Установка для послойного намораживания и размораживания льда в естественных условиях
ОПИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКРМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ
Союз Соввтсиих
Социалистических
Респубпм» (»t87518 5 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 31.08.78 (gl) 2651001/28-13 с присоединением заявкн М (23) Приоритет
Опубликовано 23, 10.81. Бюллетень Рте 39
Дата опубликования описания 25. 10. 81 (51 ) М. К и.
F 25 С 1/02
1Ьсударстеснный кемнтет но делан нзебретеннй н открытнй (53) Уд К 621 . 581 (088.8) !
/
"Теплоэлектропроект". (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОСЛОЙНОГО НАМОРАЖИВАНИЯ
И РАЗМОРАЖИВАНИЯ ЛЬДА В ЕСТЕСТВЕННЫХ
УСЛОВИЯХ
Изобретение относится к технике производства льда.
Известна установка для послойного намораживания и размораживания льда в ес..ественных условиях, которая содержит льдоплощадку, насос, связанный с напорными трубами для подвода воды на льдоплощадку, вертикальные стояки с водокольцевыми форсунками, дренажный трубопровод 1).
Однако получение льда из засоленных
10 и оборотных вод с помощью известной установки осуществляется с низкой эффективностью, что не позволяет получать большие массивы льда и требует
15 больших затрат энергии.
Целт изобретения — обеспечение получения льда из засоленных и оборотнйх вод.
Поставленная цель достигается тем, что установка для послойного намораживания и размораживания льда в естественных условиях, содержащая льдоплсщадку, насос, связанный с напорными трубами для подвода воды на льдоплощадку, вертикальные стояки с водокольцевыми форсунками, дренажный трубопровод, снабжена перфорированными рассолоотводящими трубами, объединенными общим коллектором, и откачным насосом, льдоплощадка имеет насыпной дренирующий слой, при этом трубы для подвода воды и рассолоотводящие трубы установлены с уклоном 1-2, последние рас" положены в дренирующем слое, а на вертикальных стояках смонтированы. вибраторы и сменные рассекатели воды.
Кроме того, целесообразно один из рассекателей, предназначенный для намораживания, выполнить в виде конуса, а другой рассекатель, предназначенный для размораживания, в виде перфорированной полусферической оболочки.
На фиг. 1 изображена установка для послойного намораживания и размораживания льда в естественных условиях, вид сверху; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. !; на фиг. 3 — вариант выполвысоту намораживаяия, а форсунки 7 ставить универсальные, то стояки 5 могут быть сборными из отдельных секций 22.
Для наращивания стояка 5 секция 22 прикрепляется к верхнему торцу предыдущей секции стояка по мере вмораживания его в лед.
В случае незначительной засоленности намораживаемой воды и относительно узкой и длинной площадки, где имеющееся небольшое количество рассолов бу дет успевать уходить. через дренажный слой без вибрирования трубных стояков
5, можно обеспечить заметную экономию длины этих стояков, укладывая трубные отводы 3 на заранее сооруженные, желательно железобетонные, эстакады 23, имеющие среднюю высоту порядка 75Х от высоты намораживаемого ледяного блока
8, благодаря выбору соответствующей траектории полета струй воды или высоты трубного стояка 24, установленного над эстакадой 23.
В случае укладки трубных отводов 3 на эстакады 23 становйтся возможным использование 1 — образно-наклонных стояков 25, с веерными соплами 26, дающими плоские (веерные) струи воды по обе стороны от отвода 3..
При ориентации эстакад и расположения напорной трубы 2 для удобства эксплуатации установки следует учитывать господствующие направление ветра, особенно зимой. Для избежания вмораживания труб 2 они должны располагаться с подветренной стороны, а эстакады 23 — вдоль ветра.
Для повышения надежности установки в суровые морозы напорные трубы 2 могут быть снабжены внутренним обогревом, выполненным, например, в виде трубы 27, подводящей теплую воду на вход нагнетающих насосов 1 и отключаемой при помощи, например, запорной арматуры 28, когда отпадает необходимость обогрева.
При расположении части или всего ледяного блока 8 в основном на прибрежном мелководье, возле этого блока
8 с безопасным от обрушения с него льдин зазором может быть установлено, преимущественно, плавучее пленочное ограждение 29.
