Патент на изобретение №2272977

(54) ГРАДИРНЯ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано для охлаждения оборотной воды на электростанциях, предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности. Градирня содержит корпус с воздуховходными окнами, водораспределительные коллекторы с разбрызгивателями, размещенные над и под оросителем, водораспределительный коллектор под оросителем подключен к независимому источнику водоснабжения через водяной насос высокого давления и связан с кольцевыми испарителями, равномерно размещенными по площади поперечного сечения градирни, каждый из которых оснащен распылительными форсунками, расположенными по окружности колец, горизонтально подвешенных к трособлочной системе, закрепленной под оросителем. Изобретение позволяет повысить эффективность работы градирни в условиях жаркого климата. 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к таким тепломассообменным аппаратам, как градирни, и может быть использовано для охлаждения оборотной воды на электростанциях, предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности.

Известны градирни (см. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. М.: Госэнергоиздат, 1957), содержащие корпус с воздуховходными окнами в нижней части и установленные вверху водораспределитель и ороситель.

Известно устройство для охлаждения жидкости (см. авт. свид. СССР №572637, кл. F 28 С 1/00, 1977), в корпусе которого последовательно по ходу жидкости размещены поверхностная теплообменная ступень и контактная теплообменная ступень с разбрызгивающими соплами. Сопла направлены на поверхностную ступень, трубки которой снабжены пластинами сепаратора.

Известна установка, реализующая способ теплообмена между воздухом и жидкостью, описанный в авт. свид. СССР №1513364, кл. F 28 С 1/00, 1987 г. В корпусе установки размещены поверхностный и контактный теплообменники. В поверхностном теплообменнике межтрубное пространство подключено к линиям подвода и отвода жидкости, не допускающей контакта с воздухом, а трубки подключены к линии подвода второй жидкости и к разбрызгивающим соплам, направленным на орошение поверхностного теплообменника. Кроме того, поверхностный теплообменник снабжен пластинами сепаратора. В нижней части корпуса размещены воздуховходные окна и бак сбора второй жидкости.

Известна вентиляторная градирня, конструкция которой принята за прототип, описанная в авт. свид. СССР №1404782, кл. F 28 С 1/00, 1986. В корпусе градирни, оснащенном воздуховходными окнами, установлен водоуловитель, ороситель, состоящий по меньшей мере из двух ступеней, размещенных ярусами. Над верхней ступенью размещен основной водораспределитель с разбрызгивателями. С основным водораспределителем посредством трубопровода соединен дополнительный водораспределитель, размещенный под верхней ступенью. Дополнительный водораспределитель также оснащен разбрызгивателями, направленными на верхнюю ступень оросителя. Вода, подлежащая охлаждению, подается в основной и дополнительный водораспределители. Посредством разбрызгивателей обоих водораспределителей происходит орошение водой верхней ступени оросителя. Вода стекает, взаимодействуя с потоком восходящего воздуха, на нижнюю ступень оросителя и затем в водосборный бассейн.

Конструкции известных градирен в той или иной степени способствуют интенсификации процессов тепло- и массообмена в основном за счет увеличения поверхности теплообмена путем улучшения распределения или воздуха внутри градирни, или воды. Однако проблема охлаждения воды в летний период при высокой температуре окружающего воздуха, достигающей отметки 30°С и выше, как следует из уровня техники, изученного заявителем, не решена. Если оборотная вода, подаваемая в градирню на охлаждение, имеет температуру 35-40°С, а температура поступающего для охлаждения воды воздуха достигает той же отметки, то работа градирни неэффективна.

Технический результат – повышение эффективности работы градирни в условиях жаркого климата.

Указанный технический результат достигается тем, что градирня содержит корпус с воздуховходными окнами, водораспределительные коллекторы с разбрызгивателями, размещенные над и под оросителем, согласно изобретению водораспределительный коллектор под оросителем подключен к независимому источнику водоснабжения через водяной насос высокого давления и связан с кольцевыми испарителями в виде трубчатых элементов, равномерно размещенных по площади поперечного сечения градирни, каждый из которых оснащен высоконапорными вихревыми распылительными форсунками «туманообразующего типа», расположенными по окружности колец, горизонтально подвешенных к трособлочной системе, закрепленной под оросителем.

