Установка для послойного намораживания и размораживания льда в естественных условиях Советский патент 1981 года по МПК F25C1/02 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОСЛОЙНОГО НАМОРАЖИВАНИЯ И РАЗМОРАЖИВАНИЯ ЛЬДА Б ЕСТЕСТВЕННЫХ Изобретение относится к технике производства льда. Известна установка для послойного намораживания и размораживания льда в есгественных условиях, которая содержит льдоплощадку, насос, связанный с напорными трубами для подвода воды на льдоплощадку, вертикальные стояки с водокольцевыми форсунками, дренажный трубопровод D. Однако получение льда из засоленны и оборотных вод с помощью известной установки осуществляется с низкой эффективностью, что не позволяет получать большие массивы льда и требует больших затрат энергии. Цель изобретения - обеспечение получения льда из засоленных и оборотнй вод. Поставленная цель достигается тем что установка pя послойного наморажи вания и размораживания льда в естественных условиях, содержащая льдоплощадку, насос, связанный с напорными УСЛОВИЯХ трубами для подвода воды на льдоплощадку, вертикальные стояки с водокольдевыми форсунками, дренажный трубопровод, снабжена перфорированными рассолоотводящими трубами, объединенными общим коллектором, и откачным насосом, льдоплощадка имеет насыпной дренирующий слой, при этом трубы для подвода воды и рассолоотводящие трубы установлены с уклоном 1-2, последние расположены в дренирующем слое, а на вертикальных стояках смонтированы вибраторы и сменные рассекатели воды. Кроме того, целесообразно один из рассекателей, предназначенный для наморажийания, выполнить в виде конуса, а другой рассекатель, предназначенный для размораживания, в виде перфорированной полусферической оболочки. На фиг. I изображена установка для послойного намораживания и размораживания льда в естественных условиях, вид сверху; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения установки, общий вид; на фиг. 4 стояк с водокольцевой форсункой для намораживания; на фиг. 5 - водокольцевая форсунка для размораживания. Установка содержит нагнетающие насосы 1, соединенные с напорными трубами 2 для подвода воды уменьшающего ся к периферии сечения и наклоненными в сторону насосов 1 и к горизонту на 1-2, наклонные трубные отводы 3, льдоплощадку 4 намораживания с вертикальными стояками 5, снабженными вибраторами 6, форсунками 7 и присоединенными к трубным отводам 3 или непосредственно к напорным трубам 2. Трубные стояки 5 могут быть невмораживаемыми в ледяной блок 8, а поэто му могут располагаться, преимуществен но, возле кювета 9 или дамбы Ш, кото рые предназначены частично и для защи ты от сдувания разбрызгиваемой воды при намораживании и от растекания теп лой воды при размораживании. В случае наличия широкой льдоплощадки 4 водоподводящие коммуникации с трубными отводами 3 расположены на на сыпном дренирующем слое 11, например из щебня или гравия, укрывающем льдоплощадку 4 и уложенные на ней перфорированные рассолоотводящие трубы, объединенные общим дренажным коллекто ром 12, подключенные к откачному насо су 13, соединенному, например, с рассолоотстойниками 14. Кюветы 9, ограниченные дамбами 10, соединены, преимущественно, при помощи лотка 15 с потребителями талой воды, например, с конденсатором 16 или насосами,17 и С их циркуляционными т. д. Для улучшения условий обслуживания установки, особенно в зимнее время, стояки 5 MOjyT быть смонтированы сразу на всю высоту намораживания ледяного блока В (порядка 100 максимальных диаметров напорной трубы 2). Для обеспечения прочности и устойчивости стояки 5 должны быть продольно-оребренными, по крайней мере, тремя ребрами и скрепланн-з1ми тоже хотя бы тремя расчалками 18 с анкерами 19. Стояки 5 снабжены сменными рассекателями струи воды либо в видеiконуса 20 для намораживания, либо в виде перфорированной полусферической оболо ки 21 для образования мелкодисперсног водяного экрана в теплое время года. Если почему-либо нет возможности стояки 5 монтировать сразу на всю высоту намораживачия, а форсунки 7 ставить универсальные, то стояки 5 могут быть сборными из отдельных секций 22. Для наращивания стояка 5 секция 22 прикрепляется к верхнему торцу предыдущей секции стояка по мере вмораживания его в лед. В случае незначительной засоленности намораживаемой воды и относительно узкой и длинной площадки, где имеющееся небольшое количество рассолов бу дет успевать уходить через дренажный слой без вибрирования трубных стояков 5, можно обеспечить заметную экономию длины этих стояков, укладывая трубные отводы 3 на заранее сооруженные,.