Эжекционная градирня

 

Изобретение относится к устройствам для охлаждения воды, в частности к эжекционным градирням. Эжекционная градирня содержит корпус, водоуловитель, воздуховходные и воздуховыходную шахты, в верхней и нижней частях корпуса установлены коллекторы основного охлаждения с эжекционными форсунками, распыляющими охлаждаемую воду и эжектирующими воздух, в корпусе расположены четыре воздуховходные шахты с углом раскрытия α, равным 6-15^o, оси эжекционных форсунок направлены по биссектрисе угла раскрытия воздуховходной шахты, внутри корпуса расположены вертикальная перегородка и коллекторы предварительного охлаждения с тангенциальными и/или эжекционными форсунками, расположенными под углом 30-80^o к горизонту, обращенные выходными отверстиями вверх, распыляющие охлаждаемую воду и задающие вместе с вертикальной перегородкой направление движения отработанного воздуха, кроме того, градирня снабжена двумя верхними перегородками длиной 2,1-5,0 м и двумя нижними перегородками длиной 2,1-3,0 м, причем каждая нижняя перегородка имеет козырек, параллельный вертикальной оси симметрии градирни, и отверстия слива охлажденной воды, расстояние от нижней точки верхней перегородки до нижней перегородки и до козырька и от козырька нижней перегородки до оси градирни S лежит в интервале 0,5-2,0 м. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения оборотной воды, повысить надежность и удобство эксплуатации, маневренность, а также производительность эжекционной градирни по воде от 100 до 5000 м/ч. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, к устройствам для охлаждения воды, в частности к эжекционным градирням, и предназначено для использования в оборотных системах водоснабжения электростанций и различных промышленных предприятий.

Известна эжекционная градирня, в которую охлаждаемая вода поступает через большую водяную камеру с интегральным фильтром и подается далее на разбрызгивающее устройство, снабженное латунными соплами специальной конструкции. Вода разбрызгивается соплами и индуцирует воздушный поток в Вентури-образном объеме, формируя гидравлический затвор поперек горловины. Определенная часть водного потока постоянно подается вниз для предотвращения аккумулирования загрязнений в разбрызгивающих соплах. Спуск воды осуществляется в лоток: затем по дренажному трубопроводу - в сливной выпуск. Насыщенный влагой воздух отводится через многоканальные сепараторы. Поток отводимого воздуха затем отклоняется вверх через выпускной раструб. Охлажденная вода собирается в нижней части водосбросного устройства, откуда она, пройдя через фильтры, откачивается насосами (патент Великобритании 1346253, МПК F 28 C 3/06, 1973 г.).

Недостатками патента-аналога являются низкая маневренность, сложность конструкции при компоновке двухзаходной градирни, а также профиль сопла Вентури значительно усложняет конструкцию канала.

Известна эжекторная градирня, содержащая прямоугольный корпус с вертикально расположенной эжекционной камерой, по продольной оси входного сечения которой установлен коллектор с равномерно линейно расположенными в один ряд форсунками для распыла охлаждаемой воды и подсасывания охлаждающего воздуха, поворотной камерой для предварительного отделения охлажденной воды от воздуха с установленными в ней водосборником-распределителем, выходной воздушной камерой, в окне которой установлен инерционный сепаратор для отделения капель охлажденной воды (патент США, 3767177, кл. B 01 F 3/4, 1973г.).

Недостатками патента-аналога является то, что при такой конструкции градирни уменьшается эжекционный эффект за счет встречного по отношению к движению струй направления действия гравитационного поля Земли, а также из-за значительного гидравлического сопротивления, создаваемого водяным потоком, вытекающим из водосборника распределителя струй, на пути прокачиваемого эжектором воздуха, профиль сопла Вентури значительно усложняет конструкцию канала.

