БАШЕННАЯ ГРАДИРНЯ
COOLING TOWER

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к конструкциям башенных градирен с естественной тягой, широко применяемым в системах оборотного водоснабжения в различных отраслях промышленности.
Известна секционная градирня, содержащая башню, размещенные в последней водораспределительные секции, снабженные индивидуальными подводящими трубопроводами и водораспределительными системами, и установленный под водораспределительными секциями ороситель, при этом в нижней части башни выполнен бассейн, в котором проложены подводящие трубопроводы (см. Авторское свидетельство СССР №283997, кл. F28C 1/00, опубл. 14.10.1970).
Недостатками такой градирни являются невысокая эксплуатационная надежность, низкая эффективность регулирования тепловой нагрузки.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является башенная градирня, содержащая: выполненную из стального каркаса облицованного обшивкой вытяжную башню, которая выполнена из стержневых элементов, соединяемых с помощью болтовых соединений и образующих пространственную решетчатую конструкцию с поверхностью гиперболоида вращения и обшивкой, причем из стержневых элементов предварительно собраны треугольной формы модули, которые при монтаже каркаса вытяжной башки соединены между собой посредством болтовых соединений (см. патент CN №110388119, кл. Е04Н 12/10, опубл. 29.10.2019).
Данная конструкция башенной градирни позволяет собирать каркас градирни из стержневых треугольной форму модулей. Однако данная конструкция не обеспечивает требуемую надежность ее каркаса, что связано с отсутствием элементов конструкции, обеспечивающих поперечную жесткость конструкции каркаса, а также отсутствие в конструкции башенной градирни элементов Предотвращающих обмерзание в зимний период с соответствующим уменьшением теплоотдачи.
Технической проблемой, решаемой в изобретении, является преодоление выявленных в известных конструкциях градирен недостатков.
Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является повышение надежности металлического каркаса башенной градирни с одновременным повышением теплоотдачи при проведении процесса охлаждения воды в системе оборотного водоснабжения.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что башенная градирня содержит выполненную из стального каркаса облицованного обшивкой вытяжную башню, которая выполнена из стержневых элементов, соединяемых с помощью болтовых соединений и образующих пространственную решетчатую конструкцию с поверхностью гиперболоида вращения и обшивкой, причем из стержневых элементов предварительно собраны треугольной формы модули, которые при монтаже каркаса вытяжной башки соединены между собой посредством болтовых соединений, причем на образующих треугольную форму стержневых элементах модулей закреплены, например посредством сварки, стальные ригели, стержневые элементы выполнены из труб, которые соединены болтовым соединением между собой с образованием треугольной формы посредством монтажных соединительных узлов, выполненных в виде составной стойки, собранной из жестко соединенных друг с другом сплошного в поперечном сечении стального стержня и стальной трубы, причем стальной стержень выполнен с радиально жестко закрепленными на нем посредством сварки вдоль стержня стальными ребрами, в которых выполнены отверстия и закрепленными на стальном стержне кольцевыми ребрами жесткости, на стальной трубе со стороны ее свободного конца вдоль стальной трубы установлены жестко соединенные с ней посредством сварки два плоских диаметрально противоположно расположенных стальных ребра с отверстиями, модули в каркасе вытяжной башни установлены таким образом, что один из стержневых элементов расположен горизонтально, а два других стержневых элементов блока образуют боковые стороны образованного ими треугольника и ригели закреплены на этих стержневых элементах, горизонтальный стержневой элемент блока снабжен расположенной с наружной стороны относительно каркаса решетчатой полкой в виде стальной фермы, образованной горизонтально расположенным стальным стержнем, жестко соединенным посредством коротких стальных стержней с горизонтальным стержневым элементом блока и посредством стальных подкосов с боковыми стержневыми элементами блока, при этом в собранном каркасе вытяжной башни стержневые элементы смежных блоков соединены между собой посредством радиальных ребер, соединенных посредством болтового соединения через отверстия выполненные в радиальных ребрах и стержневых элементах блоков, а горизонтальные стальные стержни полок смежных блоков соединены между собой посредством болтового соединения с диаметрально противоположно расположенными стальными ребрами монтажных соединительных узлов через выполненные в них отверстия с образованием снаружи стального каркаса горизонтальных кольцевых ребер поперечной жесткости стального каркаса вытяжной башни, стальной каркас вытяжной башни установлен на железобетонном кольцевом фундаменте, на котором под каждым из нижних блоков стального каркаса установлены отдельно стоящие железобетонные блоки с опорой стального каркаса на последние, стальной каркас обшит профилированными листами, прикрепленными к ригелям блоков стального каркаса, а внутри последнего установлена водоохладительная система с системой водораспределения с различной плотностью орошения центральной и периферийной зон орошения для летнего и зимнего периода работы, включающая также оросительное устройство, водоуловительное устройство, нижнее и верхнее противообледенительные устройства градирни, в стальном каркасе установлена система улавливания льда, выполненная в виде балочной клети, собираемой на болтовых соединениях из стального проката поверх которой предусмотрен решетчатый настил с малым аэродинамическим сопротивлением, нижняя часть стального каркаса вытяжной башни выполнена с системой регулирования подачи воздуха, выполненной в виде легкомодульной системы поворотных щитов с приводом их поворота, а под стальным каркасом выполнен водосборный бассейн градирни.
