Градирня (варианты)

Предлагаемое техническое решение относится к теплотехнике, в частности, к испарительным охладителям-градирням и может найти применение как на действующих тепловых и атомных электростанциях, так и при строительстве или модернизации градирен, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей.

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей градирни.

Поставленная задача решается за счет того, что известная градирня включает корпус, водосборный бассейн под корпусом, антиветровую вертикальную перегородку в средней части корпуса, по обе стороны антиветровой вертикальной перегородки расположены воздухо-входные окна, каждое в виде проема в боковой стенке корпуса, водораздающие коллекторы основной и дополнительной водораспределительных систем с форсунками, факелы жидкости которых направлены под разными углами к вертикальной оси корпуса, и установленные внутри корпуса щиты.

Согласно предлагаемому техническому решению между корпусом и водосборным бассейном выполнено нижнее воздухо-входное окно в виде проема в боковой стенке корпуса, в проеме этого окна установлены регулируемые, с возможностью поворота вокруг оси, жалюзи, над нижним воздухо-входным окном расположено среднее воздухо-входное окно с форсунками на водораздающих коллекторах, подключенных к основной водораспределительной системе, и наклонный, направленный внутрь вверх корпуса продольно боковой его стенке щит, образующий совместно с зеркалом воды в водосборном бассейне воздушный, эжекционный трапецеидальный канал, или горизонтальный щит, образующий совместно с зеркалом воды в водосборном бассейне воздушный, эжекционный прямоугольный канал, над средним воздухо-входным окном выполнено верхнее воздухо-входное окно с прикрепленными к нижнему и верхнему срезам, один над другим, направленными внутрь вниз корпуса дополнительными щитами, между которыми на наклонных водораздающих коллекторах дополнительной водораспределительной системы закреплены горизонтальными рядами, форсунки-распылители, при этом к дополнительной водораспределительной системе с давлением до 1 кг/см² подключены форсунки с большим диаметром сопла в количестве свыше 1000 шт., а к основной водораспределительной системе с давлением до 2 кг/см² подключены форсунки с меньшим диаметром сопла в количестве около 500 шт.

Конструкция данной градирни позволяет уменьшить количество циклов оборотной воды и тем самым снизить энергопотребление, обеспечить высокопроизводительную работу градирен любых требуемых габаритов с любым: прямоугольным, многоугольным и другим поперечным сечением.

Предлагаемое техническое решение относится к теплотехнике, в частности, к испарительным охладителям-градирням и может найти применение как на действующих тепловых и атомных электростанциях, так и при строительстве или модернизации градирен, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей.

Известна градирня, содержащая корпус с воздухо-входными окнами в нижней его части, и размещенные группами на водораспределительном коллекторе в проемах окон, водоструйные форсунки-распылители, расположенные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни со смещением от плоскости окна к центру градирни.

Форсунки-распылители смонтированы на платформах с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости. Каждая платформа представляет собой поворотный корпус с подвижными фланцами, соединенными с водораспределительной системой.

На верхнем фланце каждой поворотной платформы размещены несколько водоструйных форсунок. Это приводит к большому количеству фланцевых соединений, что усложняет конструкцию водораспределительной системы, а также ремонт и обслуживание градирни. (Патент Республики Беларусь №3450, МПК F 28 С 1/00, F 28 F 25/06,2000).

Недостатком этой градирни является выполнение трубопроводов водораспределительной системы в виде ступенчатой перевернутой пирамиды, у которой периметры для каждого нижнего ряда уменьшаются по отношению к верхнему. Это ведет к уменьшению количества форсунок в каждом нижерасположенном уровне по отношению к вышерасположенному, особенно в многогранных градирнях, что понижает производительность градирни, а присоединение каждой поворотной платформы к коллектору через отдельные поворотные фланцы

значительно усложняет конструкцию за счет увеличения количества фланцевых соединений.

Известна градирня, содержащая вертикальную башню с воздухозаборными окнами в нижней ее части, резервуар для сбора охлажденной воды и водораспределительную систему, выполненную в виде водоподводящего коллектора с радиальными наклонными патрубками, на которых поярусно смонтированы разбрызгивающие форсунки-распылители, причем радиальные патрубки установлены с наклоном от центра к периферии башни, а сопла форсунок ориентированы к центру башни под разными углами к горизонтальной плоскости, при этом суммарное проходное сечение и угол наклона сопл форсунок каждого вышерасположенного яруса больше, чем суммарное проходное сечение и угол наклона сопл форсунок нижерасположенного яруса. (Патент Российской Федерации №2099662, МПК F 28 С 1/00,1997).

