СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F28C1/00 

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является решение по А.С. СССР №435442, С02В 1/10 от 04.07.72 г., включающее систему оборотного водоснабжения с применением градирен, соединенных между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды (прототип).

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность из-за невысокой степени распыла жидкости форсунками и неэкономичность из-за перерасхода воды за счет отсутствия пластинчатого оросителя и каплеуловителя.

Технический результат - повышение производительности работы градирни.

Это достигается тем, что система оборотного водоснабжения с применением градирен содержит градирни, соединенные между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды. Согласно изобретению градирни имеют раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды, содержащие корпус, в нижней части которого расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды, которые соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления, при этом один бак соединен с насосом, который подает охлажденную в градирне воду потребителю, которая снова поступает через вентиль по трубопроводу во второй бак, из которого нагретая вода насосом через фильтр и вентиль подается по трубопроводу в коллектор с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни, а на участке между фильтром и вентилем установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра, состоящая из манометра и вентиля, при этом каждая из форсунок содержит корпус, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки.

На фиг.1 изображена схема системы оборотного водоснабжения с градирнями, имеющими раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды, на фиг.2 - схема форсунки.

Система оборотного водоснабжения с градирнями, имеющими раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды (фиг.1), включает в себя корпус 1 градирни (возможен вариант с несколькими параллельно соединенными градирнями - на чертеже не показано), в нижней части которой расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды: бак 2 и бак 12 с системой подпитки 3 воды, затрачиваемой на испарение. Баки 2 и 12 (емкости) соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления.

Бак 2 соединен с насосом 6, который подает охлажденную в градирне воду потребителю 8. На участке между насосом 6 и потребителем 8 установлена система контроля гидравлического сопротивления системы, состоящая из манометра 9 и вентиля 10. После нагрева воды в потребителе 8 она снова поступает через вентиль 11 по трубопроводу 4 во второй бак 12, из которого нагретая вода насосом 13 через фильтр 7 и вентиль 17 подается по коллектору 14 в форсунки 5, размещенные в верхней части корпуса градирни.

Вода охлаждается встречным потоком воздуха, поступающего противотоком снизу, и цикл тепломассообменного процесса повторяется. На участке между фильтром 7 и вентилем 17 установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра 7, состоящая из манометра 16 и вентиля 15.

Форсунка 5 для распыливания жидкостей расположена на коллекторе 14, имеющего проточное отверстие 18. Каждая из форсунок (фиг.2) выполнена в виде полого, осесимметричного корпуса 19, ось которого перпендикулярна оси коллектора 14, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения и др. Со стороны проточного отверстия 18 трубопровода в форсунке установлен спрямляющий элемент 23, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от трубопровода к форсунке. Спрямляющий элемент выполнен в виде кольца, имеющего центральную втулку 23, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти 24, соединенные с корпусом 19 форсунки. Корпус 19 выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами 22, посредством которых через хомуты 20 с замками 21 форсунка закрепляется на коллекторе 14. В нижней части корпуса 19 форсунки выполнено коническое калиброванное дроссельное отверстие 26, соединенное с камерой смешения 25, которая расположена между отверстием 26 и спрямляющим элементом. Камера смешения 25 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 26 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), которые могут быть образованы токарной обработкой по копиру или получены литьевым способом. В результате этого на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости.

Система оборотного водоснабжения с применением градирен работает следующим образом.

Эффект охлаждения в градирне достигается за счет испарения 1% циркулирующей через градирню воды, которая разбрызгивается форсунками 5 и в виде пленки стекает в бак через сложную систему каналов оросителя навстречу потоку охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентиляторами (на чертеже не показано). Эффективный каплеотделитель позволяет снизить потери воды в результате капельного уноса. Количество капельной влаги, уносимое потоком воздуха, зависит от плотности орошения и при максимальном значении 25 м³/(час·м²) не превышает 0,1% от величины объемного расхода охлаждаемой воды через градирню.

Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения. Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен, используемых в одном контуре, а также от характера потребителя. Диапазон регулирования производительности градирни определяется характером потребителя. Самый простой гидравлический контур отдельной градирни, используемый для одного участка обслуживания, приведен на фиг.1. Вода из градирни 1 поступает в бак 2, откуда циркуляционным насосом 6 подается потребителю 8 и далее в градирню 1. Здесь обратная вода, поступающая от потребителей 8, отстаивается в накопительных (емкостях) баках 2 и 12, объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки. Из нее насос 13 (насосы) контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные градирни 1. Из градирни охлажденная вода поступает в аналогичную ванну (бак). Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления, обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями (баками). Может использоваться также и одна емкость с перегородкой, обеспечивающей перелив между ее частями. Вследствие этого совершенно не обязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя. Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто "Вкл/Выкл". Кроме этого каждая такая градирня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий. Обе схемы не чувствительны к заморозкам, поскольку градирни полностью дренируются в накопительные емкости, устанавливаемые в помещении либо расположенные под землей.

Форсунка разбрызгивающего устройства работает следующим образом.

Жидкость под давлением поступает со стороны проточного отверстия 18 коллектора 14 в форсунку и встречает на своем пути спрямляющий элемент 23, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора к форсунке. Камера смешения 25 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 26 форсунки, в результате чего на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.

В зимнее время эксплуатация градирен может усложняться из-за обмерзания их конструкций, особенно это относится к градирням, расположенным в суровых климатических условиях. Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию, вызывая деформации и обрушение оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда. Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках.

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды. Система оборотного водоснабжения с применением градирен содержит градирни, соединенные между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды, градирни имеют раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды, содержащий корпус, в нижней части которого расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды, которые соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления, при этом один бак соединен с насосом, который подает охлажденную в градирне воду потребителю, которая снова поступает через вентиль по трубопроводу во второй бак, из которого нагретая вода насосом через фильтр и вентиль подается по трубопроводу в коллектор с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни, а на участке между фильтром и вентилем установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра, состоящая из манометра и вентиля, при этом каждая из форсунок содержит корпус, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки. Технический результат - повышение производительности работы градирни. 2 ил.

Система оборотного водоснабжения с применением градирен, содержащая градирни, соединенные между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды, отличающаяся тем, что градирни имеют раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды, содержащие корпус, в нижней части которого расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды, которые соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления, при этом один бак соединен с насосом, который подает охлажденную в градирне воду потребителю, которая снова поступает через вентиль по трубопроводу во второй бак, из которого нагретая вода насосом через фильтр и вентиль подается по трубопроводу в коллектор с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни, а на участке между фильтром и вентилем установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра, состоящая из манометра и вентиля, при этом каждая из форсунок содержит корпус, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки.