СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБОРОТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ВОДЫ Российский патент 2014 года по МПК F28C1/00 

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для уменьшения температуры технических вод: оборотных (в интересах обеспечения промышленной безопасности) - повышения эффективности и безопасности работы объектов энергетического комплекса (ОЭК): атомных электростанций (АЭС), тепловых электростанций и др.; сточных вод (в интересах обеспечения экологической безопасности) - уменьшения теплового загрязнения природных водоемов-охладителей и др.

Известен способ охлаждения оборотной технической воды, заключающийся в отборе нагретой воды в ОЭК и ее отводе, одновременно с первым частичным охлаждением, с выхода ОЭК (конденсаторная установка турбоагрегата), по водоотводящему каналу в градирню, основному охлаждению воды в ней: при разбрызгивании воды - с помощью разбрызгивающих сопел и ее стекании тонкой пленкой (или сбегания каплями) по водоулавливающему устройству, вдоль которого проходят потоки воздуха; направлении стекающей воды в водосбросный бассейн с ее вторым частичным охлаждением, и направлении воды по водоподводящему к ОЭК каналу с ее третьим частичным охлаждением [1-4].

К недостаткам данного способа относятся:

1. Низкая эффективность охлаждения воды за счет использования только эффекта испарения части воды без возможного повышения ее теплоотдачи за счет физического изменения ее свойств (например, уменьшения коэффициента поверхностного натяжения, уменьшения кавитационной прочности и др.) из-за неравномерности разбрызгивания воды (что влечет за собой унос ее части восходящими потоками воздуха), неравномерность пленки распределения воды в водоулавливающем устройстве и ламинарность потока оборотной воды в большей части водоподводящего и водоотводящего каналов (что уменьшает и без того недостаточную теплоотдачу воды) и др.

2. Низкая промышленная безопасность в теплое время года из-за эксплуатации энергоблоков ОЭК при перегретой (выше норм) оборотной воде.

3. Высокая экологическая опасность из-за теплового загрязнения атмосферы (что вызывает рост бронхиальных, легочных и других заболеваний) и др.

Известен способ охлаждения оборотной технической воды, заключающийся в отборе нагретой воды в ОЭК и ее отводе, одновременным с первым частичным охлаждением с выхода ОЭК (конденсаторная установка турбоагрегата) по водоотводящему каналу в водоем-охладитель (природный или искусственный), основному охлаждению воды в нем при испарении части воды с его поверхности и направлении воды по водоподводящему к ОЭК каналу с ее третьим частичным охлаждением [1-4].

К недостаткам данного способа относятся:

1. Низкая эффективность охлаждения воды за счет использования только эффекта испарения части воды с поверхности водоема-охладителя и в ламинарных потоках оборотной воды в больших (по протяженности) частях водоотводящего и водоподводящего каналов и др.

2. Низкая эффективность охлаждения воды из-за невозможности использования всей поверхности воды в водоеме-охладителе, более холодных (на 5-10°С) слоев воды, находящихся ниже температурного скачка (обычно ниже 2-3 м), а также на дне водоема.

3. Высокая экологическая опасность из-за теплового загрязнения гидросферы (что вызывает необратимые изменения ихтиофауны в природных водоемах-охладителях, а также при перегреве воды массовую гибель рыб и других водных организмов), особенно в теплое время года и др.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ охлаждения оборотной технической воды, выбранный в качестве способа прототипа, заключающийся в отборе нагретой воды в ОЭК и ее отводе с одновременным первым частичным охлаждением, с выхода ОЭК по водоотводящему каналу в градирню, первому основному охлаждению воды в ней: при разбрызгивании воды - с помощью разбрызгивающих сопел и ее стекании тонкой пленкой по водоулавливающему устройству, вдоль которого проходят потоки воздуха; направлении стекающей воды в водосбросный бассейн с ее вторым частичным охлаждением и направлении воды по водоподводящему к водоему-охладителю каналу с ее третьим частичным охлаждением; второму основному охлаждению воды в нем при испарении части воды с его поверхности и направлении воды по водоподводящему к ОЭК каналу с ее четвертым частичным охлаждением [1-4].

К недостаткам способа-прототипа относятся:

1. Недостаточная эффективность охлаждения воды из-за неравномерности разбрызгивания воды, неравномерности пленки распределения воды в водоулавливающем устройстве и ламинарности потоков оборотной воды в больших частях водоотводящих (от ОЭК, градирни и т.д.) и водоподводящем (к ОЭК) канале.

2. Недостаточная эффективность охлаждения воды за счет использования только эффекта испарения части воды с поверхности водоема-охладителя.

3. Недостаточная эффективность охлаждения воды из-за невозможности использования всей поверхности воды в водоеме-охладителе, более холодных (на 5-10°С) слоев воды, находящихся ниже температурного скачка (обычно ниже 2-3 м), а также на дне водоема.

4. Относительно низкая промышленная безопасность в теплое время года из-за эксплуатации энергоблоков ОЭК при перегретой оборотной воде.

5. Высокая экологическая опасность из-за теплового загрязнения атмосферы (что вызывает рост бронхиальных, легочных и других заболеваний).

6. Относительно высокая экологическая опасность из-за теплового загрязнения гидросферы (что вызывает изменения ихтиофауны в природных водоемах-охладителях, а также при перегреве воды массовую гибель рыб и других водных организмов), особенно в теплое время года и др.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.

Технический результат предложенного способа заключается в эффективном охлаждении оборотной технической воды за счет, в первую очередь, повышения теплоотдачи воды путем физического воздействия на нее и снижения коэффициента поверхностного натяжения; искусственного увеличения турбулентности воды в каналах; перемешивании слоев воды гидродинамическим (искусственный канал), механическим (плавающие модули с наклоненными вниз пластинами) и акустико-пузырьковым способами в каналах и водоеме-охладителе; более мелком и равномерном разбрызгивании воды (с помощью управляемых пневмоакустических форсунок) и равномерном стекании более тонкой пленкой воды по водоулавливающему устройству оросителя, вдоль которого проходят потоки воздуха; при обеспечении промышленной безопасности - исключения использования в технологическом процессе перегретой в теплое время года оборотной технической воды; экологической безопасности - исключения теплового загрязнения окружающей природной среды; медицинской безопасности для населения - существенного сокращения бронхиальных, легочных и других заболеваний; при минимальных финансово-временных затратах за счет использования серийно выпускаемого оборудования, а также отсутствия необходимости в строительстве дорогостоящих инженерных сооружений (дамб и др.).

