Результат интеллектуальной деятельности: Безвентиляторная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды в градирнях ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий.

Известна градирня, содержащая башню, на боковой поверхности которой расположены воздуховходные окна с форсунками для эжекции охлаждающего воздуха, причем в окнах установлены наклоненные внутрь градирни жалюзи, образующие расположенные ярусами каналы, а форсунки размещены перед входными горловинами последних, причем форсунки выполнены центробежными, каждая из них содержит корпус с камерой, в которой расположен шнек с винтовой внешней канавкой и выполнен из дорогих (вольфрам, рубин и т. д.) твердых материалов, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием [Патент РФ №2350870, МПК F28 С1/00, F28 F25/ 06, 2009].

Основным недостатком конструкции известной градирни является недостаточное количество воздуха, поступающего в полость градирни обусловленное тем, что форсунки создают малое разрежение в воздуховходных окнах и дороговизна исполнения градирни, обусловленная высокой стоимостью материалов для изготовления форсунок, что уменьшает ее эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является градирня, содержащая вертикальную башню с воздухозаборным окном, резервуар для сбора охлажденной воды и водораспределительную систему, которая включает кольцевой водоподводящий коллектор с радиальными патрубками, установленными с наклоном от центра к периферии, и поярусно размещенные форсунки, сопла которых ориентированы к центру башни под разными углами к горизонтальной плоскости. При этом суммарное проходное сечение и угол наклона сопел форсунок каждого вышерасположенного яруса больше, чем суммарное проходное сечение и угол наклона сопел форсунок нижерасположенного ряда. Кроме того, угол наклона сопел форсунок к горизонтальной плоскости равномерно увеличивается от 0^o на нижнем ярусе до 45^o на верхнем ярусе, а диаметр сопел форсунок и/или их количество на вышерасположенном ярусе больше, чем соответственно диаметр сопел форсунок и/или их количество на нижерасположенном ярусе [Патент РФ №2099662, МПК F28 С1/00, 1997].

Основным недостатком известной градирни является недостаточное количество воздуха, поступающего в полость градирни обусловленное тем, что форсунки создают малое разрежение в воздуховходных окнах и связанное с этим недостаточное охлаждение оборотной воды, что снижает ее эффективность.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности безвентиляторной градирни.

Технический результат достигается безвентиляторной градирней, содержащей вертикальную башню с водопароулавливателем, воздухозаборными окнами, резервуар для сбора охлажденной воды и водораспределительную систему, которая включает кольцевой водоподводящий коллектор с радиальными патрубками, установленными с наклоном от центра к периферии равным углу наклона стен башни, на которых в шахматном порядке поярусно размещены форсунки, ориентированные относительно касательной окружности и горизонтальной плоскости, на которой они расположены, под углами α₁ и α₂, соответственно, причем, каждая форсунка снабжена водоструйным эжектором, состоящим из раструба, соосно надвинутого на выходное сопло форсунки, соединенного с конусом и цилиндрической камерой смешения с открытым торцом, внутренняя поверхность башни поярусно снабжена водосборными желобами, состоящими из двух соединенных между собой полуколец, наклоненных под углом α₃ несколько большим угла естественного откоса воды по направлению к диаметру окружности, на которой они расположены и снабженных в месте стыковки полуколец вертикальными сливными трубами.

Предлагаемая безвентиляторная градирня (БВГ) изображена на фиг. 1–6 (фиг. 1, 2 – общий вид и вид сверху, фиг 3–узел эжекции, фиг. 5–6 – узел стыковки сливных желобов).

БВГ содержит вертикальную башню 1 с водопароулавливателем 2, воздухозаборными окнами 3, резервуар для сбора охлажденной воды 4 и водораспределительную систему 5, которая включает кольцевой водоподводящий коллектор 6 с радиальными патрубками 7, установленными с наклоном от центра к периферии равным углу наклона стен башни 1, на которых в шахматном порядке поярусно размещены форсунки 8, ориентированные относительно касательной окружности и горизонтальной плоскости, на которой они расположены, под углами α₁ и α₂, соответственно. При этом, форсунки 8 снабжены водоструйным эжектором 9, состоящим из раструба 10, соосно надвинутого на выходное сопло 11 форсунки 8, соединенного с конусом 12 и цилиндрической камерой смешения 13 с открытым торцом. Внутренняя поверхность башни 1 поярусно снабжена водосборными желобами 14, состоящими из двух соединенных между собой полуколец 15, наклоненных под углом α₃ несколько большим угла естественного откоса воды по направлению к диаметру окружности, на которой они расположены и снабженных в месте стыковки полуколец 15 вертикальными сливными трубами 16.

БВГ работает следующим образом. Охлаждаемая оборотная вода подается в кольцевой коллектор 6, равномерно распределяется по радиальным патрубкам 7 и через сопла 11, поярусно размещенных в шахматном порядке форсунок 8, засасывают через эжектор 9 наружный воздух в количестве V_1В с температурой t_1В, после чего охлажденные водовоздушные струи с температурой t₂ из цилиндрических камер смешения 13 с большим напором истекают в наклонно–вертикальном направлении, создавая закрученный вихревой поток в направлении к верху башни 1, одновременно эжектируя восходящий поток воздуха, поступающий через воздухозаборное окно 3 в нижнюю часть башни 1 в количестве V_2В с температурой t_1В за счет разрежения, созданного эжекторами 9. При этом, вертикальному направлению закрученного вихревого водовоздушного потока способствует самотяга, обусловленная разностью температур и плотностей нижних и верхних слоев воздуха [Ю. П. Гусев, Основы проектирования котельных установок – М.: Стройиздат, 1977, с.143], в водовоздушных вихрях происходит интенсивный теплообмен капель воды с воздухом и воздействие на них центробежной силы, в результате чего, значительная часть, охлажденных и отсепарированных из капельно-воздушного потока капель воды отбрасываются к стенкам башни 1, стекают по ним в водосборные желоба 14, откуда под действием силы тяжести через сливные трубы 16 охлажденная вода стекает в резервуар 4, а отработанный нагретый воздух поднимается вверх, проходит через водопароулавливатель 2, где освобождается от остаточных капель воды и пара, после чего отводится в атмосферу через верхний срез башни 1. Уловленные в водопароулавливателе 2 капли воды под действием сил тяжести падают вниз, попадая при этом в закрученный воздушный поток и также под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам башни 1, стекают по ним в водосборные желоба 14, откуда через трубы 16 также попадают в резервуар 4.

Конструктивные размеры эжекторов 9, их расположение и количество, углы α₁ и α₂ определяются расчетным путем в зависимости от производительности градирни, параметров наружного воздуха и требуемых параметров оборотной воды.

Таким образом, предлагаемая безвентиляторная градирня позволяет за счет использования в водораспределительной систем эжекторов и создания закрученного вихревого потока водовоздушной смеси, упростить и удешевить конструкцию, исключив из нее вентилятор, снизить температуру охлаждаемой воды и ее унос в атмосферу без дополнительного расхода электроэнергии, что повышает экономическую и экологическую эффективность работы градирни.