СПОСОБ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ КОЧЕТОВА С ПРИМЕНЕНИЕМ ГРАДИРЕН
KOCHETOV METHOD OF RECYCLING WATER SUPPLY USING COOLING TOWERS

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является решение по а.с. СССР №435442, С02В 1/10 от 04.07.72 г., включающее систему оборотного водоснабжения с применением градирен, соединенных между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды (прототип).
Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность из-за невысокой степени распыла жидкости форсунками и неэкономичность из-за перерасхода воды за счет отсутствия пластинчатого оросителя и каплеуловителя.
Технический результат - повышение производительности работы градирни.
Это достигается тем, что в способе оборотного водоснабжения с применением градирен, заключающимся в том. что соединяют между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды несколько градирен, градирни соединяют так, чтобы функционировали раздельно гидравлические контуры приготовления и потребления воды, при этом в нижней части корпуса градирен располагают, по крайней мере, два бака для сбора воды, которые соединяют между собой компенсационной трубой, обеспечивая гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления, при этом один бак соединяют с насосом, который подает охлажденную в градирне воду потребителю, которая снова поступает через вентиль по трубопроводу во второй бак, из которого нагретую воду насосом через фильтр и вентиль подают по трубопроводу в коллектор с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни, а на участке между фильтром и вентилем устанавливают систему контроля гидравлического сопротивления фильтра, состоящую из манометра и вентиля, вентиляторную градирню выполняют в виде корпуса, разбрызгивающего устройства, бака для сбора жидкости и вентилятора, при этом корпус состоит из двух частей - верхней части, включающей ороситель и каплеотделитель, между которыми расположен коллектор разбрызгивающего устройства с цельнофакельными форсунками, и нижней части, в которой расположен бак-водосборник для сбора охлаждаемой воды с установленным на нем вентилятором, причем корпус изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали, в баке-водосборнике имеется диффузор, а снижение расхода воды через градирню уменьшает величину капельного уноса до 0,05%, при этом коллектор разбрызгивающего устройства расположен в верхней части корпуса и представляет собой систему параллельно соединенных труб, на которых в шахматном порядке закреплены посредством хомутов с замками цельнофакельные форсунки, а ороситель градирни выполняют в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, при этом полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб.
На фиг.1 изображена схема устройства для реализации предложенного способа, на фиг.2 изображена схема пленочной вентиляторной градирни, на фиг.3 представлен ороситель градирни в аксонометрии, на фиг.4, 5 и 6 - варианты выполнения полимерных ячеистых труб.
Система оборотного водоснабжения с градирнями, имеющими раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды (фиг.1), включает в себя корпус 1 градирни (возможен вариант с несколькими параллельно соединенными градирнями - на чертеже не показано), в нижней части которой расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды: бак 2 и бак 12 с системой подпитки 3 воды, затрачиваемой на испарение. Баки 2 и 12 (емкости) соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления.
Бак 2 соединен с насосом 6, который подает охлажденную в градирне воду потребителю 8. На участке между насосом 6 и потребителем 8 установлена система контроля гидравлического сопротивления системы, состоящая из манометра 9 и вентиля 10. После нагрева воды в потребителе 8 она снова поступает через вентиль 11 по трубопроводу 4 во второй бак 12. из которого нагретая вода насосом 13 через фильтр 7 и вентиль 17 подается по трубопроводу 14 в коллектор 5 с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни.
Вода охлаждается встречным потоком воздуха, поступающего противотоком снизу, и цикл тепломассообменного процесса повторяется. На участке между фильтром 7 и вентилем 17 установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра 7, состоящая из манометра 16 и вентиля.15.
Вентиляторная градирня (фиг.2) пленочного типа представляет из себя испарительную градирню открытого типа и при весьма умеренном энергопотреблении обеспечивает приготовление воды, используемой в целях охлаждения с температурой на 5°C ниже температуры наружного воздуха по сухому термометру. Градирня состоит из двух частей: верхней части, состоящей из корпуса 18, в нижней части которого находится ороситель 20, в верхней - каплеотделитель 21, а между ними расположены коллекторы 22 разбрызгивающего устройства с цельнофакельными форсунками (на чертеже не показано). В нижней части градирни расположен бак-водосборник 19 для сбора охлаждаемой воды с установленными на нем вентилятором 23. Корпус изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали, что обеспечивает надежную многолетнюю эксплуатацию градирни, небольшой вес и, как следствие, возможность установки градирни на крышах производственных зданий.