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе охлаждения оборотной технической воды путем испарения части ее объема с поверхности водоема-охладителя и каналов (отводящего и подводящего), а также в башенной градирне, заключающемся в отборе воды, нагретой в объекте энергетического комплекса, и ее отводе по первому отводящему каналу с первым частичным охлаждением в градирню, первому основному охлаждению воды в градирне (при разбрызгивании воды с помощью разбрызгивающих сопел и стекании воды тонкой пленкой по оросителю, вдоль которого проходят потоки восходящего воздуха) и направлении предварительно охлажденной (при первом частичном и при первом основном охлаждениях) воды, через второй отводящий канал с ее вторым частичным охлаждением в водоем-охладитель, второму основному охлаждению воды в водоеме-охладителе, направлении практически полностью охлажденной (при первом и втором частичных охлаждениях, а также при первом и втором основных охлаждениях) воды по подводящему каналу к объекту энергетического комплекса с ее третьим частичным охлаждением, охлаждении объекта энергетического комплекса полностью охлажденной оборотной технической водой, при этом дополнительно уменьшают потери воды на испарение при ее охлаждении за счет передачи ею тепловой энергии в очищенный от осадков грунт и в другие (более холодные) слои воды; дополнительно повышают теплоотдачу воды, движущейся по каналам, а также охлаждаемой в градирне и в водоеме-охладителе (за счет уменьшения коэффициента ее поверхностного натяжения) путем предварительного физического воздействия на нее акустическими и гидродинамическими волнами, а также воздушными пузырьками; дополнительно в каналах создают турбулентное перемешивание слоев воды (более холодных с более теплыми) на участках с ламинарным ее движением; дополнительно в водоеме-охладителе создают турбулентное перемешивание верхних и нижних слоев воды (на узких участках) с ламинарным ее движением; дополнительно в водоеме-охладителе очищают дно от постоянно накапливающихся осадков; дополнительно в градирне измельчают капли разбрызгиваемой воды и создают, тем самым, более тонкий ламинарный ее поток на оросителе (что повышает ее теплоотдачу и уменьшает ее испарение); дополнительно с помощью гидрокавитации и акустической кавитации, а также кислорода (находящегося в воздухе) обеззараживают воду (сводят до минимума развитие условий для существования бактерий (например, легионелы пневмофилы Legionella) путем воздействия на нее кавитацикй и интенсификации окислительно-восстановительных процессов в ней.

На фиг.1-4 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ охлаждения оборотной технической воды. При этом на фиг.1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа охлаждения оборотной технической воды для ОЭК (на примере АЭС); на фиг.2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к первому блоку акустико-пузырькового воздействия на воду (БАПВВ); на фиг.3 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к башенной градирне (БГ) и второму БАППВ; на фиг.4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к водному мобильному передвижному комплексу (ВМПК).

На фиг.5-7 иллюстрируются функциональные схемы применительно к физическим процессам охлаждения оборотной технической воды. При этом на фиг.5 иллюстрируются процессы формирования и всплытия свободных пузырьков (СП) в воздушно-пузырьковой завесе; воздействия на СП гидроакустической волны на частоте F₁ и формирование пульсирующих пузырьков (ПП), которые активно при всплытии прикрепляют к своим эластичным монопольно колеблющимся стенкам механические примеси (МПР), биологические примеси (БПР) и нефтепродукты (НПР); образование грязной пены на рабочей поверхности бонового заграждения (34) при всплытии ПП в потоке охлаждаемой оборотной технической воды (движется справа налево на фиг.5); на фиг.6 иллюстрируется процесс сбора слоя осадка и освобождение дна водоема-охладителя, а также создания более благоприятных условий для охлаждения нижних слоев оборотной технической воды в водоеме-охладителе, в том числе с помощью грунтовой воды (ГВ); на фиг.7 иллюстрируется процесс принудительного (за счет разности давления столбов жидкости) гидродинамического перемешивания более теплого поверхностного слоя воды (t_п=26°С) из левой части водоема с более холодным донным слоем воды (t_д=16°С) в его правой части, разрушения горизонта температурного скачка (t_тс=26°С) и формирования более однородной водной массы со средней температурой t_{средняя}=21°С.

Устройство содержит ОЭК (1) в составе: турбины (2), блока (3) охлаждения (конденсатора) турбины, отводящей стальной трубы (4), подводящей стальной трубы (5), блока (6) насосных станций (БНС), являющегося входом ОЭК (1), при этом выход (4), являющийся выходом ОЭК (1), соединен с входом первого железобетонного (ЖБК) канала (7), а выход (7), в свою очередь, соединен с входом насосной станции (9), являющейся входом башенной (БГ) градирни (8). При этом БГ (8) содержит последовательно функционально соединенные насосную станцию (9), стальную трубу (10), блок (11) орошения, бассейн (12) и первый блок (13) сброса воды, являющийся выходом башенной градирни (8). В свою очередь, выход (13) последовательно функционально соединен с вторым ЖБК (14) и с вторым блоком (16) сброса воды, являющимся, в свою очередь, входом водоема-охладителя (15). При этом водоем-охладитель (15) содержит функционально соединенные водоем (17) искусственного или естественного (например, озеро) происхождения, водоупорную дамбу (18), являющуюся внешней границей водоема (17), разделительную дамбу (19) с блоком (20) подачи и гидродинамического перемешивания воды, находящегося в теле разделительной дамбы (19) и первого блока (21) акустико-пузырькового воздействия на воду (БАПВВ), являющегося, с одной стороны, выходом водоема-охладителя (15), а с другой стороны - входом земляного канала (22). При этом выход (22) соединен с входом БНС (6), являющегося, в свою очередь, входом в ОЭК (1).

При этом первый БАГОВ (21) содержит первый источник электропитания (23), содержащий последовательно электрически соединенные автономный источник (24) электрического питания (дизель-генератор), а также стационарный источник (25) электрического питания (распределительный электрощит), к многоканальному выходу которого подключены все потребители электрической энергии первого БАПВВ (21); первый воздушно-пузырьковый блок (26), содержащий последовательно функционально соединенные первый компрессор (27), первый жесткий воздуховод (28) и первый распределитель воздуха (29), к многоканальному (не менее двух) выходу которого, параллельно друг другу, подключены первые гофрированные идентичные друг другу воздуховоды (30), а на первом жестком воздуховоде (28) установлен первый регулятор (31) подачи воздуха в гофрированные воздуховоды (30) и манометр (32) - для визуального контроля параметров воздуха (давление и др.) на входе первого регулятора (31) или на выходе компрессора (27); первый блок (33) сбора грязного (содержащего различные механические и биологические примеси) слоя пены на поверхности воды, содержащий функционально связанные первое боновое заграждение (34) - набор механических пластин, последовательно соединенных друг с другом и находящихся в вертикальном положении на поверхности моря и в верхнем (до 0,5 м) слое воды. и образующее сплошную преграду для плавающих примесей и мусора; последовательно механически соединенные первое всасывающее сопло (35), находящееся в одном углу бонового заграждения (34) - области забора скопившейся грязной пены; первая гофрированная водная труба (36) для принудительного перемещения грязной пены с водой, выход которой соединен с входом первого водяного насоса (37), а выход которого, через вторую гофрированную водную трубы (38), соединен со входом первого резервуара (39): отстойника и т.д., для сбора и очистки грязной воды от механических (МПР) и биологических (БПР) примесей; первый многоканальный (не менее двух каналов) тракт (40) формирования и излучения широкополосных гидроакустических сигналов на частоте F_1, содержащий последовательно электрически соединенные многоканальный (не менее двух каналов) генератор (41) широкополосных сигналов, многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (42) и многоканальное согласующее устройство (43), выходы которого подключены к соответствующим гидроакустическим излучателям (44) широкополосных сигналов на частоте F₁; первая акустико-пузырьковая система (45), содержащая последовательно функционально соединенные первые акустико-пузырьковые (АПМ) модули (46), каждый из которых, в свою очередь, содержит первую несущую раму (47), выполненную из полых труб и являющуюся воздуховодом-распределителем всего первого АПМ (46), соединенную, посредством первых коротких (длиной менее 0,5 м) воздуховодов (48) и первых длинных (длиной более 0,5 м) воздуховодов (49), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, с идентичными друг другу первыми перфорированными соплами (50). При этом на входе и выходе первой несущей рамы (47) установлены идентичные друг другу первые механические переключатели (51) воздуха, обеспечивающие перекрытие данного участка воздушной магистрали и подачу воздуха в резиновые надувные буи (52), установленные на концах первой несущей рамы (47) и обеспечивающие ее подъем на поверхность воды, и наоборот, перекрытие резиновых надувных буев (52) и подачу воздуха в данный участок магистрали для создания воздушно-пузырьковой завесы в толще воды; идентичные друг другу первые несущие рамы (47) соединены между собой рабочими тросами (53) меньшей, чем воздуховоды (30), длиной для исключения порыва последних при постановке-выборке идентичных друг другу первых АПМ (46).

