градирен может обуславливаться также требованиями компактности охладителя, как, например, на передвижных электрических станциях (энергопоездах). При небольших производительностях вентиляторные градирни применяются в случаях, когда открытие градирни по местным условиям не могут быть использованы.
Совершенствование конструкций вентиляторных градирен приводит, однако, к все более широкому их распространению, даже в таких областях, где они раньше почти совсем не применялись, например, на мощных паротурбинных электростанциях. Понижение шума, создаваемого вентиляторами, позволило расширить область применения и малых вентиляторных градирен, так как это уменьшило препятствия к установке их вблизи жилых и служебных помещений.
Градирни со смешанной вентиляцией применяются редко. Они оправдывают себя только в тех случаях, когда недостаток места лишает возможности ограничиться естественной тягой и в то же время экономия электроэнергии на искусственную вентиляцию, используемую лишь очень кратковременно в наиболее жаркие периоды, может окупить добавочные затраты на сооружение башни. Это может иметь место при очень неравномерном режиме работы градирни,, характеризующемся наличием больших и сравнительно кратковременных пиков нагрузки.