Градирня

 

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в строительстве как башенных, так и вентиляторных градирен. Технический результат: повышение эффективности работы градирни, а также регулирование режимов работы градирни с учетом параметров рабочей среды и ветровых воздействий. Градирня включает каркас с перемещаемыми элементами и имеет диффузор, горловину и конфузор, опорное кольцо и расположенную под ним колоннаду, водосборный бассейн, водораспределительную систему и ороситель, а также при необходимости центральную стойку с вентилятором на уровне горловины. Горловина выполнена в виде усеченной с обоих полюсов сферической оболочки, нижняя кромка которой жестко закреплена к верхней кромке неподвижного конфузора. Внутри указанной сферической оболочки размещена другая усеченная с обоих полюсов сферическая оболочка меньшего диаметра, верхняя кромка которой жестко состыкована с нижней кромкой диффузора. Подвижная часть каркаса, включающая диффузор и внутреннюю сферическую оболочку, связана с неподвижной частью каркаса посредством управляемых гидроцилиндров, которые дают возможность поворота подвижной части относительно неподвижной, обеспечивая наклон диффузора относительно вертикальной оси градирни. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в строительстве как башенных, так и вентиляторных градирен.

Известны башенные вентиляторные градирни, включающие стойку и прикрепленный к ней каркас, имеющий горловину и конфузор с распорками, водораспределительную систему и ороситель, причем каркас прикреплен к центральной стойке на уровне горловины [1] (аналог).

Однако такие вентиляторные градирни имеют жесткую конфигурацию с неизменяемыми геометрическими размерами, и поэтому в них не удается поддерживать оптимальный рабочий режим в зависимости от погодных условий. Вследствие этого они неэффективны в работе.

Известны вентиляторные градирни, включающие каркас с колоннами и ригелями, патрубок с конфузором и опорным кольцом, обшивку и технологическое оборудование, причем такие градирни снабжены наклонными элементами и дополнительным каркасом со стойками, при этом дополнительный каркас с технологическим оборудованием установлен с возможностью перемещения для упрощения монтажа и ремонтных работ [2] (аналог).

Однако описанные вентиляторные градирни не позволяют менять конфигурацию каркаса в зависимости от режима работы.

Известна также градирня, включающая вытяжную башню с опорным кольцом и обшивкой из дискретной подвижной и неподвижной частей, водосборный бассейн, водораспределительное устройство и каркас оросителя из блок-секций, установленных с возможностью перемещения по направляющим. Подвижная часть обшивки шарнирно прикреплена к опорному кольцу с образованием двухконсольного элемента, и, по крайней мере, один ряд внутренних блок-секций снабжен наружными вертикальными диафрагмами высотой до водораспределительного устройства [3] (прототип).

Указанная градирня имеет следующие недостатки:

а) отсутствует возможность приспособления конструкции градирни к ветровому потоку путем изгиба корпуса;

б) поскольку конфигурация корпуса градирни не меняется, режим работы выбирается лишь за счет перемещения (выкатывания) периферийных блок-секций, что только незначительно повышает эффективность градирни;

в) невозможно регулирование конфигурации каркаса и параметров, характеризующих рабочую среду (воздушный поток, водяные пары и т.д.).

Задачами (целью) данного изобретения являются повышение эффективности работы градирни, а также регулирование режимов работы градирни с учетом параметров рабочей среды и ветровых воздействий.

Указанные задачи достигаются тем, что в градирне, включающей каркас с перемещаемыми элементами и имеющей диффузор, горловину и конфузор, опорное кольцо и расположенную под ним колоннаду, водосборный бассейн, водораспределительную систему и ороситель, а также при необходимости центральную стойку с вентилятором на уровне горловины, горловина выполнена в виде усеченной с обоих полюсов сферической оболочки, нижняя кромка которой жестко закреплена к верхней кромке неподвижного каркаса (конфузора). Внутри указанной сферической оболочки размещена другая усеченная с обоих полюсов сферическая оболочка меньшего диаметра, верхняя кромка которой жестко состыкована с нижней кромкой диффузора. Подвижная часть каркаса, включающая диффузор и внутреннюю сферическую оболочку, связана с неподвижной частью каркаса посредством управляемых гидроцилиндров, которые дают возможность поворота подвижной части относительно неподвижной, обеспечивая наклон диффузора относительно вертикальной оси градирни. Число гидроцилиндров должно быть не менее двух. При использовании только двух гидроцилиндров они должны быть расположены со смещением на угол 90° друг относительно друга. Возможны и варианты исполнения градирни с различным расположением опор гидроцилиндров, которые несколько отличаются от описанного выше основного варианта. Так, например, цилиндрическая часть гидроцилиндра может иметь шарнирную опору на конфузор или на фундамент, расположенный на земле. В варианте исполнения градирни с опорой гидроцилиндров на фундамент число гидроцилиндров должно быть не менее трех. При использовании только трех гидроцилиндров они должны быть расположены со смещением на угол 120° друг относительно друга.