В свою очередь, блок орошения (11) башенной градирни (8) содержит последовательно функционально соединенные первый распределитель (54) частично охлажденной в первом железобетонном канале (7) оборотной технической воды, идентичные друг другу несколько (не менее двух) вертикальных труб (55), подключенных параллельно друг другу к многоканальному (не менее двух каналов) выходу первого распределителя (54) частично охлажденной воды. При этом внутри каждой вертикальной трубы (55) последовательно установлено несколько (не менее двух) вставок (56) с изменяющимся по длине диаметром - от минимального (5-15% диаметра трубы) до максимального (75-95% диаметра трубы), а выход каждой вертикальной трубы (55) соединен с входом соответствующего ей второго распределителя (57) частично охлажденной воды. В свою очередь, многоканальный (не менее двух) выход каждого второго распределителя (57) частично охлажденной воды соединен с соответствующим брызгальным трубопроводом (58), на котором равномерно (на одинаковом расстоянии друг от друга) установлены идентичные друг другу третьи распределители (59) частично охлажденной воды. При этом многоканальный (не менее трех) выход каждого третьего распределителя (59) частично охлажденной воды соединен с несколькими (не менее трех) брызгальными трубками (60), ориентированными под разными углами в пространстве (например, влево, вправо и вверх), на которых установлены идентичные друг другу направленные брызгальные акустические форсунки (61); сверху от брызгальных трубопроводов (58) на расстоянии не более 1 м установлены брызгоулавливатели (62), предохраняющие вынос капелек охлаждаемой воды восходящим потоком воздуха в атмосферу; снизу от брызгальных трубопроводов (58) на расстоянии не более 1 м установлен ороситель (63), обеспечивающий формирование и стекание вниз тонкой равномерной водяной пленки охлаждаемой воды.

При этом первый блок (13) сброса воды башенной градирни (8) содержит несколько (не менее двух) направленных под острым углом и навстречу друг другу коротких железобетонных каналов (64), обеспечивающих разнонаправленный сброс значительно (более чем на 60%) охлажденной оборотной технической воды: частично (~ на 1°°) - в первом железобетонном канале (7) и существенно (~ на 10°С) - с помощью брызгальных акустических форсунок (61), оросителя (63) и бассейна (12) башенной градирни (8).

При этом в центральной части (где сформировался ламинарный поток значительно охлажденной оборотной технической воды) второго железобетонного канала (14) развернут (не установлен стационарно) второй БАПВВ (65), полностью аналогичный первому БАПВВ (21) и содержащий второй источник электропитания (66), аналогичный первому источнику электропитания (23); второй воздушно-пузырьковый блок (67), аналогичный первому воздушно-пузырьковому блоку (26); второй блок (68) сбора грязного (содержащего различные механические и биологические примеси) слоя пены на поверхности воды, аналогичный первому блоку (33); второй многоканальный (не менее двух каналов) тракт (69) формирования и излучения широкополосных гидроакустических сигналов на частоте F_1, аналогичный первому тракту (40); вторая акустико-пузырьковая система (70), аналогичная первой акустико-пузырьковой системе (45).

При этом второй блок (16) сброса воды, являющийся входом водоема-охладителя (15), содержит несколько (не менее двух) направленных под острым углом и навстречу друг другу коротких железобетонных каналов (71), обеспечивающих разнонаправленный сброс значительно (более чем на 60%) охлажденной оборотной технической воды: частично (~ на 1°С) - в первом железобетонном канале (7), существенно (~ на 10°С) - в башенной градирне (8) и частично (~ на 1°С) - во втором железобетонном канале (7).

При этом блок (20) подачи и гидродинамического перемешивания почти полностью (более 80%) охлажденной оборотной технической воды, находящийся в теле разделительной дамбы (19), содержит несколько (не менее двух) направленных сверху вниз и под острым углом навстречу друг другу железобетонных каналов (72), обеспечивающих разнонаправленный сброс верхнего слоя воды из одной части (верхней на фиг.1) части в нижний слой другой части (нижней на фиг.1) водоема (17). В результате формируется практически полностью (более 95%) охлажденная оборотная техническая вода: частично (~ на 1°С) - в первом железобетонном канале (7), существенно (~ на 10°С) - в башенной градирне (8), частично (~ на 1°С) - во втором железобетонном канале (7), существенно (~ на 10°С) за счет охлаждения от дна (очищенного от осадков и охлаждаемого снизу подземными водами, в том числе и выходящими из-под земли на дне водоема) и на поверхности (за счет теплоотдачи - в воздух и в нижние слои воды, а также, в меньшей степени, за счет испарения части воды с поверхности) - в водоеме (17).

Устройство также содержит водный мобильный передвижной (73) комплекс (ВМПК), содержащий корпус (74); движительно-рулевую установку (75); топливную емкость (76); цистерну (77) для сбора осадка; канал (78) сбора слоя осадка; канал (79) формирования и создания воздушно-пузырьковой завесы в воде; двухчастотный (высокочастотный F₂ для мелкодисперсных примесей и низкочастотный F₃ - для крупнодисперсных примесей) канал (80) формирования и излучения гидроакустических сигналов для коагуляции примесей, находящихся в воде и частично поднятых со дна в процессе его очистки от слоя осадка; канал (81) формирования и излучения гидроакустических сигналов на частоте F₄ для управления поведением (гидроакустического вытеснения) рыб из данной области водного пространства и навигационный канал (82) для определения местоположения и прокладки маршрута движения ВМПК (73). При этом канал (78) сбора слоя осадка содержит последовательно функционально соединенные второе всасывающее сопло (83), находящееся на опускаемом (H₁ - от поверхности до дна водоема до нижней границы слоя осадка) и поворотном (в вертикальной - θ°₁ и горизонтальной - φ°1 плоскостях) устройстве (84), первая эластичная труба (85) для принудительного перемещения осадка, выход которой соединен с входом песконасоса (86), выход которого через вторую эластичную трубу (87) соединен с входом цистерны (77) для сбора осадка; канал (79) формирования и создания воздушно-пузырьковой завесы в воде содержит последовательно функционально соединенные малогабаритный компрессор (88), гофрированный воздуховод (89) меньшего, чем воздуховод (30), диаметра, пространственно распределенная в горизонтальной плоскости перфорированная труба (90), находящаяся на опускаемом (Н2 - от поверхности до дна водоема до верхней границы слоя осадка) и поворотном (в горизонтальной плоскости (р°2 плоскостях) устройстве (91); канал (80) формирования и излучения гидроакустических сигналов для коагуляции примесей содержит последовательно электрически соединенные высокочастотный (ВЧ) генератор (81) сигналов на частоте F₂, ВЧ усилитель мощности (82), ВЧ согласующее устройство (83) и ВЧ гидроакустический излучатель (84); низкочастотный (НЧ) генератор (85) сигналов на частоте F₃, НЧ усилитель мощности (86), НЧ согласующее устройство (87) и НЧ гидроакустический излучатель (88); канал (81) формирования и излучения гидроакустических сигналов на частоте F₃ для управления поведением рыб содержит последовательно электрически соединенные генератор (91) широкополосных сигналов на частоте F₄, широкополосный усилитель мощности (92), широкополосное согласующее устройство (93) и широкополосный гидроакустический излучатель (94); навигационный канал (82) содержит функционально соединенные блок (93) связи с искусственным спутником Земли, электронно-вычислительную (ЭВМ) машину (94) и радиолокационную (РЛС) станцию (95).

