СПОСОБ РАБОТЫ БАШЕННОЙ И ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ГРАДИРНИ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ТИПА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F28C1/00 

Изобретение относится к устройствам для охлаждения воды и предназначено для использования в оборотных системах технического водоснабжения различных промышленных предприятий и электростанций.

Известен способ работы башенной и вентиляторной градирни, предусматривающий охлаждение воды поступающим в нее атмосферным воздухом с атмосферным давлением, температурой и влажностью с последующим выбросом теплоты и испарившейся воды в атмосферу, полученных в результате испарения и тепло-массообмена с паровоздушной смесью в атмосферу. Устройство для осуществления способа содержит башню или корпус с вентиляторной установкой, с воздуховходными окнами, внутри которых размещены водораспределение с разбрызгивающими соплами, ороситель и водоуловитель [1].

Недостатками данного способа и устройства являются большие потери теплоты и воды, зависимость от стороннего источника подпиточной воды, зависимость охлаждающей способности градирни от атмосферных параметров воздуха, прежде всего от температуры и влажности, при этом рост влажности воздуха вызывает ухудшение охлаждающей способности, и невозможность получения воды из атмосферного воздуха.

Наиболее близким является известный способ работы градирни с устройством воздухоподготовки, предусматривающий подачу дымовых газов в градирню, очистку паро-газовоздушной смеси от влаги и охлаждение воздухом воды, очищенным от влаги и охлажденным в устройстве воздухоподготовки, при этом образуется замкнутый рециркуляционный цикл, который имеет сообщение с атмосферой и возможность подачи атмосферного воздуха на очистку от влаги и доохлаждение с получением дополнительной воды из атмосферы.

Устройство для осуществления способа содержит башню или каркас с воздуховходными окнами, внутри которых размещены водоуловитель, водораспределение с разбрызгивающими соплами, ороситель, расположенный над водоуловителем градирни газораспределитель с системой каналов замкнутого сечения в виде концентрических окружностей с равномерно расположенными на них направляющими соплами, газоподводящий тракт, замкнутое купольное перекрытие, вентилятор, паро-газовоздуховод, технологические теплообменники первой ступени, устройство воздухоподготовки, состоящее из влагоудаляющего устройства, внутри которого размещены каплеуловитель с вентилятором и конденсатором, холодильного агрегата, циркуляционного насоса, источника энергии, например, солнечных батарей, накопителя холода, насоса, воздуховода, воздухораспределителей, конденсатосборников, технологических теплообменников второй ступени [2].

Недостатками данного способа и устройства являются отсутствие аккумуляторов-регуляторов водного конденсата и возможности регулирования и поддержания требуемого объема воды в градирне и системе технического водоснабжения, фазовых аккумуляторов-регуляторов теплоты конденсации для сбора теплоты, нерегулируемое, ограниченное и не рациональное использование водного конденсата и теплоты.

Технический результат изобретения достигается тем, что в замкнутом рециркуляционном цикле градирни, образованном градирней 1, устройством воздухоподготовки 2, паро-газовоздуховодами 3 и трубопроводами конденсата 4 устанавливают емкостный аккумулятор-регулятор водного конденсата 5, при этом аккумулятор-регулятор водного конденсата одновременно является регулятором поддержания требуемого объема воды в градирне и системе технического водоснабжения и первичным накопителем теплоты конденсации, при этом устанавливают аккумулятор-регулятор теплоты с теплоемким веществом 6, при этом конденсация паро-газовоздушной смеси происходит в устройстве воздухоподготовки на охлаждающей поверхности теплообмена с температурой, равной или меньшей точки росы, при этом поверхность теплообмена формируется одним или несколькими последовательными способами: теплообменными трубами, по которым циркулирует рабочая технологическая жидкость с температурой, равной или ниже точки росы, работой холодильной установки, введения в паро-газовоздушную смесь холодных жидких или твердых частиц, сжатием паро-газовоздушной смеси, чтобы при достигнутых значениях температуры и давления конденсированная фаза была термодинамически более устойчива, чем газообразная, при этом теплота конденсации из рециркуляционного цикла собирается в аккумуляторе-регуляторе теплоты, из которого тепловым насосом 7 подается потребителю теплоты по назначению 8, при этом в замкнутом рециркуляционном цикле рециркуляция паро-газовоздушной смеси и очищенного от влаги и охлажденного воздуха производится за счет возрастающей разницы давлений насыщенного пара и не насыщенного пара в очищенном от влаги и охлажденном воздухе и принудительной подачей воздуха отсасывающим или нагнетательным вентилятором 9, при этом происходит охлаждение воды ниже значений температуры мокрого термометра атмосферного воздуха и снижается зависимость работы градирни от стороннего источника воды, от состояния атмосферного воздуха, достигается высокая концентрация аккумулирования теплоты, при этом избыточный объем воздуха удаляется через регулирующий клапан 10 и восполняется через входящий клапан. При этом в зависимости от климатического района расположения, сезона и режима работы градирни устанавливают дополнительно сезонный емкостный аккумулятор теплоты в виде емкости, заполненной теплоемким материалом, или аккумулятора снега для получения из него воды за счет теплообмена с паро-газовоздушной смесью 11 для создания запаса воды, при этом емкостный сезонный теплоаккумулятор выполняют заполненным теплоемкими материалами: жидкими, например вода, глизантин, водный раствор этиленгликоля и других аналогов или твердыми, например, гравий, из которых тепло аккумулируется в аккумуляторе теплоты.

