ГРАДИРНЯ Российский патент 2008 года по МПК F28C1/00 F28B5/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к таким тепломассообменным аппаратам, как градирни, и может быть использовано для охлаждения оборотной воды на электростанциях, предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известны градирни (см. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. М.: Госэнергоиздат, 1957), содержащие корпус с воздуховходными окнами в нижней части и установленные вверху водораспределитель и ороситель.

Известна вентиляторная градирня, описанная в авт. свид. СССР № 1404782, кл. F28С 1/00, 1986. В корпусе градирни, оснащенном воздуховходными окнами, установлен водоуловитель, ороситель, состоящий по меньшей мере из двух ступеней, размещенных ярусами. Над верхней ступенью размещен основной водораспределитель с разбрызгивателями. С основным водораспределителем посредством трубопровода соединен дополнительный водораспределитель, размещенный под верхней ступенью. Дополнительный водораспределитель также оснащен разбрызгивателями, направленными на верхнюю ступень оросителя. Вода, подлежащая охлаждению, подается в основной и дополнительный водораспределители. Посредством разбрызгивателей обоих водораспределителей происходит орошение водой верхней ступени оросителя. Вода стекает, взаимодействуя с потоком восходящего воздуха, на нижнюю ступень оросителя и затем в водосборный бассейн.

Конструкции известных градирен в той или иной степени способствуют интенсификации процессов тепло- и массообмена в основном за счет увеличения поверхности теплообмена путем улучшения распределения или воздуха внутри градирни или воды. Однако проблема охлаждения воды в летний период в условиях жаркого климата при температуре окружающего воздуха, достигающей отметки выше 30°С, как следует из уровня техники, изученного заявителем, не решена. Если оборотная вода, подаваемая в градирню на охлаждение, имеет температуру 35-40°С, а температура поступающего для охлаждения воды воздуха достигает той же отметки, то работа градирни неэффективна.

Известна градирня, конструкция которой принята за прототип, содержащая корпус с воздуховходными окнами, ороситель и водораспределитель с разбрызгивателем (патент РФ № 2272977, F28C 1/00, F28B 5/00, 2006). Во внутреннем пространстве градирни установлен подключенный к источнику холодного водоснабжения испаритель с трубчатыми элементами в виде колец, которые подвешены горизонтально к трособлочной системе, закрепленной под оросителем. Трубчатые элементы испарителя расположены по всей площади поперечного сечения градирни. Равномерно по окружности каждого трубчатого элемента установлены вихревые форсунки, сопла которых направлены навстречу потоку воздуха, поступающего в градирню.

Как показывает практика использования известной градирни, она неудобна в обслуживании. Солесодержание и примеси горячей воды, падающей на форсунки, способствуют засорению отверстий форсунок, что приводит испарительную систему в негодность. Кроме того, металлические форсунки в процессе эксплуатации от воздействия горячей воды окисляются, теряют производительность, в результате возникает потребность замены форсунок. Обслуживание форсунок возможно только с использованием специального оборудования и строительных лесов. Из-за того, что испарительная система известной градирни находится под оросителем, на поверхность которого в производственном процессе подается горячая вода, при технических остановках на ремонт необходимо останавливать работу всей градирни. В условиях жаркого климата на эффективность работы градирни оказывает влияние следующий фактор. Известно, пределом насыщения воздуха влагой является насыщенный пар, поэтому из-за высокой влажности внутри градирни возможности по охлаждению воздуха невысоки.

Воздух, принудительно охлаждаемый за счет установленного внутри градирни испарителя, имеет все же достаточно высокую температуру. Слабое охлаждение воздуха внутри градирни объясняется тем, что горячая вода, смешиваясь с воздухом, повышает его влажность. А чем выше влажность воздуха, тем меньше влаги можно испарить в этом воздухе.

Технический результат - повышение эффективности работы градирни в условиях жаркого климата за счет улучшения условий эксплуатации, обслуживания и ремонта.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной градирне, содержащей корпус с воздуховходными окнами, водораспределительный коллектор с разбрызгивателем и связанный с независимым источником водоснабжения испаритель, снабженный кольцевыми трубчатыми элементами, по окружности которых равномерно распределены вихревые форсунки, в соответствии с изобретением испаритель выполнен в виде системы кольцевого типа, в которой вертикально подвешенные трубчатые элементы расположены в воздуховходных окнах.