желательно железобетонные, эстакады 23, имеющие среднюю высоту порядка 75% от высоты намораживаемого ледяного блока 8, благодаря выбору соответствующей траектории полета струй воды или высоты трубного стояка 24, установленного над эстакадой 23. В случае укладки трубных отводов 3 на эстакады 23 становится возможным использование V - образно-наклонных стояков 25, С веерными соплами 26, дающими плоские (веерные струи воды по обе стороны от отвода 3.. При ориентации эстакад и расположения напорной трубы 2 для удобства эксплуатации установки следует учитывать господствующие направление ветра, особенно зимой. Для избежания вмораживания труб 2 они должны располагаться с подветренной стороны, а эстакады 23 - вдоль ветра. Для повьш1ения надежности установки в суровые морозы напорные трубы 2 могут быть снабжены внутренним обогревом, выполненным, например, в виде трубы 27, подводящей теплую воду на вход нагнетаюшрих насосов 1 и отключаемой при помощи, например, запорной арматуры 28, когда отпадает необходимость обогрева. При расположении части или всего ледяного блока 8 в основном на прибрежном мелководье, возле этого блока 8 с безопасным от обрушения с него льдин зазором может быть установлено, преимущественно, плавучее пленочное ограждение 29. Благодаря наклонному расположению в сторону насосов и к горизонту на 1-2° напорных труб и отводов от них вода из них при различных остановках насосов выливается из-стояков и наклонных труб примерно с такой же ско 5 .ростью как и при подаче на разбрызгивание, а Поэтому вода не успевает замерзать в трубах. Выполнение форсунок 7 универсальными для двух сезонов (намораживания и экранирования,т.е. управляемого разм раживания) , обеспечивается при помощи крепления к нему на оси 30 поворо ной фигурной крестовины 31, к отогну тому концу 32 которой на резьбе прикреплен вдоль продольной оси сопла конусный рассекатель 20, а к другому ее разьбовому концу 33 прикреплен эк ранирующий рассекатель в виде перфорированной оболочки 21. Перемещение крестовины без выхода на ледяной блок обслуживающего персо нала можно осуществить, например, при помощи часового механизма 34, пр водная шестеренка 35 которого может повернуть в соответствзпощую сторону зубчатый сектор 36 крестовины в эяданное часовому механизму 34 время, для значительного зам«гдлзния таяния, льда, например, путем подачи на экра- нирование самой холодной талой воды (близкой по температуре к ) пока еще не успела нагреться вода в водохр нилищах, откуда ее забирают для охлаж дения конденсаторов. Устройство работает следующим образом. Намораживаемая вода насосами 1 через трубы и форсунки 7 подается равномерными струями возможно вьше вверх и вдаль на дренирующий слой 11 льдоплощадки 4. Удлинение траектории полета струи воды позволяет усилить ее переохлаждение еще до падения вначале на дренирующий слой, а затем на намерзающий блок 8 льда. При этом происходит вымораживание рассолов, имеющихся в воде, т. е. опреснившаяся вода при. суровых морозах может частично замерзать в виде градин еще в полете, а рассолы, замерзая позже, успевают про сачиваться в дренирующий слой 11 и частично стекать в кювету 9, откуда насосом 13 по дренажным коллекторам 12 откачиваются в рассолоотстойник 14 или в канализацию. Такое увеличение объемов намораживания в пределах от 2 до 10 м льда на 1 кВт, например, установленной мощности обслуживаемой ТЭС позволяет получить и критические объемы в несколько миллионов кубометров льда, не успевающие полностью растаять за жаркое лето без защиты их от естест56венного таяния при помощи традицион ных теплоизолирующих покрытий, которые здесь неприемлемы, потому что ледяной блок должен отдавать талую воду на ТЭС постоянно примерно до половины потребности ТЭС в охлаждающей конденсат воде. Поэтому наиболее подходящей защитой от неуправляемого таяния ледяного блока летом является мелкодисперсный водяной экран, расход воды на который в 2-4 раза больше, чем зимой на намораживание. Такой водяной экран, оседая на лед, дает дополнительные количества охлажденной воды к объемам талой воды, получившейся при охлаждении воды экрана (об ледяной блок), выполняющего следовательно две роли: защиты льда от неуправляемого таяния и регулирования, количества производимой охлажденной воды. При этом весной имеется возможность замедлять таяние льда подачей в экран холодной талой воды с t 0°С а в жар.чую погоду может потребоваться значительное увеличение потребления охлажденной и талой воды, для чего в экран может подаваться теплая вода. Температура этой теплой воды и другие режимы работы могут назначаться автоматическими управляющими устройствами . Во избежании уменьшения напора воды и дальности полета струи необходимо постепенно уменьшать сечение напорных труб 2 по мере удаления стояков 5 от нагнетающих насосов 1, а для соблюдения постоянства расходов воды на намораживание в любом месте ледяного блока 8 целесообразно к его периферии (от насоса 1) увеличивать плотность (частоту установки) форсунок 7, иначе к периферии блок 8 будет иметь меньшую высоту и ширину, чем в его начале. Летом защитный мелкодисперсный водяной экран должен быть крайне турманообразным водоемким. Несмотря на такие различные режимы подачи воды на намораживание и размораживание, можно подобрать универсальные сопла с быстро заменяемыми элементами, позволяющими совести до минимума выходы обслуживающего персонала на лед для такой замены. Отток рассолов из льда и частично через его капилляры в дренирующий слой 11, дренажные коллекторы 12 и кюветы 9 требуется интенсифицировать: особенно в суровые морозы при помощи

