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.
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.
2
2
К дополнительной водораспределительной системе с давлением до 1 кг/см подключены форсунки с большим диаметром сопла в количестве свыше 1000 шт., а к основной водораспределительной системе - с давлением до 2 кг/см 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.
2
Форсунки-распылители 18 подключены к дополнительной водораспределительной системе 20 с давлением до 1 кг/см  и с
2
большим диаметром сопла в количестве свыше 1000 шт., а форсунки-распылители 15 подключены к основной водораспределительной системе 17 с давлением до 2 кг/см , 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).