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 прямоугольного поперечного сечения, размещенный в его верхней части водоуловитель, установленные в корпусе по периметру и поярусно разбрызгивающие сопла (форсунки), размещенные в нижней части корпуса и водосборный резервуар. При этом упомянутые сопла установлены под углом 10-17° к горизонтали, а в каждом ярусе под углом 20-70° к соответствующей стенке корпуса, причем угол наклона сопел (форсунок) к горизонтали выполнен уменьшающимся от нижерасположенного яруса к выше расположенному. (А.С. СССР № 1702144 МПК F 28 С 1/00 опубл. 1991).
Недостатком предлагаемой градирни является неэффективная система охлаждения жидкости, обусловленная наличием большого количества жидкости в небольшом пространстве, что в свою очередь заставляет пропускать большие потоки воздуха, использовать мощные вентиляционные системы.
Известна также градирня, содержащая корпус с воздуховходными 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. (Патент РБ № 3450, МПК F 28 С 1/00, опубл.2000). 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. Это приводит к большому количеству фланцевых соединений, что усложняет конструкцию водораспределительной системы, а также ремонт и обслуживание градирен.
Ближайшим техническим решением (прототип) является градирня, содержащая вертикальны прямоугольный в сечении корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала, и расположенный вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, образующими факел, направленный вниз, причем продольный канал имеет трапецеидальное сечение. В качестве одной из стенок канала используется стенка градирни. Другая стенка, (дополнительная) выполнена отдельной внутри градирни. (Патент РФ № 2166163, МПК F 28 С 1/00, опубл. 2001).
Недостатком прототипа является сложность конструкции и неудобство обслуживания градирни за счет установки дополнительной стенки, расположенной частично над верхней кромкой градирни, частично внутри градирни, кроме этого увеличивается протяженность трубопроводов водораспределительной системы, особенно для высоких градирен.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы градирни за счет упрощения конструкции градирни и ее водораспределительной системы, что обеспечивает уменьшение энергозатрат на охлаждение воды, а также снижение затрат на обслуживание и ремонт градирни.
Поставленная задача решается за счет того, что известная градирня, содержит корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала и расположенными вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, смонтированный снаружи градирни и водосборный бассейн. Согласно предлагаемому техническому решению воздуховходные жидкостно-эжекционные окна расположены в нижней части корпуса градирни продольно одной из вертикальных стенок. Над воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами внутри градирни (по варианту 1), наклонно к упомянутой стенке по всей ее длине, прикреплен щит, высота верхнего ребра которого от нижнего уровня окна больше высоты нижнего ребра щита от вышеупомянутого уровня. Щит, таким образом обеспечивает получение продольного канала трапецеидального сечения, причем водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками смонтирован, по меньшей мере, в два ряда, а форсунки установлены напротив проемов воздуховодных жидкостно-эекционных окон. Согласно предлагаемому техническому решению по варианту 2 щит прикреплен над воздуховходными
жидкостно-эжекционными окнами снаружи градирни, высота его равна высоте воздуховходных жидкостно-эжекционныых окон. Щит, таким образом, обеспечивает, получение продольного канала прямоугольного сечения, причем водораспределительный коллектор с форсунками смонтирован, по меньшей мере, в два ряда, а форсунки установлены напротив проемов окон. Кроме того, форсунки на водораспределительных коллекторах могут быть смонтированы группами, например от двух до десяти, или на блоках форсунок, каждый из которых выполнен в виде круга с несколькими равноудаленными друг от друга отдельными водоструйными форсунками, например, от двух до девяти единиц.
Таким образом, обеспечивается упрощение конструкции градирни и ее водораспределительной системы, что приводит к повышению эффективности, снижению энергозатрат, затрат на ремонт и обслуживание.
На фиг.1 показан общий вид градирни с размещением щита наклонно к внутренней вертикальной стенке градирни с образованием продольного канала трапецеидального сечения (вариант 1).
На фиг.2 показан общий вид градирни с размещением щита перпендикулярно наружной стенке градирни с образованием продольного канала прямоугольного сечения (вариант 2).
На фиг.3 показана градирня с внутренним расположением щита и группы форсунок, установленных напротив жидкостно-эжекционных окон при выключенной подаче жидкости (сечение А-А на фиг.1).
На фиг.4 показана градирня с наружным расположением щита и группы форсунок, установленных напротив жидкостно-эжекционных окон при выключенной подаче жидкости (сечение Б-Б на фиг.2).
На фиг.5 показана часть совокупного факела, образованного взаимно пересекающимися факелами, вытекающими из трех форсунок первого и трех форсунок второго ряда (вид по стрелке D на фиг 1и 2).