электрических или гидравлических виб раторов 6.

При вибрировании стояков 5, их расчалок 18 и других элементов, выступающих изо льда, вокруг гщк во .льду образуются зазоры и микротрещины, по которым рассолы как бы просеиваются вниз, и таким образом, ускоряется рассолоотделение и их удаление из льдоблока 8.

Главными показателями эффективности использования установки, например на ТЭС являются увеличение охлаждающей способности системы водоснабжения ТЭС с учетом среднемесячных результатов наблюдений за погодными данными, приводимыми местными метеорологическими бюро; более экономное снижение температуры охлада;ающей воды (tjjj(/ для конкретного потребителя ; облегчение обеспечения санитарных норм по температуре воды в районе водосброса.

Таким образом, установка может обеспечить повьшение гарантированности водообеспечения потребителя, преимущественно ТЭС.

Формула изобретения

1. Установка для послойного намораживания и размораживания льда в естес

венных условиях, содержащая льдоплощадку, насос, связанный с напорными трубами для подвода воды на льдоплощадку, вертикальные стояки с водокольцевыми форсунками, дренажный трубопровод, отличающаяся тем, что, с целью получения льда из засоленных и оборотных вод, она снабжена перфорированными рассолоотводящими трубами, объединенными общим коллектором, и откачным насосом, льдоплощадка имеет насыпной дренирующий слой при этом трубы для подвода воды и рз.ссолоотводящие трубы установлены с уклоном 1-2, последние расположены в дренирующем слое а на вертикальных стояках смонтированы вибраторы и сменные рассекатели воды.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что один из рассекателей, предназначенный для намораживания, выполнен в виде конуса, а другой, предназначенный для размораживания - в виде перфорированной полусферической оболочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бобков В. А. Производство и применение водного льда, М., Госторгиздат, 1961, с. 26-27. I X I / N A v

фуг. f J}Mff ffme/fA -j-v