Известно эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды, содержащее корпус, как минимум, с одним вертикальным эжекционным каналом, шахту выброса воздуха, насосы, форсунки эжекционного контура и приемный бак, связанный с корпусом устройства и насосами. Дополнительно в корпусе устройства выполнен как минимум один горизонтальный эжекционный канал (полезная модель 15930, МПК F 28 C 1/00, 2000).

Недостатками прототипа является то, что форсунки разбрызгивания теплой воды в шахте выброса воздуха расположены у задней стенки охладителя, что создает дополнительное сопротивление выходящему потоку воздуха, а также наличие только двух воздуховходных шахт не позволяет использовать охладитель для больших до 5000 м³/ч расходов воды.

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности охлаждения оборотной воды, повышение надежности и удобства эксплуатации, маневренности, а также производительности эжекционной градирни по воде от 100 до 5000 м³/ч и возможно более.

Сущность заявленного изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата, который достигается тем, что в эжекционной градирне, содержащей корпус, водоуловитель, воздуховходные и воздуховыходную шахты, в верхней и нижней частях корпуса установлены коллекторы основного охлаждения с эжекционными форсунками, распыляющими охлаждаемую воду и эжектирующие воздух. Кроме этого, в корпусе расположены четыре воздуховходные шахты с углом раскрытия α, равным 6-15^o. Оси эжекционных форсунок направлены по биссектрисе угла раскрытия воздуховходной шахты. Внутри корпуса расположены вертикальная перегородка и коллекторы предварительного охлаждения с тангенциальными и/или эжекционными форсунками, расположенными под углом 30-80^o к горизонту, обращенные выходными отверстиями вверх, распыляющие охлаждаемую воду и задающие вместе с вертикальной перегородкой направление движения отработанного воздуха. Градирня снабжена двумя верхними перегородками длиной 2,1 - 5,0 м и двумя нижними перегородками длиной 2,1-3,0 м. Причем каждая нижняя перегородка имеет козырек, параллельный вертикальной оси симметрии градирни, и отверстия слива охлажденной воды, расстояние от нижней точки верхней перегородки до нижней перегородки и до козырька и от козырька нижней перегородки до оси градирни S лежит в интервале 0,5-2,0 м.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающих получение технического результата для всех случаев, на которые распространяется испрашиваемый объект правовой охраны.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Кроме того, заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

На чертеже показана эжекционная градирня, общий вид.

Эжекционная градирня содержит корпус 1, водоуловитель 2, воздуховходные шахты 3 с углом раскрытия α, на входе которых установлены коллекторы 4 основного охлаждения воды с эжекционными форсунками 5 распыляющими охлаждаемую воду и эжектирующими воздух, верхние перегородки 6, которые отделяют зону охлаждения воды от воздуховыходной шахты 7, нижние перегородки 8 с козырьками, по вертикальной оси симметрии корпуса расположена вертикальная перегородка 9, коллекторы 10 предварительного охлаждения воды с тангенциальными и/или эжекционными форсунками 11 находятся в нижней части корпуса, а выходные отверстия этих форсунок 11 направлены вверх по направлению воздуховыходной шахты 7.

Согласно изобретению работа эжекционной градирни осуществляется следующим образом. Охлаждаемую воду подают на коллекторы 10 предварительного охлаждения с расположенными выходными отверстиями вверх и под углом 30-80^o к горизонту тангенциальными и/или эжекционными форсунками 11, которые образуют факел распыла внутри корпуса 1. Охлаждаемая вода с этих форсунок разбрызгивается на перегородку 9, высота которой не превышает 2/3 высоты градирни, и, стекая по ней водяной пленкой, охлаждается за счет контакта с воздухом, который поступает в воздуховыходную шахту 7, т.е. создается противоток. Такое расположение коллекторов предварительного охлаждения задает направление движения воздуха в воздуховыходную шахту, что резко снижает аэродинамическое сопротивление на поворот воздушного потока. Количество коллекторов предварительного охлаждения и их диаметр обуславливаются расходом оборотной воды через оборудование.