На фиг.6 показан блок форсунок, выполненный в виде круга с одной центральной форсункой и, например, шестью форсунками вокруг нее.
Градирня содержит корпус 1 в виде вертикального прямоугольного в сечении короба с жидкостно-эжекционными окнами 2, выполненными вдоль одной из стенок корпуса в нижней его части. Напротив проемов окон 2 установлены коллекторы 3, которые подключены к водораспределительной системе 4.
1
1
1
На коллекторах 3 расположены блоки 5 с форсунками 6 или просто группы форсунок 6, которые направлены под разными углами к вертикальной оси градирни. На фиг.1 и 2 показаны траектории струй факелов 7. Факелы 7 жидкости из форсунок или их блоков частично перекрывают друг друга в зависимости от шага В (фиг.5) между форсунками 6 или их блоками 5. Совокупный факел, образуется факелами 7, из жидкости вытекающей из форсунок б, расположенных на коллекторах первого и второго ряда. В нижней части градирни расположен водосборный бассейн 8. Над окнами 2 вдоль одной из стенок корпуса 1 градирни внутри или снаружи градирни установлен щит 9. При расположении щита 9 над жидкостно-эжекционными окнами 2 наклонно к вертикальной стенке внутри корпуса 1 градирни (вариант 1) между нижней поверхностью щита 9 и поверхностью зеркала воды в бассейне 8 образуется продольный эжекционный канал 10 трапецеидального сечения. Расстояние Н показывает высоту верхнего ребра щита 9 от нижнего уровня окон 2, а расстояние H- между нижним ребром щита 9 и нижним уровнем окон 2, равную высоте последних. Высота Н больше высоты h, ширина b эжекционного канала 10 (фиг.4) равна ширине окна 2.
При расположении щита 9 над жидкостно-эжекционными окнами 2 перпендикулярно вертикальной стенке корпуса 1 снаружи градирни (вариант 2) между нижней поверхностью щита 9 и поверхностью зеркала воды в бассейне 8 образуется продольный эжекционный канал 11 прямоугольного сечения, высота которого Нз равна высоте окна 2. Количество продольных эжекционных каналов 10 и 11 соответствует количеству окон 2 градирни.
Градирня работает следующим образом. При подаче охлаждаемой воды через водораспределительную систему 4 и блоки 5 форсунок 6 (или их группы) в продольном эжекционном канале 10 образуется область с пониженным давлением. Наружный воздух через окна 2 устремляется в канал 10, в результате чего происходит принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления за счет использования кинетической энергии водяных струй (вариант 1). По варианту 2 наружный воздух сначала засасывается в продольный эжекционный канал 11 прямоугольного сечения снаружи градирни и через жидкостно-эжекционные окна 2 эжектируется внутрь корпуса 1 градирни.
Водные струи, вытекающие из форсунок 6, расположенных на коллекторах первого и второго ряда образуют совокупный факел и направляются сначала под
разными углами к вертикальной оси градирни, а затем под действием силы тяжести изгибаются и направляются в сторону зеркала воды водосборного бассейна 8. Поскольку расстояние (шаг) В установки форсунок б меньше угла раскрытия конуса факела 7, последние пересекаются между собой. Наружный воздух, эжектируемый внутрь градирни, активно перемешивается с направляющимися вниз каплями охлаждаемой воды. При этом происходит теплообмен, воздух нагревается и с конвенционным потоком выходит наружу через верх корпуса 1 градирни. Расстояние В между отдельными форсунками 6 регулируют таким образом, чтобы их факелы 7 на 60-70% перекрывали друг друга (см. фиг.5). Расстояние В между форсунками 6 по вертикали обеспечивает такое же пересечение на 60-70% факелов 7 в зависимости от количества рядов форсунок 6. Так же регулируется расстояние между форснками 6, установленными на блоках 5. Расстояние В между отдельными группами форсунок, состоящих, например из трех, выбирают таким образом, чтобы факелы 7 из крайних форсунок каждой группы перекрывали друг друга. Это обеспечивает образование совокупного факела, позволяющего практически полностью перекрыть внутреннее пространство градирни и обеспечить наиболее эффективную эжекцию воздуха в градирню. В процессе работы градирни организуется принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления. Кроме того, установка форсунок 6 или их блоков 5 группами обеспечивает подачу значительного количества жидкости и позволяет создавать наиболее оптимальный совокупный факел и тем самым снизить энергопотребление и повысить экономичность градирни.
Предлагаемое техническое решение позволяет значительно повысить эффективность тепломассообмена градирни без увеличения энергозатрат и упростить конструкцию градирни, повысить ее надежность и ремонтопригодность^ снизить эксплуатационные расходы.