В ходе проведенных исследований было выявлено, что использование модулей треугольной форму, собранных из стержневых элементов позволяет формировать стальной каркас башенной градирни практически любой формы. Однако при возведении стального каркаса важно обеспечить жесткость конструкции на только в плоскости самого модуля, но и в поперечной плоскости конструкции собранного из модулей стального каркаса. Кроме того, требовалось создать конструкцию, которая обеспечивала требуемую жесткость конструкции стального каркаса сразу в процессе монтажа каркаса без использования каких-либо дополнительных конструкционных элементов, которые было бы необходимо монтировать после сборки стального каркаса башенной градирни. Кроме того, конструкция стального каркаса должна обеспечивать возможность монтажа в нем необходимых для работы градирни подвесных элементов. Описанная выше совокупность признаков стального каркаса и других элементов конструкции башенной градирни, в частности конструкция модулей треугольной формы с описанными выше монтажными соединительными узлами и решетчатой полкой в виде стальной фермы, а также жестко соединенные со стержневыми элементами модулей стальные ригели позволили сразу монтировать стальной каркас повышенной жесткости как в продольном, так и в поперечном сечении собранного стального каркаса без использования какого-либо сложного технологического оборудования. Кроме того, возможность монтажа «начинки» башенной градирни с использованием элементов стального каркаса для закрепления элементов водораспределения, водоуловительного устройства, системы противообледенения и улавливания льда, а также системы регулирования подачи воздуха позволили достигнуть вышеуказанного технического результата.
На фиг. 1 представлен собранный стальной каркас, вид сбоку.
На фиг. 2 представлена нижняя часть градирни с установленным в ней оборудованием.
На фиг. 3 представлена конструкция собранного из стержневых элементов треугольной формы модуля.
На фиг. 4 представлена конструкция монтажного соединительного узла.
Башенная градирня содержит выполненную из стального каркаса 1 облицованного обшивкой (не показана на чертежах) вытяжную башню, которая выполнена из стержневых элементов 2, соединяемых с помощью болтовых соединений и образующих пространственную решетчатую конструкцию с поверхностью гиперболоида вращения и обшивкой.
Из стержневых элементов 2 предварительно собраны треугольной формы модули, которые при монтаже каркаса 1 вытяжной башки соединены между собой посредством болтовых соединений.
На образующих треугольную форму стержневых элементах 2 модулей закреплены, например посредством сварки, стальные ригели 3, а стержневые элементы 2 выполнены из труб, которые соединены болтовым соединением между собой с образованием треугольной формы посредством монтажных соединительных узлов 4.
Монтажные соединительные узлы 4, выполнены в виде составной стойки 5, собранной из жестко соединенных друг с другом сплошного в поперечном сечении стального стержня 6 и стальной трубы 7, причем стальной стержень 6 выполнен с радиально жестко закрепленными на нем посредством сварки вдоль стержня 6 стальными ребрами 8, в которых выполнены отверстия 9 и закрепленными на стальном стержне 6 кольцевыми ребрами жесткости 10. На стальной трубе 7 со стороны ее свободного конца вдоль стальной трубы 7 установлены жестко соединенные с ней посредством сварки два плоских диаметрально противоположно расположенных стальных ребра 11 с отверстиями 12.
Модули в каркасе 1 вытяжной башни установлены таким образом, что один из стержневых элементов 2 расположен горизонтально, а два других стержневых элементов 2 блока образуют боковые стороны образованного ими треугольника и ригели 3 закреплены на этих стержневых элементах 2.
Горизонтальный стержневой элемент 2 блока снабжен расположенной с наружной стороны относительно каркаса 1 решетчатой полкой 12 в виде стальной фермы. образованной горизонтально расположенным стальным стержнем 13, жестко соединенным посредством коротких стальных стержней 14 с горизонтальным стержневым элементом 2 блока и посредством стальных подкосов 15 с боковыми стержневыми элементами 2 блока.
В собранном каркасе 1 вытяжной башни стержневые элементы 2 смежных блоков соединены между собой посредством радиальных ребер 8, соединенных посредством болтового соединения через отверстия 9, выполненные в радиальных ребрах 8 и стержневых элементах 2 блоков.
