EA007724B1 - Вентиляторная градирня - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к испарительным охладителям, и может быть применено на тепловых и атомных электростанциях, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности работы градирни за счет интенсификации охлаждения жидкости при одновременном упрощении устройства. Поставленная задача решается тем, что форсунки установлены на расстоянии от боковой стенки, струя факела распыла направлена вниз и к центру, на боковой стенке ниже уровня форсунок установлены наклонные воздухоотбойные щитки на расстоянии, не превышающем зазора между стенкой и форсунками. Имеются и другие отличия от прототипа. Изобретение позволяет значительно повысить эффективность тепломассообмена градирни без увеличения затрат по сравнению с известными конструкциями, при этом существенно упростить конструкцию градирни, повысить ее надежность, ремонтопригодность и снизить эксплуатационные расходы.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к испарительным охладителям; и может быть применено на тепловых и атомных электростанциях, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей.

Известна вентиляторная градирня, содержащая установленные в корпусе каплеуловитель, водораспределительные трубопроводы с разбрызгивающими соплами и водосборный резервуар в нижней части, в которой трубопроводы установлены в корпусе поярусно, причем в каждом ярусе они размещены по периметру корпуса, а разбрызгивающие сопла выходными отверстиями обращены в центральную зону градирни [1, 2].

Недостатками известных устройств является невысокая эффективность схемы охлаждения жидкости, обусловленная большим количеством жидкости в небольшом пространстве, что в свою очередь заставляет пропускать большие потоки воздуха, использовать мощные вентиляторные системы. Но с другой стороны, мощные потоки воздуха уносят большое количество охлаждаемой жидкости, не повышая эффективности охлаждения.

Известна также градирня, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами, выполненными по кольцу в нижней ее части, размещенный в башне выше окон ороситель с водораспределительной системой и водоструйные эжекторы, подключенные к водораздающему коллектору, в которой эжекторы установлены в центральной зоне градирни, ограниченной диаметром, равным 0,2-0,25 диаметра оросителя, и выходными торцами обращены к оросителю, а водораздающий коллектор размещен внутри башни [3].

Положительным моментом в аналоге является то, что конструкция и размещение эжекторов позволяет организовать принудительную циркуляцию воздуха без использования внешних вентиляторов. Недостатком прототипа является сложность устройства, обусловленная наличием оросительной системы, недостаточная долговечность и надежность устройства, обусловленная той же причиной, недостаточная эффективность охлаждения, вызванная большим аэродинамическим сопротивлением, связанным с размещением в шахте элементов оросителя. С другой стороны, отказаться от оросителя в данной системе невозможно, поскольку именно ороситель является тем устройством, на котором происходит теплопередача.

В качестве прототипа принята вентиляторная градирня, содержащая корпус, охваченный кожухом с образованием воздухоотводящего канала, воздухоотводящую трубу, установленную в днище корпуса, снабженную водосборным лотком и жалюзийной решеткой, вытяжной патрубок с вентилятором, воздухораспределитель с форсунками и воздуховходные патрубки, размещенные в крышке корпуса, в котором система охлаждения дополнительно снабжена воздуховодами с запорными клапанами и оболочкой, размещенной вокруг боковой стенки корпуса с кольцевым зазором [4].

Недостатком прототипа является сложность устройства, при этом эффективность дополнительной воздушной трубы не окупает существенного роста сложности и материалоемкости всей системы.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности работы градирни за счет интенсификации охлаждения жидкости при одновременном упрощении устройства.

Поставленная задача решается тем, что в известной градирне, содержащей вытяжной корпус коробчатого типа с воздухозаборными окнами, выполненными по периферии нижней части корпуса, водораспределительный коллектор с распылительными форсунками и водосборный бассейн, согласно изобретению в верхней части корпуса установлен вытяжной вентилятор.

Поставленная задача решается также тем, что на боковой стенке корпуса установлены наклонные воздухоотбойные щитки на расстоянии, не превышающем зазора между стенкой и границей факела жидкости, а распылительные форсунки расположены в воздухозаборных окнах.

Доставленная задача решается также тем, что на боковой стенке корпуса установлены наклонные воздухоотбойные щитки на расстоянии, не превышающем зазора между стенкой и границей факела жидкости, а распылительные форсунки установлены над поверхностью бассейна, так, что боковая поверхность факела не достигает стенок корпуса.

Поставленная задача решается также тем, что на боковой стенке корпуса установлены наклонные воздухоотбойные щитки на расстоянии, не превышающем зазора между стенкой и границей факела, а форсунки установлены на высоте не меньшей 40% высоты градирни и на расстоянии от боковой стенки, струи факела распыла направлены вниз и к центру.

Поставленная задача решается также тем, что щитки установлены на стенках с продольным уклоном.

Поставленная задача решается также тем, что расстояние между форсунками и стенками градирни составляет 0,2-1,5 м.

Поставленная задача решается также тем, что угол наклона щитков к горизонту составляет 15-60°.