Благодаря наклонному расположению в сторону насосов и к горизонту на
1-2 напорных труб и отводов от них вода из них при различных остановках насосов выливается из стояков и наклонных труб примерно с такой же ско
3 87518
t нения установки, общий вид; на фиг. 4стояк с водокольцевой форсункой для намораживания; на фиг. 5 — водокольцевая форсунка для размораживания.
Установка содержит нагнетающие насосы 1, соединенные с напорными трубами 2 для подвода воды уменьшающегося к периферии сечения и наклоненными в сторону насосов 1 и к горизонту на
1-2, наклонные трубные отводы 3, 10 льдоплощадку 4 намораживания с вертикальными стояками 5, снабженными вибраторами 6, форсунками 7 и присоединенными к трубным отводам 3 или непосредственно к напорным трубам 2.
Трубные стояки 5 могут быть невмораживаемыми в ледяной блок 8, а поэтому могут располагаться, преимущественно, возле кювета 9 или дамбы 10, которые предназначены частично и для защиты от сдувания разбрызгиваемой воды при намораживании и от растекания теплой воды при размораживании.
В случае наличия широкой льдоплощадки 4 водоподводящие коммуникации с трубными отводами 3 расположены на насыпном дренирующем слое 11, например из щебня или гравия, укрывающем льдоплощадку 4 и уложенные на ней перфорированные рассолоотводящие трубы, объединенные общим дренажным коллектором 12, подключенные к откачному насосу 13, соединенному, например, с рассолоотстойниками 14.
Кюветы 9, ограниченные дамбами 10, соединены, преимущественно, при помо35 щн лотка 15 с потребителями талой воды, например, с конденсатором 16 или с их циркуляционными насосами,17 и
Ti P °
Для улучшения условий обслуживания
40 установки, особенно в зимнее время, стояки 5 могут быть смонтированы сразу íà всю высоту намораживания ледяного блока 8 (порядка 100 максимальных диаметров напорной .трубы 2) . Для 45 обеспечения прочности и устойчивости стояки 5 должны быть продольно-аребренными, по крайней мере, тремя ребрами и скрепленнжи тоже хотя бы тремя расчалками 18 с анкерами 19.
Стояки 5 снабжены сменными рассекателями струи воды либо в виде, конуса 20 для намораживания, либо в виде перфорированной полусферической оболоч ки 21 для образования мелкодисперсного 55 водяного экрана в теплое время года.
Если почему-либо нет возможности стояки 5 монтировать сразу на всю
Температура этой теплой воды и другие режимы работы могут назначаться автоматическими управляющими устройствами.
Во избежании уменьшения напора воды и дальности полета струи необходимо постепенно уменьшать сечение напорных труб 2 по мере удаления стояков 5 от нагнетающих насосов 1, а для соблюдения постоянства расходОв воды на намораживание в любом месте ледяного блока 8 целесообразно к его периферии (от насоса 1) увеличивать плотность (частоту установки) форсунок 7, иначе к периферии блок 8 будет иметь меньшую высоту и ширину, чем в его начале.
Летом защитный мелкодисперсный водяной экран должен быть крайне турманообразньп1 водоемким.
Несмотря на такие различные режимы подачи воды на намораживание и размораживание, можно подобрать универсальные сопла с быстро заменяемыми элементами, позволяющими свести до минимума выходы обслуживающего персонала на лед для такой замены.
Отток рассолов из льда и частично через его капилляры в дренирующий слой 11, дренажнъ1е коллекторы 12 и кюветы 9 требуется интенсифицировать. особенно в суровые морозы при помощи
5 8751 .ростью как и при подаче на разбрызгивание, а поэтому вода не успевает замерзать в трубах.
Выполнение форсунок 7 универсаль-. ными для двух сезонов (намораживания и экранирования,т.е. управляемого размораживания), обеспечивается при помощи крепления к нему на оси 30 поворотной фигурной крестовины 31, к отогну= тому концу 32 которой на резьбе при- 10 креплен вдоль продольной оси сопла конусный рассекатель 20, а к другому ее разьбовому концу 33 прикреплен экранирующий рассекатель в виде перфорированной оболочки 21.