Устройство также содержит мобильный блок (96) - искусственный перемешиватель воды, содержащий последовательно механически соединенные якорь (97), стальной трос (98), нос плавучего коруса (99), выполненного для устойчивости в виде катамарана, а также наклонный вниз металлический щит (100), жестко прикрепленный к корме плавучего корпуса (99).

Устройстве функционирует следующим образом. На ОЭК (1) в процессе его эксплуатации происходит нагрев турбины (2), что является типичной ситуацией. Для постоянного отвода тепла (тепловой энергии) от турбины применяют блок (3) охлаждения турбины (конденсатор турбины), на вход которого с выхода земляного канала (22) постоянно и принудительно с помощью БНС (6) подают полностью (100% исходя из возможностей данного способа охлаждения) охлажденную оборотную техническую воду с температурой T_min (порядка +20°С - в летний период). С выхода блока (3) охлаждения турбины горячую оборотную техническую воду с температурой Т_mах (порядка +40°С - в летний период), отобравшую тепловую энергию от турбины (2), по отводящей стальной трубе (4) принудительно - благодаря насосной станции (9) подают на вход первого ЖБК (7). На начальном (~25% длины канала) участке канала (участок 7а на фиг.1) горячая оборотная техническая вода движется турбулентно (перемешивается во всей толще воды), насыщается крупными (с небольшим: единицы-десятки секунд, временем жизни) пузырьками воздуха и частично изменяет (в положительную для теплопередачи сторону) свои физические свойства (коэффициент поверхностного натяжения и др.) и активно отдает тепловую энергию: передает в атмосферу, в пузырьки воздуха и в чистые (свободные от осадков) дно и борта канала (7), а также испаряет часть воды с ее поверхности.

Однако затем поток горячей оборотной технической воды становится ламинарным, вода частично меняет (в отрицательную, для теплоотдачи, сторону) и перестает активно отдавать тепловую энергию, а ее перемешивание в вертикальной плоскости прекращается и формируются слои воды с разной температурой. Кроме того, в процессе ремонтных работ и в аварийных ситуациях, в охлаждаемую воду, а в конечном итоге, в водоем-охладитель (15) могут попасть механические примеси (при зачистке внутренних поверхностей и др.) и нефтепродукты (моторные масла и др.) соответственно. Кроме того, в воде всегда присутствуют биологические примеси - живые и мертвые водоросли, биообрастатели (мшанка, дрейссена и т.д.) и др.

По этой причине в первом ЖБК (7) на участке ламинарного потока воды (участок 76 на фиг.1) устанавливают (рубежом, или в шахматном порядке - в зависимости от особенностей канала) несколько (не менее двух) мобильных блоков (96) и осуществляют искусственное перемешивание воды (направляют верхние слои вниз и, тем самым, частично выталкивая нижние слои вверх) и частично насыщают их воздухом. При этом якорь (97) удерживает плавучий корпус (99) на заданном участке канала (7), стальной трос (98) позволяет маневрировать (влево-вправо) плавучему корпусу (99) в потоке воды, наклонный вниз металлический щит (100) направляет сверху вниз часть (захватываемую всей площадью щита) потока воды, а катамаранность (сдвоенность) не позволяет корпусу (99) перевернуться низом вверх. В результате охлаждаемая оборотная техническая вода вновь частично изменяет (в положительную для теплоотдачи сторону) свои физические свойства, более активно, чем без мобильных блоков (96), отдает тепловую энергию.

За мобильными блоками (96) первого ЖБК (7), где снова сформировался ламинарный поток охлаждаемой горячей оборотной технической воды, разворачивают первый БАПВВ (21) путем установки на дне строго по линии (барьером от одно борта до другого борта) несущих рам (47) соответствующих АПМ (46) первой акустико-пузырьковой системы (45), соединяя их механические переключатели (51) воздуха между собой гофрированными воздуховодами (30), а несущие рамы (47) - рабочими тросами (53) меньшей, чем воздуховоды (30), длины. При этом благодаря массе несущих рам (47) и их конструктивному исполнению, АПМ (46) надежно удерживаются на дне в заданных точках, а механические переключатели (режимы: «работа»-«подъем») воздуха переведены в положение «работа».

На поверхности воды, на некотором, определяемом глубиной канала (7) и скоростью потока охлаждаемой воды в нем, удалении вниз по течению от первой акустико-пузырьковой системы (45), под углом - для удобства сбора грязной пены на одной стороне канала (7), разворачивают первое боновое заграждение (34) - набор механических пластин, последовательно соединенных друг с другом и находящихся, в вертикальном положении, на поверхности и в верхнем (до 0,5 м) слое воды и образующих сплошную преграду для плавающих примесей, первого блока (33) сбора грязного слоя пены на поверхности воды. При этом в ближнем углу бонового заграждения (34) - области забора скапливающейся грязной пены, размещают первое всасывающее сопло (35), последовательно механически соединенное с первой гофрированной водной трубой (36), входом первого водяного насоса (37), а выход которого, через вторую гофрированную водную трубы (38), соединен со входом первого резервуара (39) для сбора грязной воды (содержащей механические и биологические примеси, а также нефтепродукты).

В первом БАПВВ (21) с помощью последовательно механически соединенных первого компрессора (27), первого жесткого воздуховода (28), первого распределителя воздуха (29), первых нескольких идентичных друг другу гофрированных воздуховодов (30) осуществляют формирование, регулируемую - при помощи первого регулятора (31) и контролируемую - с помощью манометра (32), первого воздушно-пузырькового блока (26), подачу воздуха, через первый механический переключатель (51) воздуха, вход первой несущей рамы (47), через установленные по всей ее площади параллельно друг другу первые короткие воздуховоды (48) и первые длины воздухо-воды (49), на идентичные друг другу первые перфорированные сопла (50) первого АПМ (46), первой акустико-пузырьковой системы (45), подачу воздуха. В результате на данном участке дна первого железобетонного канала (7) формируют относительно (~1,5-2 м) широкую определяемую расстоянием между крайними левыми и крайними правыми перфорированными соплами (50) первой несущей рамы (47), интенсивную (способную поднимать со дна на поверхность даже мелкий мусор) - определяемую давлением воздуха, первую воздушно-пузырьковую завесу, которая, всплывая на поверхность в движущемся потоке охлаждаемой оборотной технической воды, занимает еще более широкую (~3-5 м) рабочую полосу, дальняя (от АПМ) граница которой совпадает с рабочей поверхностью первого бонового заграждения (34) первого блока (33) сбора грязного слоя пены.

Однако пузырьки воздуха являются относительно пассивными - при всплытии частично увеличивают свой диаметр и лишь частично цепляют на свои упругие (не эластичные) стенки примеси и нефтепродукты. Для повышения очистительной эффективности пузырьков воздуха их заставляют под воздействием акустической волны с длиной волны, близкой к диаметру пузырька, при всплытии становиться эластичными и совершать колебания монопольного типа (сжиматься и разжиматься), т.е. пульсировать.

