Eng Ru
Отправить письмо

Градирни вентиляторные и градирни эжекционные. Градирня эжекционная


Градирни вентиляторные и градирни эжекционные. Сравнение

Вентиляторные градирни

Компактные вентиляторные градирни ЕВРОМАШВентиляторные градирни с любым вариантом размещения вентилятора (нижнее, верхнее) представляют собой открытый охладитель воды испарительного типа, в котором вода и воздух движутся противотоком.

Вторая особенность вентиляторных градирен - подача воздуха в градирню обеспечивается принудительно вентилятором и следовательно соотношение расходов воды и воздуха может быть любым.

Понятно, что чем больше воздуха соприкасается с охлаждаемой водой и чем этот воздух ближе по параметрам к входящему, тем более низкую температуру охлажденной воды можно получить после градирни.

Энергопотребление градирен в общем случае состоит из двух составляющих:

  • мощности насосов, подающих воду (а так как гидравлическое сопротивление таких градирен мало: не более 0,5…0,7 Атм, то и мощность насосов невелика и зависит, в основном, от расхода воды)
  • и мощности вентиляторов, обеспечивающих подачу воздуха.

Эжекционные градирни

Компактные вентиляторные градирни ЕВРОМАШЭжекционные градирни – это открытый охладитель воды испарительного типа, в котором вода и воздух движутся попутно (прямоток).

Расход воздуха через такой тип градирен обеспечивается за счет подхвата наружного воздуха (создание области пониженного давления) струей капель воды.

Количество подсасываемого воздуха зависит от давления воды перед форсункой, так как от этого зависит скорость истечения воды из сопла. Следовательно, снижение расхода воды снижает и количество участвующего в процессе охлаждения воздуха и уменьшает глубину охлаждения.

Производительность градирни этого типа и глубина охлаждения воды в значительной степени зависит от давления воды перед форсункой. Как показывает практика, для таких градирен характерно давление воды перед форсункой 4…7 Атм.

Сравнительный анализ

Следовательно, насос который должен быть установлен в такой системе будет по мощности значительно превосходить насос для вентиляторной градирни.

Для получения аналогичного эффекта охлаждения на градирнях вентиляторных и эжекционных необходимо затратить «почти» равное количество энергии, а так как КПД эжектора не превышает 30%, то мощность потребляемая насосами будет всегда больше, чем суммарная мощность приводов насосов и вентиляторов (КПД равен 60…70%) вентиляторных градирни работающих при одинаковых параметрах.

В вентиляторных градирнях всегда имеется возможность охладить воду до более низкой температуры, чем в эжекционных снизив расход воды при максимально расходе воздуха, чего нельзя сделать в эжекционных градирнях.

Повторимся, сама схема подачи воды и воздуха ставит эти два типа градирен в разные условия. Противоток всегда является более выгодным и предпочтительным, с точки зрения термодинамики, вариантом тепло-массо-обмена, нежели поперечный поток и, тем более, прямоток.

Эжекционные градирни обычно применяются для охлаждения высокотемпературных потоков воды (+40oС…+50oС) при достаточно стабильных расходах для получения охлажденной воды с относительно высокой температурой (+35oС…+30oС) при температурах мокрого термометра около +20oС.

Теперь поговорим о величине подпитки. Эта величина не зависит от типа градирни. Она напрямую зависит от только величины рассеиваемого в окружающей среде теплового потока. Это связано с основной идеей охлаждения воды воздухом - вода охлаждается в градирнях за счет испарения части охлаждаемой воды.

Математически это выглядит следующим образом:

Gw = Q / rw ;

где Gw — количество испаренной воды;

Q - количество теплоты рассеянное в окружающем воздухе;

rw - удельная теплота парообразования воды.

www.evromash.ru

Эжекционная градирня

 

Изобретение относится к испарительным охладителям. Эжекционная градирня содержит корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала и расположенными вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, с факелом, направленным вниз, продольный канал имеет трапецеидальное сечение с углом раскрытия, меньшим угла раскрытия факела, в верхней части канала установлен ряд форсунок, шаг форсунок выполнен меньшим или равным ширине канала в наиболее широкой его части. Изобретение позволяет повысить эффективность работы градирни за счет интенсификации охлаждения жидкости при сокращении размеров градирни и уменьшения энергозатрат. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к испарительным охладителям, и может быть применено на тепловых и атомных электростанциях, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей.