Горизонтальные стальные стержни 13 полок 12 смежных блоков соединены между собой посредством болтового соединения с диаметрально противоположно расположенными стальными ребрами 11 монтажных соединительных узлов 4 через выполненные в них отверстия с образованием снаружи стального каркаса 1 горизонтальных кольцевых ребер поперечной жесткости стального каркаса 1 вытяжной башни.
Стальной каркас I вытяжной башни установлен на железобетонном кольцевом фундаменте 16, на котором под каждым из нижних блоков стального каркаса I установлены отдельно стоящие железобетонные блоки 17 с опорой стального каркаса 1 на последние. Стальной каркас 1 обшит профилированными листами (не показаны на чертежах), прикрепленными к ригелям 3 блоков стального каркаса 1, а внутри последнего установлена водоохладительная система с системой водораспределения 18 с различной плотностью орошения центральной и периферийной зон орошения для летнего и зимнего периода работы, включающая также оросительное устройство 19, водоуловительное устройство 20, нижнее 21 и верхнее 22 противробледенительные устройства градирни.
В стальном каркасе 1 установлена система улавливания льда 23, выполненная в виде балочную клети, собираемой на болтовых соединениях из стального проката поверх которой предусмотрен решетчатый настил с малым аэродинамическим сопротивлением.
Нижняя часть стального каркаса 1 вытяжной башни выполнена с системой регулирования подачи воздуха 24, выполненной в виде легкомодульной системы поворотных щитов с приводом их поворота, а под стальным каркасом 1 выполнен водосборный бассейн 25 градирни.
При монтаже башенной градирни на строительной площадке на месте ее установки из отдельных элементов, а именно стержневых элементов 2 и монтажных соединительных узлов 4 собираются отдельные модули, на которых устанавливают ригели 3, а из последних посредством соединения модулей между собой с помощью монтажных соединительных узлов 4 с использованием болтовых соединений собирается каркас 1 вытяжной башни, причем нижние модули опираются на железобетонные блоки 17, установленные на железобетонном кольцевом фундаменте 16. После сборки стального каркаса 1 на него монтируют обшивку из профилированных листов путем закрепления их на ригелях 3. После монтажа стального каркаса I и его обшивки в нем монтируют водоохладительную система с системой водораспределения 18 с различной плотностью орошения центральной и периферийной зон орошения для летнего и зимнего периода работы, включающую также оросительное устройство 19, водоуловительное устройство 20, нижнее 21 и верхнее 22 противообледенительные устройства градирни. Также в стальном каркасе I устанавливают систему улавливания льда 23, выполненную в виде балочной клети, собираемой на болтовых соединениях из стального проката, поверх которой предусмотрен решетчатый настил с малым аэродинамическим сопротивлением.
В нижней части стального каркаса 1 вытяжной башни монтируют систему регулирования подачи воздуха 24, выполненную в виде легкомодульной системы поворотных щитов с приводом их поворота, а под стальным каркасом 1 выполняют водосборный бассейн 25 градирни.
При эксплуатации башенной градирни охлаждаемая вода по системе водораспределения 18 поступает в водоразбрызгивающие сопла 26 и, истекая из последних, разбрызгиваемая охлаждаемая вода в результате теплообмена с поступающим в башенную градирню через систему регулирования подачи воздуха 24 воздухом охлаждается, нагревая одновременно воздух, что создает в башенной градирне тягу и поступление в башенную градирню более холодного воздуха из окружающей башенную градирню воздушной среды. Падая на расположенное ниже оросительное устройство 19, капли воды дополнительно охлаждаются и стекают в водосборный бассейн 25, а из последнего охлажденную воду подают по назначению. Уносимая за счет тяги мелкодисперсная водяная среда задерживается водоуловительным устройством 20, представляющим собой набор насадок, на которых мелкие капли воды оседают, собираются в крупные капли и стекают обратно внутрь башенной градирни.
Для летнего и зимнего периодов работы система водораспределения 18 работает с различной плотностью орошения центральной и периферийной зон орошения. В зимнее время центральная зона орошения может быть отключена, что позволяет перемещать тепловую нагрузку к периферии градирни и исключить или значительно уменьшить ее обледенение.
Наличие нижней 21 и верхней 22 противообледенительных устройств градирни исключает обледенение градирни, а поворотные щиты системы регулирования подачи воздуха 24 позволяют регулировать подвод воздуха внутрь башенной градирни в зависимости от времени года, а также направления и силы ветра и исключить тем самым боковой капельный унос охлаждаемой воды из башенной градирни.
Настоящее изобретение может быть использовано в системах оборотного водоснабжения технологических установок, например компрессорных станций, энергоустановок, установок кондиционирования воздуха и других промышленных установок, где требуется охлаждение оборотной воды.