КОМБИНИРОВАННАЯ ГРАДИРНЯ

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплообменным аппаратам, и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения тепловых электростанций и промышленных предприятий, где применяются башенные и/или вентиляторные градирни.

Во всех типах башенных и вентиляторных градирен имеется: водораспределительная система, предназначенная для равномерного распределения воды по полезной площади градирни, оросительное устройство, которое является активной областью теплосъема в градирнях, и воздухораспределительное пространство, обеспечивающее доступ воздушного потока по всей внутренней площади градирни, при этом охлаждение циркуляционной воды, как показывают данные натурных испытаний, в водо- и воздухораспределительном пространствах минимально.

Известна насадка для теплообменного аппарата (оросительное устройство градирни), содержащая вертикальные сетчатые листы, выполненные из взаимно пересекающихся неметаллических нитей с образованием между ними ячеек в виде параллелограмма (патент РФ №2133938, МПК F 28 F 25/08, опубл. 27.07.1999 г.).

Недостатком аналога является то, что совершенствование оросительного устройства градирни идет по пути увеличения ее охлаждающей способности за счет увеличения свободной водной поверхности, турбулизации воздушного и водного потоков, и, как следствие, все это за счет увеличения аэродинамического сопротивления градирни. С развитием оросительного устройства по высоте или увеличением его плотности (сопротивления) связан расход воздуха, проходящий через градирню. Уменьшение расхода воздуха приводит к снижению охлаждающей способности в целом. Отсюда появляется естественное ограничение возможности развития и совершенствования оросительного устройства градирни.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является брызгальная градирня, содержащая корпус с возуховходными окнами в нижней части, водораспределительную систему с форсунками, направленными выходными отверстиями вверх, и расположенную симметрично продольной оси вытяжной башни, водосборный бассейн, размещенный под корпусом градирни, вытяжное устройство, выполненное в виде вентилятора и расположенное над корпусом, водоуловительное устройство и каплезадерживающее устройство в виде пространственной конструкции (патент РФ N 2183005, МПК F28C 1/00, опубл. 27.05.2002 г.).

Недостатком патента-прототипа, где охлаждение воды происходит с поверхности мелкофракционного капельного потока, является сравнительно малый диапазон гидравлических и тепловых нагрузок, при которых этот тип градирни эффективно охлаждает циркуляционный расход воды. Уменьшение тепловых и гидравлических нагрузок от расчетных связано с уменьшением напора воды на разбрызгивающее устройство, что приводит к укрупнению капель, уменьшению свободной водной поверхности, с которой происходит теплосъем, что, в конечном счете, снижает охлаждающую способность градирни.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в увеличении величины активной области градирни без увеличения аэродинамического сопротивления.

Для достижения этого технического результата в комбинированной градирне, содержащей корпус в виде вытяжной башни с воздуховходными окнами в нижней части или корпус вентилятора, водоуловительное устройство, водосборный бассейн, размещенный под корпусом градирни, водораспределительную систему с разбрызгивающимися форсунками, выходные отверстия которых направлены вверх, и оросительное устройство, разбрызгивающие форсунки, например, эвольвентного типа расположены на удалении от верха оросительного устройства на расстоянии 0,1-1,0·h, где h - высота оросительного устройства, при этом напор воды перед разбрызгивающей форсункой должен быть в диапазоне 0,2-1,0 атм.

Признаки, отличающие предлагаемую градирню от наиболее близкой к ней известной по патенту Российской Федерации №2183005 (прототип), характеризуют наличие разбрызгивающих форсунок, расположенных на удалении от верха оросительного устройства на расстоянии 0,1-1,0·h, и подача напора воды на форсунки находится в диапазоне 0,2-1,0 атм.

Благодаря наличию этих признаков происходит создание развитого капельного потока, состоящего из мелкофракционных капель. Его охлаждающая способность в области факела разбрызгивания идентична тепло- и массоотдаче в оросительном устройстве. Формирование капельного потока происходит за счет разбрызгивающих форсунок эвольвентного типа, ориентированных выходным сечением вверх. Благодаря эффекту эжекции воздушный поток, выходящий из оросительного устройства, ускоряется. При достижении вертикальной скорости капельного потока нулевого значения капли устремляются вниз, где создают аэродинамическое сопротивление встречному потоку воздуха весьма малых величин. Отсюда область капельного потока оказывается нейтральной по аэродинамическим характеристикам и активной по тепло- и массообменным параметрам.

Предлагаемая комбинированная градирня иллюстрируется чертежом, на котором представлен продольный разрез предлагаемой комбинированной градирни.

Комбинированная градирня содержит вытяжную башню (корпус вентилятора) 1, водоуловительное устройство 2, водораспределительную систему 3, оросительное устройство 4, воздуховходные окна 5, водосборный бассейн 6. Разбрызгивающие форсунки эвольвентного типа 7 водораспределительной системы 3 размещены на расстоянии 0,1-1,0·h от верхней границы оросительного устройства 4.

Комбинированная градирня работает следующим образом.

Вытяжная башня (корпус вентилятора) 1 обеспечивает тягу воздуха, который поступает в комбинированную градирню через воздуховходные окна 5. Попадая в область, занятую оросительным устройством 4, воздушный поток выравнивает свое скоростное поле, и здесь происходит активный теплосъем. Далее воздух направляется через водораспределительную систему 3, снабженную разбрызгивающими форсунками 7, водоуловительное устройство 2 и выбрасывается в атмосферу. Через водораспределительную систему 3 осуществляется подача горячей циркуляционной воды, которая разбрызгивается направленными выходным отверстием вверх, разбрызгивающими форсунками 7 в поток поступающего снизу охлажденного в оросительном устройстве 4 воздуха. Здесь происходит охлаждение горячей циркуляционной воды, причем тем интенсивнее, чем больше напор воды на разбрызгивающие форсунки 7. Напор воды охлаждаемой перед разбрызгивающей форсункой 7 находится в диапазоне 0,2-1,0 атм.

Отсюда упомянутое выше ограничение высотной отметки размещения разбрызгивающих форсунок 7 заключается в обеспечении возможно большего напора охлаждаемой воды на них, чем создается активная область мелкофракционного капельного потока.

Предлагаемая комбинированная градирня увеличивает глубину охлаждения циркуляционной воды на 2-4°С в сравнении с уровнем охлаждения традиционных градирен с пленочным или капельно-пленочным оросительным устройством, что практически приближает эту градирню по эффективности охлаждения циркуляционной воды к градирням вентиляторного типа. В случае, если более глубокое охлаждение воды для конкретной электростанции не представляется необходимым, то за счет выполнения комбинированной области тепло- и массообмена в градирне можно на 20-30% увеличить единичную производительность градирен башенного или вентиляторного типов. Реализация предлагаемого изобретения не связана с капитальными дополнительными вложениями к смете на возведение новой или реконструкции действующей градирни.