Далее охлаждаемая вода подается на коллекторы 4 основного охлаждения, на которых установлены эжекционные форсунки 5 с осями, направленными по биссектрисе угла раскрытия воздуховходной шахты 3, эжектирующие охлаждающий воздух и распыляющие охлаждаемую воду. В каждой воздуховходной шахте 3 устанавливают один-три коллектора 4.

За счет контакта охлаждающего воздуха с мелкой каплей, полученной в результате распыла воды эжекционными форсунками 5, происходит интенсивный процесс охлаждения воды. Охлажденная вода через сливные отверстия в нижних перегородках 8 и основание корпуса 1 сливается в бак, который находится за пределами градирни, и подается далее на оборудование.

Увеличение количества прокачиваемой через градирню воды обязательно приводит к соответствующему увеличению проходящего через градирню воздуха. Таким образом регулируют производительность эжекционной градирни как при изменении нагрузки от потребителей, так и при сезонном изменении климатических условий.

Поток увлажненного и отработанного воздуха поднимается вверх и удаляется через воздуховыходную шахту 7, в верхней части которой установлен водоуловитель 2, предотвращающий капельный вынос воды из эжекционной градирни.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств, а именно: повышение эффективности охлаждения оборотной воды, которая достигается возможностью оперативного регулирования эффективности снятия тепловой нагрузки, изменяя удельную плотность орошения; повышение маневренности системы, которая достигается наличием четырех воздуховходных шахт, коллекторов предварительного и нескольких коллекторов основного охлаждения в каждой воздуховходной шахте. В зимний период года, как правило, достаточно работы коллекторов предварительного охлаждения. С повышением температуры наружного воздуха последовательно включаются все коллекторы во всех воздуховходных шахтах. Повышение надежности и удобства эксплуатации достигается наличием нескольких коллекторов основного охлаждения в каждой воздуховходной шахте и тем, что форсунки, как и водоуловитель, находятся на виду, легкодоступны для осмотра и чистки. Наличие нескольких коллекторов в воздуховходной шахте позволяет чистить форсунки и производить замену насосов без остановки всей градирни. Отсутствие у эжекционной градирни вентилятора и элементов внутренней насадки позволяет многократно включать и выключать ее в зимнее время года, что повышает ее надежность.

Повышение производительности эжекционной градирни по воде до 5000 м³/ч достигается оригинальной компоновкой четырех воздуховходных шахт. В принимаемых в качестве прототипов градирнях увеличение расхода воды приводит к пропорциональному (1:1) увеличению их длины. В четырехзаходной эжекционной градирне это соотношение составляет 4:1.

Формула изобретения

Эжекционная градирня, содержащая корпус, водоуловитель, воздуховходные и воздуховыходную шахты, в верхней и нижней частях корпуса установлены коллекторы основного охлаждения с эжекционными форсунками, распыляющими охлаждаемую воду и эжектирующие воздух, отличающаяся тем, что в корпусе расположены четыре воздуховходные шахты с углом раскрытия α, равным 6-15^o, оси эжекционных форсунок направлены по биссектрисе угла раскрытия воздуховходной шахты, внутри корпуса расположены вертикальная перегородка и коллекторы предварительного охлаждения с тангенциальными и/или эжекционными форсунками, расположенными под углом 30-80^o к горизонту, обращенные выходными отверстиями вверх, распыляющие охлаждаемую воду и задающие вместе с вертикальной перегородкой направление движения отработанного воздуха, кроме того, градирня снабжена двумя верхними перегородками длиной 2,1-5,0 м и двумя нижними перегородками длиной 2,1-3,0 м, причем каждая нижняя перегородка имеет козырек, параллельный вертикальной оси симметрии градирни, и отверстия слива охлажденной воды, расстояние от нижней точки верхней перегородки до нижней перегородки и до козырька и от козырька нижней перегородки до оси градирни S лежит в интервале 0,5-2,0 м.

РИСУНКИ

Рисунок 1