Перемещение крестовины без выхода на ледяной блок обслуживающего персонала можно осуществить, например, при помощи часового механизма 34, приводная шестеренка 35 которого может gp повернуть в соответствующую сторону зубчатый сектор 36 крестовины в заданное часовому механизму 34 время. для значительного замедления таяния, льда. например, путем подачи на экранирование самой холодной талой воды (близкой по температуре к 0 С) пока еще не успела нагреться вода в водохранилищах, откуда ее забирают для охлаждения конденсаторов.
Устройство работает следующим образом.
Намораживаемая вода насосами 1 через трубы и .форсунки 7 подается равномерными струями возможно вьппе вверх и вдаль на дренирующий слой 11 льдоплощадки 4.
Удлинение траектории полета струи воды позволяет усилить ее переохлаждение еще до падения вначале на дренирующий слой, а затем на намерзающий блок 8 льда. При этом происходит вымораживание рассолов, имеющихся в воде, т. е. опреснившаяся вода при суровых морозах может частично замерзать в виде градин еще в полете, а рассолы, замерзая позже, успевают просачиваться в дренирующий слой 11 и частично стекать в кювету 9, откуда насосом !3 по дренажным коллекторам
12 откачиваются в рассолоотстойник 14 50 или в канализацию.
Такое увеличение объемов намораживания в пределах от 2 до 10 м льда
Ъ на кВт, например, установленной мощности обслуживаемой ТЭС позволяет получить и критические объемы в несколько миллионов кубометров льда, не успевающие полностью растаять за жаркое лето без защиты их от естественного таяния при помощи традиционных теплоизолирующих покрытий, которые здесь неприемлемы, потому что ледяной блок должен отдавать талую воду на
ТЭС постоянно примерно до половины потребности ТЭС в охлаждающей конденсат воде ° Поэтому наиболее подходящей защитой от неуправляемого таяния ледяного блока летом является мелкодисперсный водяной экран, расход воды на который в 2-4 раза больше, чем зимой на намораживание.
Такой водяной экран, оседая на лед, дает дополнительные количества охлажденной воды к объемам талой воды, получившейся при охлаждении воды экрана (об ледяной блок), выполняющего следовательно две роли: защиты льда от неуправляемого таяния и регулирования. количества производимой охлажденной воды. При этом весной имеется возможность замедлять таяние льда подачей в экран холодной талой воды с и =0 С а в жар:<ую погоду может потребоваться значительное увеличение потребления охлажденной и талой воды, для чего в экран может подаваться теплая вода.
7 8 .электрических или гидравлических виб раторов 6.
При вибрировании стояков 5, их расчалок 18 и других элементов, выступающих изо льда, вокруг них во..льду образуются зазоры и микротрещины, по которым рассолы как бы просеиваются вниз, и таким образом, ускоряется рассолоотделение и их удаление из льдоблока 8.
Главными показателями эффективности использования установки, например на ТЭС являются увеличение охлаждающей способности системы водоснабжения ТЭС с учетом среднемесячных результатов наблюдений за погодными данными, приводимыми .местными метеорологическими бюро; более экономное снижение температуры охлаждающей воды (й для конкретного потребителя облегчение обеспечения санитарных норм по температуре воды в районе водосброса.
Таким образом, установка может .обеспечить повышение гарантированности водообеспечения потребителя, преимущественно ТЭС. формула изобретения
l. Установка для послойного намора живания и размораживания льда в естес
75185 венных условиях, содержащая льдоплощадку, насос, связанный с напорными трубами для подвода воды на льдоплощадку, вертикальные стояки с водокольцевыми форсунками, дренажный трубопровод, отличающаяся тем, что, с целью получения. льда из засоленных и оборотных вод, она снабжена перфорированными рассолоотводящими трубами, объединенными общим коллектором, и откачным насосом, льдоплощадка имеет насыпной дренирующий слой, при этом трубы для подвода воды и рассолоотводящие трубы установлены с уклоном 1-20, последние расположены в . дренирующем слое, а на вертикальных стояках смонтированы вибраторы и сменные рассекатели воды.
2. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что один из рассекателей, предназначенный для намораживания, выполнен в виде конуса, а другой, предназначенный для размораживания — в виде перфорированной полусферической оболочки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
l. Бобков В. А. Производство и применение водного льда, М., Госторгт-„, издат, 1961» с. 26-27.