С этой целью при помощи последовательно электрически соединенных многоканального генератора (41) широкополосных сигналов, многоканального усилителя мощности (42), многоканального согласующего устройства (43) и нескольких (по числу каналов) гидроакустических излучателей (44), установленных в центральных частях всех несущих рам (47), формируют, усиливают и излучают - вслед всплывающим пузырькам воздуха, гидроакустические широкополосные сигналы на частоте F₁. В результате пульсирующие пузырьки воздуха при всплытии гораздо эффективнее цепляют к своим эластичным поверхностям механические (МПР) и биологические примеси (БПР), а также нефтепродукты (НПР), и на рабочей поверхности бонового заграждения (34) формируется грязный слой пены (фиг.5). Кроме того, охлаждаемая оборотная техническая вода вновь частично изменяет (в положительную для теплоотдачи сторону) свои физические свойства, более активно отдает тепловую энергию: передает в атмосферу, в чистое от осадков железобетонное дно и борта канала (7), а также (часть воды) испаряется.

При этом все потребители электрической энергии первого БАПВВ (21) подключены в штатном режиме - к первому стационарному источнику (25) электрического питания (распределительный электрощит), в нештатном (аварийном) режиме - к первому автономному источнику (24) электрического питания (дизель-генератору) первого источника электропитания (23).

В случае необходимости переставить первый БАПВВ (21) на новый рубеж в первом железобетонном канале (7) или произвести регламентные или ремонтные работы на нем, останавливают первый компрессор (27), водолаз спускается под воду и все механические переключатели (51) воздуха переводит в положение «подъем», т.е. размыкает жесткие рабочие воздуховоды, находящиеся внутри несущих рамах (47), и подключает вспомогательные гофрированные воздуховоды (30) для образования новой воздушной магистрали, а также все резиновые надувные буи (52). Затем водолаз выходит из воды, запускают первый компрессор (27), резиновые буи (52) надувают и благодаря их возросшей положительной плавучести поднимают на поверхность соответствующие АПМ (46). Затем их подтягивают за рабочие тросы (53) к берегу и выполняют необходимые работы с ними.

Затем принудительно, благодаря насосной станции (9), частично (<10%, или ~ на 1°С) охлажденную и частично очищенную в первом ЖБК (7) оборотную техническую воду с температурой Т₁<Т_mах (фиг.1) подают по стальной трубе (10), через первый распределитель (54), на несколько вертикальных труб (55) блока орошения (11) БГ (8).

Для повышения эффективности теплоотдачи (передачи тепла и испарения) в БГ (8) охлаждаемой оборотной технической воды, необходимо снова, но более существенно, изменить ее физически свойства - уменьшить коэффициент поверхностного натяжения (уменьшить плотность, волновое сопротивление, кавитационную прочность и т.д.), т.е. «растянуть» воду, насытив ее дополнительно микропузырьками (имеющими время жизни в десятки сек.- единицы мин.) воздуха.

Для этого на первом этапе, внутри каждой из нескольких вертикальных труб (55), подключенных параллельно друг другу к многоканальному к выходу первого распределителя (54), последовательно установлено несколько (не менее двух) вставок (56) с изменяющимся по длине диаметром - от минимального (5-15% диаметра трубы) до максимального (75-95% диаметра трубы). Частично охлажденную оборотную техническую воду сначала разгоняют (за счет постепенного уменьшения диаметра потока - постепенного увеличения диаметра вставки) вдоль дины каждой вставки (56), а затем резко тормозят (благодаря резкому увеличению диаметра потока в месте окончания вставки), что приводит к растягиванию воды, дополнительному насыщению ее микропузырьками газов, находившимися ранее в ней в растворенном состоянии, а в дальнейшем - к интенсивному выделению тепловой энергии из воды, в том числе при схлопывании пузырьков.

На втором этапе частично охлажденную оборотную техническую воду с частично измененными физическими свойствами (уменьшенным коэффициентом поверхностного натяжения и др.) через второй распределитель (57), несколько брызгальных трубопроводов (58), несколько третьих распределителей (59) и несколько брызгальных трубок (60), ориентированных под разными углами в пространстве последовательно подают на все направленные брызгальные акустические форсунки (61), в которых вода измельчается на маленькие капли одинакового диаметра и разбрызгивается в разные стороны (например, влево, вправо и вверх). В дальнейшем с помощью брызгоулавливателей (62) предохраняют вынос капелек охлаждаемой воды восходящим потоком воздуха в атмосферу, а на оросителе (63) обеспечивают формирование и стекание вниз - в бассейн (12) БГ (8) тонкой равномерной водяной пленки охлаждаемой оборотной технической воды с частично измененными физическими свойствами.

В результате, при равномерном мелкодисперсном разбрызгивании с помощью акустических форсунок (61), равномерном распределении на оросителе (63) и стекании по нему вниз, а также в бассейне (12), происходит интенсивная отдача водой тепловой энергии: теплопередачи в воздух, дно и борта бассейна (12), а также испарения части воды в атмосферу.

Затем с помощью нескольких (не менее двух) направленных под острым углом и навстречу друг другу коротких железобетонных каналов (64), первого блока (13) сброса воды БГ (8) осуществляют разнонаправленный сброс, перемешивание и направление во второй железобетонный канал (14) значительно (более чем на 60%) охлажденной оборотной технической воды: частично (~ на 1°С) - в первом железобетонном канале (7) и существенно (~ на 10°С) - с помощью брызгальных акустических форсунок (61), оросителя (63) и бассейна (12) БГ (8) с температурой Т₂<T₁. В этом случае дополнительно производят нелинейное взаимодействие турбулентных потоков с формированием акустической волны, в том числе с переходом части тепловой энергии потоков охлаждаемой оборотной технической воды в энергию акустической волны.

На начальном (~25% длины канала) участке второго железобетонного канала (участок 14а на фиг.1) значительно охлажденная оборотная техническая вода движется турбулентно (активно перемешивается во всей толще воды), насыщается крупными (с небольшим: единицы-десятки секунд, временем жизни) пузырьками воздуха и частично изменяет (в положительную для теплоотдачи сторону) свои физические свойства (коэффициент поверхностного натяжения и др.) и активно отдает тепловую энергию: передает в атмосферу, в пузырьки воздуха и в чистые (свободные от осадков) дно и борта канала (14), а также испаряет часть воды с поверхности.

Однако затем поток воды становится ламинарным, вода частично изменяет (в отрицательную для теплоотдачи сторону) и перестает активно отдавать тепловую энергию, а ее перемешивание в вертикальной плоскости прекращается, и формируются слои воды с разной температурой. Кроме того:

- в процессе ремонтных работ в охлаждаемую воду, а в конечном итоге, в водоем-охладитель (15) могут попасть механические примеси (при зачистке внутренних поверхностей и др.);

- в воде всегда присутствуют биологические примеси - живые и мертвые водоросли, биообрастатели (мшанка, дрейссена и т.д.) и др.;

- водоеме (17) всегда присутствует рыба, которая (благодаря природным инстинктам: размножение, питание и др.) старается найти движущиеся потоки воды и зайти в каналы, в том числе во второй железобетонный канал (14) с опасной для ее жизни и здоровья температурой воды.

По этой причине в той части канала (14), где снова сформировался ламинарный поток значительно охлажденной оборотной технической воды, разворачивают второй БАПВВ (65), аналогичный первому БАПВВ (21).

