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, расположенные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни со смещением от плоскости окна к центру градирни. Форсунки 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. (Патент Республики Беларусь №3450, МПК F 28 С 1/00, F 28 F 25/06 опубл. 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 уменьшает производительность градирни, а присоединение каждой поворотной платформы к коллектору через отдельные поворотные фланцы значительно усложняет конструкцию за счет увеличения количества фланцевых соединений.
Ближайшим техническим решением (прототип) является градирня, по патенту Российской Федерации №33637 МПК F 28 С 1/00, опубл. 2003 г. Градирня содержит корпус с воздухо-входными окнами по периферии в нижней его части, форсунки в проемах окон, расположенные на коллекторе водораспределительной системы
и смонтированные под углом навстречу друг другу, симметрично относительно вертикальной оси градирни. В нижней части градирни расположен водосборный бассейн, а в средней ее части - вертикальная антиветровая перегородка, причем над окнами, вдоль вертикальной стенки внутри корпуса градирни по обе стороны антиветровой перегородки, установлен щит, смонтированный наклонно к упомянутой стенке и, образующий вместе с нижним уровнем окон эжекционный трапецеидальный канал (вариант 1). По варианту 2 над окнами, вдоль вертикальной стенки снаружи корпуса градирни установлен щит, смонтированный перпендикулярно к упомянутой стенке и образующий вместе с нижним уровнем окон эжекционный канал прямоугольного сечения.
Однако эффективность работы такой градирни иногда зависит от погодных условий, так как в жаркое и холодное время года необходимо обеспечивать разные режимы охлаждения.
Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей предлагаемой градирни, которая в состоянии обеспечить возможность регулирования потока воздуха, что значительно повышает ее производительность и экономичность.
Поставленная задача решается за счет того, что известная градирня содержит корпус, антиветровую вертикальную перегородку в средней части градирни, воздухо-входные окна, расположенные по периферии в нижней части корпуса, над которыми внутри корпуса градирни по обе стороны антиветровой перегородки установлен наклонный щит, форсунки, смонтированные на коллекторах водораспределительной системы и водосборный бассейн. Согласно предлагаемому техническому решению воздухо-входные окна градирни снабжены регулируемыми жалюзями, смонтированными в проемах окон с возможностью поворота вокруг оси- Над имеющимися окнами выполнены дополнительные воздухо-входные окна, над которыми вдоль вертикальной стенки градирни внутри ее корпуса прикреплен наклонный к этой стенке щит. Высота верхнего ребра наклонного щита от уровня зеркала воды в бассейне больше высоты нижнего ребра от упомянутого уровня, причем, форсунки, смонтированные на водораспределительных коллекторах, установлены напротив проемов упомянутых дополнительных воздухо-входных окон (вариант 1).
Согласно предлагаемому техническому решению по варианту 2 воздухо-входные окна градирни снабжены регулируемыми жалюзями, смонтированными в проемах окон с возможностью поворота вокруг оси. Над имеющимися окнами, выполнены дополнительные воздухо-входные окна, над которыми вдоль вертикальной стенки градирни снаружи ее корпуса прикреплен перпендикулярный к этой стенке горизонтальный щит, высота установки которого равна высоте дополнительного окна, причем, форсунки, смонтированные на водораспределительных коллекторах, установлены напротив проемов упомянутых дополнительных воздухо-входных окон.
Кроме того, упомянутые наклонные и горизонтальные щиты могут быть прикреплены над окнами или дополнительными окнами по любому их сочетанию, а форсунки, расположенные на коллекторах водораспределительной системы напротив дополнительных окон могут быть установлены как внутри, так и снаружи корпуса градирни.
На фиг.1 показан общий вид градирни с наклонными щитами (вариант 1).
На фиг.2 показан общий вид градирни с горизонтальными щитами (вариант 2).
1
2
3
Градирня содержит корпус 1 в виде вертикального прямоугольного в сечении короба. В нижней части градирни вдоль одной из вертикальных стенок корпуса 1 расположены нижние окна 2, в проемах которых смонтированы с возможностью поворота вокруг оси регулируемые жалюзи 3. Над нижними окнами 2 выполнены верхние дополнительные окна 4, напротив проемов, которых установлены коллекторы 5 водораспределительной системы 6. Коллекторы 5 могут быть установлены как внутри, так и снаружи корпуса 1 градирни. На коллекторах 5 закреплены блоки 7 с форсунками 8. Форсунки 8 могут быть установлены непосредственно на патрубках коллектора 5. Над окнами 2 внутри корпуса 1 вдоль вертикальной стенки градирни наклонно к этой стенке установлен щит 9, а над дополнительными окнами 4 - наклонный щит 10. Высота Н верхнего ребра наклонного щита 10 над окнами 4 от уровня зеркала воды 11 в водосборном бассейне 12 больше высоты H нижнего ребра этого щита от упомянутого уровня. Высота Н верхнего ребра наклонного щита 9 над окнами 2 от уровня зеркала воды 11 в водосборном бассейне 12 больше высоты Н нижнего ребра щита 9 над окнами 2 от упомянутого уровня. В средней части корпуса
1 установлена вертикальная антиветровая перегородка 13, по обе стороны которой расположены нижние окна 2 и дополнительные окна 4.