Недостатком этой градирни является пониженная эффективность охлаждения оборотной воды, обусловленная неравномерностью расположения форсунок по объему башни и выполнение трубопроводов водораспределительной системы в виде перевернутого усеченного конуса, у которого диаметр верхнего основания больше, чем диаметр нижнего основания. Это ведет к уменьшению количества форсунок в каждом нижерасположенном ярусе по отношению к вышерасположенному, что уменьшает производительность градирни, а выполнение патрубков на каждом кольцевом коллекторе под разными углами к горизонтальной плоскости от 0° на нижнем ярусе до 45° на верхнем ярусе, значительно усложняет конструкцию градирни.

Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому эффекту является градирня по патенту Республики Беларусь №1307 МПК F 28 С 1/00,2004

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей этой градирни.

Поставленная задача решается за счет того, что градирня включает корпус, водосборный бассейн под корпусом, вертикальную антиветровую перегородку в средней части корпуса, по обе стороны вертикальной антиветровой перегородки

расположены воздухо-входные окна, каждое в виде продольного проема в боковой стенке нижней части корпуса, водораздаю-щие коллекторы основной и дополнительной водораспределительных систем с форсунками, факелы жидкости которых направлены под разными углами к вертикальной оси корпуса, корпус выполнен секционным, каждая секция содержит между корпусом и водосборным бассейном нижнее воздухо-входное окно в виде продольного проема в боковой стенке корпуса, в проеме этого окна установлены регулируемые, с возможностью поворота вокруг оси от 0 до 90°, жалюзи.

Над нижним воздухо-входным окном расположено среднее воздухо-входное окно с форсунками на водораздающих коллекторах основной водораспределительной системы, и расположенный вверху проема среднего окна, наклонный, направленный внутрь вверх корпуса продольно боковой его стенке щит, образующий совместно с зеркалом воды в водосборном бассейне воздушный, эжекционный трапецеидальный канал (вариант 1, фиг.1).

Расположенный вверху проема среднего окна горизонтальный, направленный внутрь корпуса щит, образующий совместно с зеркалом воды в водосборном бассейне воздушный, эжекционный прямоугольный канал (вариант 2, фиг.2).

Над средним воздухо-входным окном выполнено верхнее воздухо-входное окно с прикрепленными к нижнему и верхнему срезам, один над другим, направленными внутрь вниз корпуса дополнительными щитами, между которыми смонтированы на водораздающих коллекторах форсунки, подключенные к дополнительной водораспределительной системе.

К дополнительной водораспределительной системе с давлением до 1 кг/см² подключены форсунки с большим диаметром сопла в количестве свыше 1000 шт., а к основной водораспределительной системе - с давлением до 2 кг/см² подключены форсунки с меньшим диаметром сопла в количестве около 500 шт.

Коллекторы на трубопроводах водораспределительной системы установлены группами, например, от двух до десяти единиц, при этом форсунки на коллекторах основной и дополнительной водораспределительной систем установлены с

шагом, обеспечивающим взаимное пересечение конусов факелов, например, от 30 до 70%.

На фиг.1 показан общий вид градирни с наклонными щитами.

На фиг.2 показан общий вид градирни с горизонтальным и наклонными щитами.

Градирня содержит корпус 1 водосборный бассейн 2, под корпусом, антиветровую вертикальную перегородку 3 в средней части корпуса, нижние воздухо-входные окна 4, средние воздухо-входные окна 5 и верхние воздухо-входные окна 6. В проемах нижних воздухо-входных окон 4 установлены регулируемые, с возможностью поворота вокруг оси (0-90°), жалюзи 7.

В первом варианте градирни к нижнему срезу воздухо-входного окна 5 прикреплен наклонный внутрь вверх корпуса 1 щит 8. Между наклонным щитом 8 и зеркалом воды в бассейне 2 расположен трапецеидальный канал 13 (вариант 1, фиг.1).

Во втором варианте градирни к нижнему срезу воздухо-входного окна 5 прикреплен горизонтальный щит 9. Между горизонтальным щитом 9 и зеркалом воды в бассейне 2 расположен прямоугольный канал 14 (вариант 2, фиг.2).

К верхнему срезу воздухо-входного окна 5 прикреплен нижним ребром наклонный внутрь вверх щит 10. К наружному ребру наклонного внутрь вверх щита 10 прикреплен наклонный внутрь вниз щит 11. К верхнему срезу воздухо-входного окна 6 прикреплен верхним ребром щит 12.

Напротив проемов средних воздухо-входных окон 5, установлены форсунки-распылители 15 на вертикальных водораздающих коллекторах 16 основной водораспределительной системы 17.

Напротив проемов верхних воздухо-входных окон 6 внутри корпуса 1 смонтированы горизонтальными рядами форсунки-распылители 18, на наклонных коллекторах 19, которые подключены к дополнительной водораспределительной системе 20.

Форсунки-распылители 18 подключены к дополнительной водораспределительной системе 20 с давлением до 1 кг/см ² и с

большим диаметром сопла в количестве свыше 1000 шт., а форсунки-распылители 15 подключены к основной водораспределительной системе 17 с давлением до 2 кг/см ², с меньшим диаметром сопла в количестве около 500 шт.