От наиболее близкого аналога, принятого за прототип, заявляемое решение существенно отличается, во-первых, размещением равномерно по площади поперечного сечения градирни кольцевых трубчатых элементов, связанных с водораспределительным коллектором независимого водоснабжения. Во-вторых, существенным для достижения указанного технического результата является установка равномерно по окружности каждого трубчатого элемента форсунок, обеспечивающих распыление воды из дополнительного источника в потоке поднимающегося вверх воздуха. И, в-третьих, вся эта водораспределительная система, описанная выше, расположена в полой части градирни под оросителем и направлена сопловыми отверстиями форсунок не на поверхность оросителя, а на восходящий воздушный поток. Признаки, отличающие решение от прототипа, не были выявлены при исследовании уровня техники и позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна». Как следует из изученного уровня техники, процесс теплообмена в градирнях осуществляется при непосредственном соприкосновении жидкости и газа. Подобный процесс теплообмена сопровождается процессом переноса массы из одной фазы в другую. В полых колонных аппаратах за счет распыления жидкой фазы в газовом потоке обеспечивается создание большой поверхности контакта фаз, что обуславливает высокую интенсивность работы аппаратов. Распыление жидкости обеспечивается установкой высоконапорных форсунок, имеющих микроскопическое сопловое отверстие для мелкодисперсного распыления. Между отличительными признаками изобретения и достигаемым техническим результатом причинно-следственная связь выражается в том, что при непосредственном соприкосновении горячего воздуха с жидкостью последняя испаряется и распространяется в воздушном потоке, а воздух охлаждается. Заявляемое техническое решение в отличие от известных заявителю решений, выявленных при изучении уровня техники, позволяет в градирне в условиях жаркого климата существенно понизить температуру воздуха, поступающего для охлаждения оборотной воды. С этой целью под оросителем установлены высоконапорные вихревые форсунки «туманообразующего типа», распыляющие холодную воду навстречу потоку воздуха. В отличие низконапорных брызгал, имеющих большое количество отверстий, орошающих поверхность оросителя, поверхность контакта фаз при установке распылительных высоконапорных вихревых форсунок в полом пространстве под оросителем обеспечена количеством этих форсунок по окружности каждого трубчатого кольцевого элемента и количеством трубчатых элементов по площади поперечного сечения градирни. Также созданию большой поверхности контакта фаз способствует и горизонтальная подвеска колец трубчатых элементов. Крепление водораспределительного коллектора с кольцевыми трубчатыми элементами посредством трособлочной системы позволяет осуществить хороший доступ к каждому из них при ремонтно-профилактических мероприятиях в процессе эксплуатации градирни. Перечисленная совокупность признаков изобретения не следует явным образом для обеспечения подготовки поступающего в градирню воздуха в части его охлаждения в условиях жаркого климата. Такой вывод свидетельствует о соответствии технического решения критерию изобретения «изобретательский уровень». Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен продольный разрез градирни, на фиг.2 – схема расположения оросительных элементов в поперечном сечении градирни, на фиг.3 – кольцевой испаритель с вихревыми распылительными форсунками «туманообразующего типа».

Градирня содержит корпус 1 с воздуховходными окнами 2 над водосборным бассейном 3, водораспределительный коллектор 4 с разбрызгивателем 5 и ороситель 6. Водораспределительный коллектор под оросителем 6 подключен к независимому от водораспределительного коллектора 4 источнику водоснабжения. Внутри корпуса 1 под оросителем 6 размещены кольцевые испарители 8 в виде трубчатых элементов, связанных между собой трубопроводом 9 для подачи воды через водяной насос 10 высокого давления из источника водоснабжения. Испарители 8 размещены в плоскости поперечного сечения градирни, равномерно распределены по площади сечения и подвешены посредством трособлочной системы 11. Испарители 8 снабжены вихревыми распылительными форсунками 12 «туманообразующего типа», установленными равномерно по окружности каждого испарителя 8. Отверстия форсунок 12 размером не более 40 мкм направлены вниз от оросителя 6.

Градирня работает следующим образом.

Оборотную воду, подлежащую охлаждению в градирне, подают на поверхность оросителя 6 через водораспределительный коллектор 4 посредством разбрызгивателя 5. По трубопроводу 9 к кольцевым испарителям (трубчатым элементам) 8 под высоким давлением (не менее 60 атм) подается холодная вода, распыляемая вихревыми форсунками 12 «туманообразующего типа» навстречу потоку восходящего воздуха, поступающего в градирню через воздуховходные окна 2, расположенные в нижней части корпуса 1. При соприкосновении горячего воздушного потока с холодной водяной завесой вода испаряется и распределяется в воздушном потоке. В связи с тем, что всякая испаряющаяся жидкость отнимает энергию из своего окружения, поток воздуха охлаждается. Вода, поступающая из водораспределительного коллектора 4 и орошающая поверхность оросителя 6, стекает вниз навстречу потоку воздуха, охлажденному при прохождении через испарители 8. Оборотная вода, взаимодействуя с холодным воздухом, как и в обычной градирне, охлаждается и стекает в водосборный бассейн 3.

Формула изобретения

Градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами, водораспределительные коллекторы с разбрызгивателями, размещенные над и под оросителем, отличающаяся тем, что водораспределительный коллектор под оросителем подключен к независимому источнику водоснабжения через водяной насос высокого давления и связан с кольцевыми испарителями, равномерно размещенными по площади поперечного сечения градирни, каждый из которых оснащен распылительными форсунками, расположенными по окружности колец, горизонтально подвешенных к трособлочной системе, закрепленной под оросителем.

РИСУНКИ