На чертежах (фиг.1 и 2) показаны струи факелов 14, вытекающих из форсунок 8, которые пересекаются, как над антиветровой перегородкой 13, так и по обе стороны последней, и зоны 15 пересечения струй факелов 14. Стрелками 16 показано направление движения охлаждающего воздуха поступающего в градирню.
Между нижней поверхностью наклонного щита 9 и уровнем зеркала воды 11 образуется канал 17 трапециидального сечения в который через жалюзи 3, установленные под определенным углом поступает охлаждающий воздух за счет разряжения, создаваемого струями факелов 14. Между нижней поверхностью наклонного щита 10 и верхней поверхностью наклонного щита 9 образуется эжекционный канал 18 трапецеидального сечения (вариант 1).
По варианту 2 над нижними окнами 2 снаружи корпуса 1 вдоль вертикальной стенки градирни перпендикулярно к ней установлен горизонтальный щит 19, а над дополнительными окнами 4 - горизонтальный щит 20.
Между нижней поверхностью горизонтального щита 19 и уровнем зеркала воды 11 образуется канал 21 прямоугольного сечения в который через жалюзи 3, установленные под определенным углом поступает охлаждающий воздух за счет разряжения, создаваемого струями факелов 14. Между нижней поверхностью горизонтального щита 20 и верхней поверхностью горизонтального щита 19 образуется эжекционный канал 22 прямоугольного сечения.
Ширина эжекционных каналов 18 и 22 равна ширине дополнительных окон 4, а ширина каналов 17 и 21 - соответственно ширине окна 2. Количество же эжекционных каналов 18 и 22, и каналов 17 и 21 равно соответственно количеству окон 4 и 2.
Возможны различные комбинации установки щитов. Наклонные щиты 9 и 10 внутри градирни могут устанавливаться не только совместно, но и раздельно. Аналогично могут устанавливаться горизонтальные щиты 19 и 20 снаружи градирни. Установка упомянутых щитов зависит от конкретных условий и технологических требований.
Градирня работает следующим образом.
Охлаждаемая вода через водораспределительную систему 6 с коллекторами 5, на которых установлены форсунки 8, или их блоки 7 подается внутрь градирни.
При жарких погодных условиях жалюзи 3 открыты, и воздух, проходя между открытыми жалюзями 3, поступает в нижнюю часть градирни, охлаждая оборотную воду. При морозных погодных условиях жалюзи 3 закрыты, во избежание покрытия льдом водораспределительной системы. Оборотная вода из форсунок 8 в верхней части градирни, падает в водосборный бассейн 12. Размер капель (усредненный объемно-поверхностный диаметр капель), охлажденной в верхней части градирни воды на порядок меньше, чем размер капель в нижней части градирни. В этом случае значительно увеличивается площадь контакта охлаждаемой воды с воздухом, что повышает эффективность ее охлаждения.
Такое выполнение конструкции градирни позволяет значительно увеличить ее производительность за счет разности температурных напоров внутри и снаружи градирни и создания разрежения в верхней части градирни факелами распыла форсунок 8. По существу предлагаемая градирня представляет собой комплексное решение в виде двух, установленных в одном корпусе, одна над другой градирен, где в верхней части расположена эжекционная градирня, а в нижней части - брызгальная.
В зависимости от погодных условий жалюзи 3 открывают или прикрывают на определенный угол (от полного открытия в жаркую погоду, до полного их закрытия в морозную погоду) и тем самым регулируют температуру и объемы поступающего в градирню воздуха, что позволяет уменьшить количество циклов оборотной воды, и тем самым снизить энергетические затраты.
В результате мелкодисперсного распыла оборотной воды в несколько раз увеличивается площадь контакта капель с охлаждающим воздухом, за счет дополнительного дробления капель охлаждаемой жидкости при их взаимном пересечении, При этом образуется кипящий слой в виде мелкодисперсных капель жидкости и охлаждающего воздуха, и происходит интенсивный тепломассобмен с дополнительным охлаждением оборотной воды в нижней части градирни. Охлаждаемая в результате контактного взаимодействия и отсепарированная из капельно-воздушного потока вода собирается в водосборном бассейне 12, а отработавший нагретый воздух отводится наружу через верхний срез корпуса градирни. Значительное увеличение
воздуха создает благоприятные условия для эффективного охлаждения оборотной воды.
Конструкция предлагаемой градирни позволяет обеспечить высокопроизводительную и экономичную работу градирен любых требуемых габаритов, с любым поперечным сечением корпуса при любых погодных условиях.
Источники информации.
1. Патент РБ №3450, МПК F 28 С 1/00, F 28 F 25/06 опубл. 2000
2. Патент РФ №2166163, МПК F 28 C 1/00 опубл. 2001.
3. Патент Республики Беларусь №1307, МПК F 28 C 1/00, опубл. 2004 (прототип).