В проеме окна 5 расположен канал 21. Между щитами 11 и 12 расположен канал 22. На чертежах (фиг.1и 2) показаны струи факелов 23 из форсунок 18 и струи факелов 24 из форсунок 15. Стрелками 25 показано направление тока потоков наружного охлаждающего воздуха.

Форсунки 15 и 18 на коллекторах основной 17 и дополнительной 20 водораспределительных систем могут быть установлены горизонтальными параллельными рядами, например от четырех до семи рядов.

Коллекторы 16 и 19 на трубопроводах водораспределительных системы могут быть установлены группами, например, от двух до десяти единиц, с шагом, обеспечивающим взаимное пересечение конусов факелов от 30 до 70%.

Градирня работает следующим образом.

Охлаждаемая оборотная вода через основную водораспределительную систему 17 и вертикальный водоподающий коллектор 16 подается в форсунки-распылители 15 и через дополнительную водораспределительную систему 20 и наклонный водоподающий коллектор 19 к форсункам распылителям 18.

Температурный напор внутри и снаружи градирни и разрежение, создаваемое факелами 23 и 24 распыла охлаждаемой воды, создают условия для эжектирования охлаждающего воздуха через воздухо-входные окна 4, 5 и 6 и каналы 13, 14, 21 и 22. Канал 13 между щитами 8 и 10 (вариант 1, фиг.1) и канал 14 между щитами 9 и 10(вариант 2, фиг.2), канал 21 в проемах окон 5, а также канал 22 между наклонными внутрь вниз щитами 11 и 12 в проемах окон 6. Поток охлаждающего наружного воздуха эжектирующегося через воздухо-входные окна 4, минуя открытые полностью или частично жалюзи 7, сначала опускается к зеркалу воды в бассейне 2, как показывают стрелки 25, а затем, нагреваясь от капель нагретой воды, направляется вверх, в сторону верхнего среза градирни, навстречу падающим в бассейн 2 каплям оборотной воды.

В результате взаимного столкновения капель охлаждаемой воды при пересечении конусов распыла факелов 21 и 22 происходит их вторичное дробление с образованием «кипящего слоя» в смеси капель охлаждающего воздуха и охлаждаемой воды.

Дроблению капель охлаждаемой воды способствует и установление форсунок-распылителей на коллекторах 16 и 19 с шагом между ними, позволяющим получить частичное взаимное перекрытие конусов факелов 21 и 22 между собой, например, от 30 до 70%.

Отсепарированная из капельно-воздушного потока вода собирается в бассейне 2, откуда поступает к потребителям (не показаны).

Отсепарированный из капельно-воздушного потока воздух отводится наружу через верхний срез корпуса 1 градирни.

Устанавливая жалюзи 7 в пределах 0-90°, от полного открытия в жаркую погоду, до полного закрытия в холодную погоду, регулируют температуру и объемы поступающего в градирню воздуха, что позволяет уменьшить количество циклов оборотной воды и тем самым снизить энергопотребление. Значительное увеличение совокупного объема поступающего в градирню воздуха создает благоприятные условия для эффективного охлаждения оборотной воды.

Конструкция данной градирни позволяет обеспечить высокопроизводительную работу градирен любых требуемых габаритов с любым: прямоугольным, многоугольным и другим поперечным сечением.

Источники информации.

1. Патент РБ №3450, МПК F 28 С 1/00, F 28 F 25/06,2000

2. Патент РФ №2099662, МПК F 28 С 1/00

3. Патент РБ №1307, МПК F 28 С 1/00,2004 (прототип).

1. Градирня, включающая корпус, водосборный бассейн, вертикальную антиветровую перегородку, верхние, средние и нижние воздухо-входные окна в виде проемов в боковой стенке корпуса, основную и дополнительную водораспределительные системы с водораздающими коллекторами и форсунками, основными и дополнительными наклонными щитами, отличающаяся тем, что наклонные, направленные внутрь вверх корпуса щиты, прикрепленные к нижним срезам средних воздухо-входных окон, образуют, совместно с зеркалом воды в водосборном бассейне, воздушные эжекционные трапецеидальные каналы.

2. Градирня, включающая корпус, водосборный бассейн, вертикальную антиветровую перегородку верхние, средние и нижние воздухо-входные окна в виде проемов в боковой стенке корпуса, основную и дополнительную водораспределительные системы с водораздающими коллекторами и форсунками, основными горизонтальными и наклонными, и дополнительными наклонными щитами, отличающаяся тем, что горизонтальные, направленные внутрь корпуса щиты, прикрепленные к нижним срезам средних воздухо-входных окон, образуют совместно с зеркалом воды в водосборном бассейне воздушные эжекционные прямоугольные каналы.