На фиг.1 схематически представлен общий вид предлагаемой градирни; на фиг.2 показано сечение А-А градирни в области горловины с несколькими гидроцилиндрами; на фиг.3 - то же, с двумя гидроцилиндрами, размещенными с раствором на угол 90° друг относительно друга; на фиг.4 и 5 изображены схемы градирни с различными положениями подвижной части в зависимости от направления ветра; на фиг.6 представлен вариант градирни, у которой цилиндрическая часть гидроцилиндра имеет опору на конфузор; на фиг.7 представлен вариант градирни, у которой цилиндрическая часть гидроцилиндра имеет опору на фундамент, расположенный на земле; на фиг.8 - сечение Б-Б по фиг.7.

Градирня включает корпус (каркас), состоящий из конфузора 1, который смонтирован на опорном кольце 2. Опорное кольцо 2 опирается на колоннаду 3. К верхней кромке конфузора 1 жестко закреплена нижней кромкой усеченная с обоих полюсов сферическая оболочка 4, и оболочка 4 с конфузором 1 составляет единое целое. Таким образом, элементы 1, 2, 3 и 4 составляют неподвижную часть корпуса градирни. Внутри сферической оболочки 4 размещена другая усеченная с обоих полюсов сферическая оболочка 5 меньшего диаметра, верхняя кромка которой жестко состыкована с нижней кромкой диффузора 6. Элементы 5 и 6 представляют собой единое целое и образуют подвижную часть корпуса градирни. В целом пара оболочек 4 и 5 образует сферический шарнир большого диаметра. При необходимости между сферическими оболочками должны быть обеспечены требуемое скольжение (путем использования, например, антифрикционных покрытий или других мер) и достаточная герметичность установкой различного рода уплотнителей. Подвижная часть корпуса связана с неподвижной частью посредством управляемых гидроцилиндров 7. Обычно цилиндрическая часть каждого из гидроцилиндров 7 шарнирно крепится к оболочке 4, а шток шарнирно крепится к диффузору 6. Оболочки 4 и 5 дают возможность поворота подвижной части относительно неподвижной при приложении усилий от гидроцилиндров 7, обеспечивая наклон диффузора 6 относительно вертикальной оси градирни на угол α в любом выбираемом направлении. Число гидроцилиндров должно быть не менее двух. При использовании только двух гидроцилиндров они должны быть расположены со смещением на угол 90° друг относительно друга (фиг.3) с тем, чтобы обеспечить возможность перемещения подвижной части в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Гидроцилиндры 7 подключены через трубопроводы 8 к гидросистеме 9 с пультом управления. Для предотвращения возможного вращения подвижной части вокруг вертикальной оси необходимо использовать либо ограничители, либо направляющие. Внутри корпуса градирни размещены водораспределительная система, ороситель и другая начинка, а также при необходимости центральная стойка с вентилятором на уровне горловины (на чертежах не показаны). В нижней части градирни расположен водосборный бассейн (на чертежах также не показан).

Возможны варианты исполнения градирни с различным расположением опор гидроцилиндров, которые несколько отличаются от описанного выше основного варианта. Так, например, цилиндрическая часть гидроцилиндра может иметь опору на конфузор (фиг.6) или на фундамент, расположенный на земле (фиг.7). В варианте исполнения градирни с опорой гидроцилиндров на фундамент, расположенный на земле, число гидроцилиндров должно быть не менее трех. При использовании только трех гидроцилиндров они должны быть расположены со смещением на угол 120° друг относительно друга (фиг.8).

Градирня работает следующим образом.

В зависимости от направления ветра, от погодных условий, от сезона и от необходимого рабочего режима градирни выбирается угол наклона α диффузора 6 относительно вертикальной оси градирни. Для этого включают в работу нужные гидроцилиндры 7 путем подачи рабочего агента от гидросистемы 9 по трубопроводам 8. Штоки гидроцилиндров 7 перемещаются, обеспечивая необходимый наклон диффузора 6.