Устройство для осуществления способа отличается тем, что в замкнутом рециркуляционном цикле градирни, образованном градирней 1, устройством воздухоподготовки 2, паро-газовоздуховодами 3 и трубопроводами конденсата 4 паро-газовоздуховод герметично соединен с выходным отверстием градирни без купольного пространства, при этом устанавливают емкостный аккумулятор-регулятор водного конденсата 5, при этом устанавливают аккумулятор-регулятор теплоты с теплоемким веществом 6, при этом конденсация паро-газовоздушной смеси происходит в устройстве воздухоподготовки на охлаждающей поверхности теплообмена с температурой, равной или меньшей точки росы, при этом поверхность теплообмена формируется одним или несколькими последовательными способами: теплообменными трубами, по которым циркулирует рабочая технологическая жидкость с температурой, равной или ниже точки росы, работой холодильной установки, введения в паро-газовоздушную смесь холодных жидких или твердых частиц, сжатием паровоздушной смеси, при этом теплота конденсации из рециркуляционного цикла, включая теплоту от холодильника и сезонных аккумуляторов, собирается в аккумуляторе-регуляторе теплоты, из которого тепловым насосом 7 подается потребителю теплоты по назначению 8, при этом в замкнутом рециркуляционном цикле рециркуляция паро-газовоздушной смеси и очищенного от влаги и охлажденного воздуха производится за счет возрастающей разницы давлений насыщенного пара и не насыщенного пара в очищенном от влаги и охлажденном воздухе, эжекции газом и принудительной подачей воздуха отсасывающим или нагнетательным вентилятором 9, при этом избыточный объем воздуха удаляется через регулирующий клапан 10 и восполняется через входной клапан.

В устройство для осуществления способа дополнительно устанавливают емкостный сезонный аккумулятор теплоты в виде емкости, заполненной теплоемким материалом, например гравием, и аккумулятора воды, получаемой топлением снега паро-газовоздушной смесью 11.

Реализация способа описана при описании работы устройства в техническом результате изобретения.

На фиг.1, 2 показан общий вид устройства.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды, Госэнергоиздат, 1957 г.

2. Патент РФ №2294498.