В результате на данном участке дна второго железобетонного канала (14) формируют относительно (~1,5-2 м) широкую, интенсивную вторую воздушно-пузырьковую завесу, которая, всплывая на поверхность в движущемся потоке охлаждаемой оборотной технической воды, занимает еще более широкую (~3-5 м) рабочую полосу, дальняя граница которой совпадает с рабочей поверхностью бонового заграждения (34) второго блока (68) сбора грязного слоя пены на поверхности воды, аналогичного первому блоку (33). При этом для повышения очистительной эффективности пузырьков воздуха их заставляют - под воздействием акустической волны с длиной волны, близкой к диаметру пузырька, при всплытии становиться эластичными и пульсировать. Кроме того, для рыб, проникших в канал (14), создают не только визуальную преграду - всплывающие пузырьки воздуха, но и звуковую (акустическую) преграду - широкополосные (во всем диапазоне слышимости рыб) гидроакустические сигналы на частоте F₁. С этой целью при помощи второго многоканального тракта (69), аналогичного первому тракту (40), осуществляют формирование и излучение широкополосных гидроакустических сигналов на частоте F₁. При этом электропитание всех потребителей второго БАПВВ (65) обеспечивают с помощью второго источника электропитания (66), аналогичного первому источнику электропитания (23).

Затем самотеком, благодаря углу наклона второго железобетонного канала (14), существенно (более чем на 60%) охлажденную (~ на 12°С: 1°С+10°С+1°С) и дважды (в двух каналах) частично очищенную оборотную техническую воду с температурой Т₃<Т₂ подают через несколько направленных под острым углом и навстречу друг другу коротких железобетонных каналов (71) второго блока (16) сброса воды в водоем (17) водоема-охладителя (15). В этом случае повторно дополнительно производят нелинейное взаимодействие турбулентных потоков с формированием акустической волны (в том числе, с переходом части тепловой энергии потоков охлаждаемой оборотной технической воды в энергию акустической волны), которая дополнительно отпугивает рыб, пытающихся из водоема (17) зайти (из-за природных инстинктов) во второй железобетонный канал (14).

В определенные моменты времени, исходя из тактической ситуации на водоеме (17), производят очистку дна водоема (17) от постоянно образующего осадка (часть МПР и БПР опускается на дно в уменьшающейся скорости гидропотока охлаждаемой воды); акустическую коагуляцию (укрупнение) МПР и БПР, находящихся в гидропотоке и не выпадающих (из-за незначительной массы) в осадок, а также примесей, поднятых со дна в процессе очистки дна от осадка; для перемешивания нижних слоев охлаждаемой воды с верхними и разрушение слоя температурного скачка (вода с резко отличающейся температурой) и гидроакустического вытеснения рыб из заданного объема водного пространства используют ВМПК (73) с корпусом (74). ВМПК (73) совершает благодаря движительно-рулевой установки (75) и запасу топлива, находящемуся в топливной емкости (76), перемещения заданными галсами, благодаря навигационному каналу (82), содержащему функционально соединенные блок (93) связи с искусственным спутником Земли - для точного определения своего местоположения в текущий момент времени, ЭВМ (94) - для ведения навигационной прокладки и т.д., РЛС (95) - для контроля своего положения на поверхности воды относительно берегов водоема-охладителя (15) и других маломерных плавательных средств (инспекционные катера и др.), находящихся на водной акватории.

При этом в канале (78) сбора слоя осадка с помощью последовательно функционально соединенных второго всасывающего сопла (83), установленного на опускаемом (H₁ - от поверхности до дна водоема, до нижней границы слоя осадка) и поворотном (в вертикальной - θ°₁ и горизонтальной -(φ°₁ плоскостях) устройстве (84), первой эластичной трубы (85), второй эластичной трубы (87) и песконасоса (86) осуществляют принудительное перемещение осадка со дна водоема-охладителя (15) в цистерну (77) для сбора осадка, размещенную на корпусе (75) ВМПК (73), находящегося на стопе (без движения). В результате дно водоема-охладителя (15) очищается от слоя осадков и более эффективно передает тепловую энергию от охлаждаемой оборотной технической воды в грунт, который, в свою очередь постоянно охлаждается грунтовой водой (ГВ), часть из которой выходит в нижние слои воды водоема-охладителя (фиг.6).

При этом в канале (79) формирования и создания воздушно-пузырьковой завесы в воде с помощью последовательно функционально соединенных малогабаритного компрессора (88), гофрированного воздуховода (89), меньшего, чем воздуховод (30), диаметра, пространственно распределенной в горизонтальной плоскости перфорированной трубы (90), размещенной на опускаемом (Н₂ - от поверхности до дна водоема, до верхней границы слоя осадка) и поворотном (в горизонтальной плоскости φ°₂ плоскостях) устройстве (91), механически связанного с корпусом (75) движущегося ВМПК (73), осуществляют формирование под водой воздушно-пузырьковой завесы с пузырьками воздуха, более крупными чем в АПМ (46) размерами (диаметром). В результате барботажа частично изменяются физические свойства воды (в положительном для теплоотдачи направлении), более холодные (более тяжелые) массы воды частично перемещаются на поверхность, разрушается существовавший ранее температурный скачок, массы охлаждаемой оборотной технической воды обмениваются тепловой энергией (температура воды во всей толще выравнивается), которая также более эффективно передаются с соседние слои (грунт и воздух).

При этом с помощью последовательно электрически соединенных ВЧ генератора (81) сигналов на частоте F₂, ВЧ усилителя мощности (82), ВЧ согласующего устройства (83) и ВЧ гидроакустического излучателя (84) двухчастотного канала (80) осуществляют формирование и излучение гидроакустических сигналов для коагуляции МПР и БПР (преимущественно мелкодисперсных); НЧ генератора (85) сигналов на частоте F₃, НЧ усилителя мощности (86), НЧ согласующего устройства (87) и НЧ гидроакустического излучателя (88) двухчастотного канала (80) осуществляют формирование и излучение гидроакустических сигналов для коагуляции МПР и БПР (преимущественно крупнодисперсных). В результате примеси, находившиеся ранее в воде и частично поднятые со дна в процессе его очистки от слоя осадка, коагулируются (укрупняются) в ВЧ и НЧ гидроакустических волнах, быстрее и локально (в этом же месте) выпадают в осадок.

С помощью последовательно электрически соединенных генератора (91) широкополосных сигналов на частоте F₄, широкополосного усилителя мощности (92), широкополосного согласующего устройства (93) и широкополосного гидроакустического излучателя (94) канала (81) осуществляют формирование и излучение гидроакустических сигналов на частоте F₄, тем самым управляя поведением рыб - акустически вытесняя их из данной области водного пространства.

