КАПЕЛЬНОУЛОВИТЕЛИ ДЛЯ ГРАДИРНЕЙ – ВСЕ, ЧТО ВАМ НУЖНО ЗНАТЬ

Что такое Элиминатор (Водоуловитель)?

Каплеуловитель можно определить как оборудование, содержащее сложную систему перегородок, предназначенную для сведения к минимуму выброса капель из градирни. Сегодня они в основном изготавливаются из ПВХ или полипропилена (ПП), хотя некоторые градирни все еще могут иметь версии металлического каплеуловителя.

Все ли градирни имеют каплеуловители?

Каплеуловители должны быть установлены во всех вентиляторных градирнях, как низкоскоростных градирнях с естественной тягой так и испарительных. Они расположены на стороне нагнетания градирни, либо над поверхностью оросителя и системой водораспределения на противоточной градирне, либо вертикально перед оросителем на поперечноточной градирне. В данном материале мы рассказываем, что такое каплеуловители, зачем они нужны, какие типы каплеуловителей встречаются, какие предъявляются требования к техническому обслуживанию и приводятся соображения по замене старых каплеуловителей.

Как работает каплеуловитель?

Основная функция каплеуловителей в системах испарительного охлаждения заключается в уменьшении (а не в устранении, как следует из названия) капель воды, увлекаемых потоком нагнетаемого воздуха градирни или испарительного конденсатора. Когда воздух проходит через каплеуловитель, его направление движения изменяется за счет конструкции лопастей каплеуловителя. Это приводит к тому, что капли воды, увлекаемые воздушным потоком, собираются на поверхностях каплеуловителя. Капли агломерируются и быстро приобретают достаточный размер и массу, чтобы преодолеть скорость потока нагнетаемого воздуха и «стечь» обратно в градирню, а не улетучиться вместе с потоком нагнетаемого воздуха.

Зачем нужен каплеуловитель?

Хотя цель каплеуловителя состоит в том, чтобы уменьшить утечку капель воды, увлекаемых воздухом, необходимо понять, почему это важно. Основной целью каплеуловителя является защита людей и окружающей среды от аэрозолей и капель воды, выбрасываемых из градирни или испарительного конденсатора, но это не единственная задача каплеуловителей. В самом серьезном случае, если режим водоподготовки дал сбой, то каплеуловитель обеспечивает последнюю линию защиты в предотвращении распространения вредоносных бактерий легионеллы, часто встречающихся в системах водяного охлаждения. Болезнью легионеров можно заразиться при вдыхании бактерий легионеллы, содержащихся в аэрозольных выбросах градирни. Возвращая отработавшую воду в градирню, каплеуловители способствуют сохранению воды в системе охлаждения, а эффективность каплеуловителей играет важную роль в возможной экономии воды, поэтому важно понимать, к чему относится указанная эффективность и относительное влияние этого на экономию воды, а также здоровье эксплуатирующего персонала.

Что вызывает дрейф капель воды в градирне?

Дрейф капель воды в градирне можно определить как воду, выбрасываемую вместе с отработанным воздухом из градирни. Когда воздух проходит через ороситель, капли воды увлекаются вместе с ним. Дрейфующие капли обычно имеют диаметр от 50 до 200 мкм (около толщины человеческого волоса) и могут легко уноситься потоком нагнетаемого вентилятором воздуха. Дрейфующие капли содержат те же химические, бактериальные и твердые частицы, что и циркулирующая вода в градирне, и, следовательно, могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду и оборудование, которое располагается в непосредственной близости от градирни.

Как рассчитать ориентировочные потери на капельный унос воды в градирне?

Эффективность каплеуловителя измеряется противодействием скорости дрейфа капель воды и обычно отображается в процентах от расхода циркулирующей воды. Например, в системе охлаждения с циркуляционным расходом 1000 м3/ч, использующей каплеуловитель с заявленным коэффициентом уноса 0,0005% будет соответствовать следующий уровень потерь: Потери на дрейф (капельный унос) (м3/ч) = 1000 м3/ч x 0,0005/100 = 0,005 м3/ч иногда это значение выражают в литрах/час, тогда потери на капельный унос будут составлять 5 литров/час. Если мы рассмотрим другой тип каплеуловителя с пропускной способностью 0,002%, то получим потери на капельный унос 20 литров в час, т.е. значение в 4 раза больше по сравнению с первым типом оросителя. Конечно, все опубликованные оценки капельного уноса основаны на лабораторных исследованиях производителей каплеуловителей, которые зависят от скорости воздуха и жизни проверить эти данные очень сложно, а, зачастую, и вовсе не представляется возможным.

Примечание об эффективности каплеуловителя

Принцип действия каплеуловителей заключается в инерционном воздействии капель воды на стенки каплеуловителя за счет изменения направления потока воздуха через каплеуловитель. Когда капли ударяются о боковые стенки, они удаляются из воздушного потока и возвращаются обратно в градирню. Скорость воздушного потока может иметь решающее значение для эффективности сепаратора. Низкий поток воздуха: там, где скорость прохождения через каплеуловитель слишком мала, удара капель воды о стенки каплеуловителя может не произойти и капли могут вылететь из градирни, что приведет к неэффективности. Высокий воздушный поток: хотя при высоких скоростях столкновение капель будет очень эффективным, капли могут быть не в состоянии стекать обратно в градирню, а вместо этого будут проталкиваться/вытягиваться через сепаратор – это называется «прорывом» и имеет вид вертикального дождя. Общие условия эксплуатации: для эффективной работы сепаратора каплеуловителя необходимо соблюдать скорость воздушного потока в диапазоне от 2,3 до 3,5 м/с. Конструкция самой градирни также может влиять на эффективность каплеуловителя. В частности, боковая стенка градирни должна обеспечивать равномерное распределение воздуха внутри. Опорные конструкции, распределительные системы и т. д. могут создавать локальные более высокие скорости, которые необходимо учитывать при установке каплеуловителя. Распределительные форсунки также могут влиять на производительность каплеуловителей, поэтому необходимо учитывать размер образующихся капель и расстояние от форсунки до каплеуловителя.

Выше приведен график, показывающий оптимальный рабочий диапазон каплеуловителей. Как подчеркивалось выше, каплеуловители играют важную роль в сохранении воды в системе охлаждения и в водно-химическом балансе системы. Также, стоит учитывать, что химикаты для обработки воды могут вызывать коррозию механических компонентов градирен, поэтому капли воды при прохождении через каплеуловитель могут вызывать преждевременный износ вентиляторов, двигателей, шестерней, валов и подшипников механического оборудования градирни. Обеспечение высокой эффективности каплеуловителей и их хорошее состояние жизненно важно для долговечности всей градирни в целом.

Типы каплеуловителей

Современные модули каплеуловителей на градирнях и испарительных конденсаторах обычно имеют два типа конструкции — лопастной или ячеистый. Количество «проходов» в каплеуловителе связано с количеством изменений направления воздуха, когда он проходит через каплеуловитель. Чем больше проходов, тем больше вероятность столкновения капель и, следовательно, повышение потенциальной эффективности. Ячеистые конструкции, как правило, гораздо более эффективны, чем их лопастные аналоги, которые лучше подходят для больших градирен с низкими скоростями воздуха.

Материал каплеуловителя – важно ли это?

Сегодня два наиболее распространенных полимера, из которых изготавливаются каплеуловители — это поливинилхлорид (ПВХ) и полипропилен (ПП), выбранные из-за их прочности и долговечности во влажной среде. Однако оба материала имеют гидрофобную природу и отталкивают воду. Это может создать потенциальные капли воды, которые могут быть вытянуты из градирни. Это сопротивление смачиванию связано со свободной поверхностной энергией (SFE) полимера и в исследованиях, сравнивающих PP с PVC, PP имеет гораздо более низкий SFE, чем PVC, что создает повышенное действие на капли воды и, следовательно, потенциально увеличивает потери на дрейф. Вырождение или старение лопаток каплеуловителя из полипропилена и ПВХ может увеличить SFE материала и, следовательно, повысить величину капельного уноса. Исследования каплеуловителей градирни, изготовленных из этих двух материалов, показывают, что ПВХ в среднем занимает примерно половину времени до полного смачивания по сравнению с полипропиленом. Учитывая, что каплеуловители никогда не смачиваются полностью, существует вероятность того, что они никогда не достигнут заданной эффективности.

Каплеуловители из полипропилена могут работать при более экстремальных температурах – обычно от -20 до 70/80°C (кратковременно), тогда как материалы из ПВХ лучше подходят для диапазонов температур -40-55/60°C (кратковременно). Однако существуют специальные продукты из полипропилена (95°C) и ПВХ (70°C), которые будут работать при более высоких температурах.

Замена каплеуловителя

Обычно каплеуловители не меняются на протяжении всего срока службы градирни, что в среднем составляет 20-25 лет. При этом в случае особых требований к сохранности окружающей среды каплеуловитель следует заменять каждые 10-15 лет при круглогодичном режиме эксплуатации градирни. Возможность замены каплеуловителя зависит от конструктивным особенностей градирни, поэтому тонкости замены следует обсудить со специалистами компании-поставщика градирни. Зачастую градирни комплектуются системой автоматизации с преобразователями частоты для снижения энергопотребления двигателя вентилятора. Это означает, что лопатки каплеуловителя будут работать в нормативном диапазоне скоростей воздушного потока, что может существенно увеличить их эффективность и срок службы.