Такое выполнение устройства градирни позволяет, во-первых, при установке вентилятора в верхней плоскости градирни обеспечить наилучший теплообмен за счет принудительного отбора теплого воздуха. В этом случае вектор скорости воздуха не совпадает с вектором скорости частиц жидкости, распыляемых форсунками. Несовпадение векторов скоростей частицы жидкости и воздуха обеспечивает нарушение паровой теплоизолирующей рубашки каждой частицы жидкости и ускорение теплообмена. Такое

- 1 007724 выполнение градирни позволяет создать распределенный во всем объеме градирни воздушный ороситель. Поверхность диспергирования при этом существенно больше, чем в капельной или пленочной градирне. Кроме того, установка форсунок с зазором относительно стенок при активном отборе воздуха в верхней части градирни позволяет подать вдоль стенки градирни свежий, сравнительно сухой воздух и с помощью щитков подать его непосредственно в центральную зону. Свежий воздух, обладая меньшей влажностью по сравнению с воздухом, прошедшим через факел распыла, позволяет значительно интенсифицировать разрушение слаботеплопроводной паровой оболочки вокруг капель за счет ее испарения и, соответственно, повысить интенсивность теплообмена.

Установка щитков с продольным наклоном позволяет собрать и отвести капли брызг попадающих сверху щитка.

Установка угла наклона щитков к горизонту 15-60° позволяет направить свежий воздух в центр градирни при различных режимах работы градирни.

Расстояние между форсунками и стенками градирни конструктивно выбрано 0,2-1,5 м, исходя из того, что расстояние менее 0,2 м не позволит проникнуть сухому воздуху вверх, а расстояние более 1,5 м приводит только к увеличению габаритов устройства без достижения положительного эффекта.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показан схематический разрез вентиляторной градирни с расположением форсунок над поверхностью бассейна. На фиг. 2 - схематический разрез вентиляторной градирни с расположением форсунок в окнах и установкой воздухоотбойных щитков. На фиг. 3 схематический разрез вентиляторной градирни с расположением форсунок в верхней части градирни и направлением жидкости вниз и установкой воздухоотбойных щитков. На фиг. 4 показан вид А фиг. 3 вид на воздухоотбойные щитки с продольным уклоном.

Градирня содержит корпус 1, выполненный в виде вертикального короба с воздуховходными окнами 2, выполненными по периметру в нижней ее части, водораспределительную систему 3 и водоструйные форсунки-эжекторы 4, подключенные к водораздающему коллектору 5, причем форсунки-эжекторы 4 создают наклонные от вертикали факелы жидкости 6. Кроме того, градирня содержит водосборный бассейн 7. Форсунки 4 соединены с водораспределительной системой 3 известными средствами. Вентилятор 8 обеспечивает отбор воздуха в верхней части градирни, тем самым, обеспечивая приток свежего воздуха через воздуховходные окна 2. Вследствие этого внутри градирни образуются потоки воздуха 9. Градирня сверху закрыта крышей 10, в которой смонтирован осевой вентилятор 8. К боковым стенкам прикреплены воздухоотбойные щитки 11.

Градирня работает следующим образом. Охлаждаемая вода подается через водораспределительную систему 3 и форсунки 4 в корпус 1 в виде факелов 6, направленных вверх или вниз и к центру. Вектор движения любой из капель охлаждаемой жидкости не совпадает с вектором движения потоков воздуха 9, созданных отбором воздуха у крыши 10 градирни с помощью вентилятора 8. Размер капель, создаваемых форсунками должен быть таким, чтобы воздух не увлекал их вверх и не уносил за пределы градирни. Падая, капля охлаждается потоками свежего поднимающегося вверх воздуха и попадает в водосборный бассейн 7. Засасываемый вентилятором 8 воздух, кроме того, что идет через центральное сечение градирни, охлаждая падающую жидкость, частично идет вдоль стенок до воздухоотбойных щитков 11, где поворачивается и направляется в центр жидкости.

Изобретение позволяет значительно повысить эффективность тепломассообмена градирни без увеличения затрат, по сравнению с известными конструкциями, при этом можно существенно упростить конструкцию градирни, повысить ее надежность, ремонтопригодность и снизить эксплуатационные расходы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. А.С. СССР № 1071915, кл. Р 28С 1/00, опубликовано БИ № 32 1983 г.

2. В.С. Галустов. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. М., Атомиздат, 1989 г.

3. А.С. СССР 1158845, кл. Р 28С 1/00, опубликовано БИ № 20 1985 г.

4. А.С. СССР № 1601490, кл. Р 28С 1/00, опубликовано БИ № 12 1991 г. (прототип).

Claims (7)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Градирня, содержащая вытяжной корпус коробчатого типа с воздухозаборными окнами, выполненными по периферии нижней части корпуса, водораспределительный коллектор с распылительными форсунками и водосборный бассейн, отличающаяся тем, что в верхней части корпуса установлен вытяжной вентилятор.
2. 2. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что на боковой стенке корпуса установлены наклонные воздухоотбойные щитки на расстоянии, не превышающем зазора между стенкой и границей факела жидкости, а распылительные форсунки расположены в воздухозаборных окнах.
3. 3. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что на боковой стенке корпуса установлены наклонные воздухоотбойные щитки на расстоянии, не превышающем зазора между стенкой и границей факела жидкости, а распылительные форсунки установлены над поверхностью бассейна так, что боковая поверхность факела не достигает стенок корпуса.

   - 2 007724
4. 4. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что на боковой стенке корпуса установлены наклонные воздухоотбойные щитки на расстоянии, не превышающем зазора между стенкой и границей факела, а форсунки установлены на высоте, не меньшей 40% высоты градирни, и на расстоянии от боковой стенки, струя факела распыла направлена вниз и к центру.
5. 5. Градирня по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что щитки установлены на стенках с продольным уклоном.
6. 6. Градирня по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что расстояние между форсунками и стенками градирни составляет 0,2-1,5 м.
7. 7. Градирня по любому из пп.2-6, отличающаяся тем, что угол наклона щитков к горизонту составляет 15-60°.