Модульная противоточная охлаждающая колонна Российский патент 2023 года по МПК F28C1/00 F28F25/00 E04H5/12 

Область техники настоящего изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится к противоточным охлаждающим колоннам для охлаждения горячей технологической воды.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0002] Настоящее изобретение представляет собой модульную противоточную охлаждающую колонну, содержащую множество предварительно изготовленных модульных вентиляторных секций (или модулей), расположенных над множеством предварительно изготовленных модульных теплопередающих секций (или модулей), которые, в свою очередь, расположены над множеством предварительно изготовленных модульных секций резервуаров холодной воды (или модулей). Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения в модульной противоточной охлаждающей колонне присутствуют три вентиляторные секции, расположенные над двумя теплопередающими секциями, которые, в свою очередь, расположены над двумя секциями резервуаров холодной воды. Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления каждая теплопередающая секция содержит свою собственную интегрированную водораспределительную систему для распределения горячей технологической воды над теплопередающей средой в соответствующей секции, и сток охлажденной воды из каждой теплопередающей секции поступает в отдельную секцию резервуара холодной воды. Согласно альтернативному варианту осуществления водораспределительные системы могут составлять неотъемлемую часть вентиляторных секций, а не теплопередающих секций. Устройство содержит единственный впуск горячей технологической воды, который может быть расположенный вблизи нижней части устройства, на боковой, торцевой или нижней поверхности одной из секций резервуаров холодной воды, вблизи центра устройства, у боковой или торцевой поверхности одной из теплопередающих секций или вблизи верхней части устройства, на боковой или торцевой поверхности одной из вентиляторных секций. Впуск присоединен к впускной коллекторной системе, которая обеспечивает проточный канал текучей среды вверх или вниз к водораспределительным системам обеих теплопередающих секций. Впускной коллектор может содержать один или несколько регуляторов, таких как клапаны, блокировочные пластины или аналогичные устройства, для регулирования потока горячей технологической воды в одну или другую или обе из теплопередающих секций водораспределительных систем. Единственный выпуск холодной воды расположен на нижней, боковой или торцевой поверхности одной из секций резервуаров холодной воды, причем присутствует водосточный канал из резервуара без выпуска холодной воды в резервуар с выпуском холодной воды. Каждая секция может быть доставлена отдельно и быстро присоединена к другим секциям на месте монтажа. Теплопередающие секции не должны быть обязательно прикреплены друг к другу или иным образом присоединены друг к другу на месте применения, и, в качестве альтернативы, они могут полностью находиться на опоре резервуарной секции, расположенной непосредственно под ними. Согласно предпочтительному варианту осуществления центральная вентиляторная опорная секция содержит уплотнительную пластину, проходящую вдоль центральной линии ее нижней поверхности в продольном направлении для герметизации зазора между двумя теплопередающими секциями. Вентиляторный двигатель и приводной вал могут быть присоединены к центральной вентиляторной секции перед доставкой, или они могут быть доставлены отдельно и присоединены к центральной вентиляторной секции на месте заключительного монтажа. В процессе эксплуатации вентилятор втягивает воздух в камеру секций резервуаров холодной воды через воздушные впуски, расположенные на обращенных наружу боковых и/или торцевых поверхностях секций резервуаров холодной воды, вверх через теплопередающую среду теплопередающих секций и из верха устройства. Заслонки воздушных впусков могут быть расположены на воздушных впусках для регулирования потока воздуха, втягиваемого в камеру, или для предотвращения поступления солнечного света и мусора в секции резервуаров холодной воды. Нагретая технологическая вода поступает в устройство через единственный впуск технологической воды и направляется в водораспределительные системы, расположенные над заполняющей средой, где она охлаждается в процессе прямого теплообмена с воздухом, движущимся через заполняющую среду. Охлажденная технологическая вода поступает в секции резервуаров холодной воды, где она стекает в единственный выпуск технологической текучей среды.

Краткое описание фигур

[0003] На фиг. 1 представлено перспективное изображение модульной противоточной охлаждающей колонны согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0004] На фиг. 2 представлено боковое изображение модульной противоточной охлаждающей колонны согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0005] На фиг. 3 представлено покомпонентное перспективное изображение модульной противоточной охлаждающей колонны согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0006] На фиг. 4 представлено верхнее перспективное изображение в разрезе первого и второго резервуарных корпусов холодной воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0007] На фиг. 5 представлено другое перспективное изображение в разрезе первого и второго резервуарных корпусов холодной воды, представленных на фиг. 4.

[0008] На фиг. 6 представлено перспективное изображение первого и второго теплопередающих корпусов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0009] На фиг. 7 представлено перспективное изображение с частичным разрезом первого теплопередающего корпуса согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0010] На фиг. 8 представлено перспективное изображение первого теплопередающего корпуса, расположенного над первым резервуарным корпусом холодной воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0011] На фиг. 9 представлено боковое изображение в разрезе первого теплопередающего корпуса, расположенного над первым резервуарным корпусом холодной воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0012] На фиг. 10 представлено верхнее перспективное изображение первого и второго теплопередающих корпусов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0013] На фиг. 11 представлено перспективное изображение с частичным разрезом первого теплопередающего корпуса, расположенного над первым резервуарным корпусом холодной воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0014] На фиг. 12 представлено перспективное изображение первой вентиляторной опорной секции согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0015] На фиг. 13 представлено перспективное изображение центральной вентиляторной опорной секции согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0016] На фиг. 14 представлено перспективное изображение центральной вентиляторной опорной секции согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0017] На фиг. 15 представлено перспективное изображение второй вентиляторной опорной секции согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0018] На фиг. 16 представлено перспективное изображение всех трех вентиляторных опорных секций согласно варианту осуществления настоящего изобретения

[0019] На фиг. 17 представлено перспективное изображение частично собранной модульной противоточной охлаждающей колонны согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0020] Элементы на прилагаемых фигурах обозначены следующими условными номерами:

1 - Модульная охлаждающая колонна

3 - Первый резервуар холодной воды

5 - Второй резервуар холодной воды

7 - Первый теплопередающий корпус

9 - Второй теплопередающий корпус

11 - Первая вентиляторная опорная секция

13 - Центральная вентиляторная опорная секция

15 - Вторая вентиляторная опорная секция

17 - Первая часть первого теплопередающего корпуса

19 - Первая часть второго теплопередающего корпуса

21 - Вторая часть первого теплопередающего корпуса

23 - Вторая часть второго теплопередающего корпуса

25 - Верхняя поверхность вентиляторных опорных секций

27 - Отверстие вентилятора

29 - Вентилятор

31 - Впуск горячей технологической воды

33 - Впускная коллекторная система

35 - Впускной трубопровод

37 - Впускные клапаны

39 - Стояк резервуарной секции

41 - Первая водораспределительная система

43 - Вторая водораспределительная система

45 - Стояк теплопередающей секции

47 - Водораспределительная головка

49 - Водораспределительный питающий трубопровод

51 - Форсунки

53 - Теплопередающая среда

55 - Выпускные каналы холодной воды

57 - Выпуск холодной воды

59 - Вентиляторный двигатель

61 - Вентиляторное приводное устройство

63 - Уплотнительная пластина

65 - Зазор

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0021] Как представлено на фиг. 1-3, модульные противоточные охлаждающие колонны 1 согласно настоящему изобретению содержат первый и второй прямоугольные резервуары холодной воды или резервуарные корпуса 3, 5, выполненные с возможностью расположения на основании, первый и второй прямоугольные теплопередающие корпуса 7, 9, которые имеют такие размеры и конфигурацию, чтобы находиться непосредственно над соответствующими первым и вторым прямоугольными резервуарами 3, 5 холодной воды, а также первую, центральную и вторую вентиляторные опорные секции 11, 13, 15, выполненные с возможностью расположения на указанных первой и второй теплопередающей секциях 7, 9. Первая вентиляторная опорная секция 11 предпочтительно расположена полностью на первой части 17 первой теплопередающей секции 7, и вторая вентиляторная опорная секция 15 предпочтительно расположена полностью первой части 19 второй теплопередающей секции 9. Центральная вентиляторная опорная секция 13 покрывает обе из первой и второй теплопередающих секций 7, 9, расположенных на опоре вторых частей 21, 23 первой теплопередающей секции 7 и второй теплопередающей секции 9, соответственно. Объединенный верхняя поверхность 25 первой, второй и центральной вентиляторной опорных секций 11, 13, 15 определяет отверстие 27 вентилятора, которое соответствует диаметру вентилятора 29, причем который диаметр покрывает практически полностью ширину модульной противоточной охлаждающей колонны. Каждое устройство из первого и второго резервуарных корпусов холодной воды, первого и второго теплопередающих корпусов и первой, второй и центральной вентиляторных опорных секций предварительно изготавливают на заводе и доставляют в качестве модулей на место заключительного монтажа и изготовления модульной противоточной охлаждающей колонны согласно настоящему изобретению.