Почти полностью (более 80%) охлажденная оборотная техническая вода с температурой Т₄<Т₃ и с частично измененными физическими свойствами (с уменьшенным коэффициентом поверхностного натяжения), перемешанная в вертикальной плоскости в областях водного пространства с наличием температурного скачка, самотеком движется по очищенному от осадка дну вдоль разделительной дамбы (19): сначала по ее левому борту, а затем - по ее правому борту (фиг.1). Однако постепенно в вертикальной плоскости снова формируется температурный скачок (фиг.7). Для его разрушения часть верхнего (более теплого слоя) слоя - с левого борта разделительной дамбы перебрасывают (за счет перепада уровней) в нижний (более холодный) слой - на правый борт разделительной дамбы (19), посредством нескольких (не менее двух) направленных сверху вниз и под острым углом навстречу друг другу железобетонных каналов (72) блока (20) подачи и гидродинамического перемешивания воды, размещенного в теле разделительной дамбы (19). В результате формируют с температурой Т₅<Т₄ практически полностью (более 95%) охлажденную оборотную техническую воду: частично (~ на 1°С) в первом железобетонном канале (7), существенно (~ на 10°С) в башенной градирне (8), частично (~ на 1°С) во втором железобетонном канале (7), существенно (~ на 10°С) за счет охлаждения от дна (очищенного от осадков и охлаждаемого снизу подземными водами, в том числе и выходящими из-под земли на дне водоема) и на поверхности (за счет теплоотдачи - в воздух и в нижние слои воды, а также, в меньшей степени, за счет испарения части воды с поверхности) - в водоеме (17), которую принудительно благодаря блоку (6) насосных станций последовательно подают по земляному каналу (22), охлаждая за счет теплоотдачи в атмосферу, дно и борта земляного канала (22), а также за счет испарения части воды с поверхности, до температуры T_min (T_min<Т₅) и подводящей стальной трубе (5) на блок (3) охлаждения турбины (2). 1. Эффективность охлаждения оборотной технической воды достигают за счет того, что:

- повышают теплоотдачу воды путем гидрокавитационного, акустико-кавитационного и акустико-пузырькового воздействия на нее, тем самым снижают коэффициент поверхностного натяжения воды;

- искусственно увеличивают турбулентность воды в каналах и в озере-охладителе - искусственно перемешивают охлаждаемую воду: направляют гидродинамическим способом (по трубам) верхние слои воды в нижние слои воды; направляют механическим способом (плавающие модули с наклоненными вниз пластинами); поднимают придонные слои воды на поверхность акустико-пузырьковым способом;

- формируют при разбрызгивании воды в башенной градирне однородные и более мелкие капли воды, а также создают на оросителе равномерную тонкую пленку воды, стекающую вниз и др.

2. Промышленную безопасность обеспечивают за счет того, что исключают использование в технологическом процессе:

- перегретой (особенно в теплое время года) оборотной технической воды для охлаждения турбин путем поэтапного эффективного ее охлаждения в каналах, башенной градирне и водоеме-охладителе;

- грязной (содержащей МПР и БПР) оборотной технической воды путем поэтапной эффективной ее очистки в каналах и водоеме-охладителе и др.

3. Экологическую безопасность обеспечивают за счет того, что:

- уменьшают тепловое загрязнения атмосферы и водоема-охладителя путем уменьшения испарения части воды и повышения теплоотдачи воды;

- предупреждают возможное загрязнение водоема-охладителя механическими примесями во время ремонтных работ и нефтепродуктами (топливными маслами) - в нештатных ситуациях;

- не допускают проникновение взрослых особей рыб (особенно в период нереста) в отводящие каналы с перегретой водой и др.

4. Медицинскую безопасность населения обеспечивают за счет того, что:

- существенно сокращают количество бронхиальных, легочных и других заболеваний путем уменьшения испарения части воды, в том числе недостаточно хорошо очищенной от МПР и БПР;

- исключают употребление в пищу некачественной (с поврежденным в результате перегрева белком) рыбы путем ее вытеснения из отводящих каналов с перегретой водой и др.

5. Минимизацию финансово-временных затратах на охлаждение оборотной технической воды обеспечивают за счет:

- исключения строительства дополнительных водоупорных дамб путем искусственного перемешивания воды гидродинамическим, механическим и акустико-пузырьковым способами;

- использования серийно выпускаемого оборудования и др.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1. Дополнительно уменьшают потери воды на испарение при ее охлаждении за счет передачи ею тепловой энергии в очищенный от осадков грунт и в нижние (более холодные) слои воды.

2. Дополнительно повышают теплоотдачу воды, движущуюся по каналам, а также охлаждаемую в градирне и в водоеме-охладителе (за счет уменьшения коэффициента ее поверхностного натяжения) путем предварительного физического воздействия на нее акустическими и гидродинамическими волнами, а также пузырьками воздуха.

3. Дополнительно в каналах создают турбулентное перемешивание верхних и нижних слоев воды на участках с ламинарным ее движением (для создания однородности воды в слое и уменьшения ее температуры на поверхности).

4. Дополнительно в водоеме-охладителе создают турбулентное перемешивание верхних и нижних слоев воды в узких участках.

5. Дополнительно в водоеме-охладителе очищают дно от постоянно накапливающихся осадков и используют охлаждающие свойства грунтовых вод.

6. Дополнительно в градирне измельчают капли разбрызгиваемой воды и создают более тонкий ламинарный ее поток на оросителе (что повышает ее теплоотдачу и уменьшает ее испарение).

7. Дополнительно с помощью гидрокавитации, акустической кавитации и кислорода (находящегося в воздухе) обеззараживают воду (делают невозможным существование бактерий легионелы пневмофилы Legionella).

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков, показал следующее.

Признаки 2, 3 и 4 являются новыми и неизвестно их использование для охлаждения оборотной технической воды.

Признаки 1 и 5 являются новыми и неизвестно их использование для охлаждения оборотной технической воды. В то же время известно для признака 1 - использование в прикладной физике, медицине и т.д.; для признака 5 - использование для очистки воды и для обеспечения более ее движения водоеме (особенно при малых - менее 5 м глубинах) и т.д.

Признаки 6 и 7 являются известными.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений, - эффективно охлаждать оборотную техническую воду при обеспечении: промышленной, экологической и медицинской безопасности при минимальных финансово-временных затратах.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".

Примеры реализации разработанного способа.

Промышленные испытания модулей устройства, реализующего разработанный способ охлаждения оборотной технической воды, производились:

- в период с 2002 г. по 2006 г. - на промышленных участках (добыча платины) «Пенистый» и «Левтыринываям» ЗАО «Корякгеолдобыча», расположенного в долинах нерестовых рек: Левтыринываям, Ветвей и Вывенка (Россия, п-ов Камчатка);

- в период 2002 г. по 2008 г. - на испытательных стендах станций подготовки питьевой воды гг.Сеул и Пусан, а также на стенде компании «Самвон» - для корейской АЭС «Кори-1» (Республики Корея);

- в период с 2008 г. по 2012 г.- на испытательных стендах береговых предприятий: СП «Вьетсовпетро» (для очистки производственных вод) и «Офшор-Сервис» для строящейся АЭС (Республика Вьетнам);

- в период с 2011 г.по 2012 г.- на Калининской АЭС (Россия).

На фиг.8-10 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа охлаждения оборотной технической воды.

При этом на фиг.8 и фиг.9, соответственно, представлены результаты измерений температуры охлаждаемой оборотной технической воды в июле месяце на поверхности (кривая №1), на среднем горизонте (кривая №2) и вблизи дна (кривая №3) при использовании способа-прототипа (пунктирная линия) и разработанного способа (сплошная линия) и в 6 контрольных точках (КТ): №1 - вход в первый отводящий канал (выход с АЭС); №2 - выход из первого отводящего канала (вход в башенную градирню); №3 - выход из башенной градирни (вход во второй отводящий канал); №4 - выход из второго отводящего канала (вход в озеро-охладитель); №5 - выход из озера-охладителя (вход в подводящий канал) и №6 - выход из подводящего канала (вход в АЭС). Как видно из фиг.8 при реализации способа-прототипа в каждой КТ существуют перепады по вертикали в температуре охлаждаемой воды, эффективность охлаждения оборотной технической воды от одной контрольной точки до другой изменяется менее существенно, а общая эффективность охлаждения оборотной технической воды значительно ниже, чем у разработанного способа. При реализации же разработанного способа (фиг.8) в каждой контрольной точке перепады в температуре охлаждаемой воды по вертикали минимальны (за счет принудительного перемешивания слоев), эффективность охлаждения оборотной технической воды от одной КТ до другой изменяется существенно - за счет более высокой теплопередачи (например, на поверхности воды: ~ на 1,1°С - в КТ №2, - на 4,6°С - в КТ №3, - на 5,6°С - в КТ №4, - на 7,1°С - в КТ №5, - на 8,0°С - в КТ №6), чем у способа-прототипа, а общая эффективность охлаждения оборотной технической воды значительно (7,9°С=19,7°С-11,8°С: с 38,0°С до 18,3°С по сравнению с 38,0°С до 26,2°С) выше.