Возможны три варианта работы градирни.

1 вариант: В безветренную погоду обычно ось подвижной части располагается вертикально (угол α = 0). В этом случае градирня работает в обычном режиме.

2 вариант: Диффузор поворачивается по направлению ветра (фиг.4). В этом случае возникает дополнительное разрежение воздушной среды в области над диффузором 6. При этом происходит увеличение тяги (эффект дополнительной эжекции). Данный вариант эффективен как для башенных градирен, так и для вентиляторных градирен, обеспечивая дополнительную прогонку рабочей среды при включенном вентиляторе, либо обеспечивая экономичный режим при отключенных вентиляторах.

3 вариант: Диффузор поворачивается выходной частью против направления ветра (фиг.5). В этом случае воздушный поток от ветра создает некоторый противоток рабочей среде, выходящей из диффузора 6 градирни, обеспечивая уменьшение выброса водяных паров. Кроме того, создается дополнительная турбулентность внутри градирни, которая обеспечивает более эффективное охлаждение рабочей среды.

Необходимо отметить, что данные варианты ориентированы и на сезонные (с учетом “розы ветров”) и на суточные изменения направления ветра, а также других факторов окружающей среды (температура, влажность и т.д.).

Предложенная градирня позволяет существенно увеличить эффективность работы при различных погодных условиях в зависимости от сезона или времени суток, от величины и направления ветра, от воздействия солнечной радиации. Наличие подвижной части с управляемой системой гидроцилиндров позволяет производить регулирование режимов работы градирни с учетом параметров рабочей среды и ветровых воздействий. Вариант исполнения с опорой гидроцилиндров на землю (фундамент) позволяет дополнительно осуществить вывешивание подвижной части, тем самым разгрузить неподвижную часть градирни.

Годовой экономический эффект ориентировочно составляет от 60 тыс. до 90 тыс. условных денежных единиц на одну градирню.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 723078, М. Кл. Е 04 Н 5/12, опубл. 25.03.80. Бюл. № 11.

2. Авторское свидетельство СССР № 937685, М. Кл. Е 04 Н 5/12, опубл. 23.06.82. Бюл. № 23.

3. Авторское свидетельство СССР № 1608319, М. Кл. Е 04 Н 5/12, опубл. 23.11.90. Бюл. № 43.

Формула изобретения

1. Градирня, включающая каркас с перемещаемыми элементами и имеющая диффузор, горловину и конфузор, опорное кольцо и расположенную под ним колоннаду, водосборный бассейн, водораспределительную систему и ороситель, а также при необходимости центральную стойку с вентилятором на уровне горловины, отличающаяся тем, что горловина выполнена в виде усеченной с обоих полюсов сферической оболочки, нижняя кромка которой жестко закреплена к верхней кромке неподвижного конфузора, при этом внутри указанной сферической оболочки размещена другая усеченная с обоих полюсов сферическая оболочка меньшего диаметра, верхняя кромка которой жестко состыкована с нижней кромкой диффузора, причем подвижная часть каркаса, включающая диффузор и внутреннюю сферическую оболочку, связана с неподвижной частью каркаса посредством управляемых гидроцилиндров, дающих возможность поворота подвижной части относительно неподвижной и обеспечивающих наклон диффузора относительно вертикальной оси градирни.

2. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что каждый управляемый гидроцилиндр соединен шарнирно цилиндрической частью со сферической оболочкой неподвижной части корпуса, а штоком - шарнирно с диффузором.

3. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть каждого управляемого гидроцилиндра имеет шарнирную опору на конфузор, а шток шарнирно связан с диффузором.

4. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть каждого управляемого гидроцилиндра имеет шарнирную опору на фундамент, расположенный на земле, а шток шарнирно связан с диффузором.

5. Градирня по пп.1-3, отличающаяся тем, что число управляемых гидроцилиндров должно быть не менее двух.

6. Градирня по п.5, отличающаяся тем, что при использовании только двух гидроцилиндров они расположены со смещением на угол 90° относительно друг друга.

7. Градирня по п.1 или 4, отличающаяся тем, что число гидроцилиндров должно быть не менее трех.

8. Градирня по п.7, отличающаяся тем, что при использовании только трех гидроцилиндров они расположены со смещением на угол 120° относительно друг друга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8