[0022] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения модульная противоточная охлаждающая колонна согласно настоящему изобретению может содержать единственный впуск 31 горячей технологической воды, который может быть расположен на торцевой, боковой или нижней поверхности одного из первого и второго резервуарных корпусов 3, 5 холодной воды, на торцевой или боковой поверхности одной из первой, центральной и второй вентиляторных опорных секций 11, 13, 15, или на торцевой или боковой поверхности одной из первой и второй теплопередающих секций 7, 9. Единственный впуск 31 может быть присоединен к впускной коллекторной системе 33, содержащей трубопровод 35, для направления поступающей горячей технологической воды в первый и второй теплопередающие корпуса 7, 9. Коллекторная система 33 также может необязательно содержать один или несколько регуляторов, таких как клапаны 37, блокировочные пластины, их эквиваленты или другие прерывающие/направляющие поток устройства для избирательного направления поступающей горячей технологической воды в оба из первого и второго теплопередающих корпусов 7, 9 или только в первый теплопередающий корпус 7, или только во второй теплопередающий корпус 9. Такие регуляторы могут быть использованы для предотвращения загрязнения, предотвращения обледенения или регулирования мощности, или, в том случае, если для одной теплопередающей секции требуется обслуживание, для повторной упаковки теплопередающей среды.

[0023] Отдельные теплопередающие секции также обеспечивают дублирование в том случае, если происходит повреждение одной теплопередающей секции. Согласно настоящему изобретению поврежденная секция может быть изолирована, и модульная охлаждающая колонна может продолжать работу и обеспечивать отвод тепла в течение ремонта поврежденной секции.

[0024] В том случае, если единственный впуск 31 воды расположен в резервуарном корпусе холодной воды, впускная коллекторная система 33 содержит стояки 39 резервуарной секции технологической воды для присоединения к первой и второй водораспределительным системам 41, 43 первого и второго теплопередающих корпусов 7, 9 через соответствующие стояки 45 теплопередающей секции технологическая вода (см. фиг. 11). Каждая из первой и второй водораспределительных систем 41, 43 может содержать головку 47, к которой прикреплено множество питающих трубопроводов 49, каждый из которых имеет множество выпусков или форсунок 51 для распределения горячей технологической текучей среды над теплопередающей средой 53. Когда клапаны 37 находятся в положении, обеспечивающем поток технологической текучей среды в обе теплопередающие секции 7, 9, противодавление на систему, производимое водораспределительной системой под давлением заставляет систему самостоятельно уравновешивать поток технологической текучей среды в две теплопередающие секции.

[0025] Каждая из модульных секций, которые описаны выше, может быть независимо изготовлена и доставлена на место заключительного монтажа. На месте заключительного монтажа первый и второй резервуарные корпуса 3, 5 холодной воды могут быть установлены на соответствующим образом подготовленное основание и присоединены друг к другу таким образом, что вода может проходить из одного резервуара холодной воды в другой через одно или несколько отверстий или каналов 55 между ними, чтобы обеспечивать выпуск воды из обоих резервуаров холодной воды через единственный выпуск 57.

[0026] Центральная вентиляторная опорная секция может быть доставлена отдельно (фиг. 13) или вместе с присоединенным вентиляторным двигателем 59 и приводным устройством 61 (фиг. 14).

[0027] Первый и второй теплопередающие корпуса не должны быть обязательно герметизированы, прикреплены или иным образом присоединены друг к другу в процессе заключительного монтажа на месте применения, что упрощает монтаж. Центральная вентиляторная секция 13 может быть изготовлена с интегрированной уплотнительной пластиной 63, проходящей вдоль центральной линии ее нижней поверхности, чтобы покрывать и герметизировать зазор 65 между двумя теплопередающими корпусами.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в противоточных охлаждающих колоннах для охлаждения горячей технологической воды. Имеющая единственный впуск/единственный выпуск модульная противоточная охлаждающая колонна, в которой присутствуют две теплопередающие секции, установленные над двумя секциями резервуаров холодной воды и под тремя вентиляторными секциями, причем каждая теплопередающая секция имеет свою собственную водораспределительную систему и сток в свою собственную отдельную секцию резервуара холодной воды. Водораспределительная система может обеспечивать поток через обе теплопередающие секции или только через одну секцию. Центральная вентиляторная опорная секция поддерживает механическую приводную систему для вентилятора и имеет уплотнительную пластину в своей нижней части для герметизации зазора между двумя теплопередающими секциями. Технический результат - повышение эффективности доставки и монтажа элементов модульной охлаждающей колонны, а также обеспечение работоспособности и отвода тепла в течение ремонта поврежденной секции. 16 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Модульная противоточная охлаждающая колонна, содержащая:

первый резервуарный корпус холодной воды;

второй резервуарный корпус холодной воды;

первый прямой теплопередающий корпус, содержащий теплопередающую среду, причем указанный первый прямой теплопередающий корпус имеет такие размеры и конфигурацию, чтобы находиться непосредственно над указанным первым резервуарным корпусом холодной воды;

второй прямой теплопередающий корпус, содержащий теплопередающую среду, причем указанный второй прямой теплопередающий корпус имеет такие размеры и конфигурацию, чтобы находиться непосредственно над указанным вторым резервуарным корпусом холодной воды;