Техническое решение позволяет повысить эффективность работы градирни в условиях жаркого климата за счет создания в проемах воздуховходных окон условий принудительного охлаждения поступающего в градирню воздуха. Горячий наружный воздух имеет наименьшую влажность по сравнению с воздухом внутри градирни. В таком воздухе для понижения его температуры можно испарить большее количество воды. Другими словами, в результате установки оросительной системы на уровне проемов воздуховходных окон появилась возможность повысить способность воздуха охладиться за счет испарения влаги, создаваемой форсунками, распыляющими воду при входе в градирню. По сравнению с прототипом изобретение позволяет отделить процесс охлаждения воздуха от процесса охлаждения оборотной воды. Сначала на входе в градирню за счет создания форсунками, распыляющими воду, туманообразующей завесы достигается максимально возможное от испарения туманной влаги охлаждение поступающего в градирню горячего воздуха. Затем внутри градирни в результате испарения горячей влаги, соприкасающейся с поступающим потоком воздуха, охлажденного на входе в градирню, осуществляется охлаждение оборотной воды. Таким образом, обеспечивается более высокая эффективность работы градирни в условиях жаркого климата. Посредством того, что система испарительных трубчатых элементов размещена снаружи, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить доступ к форсункам, предназначенным для распыления холодной воды, и тем самым упростить обслуживание градирни. Кроме того, испарительная система кольцевого типа с наружным положением трубчатых элементов в виде колец позволяет произвести обслуживание и ремонт форсунок одного из элементов без отключения всей системы, а также без остановки градирни.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен продольный разрез градирни, на фиг.2 - схема расположения испарительных элементов градирни, на фиг.3 - кольцевой трубчатый элемент испарительной системы с вихревыми распылительными форсунками «туманообразующего типа».

Градирня содержит корпус 1 с воздуховходными окнами 2, водосборный бассейн 3, водораспределительный коллектор 4 с разбрызгивателем 5 и ороситель 6. Снаружи по периметру градирни подвешены вертикально кольцевые трубчатые элементы 7 испарителя 8, связанные между собой с образованием испарительной системы кольцевого типа трубопроводом 9 для подачи воды из независимого от водораспределительного коллектора 4 источника водоснабжения 10. Кольцевые трубчатые элементы 7 испарителя 8 расположены в проемах воздуховходных окон 2 и снабжены вихревыми форсунками 11. Форсунки 11 установлены равномерно по периметру кольца каждого трубчатого элемента 7.

Градирня работает следующим образом. Оборотную воду, подлежащую охлаждению в градирне, подают на поверхность оросителя 6 через водораспределительный коллектор 4 посредством разбрызгивателя 5. По трубопроводу 9 испарительной системы 8 к кольцевым трубчатым элементам 7 из независимого источника водоснабжения 10 под высоким давлением (например, 80 атм) подается вода. Через отверстия форсунок 11 вода распыляется в потоке воздуха, поступающего в градирню через воздуховходные окна 2, расположенные в нижней части корпуса 1. При соприкосновении горячего воздушного потока с водяной завесой вода испаряется. В связи с тем, что всякая испаряющаяся жидкость отнимает энергию из своего окружения, то поток воздуха охлаждается. Оборотная вода, подаваемая из водораспределителя 4 на поверхность оросителя 6, стекает вниз навстречу потоку воздуха, охлажденному при прохождении через испаритель 8. Взаимодействуя с охлажденным воздухом, оборотная вода, как и в обычной градирне, охлаждается и стекает в водосборный бассейн 3.

Описанная схема размещения распылительных устройств на кольцевых трубчатых элементах позволяет обеспечить равномерное давление перед каждой форсункой. Например, если один кольцевой элемент оросительной системы снабдить десятью форсунками диаметром 3 мкм, то при указанном давлении можно испарить 184 литра воды в час, что позволит снизить температуру воздуха, проходящего через данный кольцевой элемент, на 15 градусов. В результате работы всей системы охлаждения в градирне, заявляемой в качестве изобретения, из воздуха потребляется 17 млн. ккал тепла в час, в результате температура воздуха, поступающего в градирню, понижается в среднем на 15 градусов.

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам, как градирни, и может быть использовано для охлаждения оборотной воды на электростанциях, предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Градирня содержит корпус с воздуховходными окнами, водораспределительный коллектор с разбрызгивателем и связанный с независимым источником водоснабжения испаритель, снабженный кольцевыми трубчатыми элементами, по окружности которых равномерно распределены вихревые форсунки. Испаритель выполнен в виде системы кольцевого типа, в которой вертикально подвешенные трубчатые элементы расположены в воздуховходных окнах. Изобретение позволяет повысить эффективность работы градирни в условиях жаркого климата за счет улучшения условий эксплуатации, обслуживания и ремонта. 3 ил.

Градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами, водораспределительный коллектор с разбрызгивателем и связанный с независимым источником водоснабжения испаритель, снабженный кольцевыми трубчатыми элементами, по окружности которых равномерно распределены вихревые форсунки, отличающаяся тем, что испаритель выполнен в виде системы кольцевого типа, в которой вертикально подвешенные трубчатые элементы расположены в воздуховходных окнах.