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 воздухо-заборными окнами в нижней ее части, резервуар для сбора охлажденной воды и водораспределительную систему, выполненную в виде водопод-водящего 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 известная градирня содержит корпус, водосборный бассейн под корпусом, воздухо-входные окна для размещения напротив них горизонтальными рядами на вертикальных водораздающих коллекторах водораспределительной системы форсунок-распылителей, и наклонный внутрь вверх корпуса, над воздухо-входными окнами щит.
Согласно заявленному техническому решению, между корпусом и водосборным бассейном в боковой стенке корпуса выполнены нижние воздухо-входные окна, в проемах которых установлены регулируемые, с возможностью поворота (0-90°) вокруг оси, жалюзи, а над нижними воздухо-входными окнами размещены средние воздухо-входные окна, напротив проемов которых, на вертикальных водораздающих коллекторах основной водораспределительной системы, установлены горизонтальными рядами форсунки-распылители. К верхнему срезу средних воздухо-входных окон прикреплен, вдоль стенки корпуса: или наклонный вверх внутрь корпуса щит (вариант 1, фиг.1), или горизонтальный, внутри корпуса щит (вариант 2, фиг.2). Над средними воздухо-входными окнами выполнены в боковой стенке корпуса верхние воздухо-входные окна, а к нижнему и верхнему их срезам прикреплены один над другим наклонные, направленные внутрь вниз корпуса дополнительные щиты, между которыми на наклонных водораздающих коллекторах дополнительной водораспределительной системы закреплены горизонтальными
рядами, форсунки-распылители, при этом форсунки-распылители, подключенные к основной водораспределительной системе с меньшим диаметром сопла в меньшем количестве для большего давления или к дополнительной водораспределительной системе с большим диаметром сопла в большем количестве для меньшего давления.
Кроме того, между наклонным внутрь вверх щитом и зеркалом воды в водосборном бассейне образован эжекционный канал трапецеидального сечения (вариант 1, фиг.1), а между горизонтальным щитом внутри корпуса и зеркалом воды в водосборном бассейне образован эжекционный канал прямоугольного сечения (вариант 2, фиг.2). Между наклонными внутрь вниз дополнительными щитами образован канал трапецеидального сечения. Форсунки-распылители прикрепляются к патрубкам водораздающих коллекторов непосредственно или на круглых фланцах с установкой на них нескольких форсунок-распылителей, например, от двух до восьми.
Форсунки-распылители установлены на водораздающих коллекторах с шагом, обеспечивающим частичное пересечение струй конусов факелов из форсунок-распылителей.
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, нижние воздухо-входные окна 3, средние воздухо-входные окна 4 и верхние воздухо-входные окна 5. В проемах нижних воздухо-входных окон 3 установлены регулируемые, с возможностью поворота вокруг оси, жалюзи 6. К верхнему срезу воздухо-входного окна 4 прикреплен нижним ребром наклонный внутрь вверх корпуса 1 щит 7 (см. фиг.1) или горизонтальный внутри корпуса 1 щит 8 (см. фиг.2). К нижнему срезу воздухо-входного окна 5 прикреплен верхним ребром дополнительный щит 9, а к верхнему срезу воздухо-входного окна 5 прикреплен верхним ребром дополнительный щит 10.
При работе градирни между наклонным щитом 7 и зеркалом воды в бассейне 2 образуется канал 11 трапецеидального сечения (фиг.1), а между горизонтальным щитом 8 и зеркалом воды в бассейне 2 - канал 12 прямоугольного сечения (фиг.2). Между наклонными внутрь вниз дополнительными щитами 9 и 10 образуется канал 13 трапецеидального сечения. Напротив проемов средних воздухо-входных окон 4 установлены форсунки-распылители 14 на водораздающих коллекторах 15 основной водораспределительной системы 16.
Между наклонными внутрь вниз дополнительными щитами 9 и 10 установлены форсунки-расылители 17 на наклонных водораздающих коллекторах 18 дополнительной водораспределительной системы 19. На чертежах (фиг.1 и 2) показаны факелы 20, вытекающие из форсунок-
распылителей 14 и 17 и стрелки 21, показывающие направление тока потоков охлаждающего воздуха.
Напротив проемов средних воздухо-входных окон 4 внутри корпуса 1 смонтированы горизонтальными рядами форсунки-распылители 14, на вертикальных водоподводящих коллекторах 15. Форсунки-распылители 14 подключены к основной водораспределительной системе 16.
Напротив проемов верхних воздухо-входных окон 5 между дополнительными наклонными щитами 9 и 10 установлены форсунки-распылители 17, которые через наклонный водоподводящий коллектор 18 подключены к дополнительной водораспределительной системе 19, при этом форсунки-распылители, подключенные к основной 16, или к дополнительной водораспределительной системе 19 выполнены с различными размерами диаметров сопел, и предназначены под разные давления воды в упомянутых водораспределительных системах.
Размер капель (усредненный диаметр капель) в объеме конуса струи факела 20 из форсунок-распылителей 17 на порядок меньше, чем в объеме конуса струи факела из форсунок-распылителей 14. Направление потока охлаждающего воздуха обозначено стрелками 21. Градирня работает следующим образом.
Охлаждаемая оборотная вода через основную водораспределительную систему 16 и вертикальный водоподающий коллектор 15 подается в форсунки-распылители 14 и через дополнительную водораспределительную систему 19 и наклонный водоподающий коллектор 18 к форсункам-распылителям 17.
Температурный напор внутри и снаружи градирни и разрежение, создаваемое факелами 20 распыла охлаждаемой воды, создают условия для эжектирования охлаждающего воздуха через воздухо-входные окна 3, 4 и 5 и каналы 11, 12 и 13 внутрь корпуса 1, при этом поток охлаждающего наружного воздуха эжектирующегося через воздухо-входные окна 3, минуя открытые полностью или частично жалюзи б, сначала опускается к зеркалу воды в бассейне 2, как показывают стрелки 21, а затем, нагреваясь от капель нагретой воды, разворачивается и 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 20 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 15 и 18 с шагом, обеспечивающим взаимное пересечение конусов факелов 20, 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 6 в пределах от 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 или 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).