первую вентиляторную опорную секцию, имеющую такие размеры и конфигурацию, чтобы находиться непосредственно над первой частью верхней поверхности указанной первой прямой теплопередающей секции;

вторую вентиляторную опорную секцию, имеющую такие размеры и конфигурацию, чтобы находиться непосредственно над первой частью верхней поверхности указанной второй прямой теплопередающей секции, причем центральная вентиляторная опорная секция имеет такие размеры и конфигурацию, чтобы находиться сверху и покрывать вторую часть указанной верхней поверхности указанной первой прямой теплопередающей секции и вторую часть указанной верхней поверхности указанной второй прямой теплопередающей секции;

первую водораспределительную систему, расположенную над указанной теплопередающей средой в указанном первом прямом теплопередающем корпусе;

вторую водораспределительную систему, расположенную над указанной теплопередающей средой в указанном втором прямом теплопередающем корпусе;

единственный впуск горячей технологической воды, расположенный в одном устройстве из указанного первого резервуара холодной воды, указанного второго резервуара холодной воды, указанной первой вентиляторной опорной секции, указанной второй вентиляторной опорной секции и указанной центральной вентиляторной опорной секции;

единственный выпуск холодной воды, расположенный в одном устройстве из указанного первого резервуара холодной воды и указанного второго резервуара холодной воды, причем указанный единственный впуск горячей технологической воды соединен с указанными первой и второй водораспределительными системами через коллекторную систему впуска воды.

2. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанная центральная вентиляторная опорная секция содержит уплотнительную пластину, проходящую в направлении продольной центральной линии ее нижней поверхности для герметизации продольного зазора между соответствующими внутренними продольными краями указанных первого и второго прямых теплопередающих корпусов.

3. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанный единственный впуск горячей технологической воды расположен в одном резервуаре из указанного первого резервуара холодной воды и указанного второго резервуара холодной воды.

4. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 3, в которой указанная коллекторная система впуска воды расположена в одном или обоих резервуарах из указанных первого и второго резервуаров холодной воды.

5. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанный единственный впуск горячей технологической воды расположен в одной секции из указанной первой вентиляторной опорной секции, указанной второй вентиляторной опорной секции и указанной центральной вентиляторной опорной секции.

6. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 5, в которой указанная коллекторная система впуска воды расположена в одной или нескольких секциях из указанной первой вентиляторной опорной секции, указанной второй вентиляторной опорной секции и указанной центральной вентиляторной опорной секции.

7. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанный единственный впуск горячей технологической воды расположен в одной секции из указанной первой теплопередающей секции и указанной второй теплопередающей секции.

8. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 7, в которой указанная коллекторная система впуска воды расположена в одной или нескольких секциях из указанной первой теплопередающей секции и указанной второй теплопередающей секции.

9. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанные первый и второй резервуары холодной воды определяют один или несколько проточных каналов холодной воды для пропускания холодной воды между указанными первым и вторым резервуарами холодной воды.

10. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, дополнительно содержащая вентиляторную приводную систему, выполненную с возможностью опоры на указанную центральную вентиляторную опорную секцию.

11. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, дополнительно содержащая вентилятор, имеющий такие размеры и конфигурацию, чтобы иметь возможность опоры на указанную центральную вентиляторную опорную секцию, причем указанный вентилятор имеет вентиляторные лопасти, которые проходят над указанной первой вентиляторной опорной секцией, указанной второй вентиляторной опорной секцией и указанной центральной вентиляторной опорной секцией.

12. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанная коллекторная система впуска воды содержит по меньшей мере один регулятор для избирательного направления горячей технологической воды в обе из указанных первой и второй водораспределительных систем, только в указанный первый водораспределительный коллектор или только в указанный второй водораспределительный коллектор.

13. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 4, в которой указанная коллекторная система впуска воды содержит по меньшей мере один регулятор для избирательного направления горячей технологической воды в обе из указанных первой и второй водораспределительных систем, только в указанный первый водораспределительный коллектор или только в указанный второй водораспределительный коллектор.

14. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 6, в которой указанная коллекторная система впуска воды содержит по меньшей мере один регулятор для избирательного направления горячей технологической воды в обе из указанных первой и второй водораспределительных систем, только в указанный первый водораспределительный коллектор или только в указанный второй водораспределительный коллектор.

15. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 8, в которой указанная коллекторная система впуска воды содержит по меньшей мере один регулятор для избирательного направления горячей технологической воды в обе из указанных первой и второй водораспределительных систем, только в указанный первый водораспределительный коллектор или только в указанный второй водораспределительный коллектор.

16. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанные первая и вторая водораспределительные системы расположены внутри указанных первой и второй теплопередающих секций соответственно.

17. Модульная противоточная охлаждающая колонна по п. 1, в которой указанные первая и вторая водораспределительные системы расположены внутри одной или нескольких секций из указанных первой, центральной и второй вентиляторных опорных секций.