Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является решение по а.с. СССР №435442, С02В 1/10 от 04.07.72 г., включающее систему оборотного водоснабжения с применением градирен, соединенных между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды (прототип).

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность из-за невысокой степени распыла жидкости форсунками и неэкономичность из-за перерасхода воды за счет отсутствия пластинчатого оросителя и каплеуловителя.

Технический результат - повышение производительности работы контактных охладителей.

Это достигается тем, что в системе оборотного водоснабжения с применением градирен, соединенных между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды, каждая из соединенных между собой градирен содержит корпус, в нижней части которого расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды, которые соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления, при этом один бак соединен с насосом, который подает охлажденную в градирне воду потребителю, которая снова поступает через вентиль по трубопроводу во второй бак, из которого нагретая вода насосом через фильтр и вентиль подается по трубопроводу в коллектор с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни, а на участке между фильтром и вентилем установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра, состоящая из манометра и вентиля.

На фиг.1 изображена схема системы оборотного водоснабжения с градирнями, имеющими раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды, на фиг.2 - схема форсунки.

Система оборотного водоснабжения с градирнями, имеющими раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды (фиг.1) включает в себя корпус 1 градирни (возможен вариант с несколькими параллельно соединенными градирнями - на чертеже не показано), в нижней части которой расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды: бак 2 и бак 12 с системой подпитки 3 воды, затрачиваемой на испарение. Баки 2 и, 12 (емкости) соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления.

Бак 2 соединен с насосом 6, который подает охлажденную в градирне воду потребителю 8. На участке между насосом 6 и потребителем 8 установлена система контроля гидравлического сопротивления системы, состоящая из манометра 9 и вентиля 10. После нагрева воды в потребителе 8 она снова поступает через вентиль 11 по трубопроводу 4 во второй бак 12, из которого нагретая вода насосом 13 через фильтр 7 и вентиль 17 подается по коллектору 14 в форсунки 5, размещенные в верхней части корпуса градирни.

Вода охлаждается встречным потоком воздуха, поступающего противотоком снизу и цикл тепломассообменного процесса повторяется. На участке между фильтром 7 и вентилем 17 установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра 7, состоящая из манометра 16 и вентиля 15. Форсунка 5 для распыливания жидкостей расположена на коллекторе.

Каждая из форсунок (фиг.2) включает в свой состав корпус 18, который выполнен в виде подводящего штуцера с отверстием 25 для подвода жидкости из магистрали, и соосно соединенной с ним цилиндрической гильзой 19 с внешней резьбой 20. Соосно корпусу 18, в его нижней части подсоединено посредством гильзы 21 с внутренней резьбой сопло 22, выполненное в виде центробежного завихрителя 23 потока жидкости в виде глухой цилиндрической вставки 29 с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами 30 в виде цилиндрических отверстий. Гильза 21 является частью сопла 22 и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю 23. В торцевой поверхности центробежного завихрителя 23 выполнены последовательно соединенные, соосные между собой и корпусом 18 осевые коническое 27 и цилиндрическое 28 дроссельные отверстия.

Центробежный завихритель 23 установлен в цилиндрической камере 26 корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры 24 для подвода жидкости к тангенциальным вводам 30 центробежного завихрителя 23 и соединен с тремя камерами, установленными последовательно и соосно ему: конической 31, цилиндрической 32, диффузорной выходной камерой 33, причем камеры установлены таким образом, что выход одной камеры является входом для другой. Тангенциальные вводы 30 выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности вставки 29.

Система оборотного водоснабжения с применением градирен работает следующим образом.

Эффект охлаждения в градирне достигается за счет испарения 1% циркулирующей через градирню воды, которая разбрызгивается форсунками 5 и в виде пленки стекает в бак через сложную систему каналов оросителя навстречу потоку охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентиляторами (на чертеже не показано). Эффективный каплеотделитель позволяет снизить потери воды в результате капельного уноса. Количество капельной влаги, уносимое потоком воздуха, зависит от плотности орошения и при максимальном значении 25 м³/(час-м²) не превышает 0,1% от величины объемного расхода охлаждаемой воды через градирню.

Одним из важных моментов для наиболее эффективного использования градирен в водооборотной системе является оптимальный выбор схемы гидравлических контуров подключения. Схемы гидравлических контуров могут различаться в зависимости от количества градирен, используемых в одном контуре, а также от характера потребителя. Диапазон регулирования производительности градирни определяется характером потребителя. Самый простой гидравлический контур отдельной градирни, используемый для одного участка обслуживания, приведен на фиг.1. Вода из градирни 1 поступает в бак 2, откуда циркуляционным насосом 6 подается потребителю 8 и далее в градирню 1. Здесь обратная вода, поступающая от потребителей 8, отстаивается в накопительных (емкостях) баках 2 и 12, объем которых рассчитывается примерно на 5-10 минут работы установки. Из нее насос 13 (насосы) контура приготовления рабочей жидкости откачивают воду на испарительные градирни 1. Из градирни охлажденная вода поступает в аналогичную ванну (бак). Основная отличительная черта такой схемы - гидравлическая независимость контуров приготовления рабочей воды и потребления, обеспечиваемая наличием компенсационной трубы между емкостями (баками). Может использоваться также и одна емкость с перегородкой, обеспечивающей перелив между ее частями. Вследствие этого совершенно не обязательно постоянно регулировать мощность градирен в соответствии с требованиями пользователя. Вентиляторы градирен могут работать в режиме просто "Вкл/Выкл". Кроме этого, каждая такая градирня работает всегда с полной нагрузкой и обеспечивает максимально возможное охлаждение воды для данных погодных условий. Обе схемы не. чувствительны к заморозкам, поскольку градирни полностью дренируются в накопительные емкости, устанавливаемые в помещении, либо расположенные под землей.

Форсунка разбрызгивающего устройства работает следующим образом. В полости вставки 29, выполняющего функцию центробежного завихрителя 23 жидкости, происходит формирование вихря, который закручивает струю жидкости, истекающую из цилиндрического 28 дроссельного отверстия. Закрученный поток жидкости в полости вставки 29 образуется за счет смешения струй, истекающих из тангенциально направленных каналов 30. На выходе из полости вставки 29 формируется поток жидкости, характеризующийся постоянной тангенциальной скоростью. При этом угловая скорость закрученного потока жидкости в канале сопла 22 распылителя определяет величину угла распыла генерируемого газокапельного потока.

Величина тангенциальной скорости в полости вставки 29 зависит от соотношения общей площади поперечного сечения тангенциальных каналов 30 и площади сечения осевого цилиндрического 28 дроссельного отверстия. Сформированный в центробежном завихрителе 23 закрученный поток жидкости поступает во входное отверстие конической камеры 31. При прохождении участков 32 и 33 формируется ускоренный поток жидкости. Интенсивное образование кавитационных пузырьков в закрученном потоке жидкости происходит в диффузорной выходной камере 33.

В зимнее время эксплуатация градирен может усложняться из-за обмерзания их конструкций, особенно это относится к градирням расположенным в суровых климатических условиях. Обмерзание градирен может привести к аварийному состоянию, вызывая деформации и обрушение оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося на нем льда. Поэтому в зимний период не следует допускать колебаний тепловой и гидравлической нагрузок, необходимо обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по площади оросителя и не допускать понижения плотности орошения на отдельных участках.