Изобретение может быть использовано в градирнях промышленных предприятий и электростанций. Сущность заявляемого способа заключается в том, что в замкнутом рециркуляционном цикле градирни, образованном градирней 1, устройством воздухоподготовки 2, паро-газовоздуховодами 3 и трубопроводами конденсата 4, устанавливают емкостный аккумулятор-регулятор 5 водного конденсата, при этом аккумулятор-регулятор 5 водного конденсата одновременно является регулятором поддержания требуемого объема воды в градирне и системе технического водоснабжения и первичным накопителем теплоты конденсации, при этом устанавливают фазовый аккумулятор-регулятор 6 теплоты с теплоемким веществом, при этом конденсация паро-газовоздушной смеси происходит в устройстве воздухоподготовки на охлаждающей поверхности теплообмена с температурой, равной или меньшей точки росы, при этом поверхность теплообмена формируется одним или несколькими последовательными способами: теплообменными трубами, по которым циркулирует рабочая технологическая жидкость с температурой, равной или ниже точки росы, работой холодильной установки, введения в паро-газовоздушную смесь холодных жидких или твердых частиц, сжатием паро-газовоздушной смеси, при этом поверхность теплообмена формируется одним или несколькими последовательными способами: теплообменными трубами, по которым циркулирует рабочая технологическая жидкость с температурой, равной или ниже точки росы, работой холодильной установки, введения в паро-газовоздушную смесь холодных жидких или твердых частиц, сжатием паро-газовоздушной смеси, чтобы при достигнутых значениях температуры и давления конденсированная фаза была термодинамически более устойчива, чем газообразная, при этом теплота конденсации из рециркуляционного цикла собирается в аккумуляторе-регуляторе теплоты, из которого тепловым насосом 7 подается потребителю теплоты по назначению 8, при этом в замкнутом рециркуляционном цикле рециркуляция паро-газовоздушной смеси и очищенного от влаги и охлажденного воздуха производится за счет возрастающей разницы давлений насыщенного пара и не насыщенного пара в очищенном от влаги и охлажденном воздухе и принудительной подачей воздуха отсасывающим или нагнетательным вентилятором 9, при этом происходит охлаждение воды ниже значений температуры мокрого термометра атмосферного воздуха и снижается зависимость работы градирни от стороннего источника воды, от состояния атмосферного воздуха, достигается высокая концентрация аккумулирования теплоты, при этом избыточный объем воздуха удаляется через регулирующий клапан 10 и восполняется через входящий клапан. Изобретение позволяет регулировать и поддерживать требуемый объем воды в градирне и системе технического водоснабжения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ работы градирни, предусматривающий охлаждение воды очищенным от влаги и охлажденным воздухом в устройстве воздухоподготовки с движением образованной паро-газовоздушной смеси и очищенного от влаги и охлажденного воздуха по замкнутому рециркуляционному циклу, отличающийся тем, что в замкнутом рециркуляционном цикле градирни, образованном градирней, устройством воздухоподготовки, паро-газовоздуховодами и трубопроводами конденсата, устанавливают емкостный аккумулятор-регулятор водного конденсата, при этом аккумулятор-регулятор водного конденсата одновременно является регулятором поддержания требуемого объема воды в градирне и системе технического водоснабжения и первичным накопителем теплоты конденсации, при этом устанавливают аккумулятор-регулятор теплоты с теплоемким веществом, при этом конденсация паро-газовоздушной смеси происходит в устройстве воздухоподготовки на охлаждающей поверхности теплообмена с температурой, равной или меньшей точки росы, при этом поверхность теплообмена формируется одним или несколькими последовательными способами: теплообменными трубами, по которым циркулирует рабочая технологическая жидкость с температурой, равной или ниже точки росы, работой холодильной установки, введения в паро-газовоздушную смесь холодных жидких или твердых частиц, сжатием паро-газовоздушной смеси, чтобы при достигнутых значениях температуры и давления конденсированная фаза была термодинамически более устойчива, чем газообразная, при этом теплота из рециркуляционного цикла собирается в аккумуляторе-регуляторе теплоты, из которого тепловым насосом подается потребителю теплоты по назначению, при этом в замкнутом рециркуляционном цикле рециркуляция паро-газовоздушной смеси и очищенного от влаги и охлажденного воздуха производится по паро-газовоздуховодам, соединенных с выходным отверстием градирни, за счет возрастающей разницы давлений насыщенного пара и не насыщенного пара в очищенном от влаги и охлажденном воздухе и принудительной подачей воздуха отсасывающим или нагнетательным вентилятором, при этом происходит охлаждение воды ниже значений температуры мокрого термометра и снижается зависимость работы градирни от стороннего источника воды, от состояния атмосферного воздуха, достигается высокая концентрация аккумулирования теплоты, при этом избыточный объем воздуха удаляют через регулирующий клапан и восполняют через входной клапан.

2. Способ работы градирни по п.1, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают сезонный аккумулятор теплоты в виде емкости, заполненной теплоемким материалом, и аккумулятора воды, получаемой топлением снега паро-газовоздушной смесью.

3. Устройство для осуществления способа, отличающееся тем, что в замкнутом рециркуляционном цикле градирни, образованном градирней, устройством воздухоподготовки, паро-газовоздуховодами и трубопроводами конденсата, паро-газовоздуховод герметично соединен с выходным отверстием градирни без купольного пространства, при этом устанавливают емкостный аккумулятор-регулятор водного конденсата, при этом устанавливают аккумулятор-регулятор теплоты с теплоемким веществом, при этом конденсация паро-газовоздушной смеси происходит в устройстве воздухоподготовки на охлаждающей поверхности теплообмена с температурой, равной или меньшей точки росы, при этом поверхность теплообмена формируется одним или несколькими последовательными способами: теплообменными трубами, по которым циркулирует рабочая технологическая жидкость с температурой, равной или ниже точки росы, работой холодильной установки, введения в паро-газовоздушную смесь холодных жидких или твердых частиц, сжатием паро-газовоздушной смеси, при этом теплота из рециркуляционного цикла собирается в аккумуляторе-регуляторе теплоты, из которого тепловым насосом подается потребителю теплоты по назначению, при этом в замкнутом рециркуляционном цикле рециркуляция паро-газовоздушной смеси и очищенного от влаги и охлажденного воздуха производится за счет возрастающей разницы давлений насыщенного пара и не насыщенного пара в очищенном от влаги и охлажденном воздухе, эжекцией газа и принудительной подачей воздуха отсасывающим или нагнетательным вентилятором, при этом избыточный объем воздуха удаляется через регулирующий клапан и восполняется через входящий клапан.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что, в зависимости от климатического района расположения, сезона и режима работы градирни, устанавливают дополнительно сезонный емкостный аккумулятор теплоты в виде емкости, заполненной теплоемким материалом, или аккумулятора снега для получения из него воды за счет теплообмена с паро-газовоздушной смесью для создания запаса воды.