При этом на фиг.10 иллюстрируется вертикальное распределение температуры оборотной технической воды в водоеме-охладителе с глубиной 16 м. Как видно из фиг.10, при реализации способа-прототипа в верхнем (от Ом до 2,8 м) слое воды температура воды постоянная (26,0°С) и резко начинает изменяться в диапазоне глубин от 2,8 м до 16 м (с 26,0°С до 18,5°С), в то время как при реализации разработанного способа за счет более высокой теплопередачи и многократного перемешивания слоев, температура воды на поверхности водоема-охладителя ниже на 4,0°С (что способствует уменьшению испарения и потери части оборотной технической воды) и более медленно (с 22,0°С до 20,5°С) изменяется с глубиной - за счет более высокой теплопередачи в грунт, соседние слои воды и в воздух. Таким образом:

1. Эффективность охлаждения оборотной технической воды достигнута за счет того, что:

- повышали теплоотдачу воды путем гидрокавитационного, акустико-кавитационного и акустико-пузырькового воздействия на нее, тем самым снижали коэффициент поверхностного натяжения воды;

- искусственно увеличивали турбулентность воды в каналах и в озере-охладителе - искусственно перемешивали охлаждаемую воду гидродинамическим, механическим и акустико-пузырьковым способами;

- формировали при разбрызгивании воды в башенной градирне однородные и более мелкие капли воды, а также создавали на оросителе равномерную тонкую пленку воды, стекающую вниз и др.

2. Промышленную безопасность обеспечивали за счет того, что исключали использование в технологическом процессе:

- перегретой (особенно в теплое время года) оборотной технической воды для охлаждения турбин путем поэтапного эффективного ее охлаждения в каналах, башенной градирне и водоеме охладителе;

- грязной (содержащей МПР и БПР) оборотной технической воды путем поэтапной эффективной ее очистки в: каналах и водоеме-охладителе и др.

3. Экологическую безопасность обеспечивали за счет того, что:

- уменьшали тепловое загрязнения атмосферы и водоема-охладителя путем уменьшения испарения части воды и повышения теплоотдачи воды;

- предупреждали возможное загрязнение водоема-охладителя механическими примесями во время ремонтных работ и нефтепродуктами (топливными маслами) - в нештатных ситуациях;

- не допускали проникновение взрослых особей рыб (особенно в период нереста) в отводящие каналы с перегретой водой и др.

4. Медицинскую безопасность населения обеспечивали за счет того, что:

- существенно сокращали количество бронхиальных, легочных и других заболеваний путем уменьшения испарения части воды, в том числе недостаточно хорошо очищенной от МПР и БПР;

- исключали употребление в пищу некачественной (с поврежденным в результате перегрева белком) рыбы путем ее вытеснения из отводящих каналов с перегретой водой и др.

5. Минимизацию финансово-временных затратах на охлаждение оборотной технической воды обеспечивали за счет:

- исключения строительства дополнительных водоупорных дамб путем искусственного перемешивания воды гидродинамическим, механическим и акустико-пузырьковым способами;

- использования серийно выпускаемого оборудования и др.

Литература

1. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации /Минэнерго России.- М.: СПО ОРГРЭС, 2003, 320 с.

2. Анализ проектных решений систем технического водоснабжения градирен.- М.: СПО ОРГРЭС, 2006, 27-33 с, 36-39 с.

3. Браславский А.П., Кумарина М.Н., Смирнова М.Е. Тепловое влияние объектов энергетики на водную среду.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989, 252 с.

4. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды.- М.: Госэнергоиздат, 1957, 314 с.

5. Васильев О.Ф., Квон В.И., Макаров И.И. Гидротермический режим водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций.- Известие АН СССР, сер. Энергетика и транспорт, 1976, №4, с.102-111.

Изобретение относится к области энергетики. Способ охлаждения оборотной технической воды заключается в испарении части ее объема с поверхности водоема-охладителя и каналов, а также в башенной градирне, в отборе воды, нагретой в объекте энергетического комплекса, ее отводе по первому отводящему каналу с первым частичным охлаждением в градирню, первому основному охлаждению воды в градирне и направлении предварительно охлажденной воды через второй отводящий канал с ее вторым частичным охлаждением в водоем-охладитель, второму основному охлаждению воды в водоеме-охладителе, направлении практически полностью охлажденной воды по подводящему каналу к объекту энергетического комплекса с ее третьим частичным охлаждением, охлаждении объекта энергетического комплекса полностью охлажденной оборотной технической водой, при этом дополнительно уменьшают потери воды на испарение при ее охлаждении за счет передачи ею тепловой энергии в грунт и в нижние более холодные слои воды, дополнительно повышают теплоотдачу воды, движущейся по каналам, а также охлаждаемой в градирне и в водоеме-охладителе путем предварительного физического воздействия на нее акустическими и гидродинамическими волнами, а также воздушными пузырьками, дополнительно в каналах создают турбулентное перемешивание верхних и нижних слоев воды, дополнительно в водоеме-охладителе создают перемешивание верхних и нижних слоев воды, дополнительно в водоеме-охладителе очищают дно от постоянно накапливающихся осадков и используют охлаждающие свойства грунтовых вод, дополнительно в градирне измельчают капли разбрызгиваемой воды и создают более тонкий ламинарный ее поток на оросителе. Изобретение позволяет повысить качество охлаждения воды. 10 ил.

Способ охлаждения оборотной технической воды, заключающийся в испарении части ее объема с поверхности водоема-охладителя и каналов, а также в башенной градирне, заключающийся в отборе воды, нагретой в объекте энергетического комплекса, ее отводе по первому отводящему каналу с первым частичным охлаждением в градирню, первому основному охлаждению воды в градирне и направлении предварительно охлажденной воды через второй отводящий канал с ее вторым частичным охлаждением в водоем-охладитель, второму основному охлаждении воды в водоеме-охладителе, направлении практически полностью охлажденной воды по подводящему каналу к объекту энергетического комплекса с ее третьим частичным охлаждением, охлаждении объекта энергетического комплекса полностью охлажденной оборотной технической водой, при этом дополнительно уменьшают потери воды на испарение при ее охлаждении за счет передачи ею тепловой энергии в грунт и в нижние более холодные слои воды, дополнительно повышают теплоотдачу воды, движущейся по каналам, а также охлаждаемой в градирне и в водоеме-охладителе путем предварительного физического воздействия на нее акустическими и гидродинамическими волнами, а также воздушными пузырьками, дополнительно в каналах создают турбулентное перемешивание верхних и нижних слоев воды, дополнительно в водоеме-охладителе создают перемешивание верхних и нижних слоев воды, дополнительно в водоеме-охладителе очищают дно от постоянно накапливающихся осадков и используют охлаждающие свойства грунтовых вод, дополнительно в градирне измельчают капли разбрызгиваемой воды и создают более тонкий ламинарный ее поток на оросителе.