Ороситель градирни (фиг.3) выполнен в виде модуля из слоев 24 полимерных ячеистых труб 25. Трубы ориентированы во всех слоях 24 параллельно друг другу и спаяны по торцам 26 модуля между собой в местах 27 соприкосновения. Полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнены полыми полимерными шарами 28, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб 25. Это дает возможность избежать просадки слоев оросителя, т.е. обеспечить при монтаже и сохранить в процессе эксплуатации оптимальную геометрию изогнутых ячеистых поверхностей труб для создания по всему объему оросителя тонкой водяной пленки без каплеобразования. Так достигается равномерность тепломассообмена и, следовательно, повышается охлаждающая способность оросителя и снижается его материалоемкость. Дополнительную жесткость конструкции придает заполнение труб и межтрубного пространства полыми полимерными шарами 28.
Ячеистые полимерные трубы 25 получают методом экструзии, нарезают на секции, длина которых соответствует длине боковой стороны модуля, и укладывают в кондуктор, соблюдая необходимое направление укладки, т.е. располагая трубы 25 параллельно друг другу. После накопления в кондукторе необходимого количества труб 25 к их торцам подводят нагревательные элементы и сваривают их между собой в местах 27 соприкосновения. За счет этого по торцам 26 модуля оросителя образуются диафрагмы жесткости, позволяющие ему в процессе эксплуатации сохранять исходную оптимальную геометрию своих элементов. Дополнительную жесткость конструкции придает более плотная укладка труб в шахматном порядке в смежных слоях.
Трубы в модуле могут быть расположены наклонно (фиг.4). Трубы могут быть выполнены извилистыми (фиг.5). Трубы могут быть собраны из гофрированных листов (фиг.6), которые сварены по краям гофр, причем структура каналов может быть как прямой, извилистой, наклонной, так и состоящей из комбинаций этих форм.
Материал оросителя ПВХ (поливинилхлорид) с добавкой, обеспечивающей высокопрочный, химически стойкий пластик не поддерживающий горения и сохраняющий свои эксплуатационные свойства при температуре наружного воздуха от -60°C до +55°C. Вентилятор градирни выполнен с пластиковым рабочим колесом, а также с односкоростным или многоскоростным электродвигателем, позволяющим в процессе работы в зависимости от погодных условий менять производительность градирни за счет изменения расхода воздуха. Возможна конструкция со специальным частотным приводом регулирования оборотов вращения вентилятора, что обеспечит более чем двукратную экономию потребления электроэнергии. Градирня имеет аэродинамически выверенную конфигурацию проточной части корпуса, что повышает равномерность распределения потока воздуха через ороситель 20 градирни и увеличивает равномерность и степень охлаждения воды в градирни.
Способ оборотного водоснабжения с применением градирен осуществляют следующим образом.
3
2
Эффект охлаждения в градирне (фиг.2) достигается за счет испарения - 1% циркулирующей через градирню воды, которая разбрызгивается форсунками и в виде пленки стекает в бак 19 через сложную систему каналов оросителя 20 навстречу потоку охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентилятором 23. Эффективный каплеотделитель 21 позволяет снизить потери воды в результате капельного уноса. Количество капельной влаги, уносимое потоком воздуха, зависит от плотности орошения и при максимальном значении - 25 м/(час×м) не превышает 0,1% от величины объемного расхода охлаждаемой воды через градирню.
Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения (фиг.1). Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен, используемых в одном контуре, а также от характера потребителя. Диапазон регулирования производительности градирни определяется характером потребителя. В области промышленного строительства, особенно когда расход воды, циркулирующий через охладитель, потребителем заметно меньше расхода воды, циркулирующего через градирни, применяется схема, приведенная на чертеже. Здесь обратная вода, поступающая от потребителей 8, отстаивается в накопительных (емкостях) баках 2 и 12, объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки. Из нее насос(насосы) 13 контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные градирни 1. Из градирни охлажденная вода поступает в аналогичную ванну (бак). Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления, обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями (баками). Может использоваться также и одна емкость с перегородкой, обеспечивающей перелив между ее частями. Вследствие этого совершенно необязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя. Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто “Вкл/Выкл”. Кроме этого, каждая такая градирня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий. Обе схемы не чувствительны к заморозкам, поскольку градирни полностью дренируются в накопительные емкости, устанавливаемые в помещении либо расположенные под землей.