Известна вентиляторная градирня, содержащая установленные в корпусе каплеуловитель, водораспределительные трубопроводы с разбрызгивающими соплами и водосборный резервуар в нижней части, в которой трубопроводы установлены в корпусе поярусно, причем в каждом ярусе они размещены по периметру корпуса, а разбрызгивающие сопла выходными отверстиями обращены в центральную зону градирни (см. авторское свидетельство СССР N 1071915, МПК F 28 C 1/00, 1983). Известна также вентиляторная градирня, содержащая корпус, охваченный кожухом с образованием воздухоотводящего канала, воздухоотводящую трубу, установленную в днище корпуса, снабженную водосборным лотком и жалюзийной решеткой, вытяжной патрубок с вентилятором, воздухораспределитель с форсунками и воздуховходные патрубки. Размещенные в крышке корпуса, в котором система охлаждения дополнительно снабжена воздуховодами с запорными клапанами и оболочкой, размещенной вокруг боковой стенки корпуса с кольцевым зазором (см. авторское свидетельство СССР N 1601490, МПК F 28 C 1/00, 1991). Недостатками известных устройств является неэффективная схема охлаждения жидкости, обусловленная большим количеством жидкости в небольшом пространстве, что в свою очередь заставляет пропускать большие потоки воздуха, использовать мощные вентиляторные системы. В качестве прототипа принята эжекционная градирня, содержащая корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала и расположенными вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, с факелами, направленными вниз (см. авторское свидетельство СССР N 1183815, МПК F 28 C 1/00, 1987). Положительным качеством в прототипе является то, что конструкция и размещение эжекторов позволяют организовать принудительную циркуляцию воздуха без использования внешних вентиляторов. Недостатком прототипа является сложность устройства, обусловленная наличием оросительной системы, недостаточная долговечность и надежность устройства, обусловленная той же причиной, недостаточная эффективность охлаждения, вызванная большим аэродинамическим сопротивлением, связанным с размещением в шахте элементов оросителя. С другой стороны, отказаться от оросителя в данной системе невозможно, поскольку именно ороситель является тем устройством, в котором происходит теплопередача. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности работы градирни за счет интенсификации охлаждения жидкости при сокращении размеров градирни и уменьшении энергозатрат на охлаждение воды. Поставленная задача решается тем, что в эжекционной градирне, содержащей корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала и расположенными вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, с факелом, направленным вниз, согласно изобретению, продольный канал имеет трапецеидальное сечение с углом раскрытия меньшим угла раскрытия факела, в верхней узкой части канала установлен ряд форсунок, шаг форсунок выполнен меньшим или равным ширины канала в наиболее широкой его части. Поставленная задача решается также и тем, что форсунки установлены группами. Угол раскрытия канала меньше угла раскрытия факела в 1,1 - 4 раза. Эжекционный канал с внутренней стороны корпуса градирни дополнительно снабжен щитком. Щиток присоединен в внутреннему краю канала, параллельно стенке градирни, а по вертикали заканчивается на высоте от зеркала охлажденной воды не менее ширины канала в его узкой части и не более ширины канала в его широкой части. Между каналами установлены антиветровые перегородки до зеркала воды. Эжекционные окна выполнены на противоположных гранях. Эжекционные окна выполнены вдоль всего периметра градирни. Такое выполнение градирни позволяет, во-первых, обеспечить наилучшее эжектирование воздуха и обеспечить его увеличение струями жидкости. Во-вторых, верхнее размещение форсунок существенно сокращает энергетические затраты на распыление воды, поскольку положительную роль играет сила тяжести. Размещение форсунок в канале трапецеидального сечения создает устройство, подобное соплу Вентури, однако использование двух и более форсунок в одном канале, с размещением их с шагом меньшим или равным ширине канала в наиболее широкой части позволяет смоделировать сопло Вентури не вокруг отдельно взятой форсунки, а в продольном канале. Отсутствие оросителя не создает аэродинамических препятствий движению эжектируемого воздуха, который за счет эжекции устремляется вначале вниз, вместе с потоком частиц жидкости, а затем за счет конвенционных потоков вверх по шахте градирни и тем самым обеспечивается значительный воздушный поток: до 6 - 10-кратного водяного потока. Отсутствие конструктивных элементов оросителя, кроме того, упрощает конструкцию градирни, делает доступней при ремонте внутренние конструкции и соответственно повышает надежность ее работы. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 схематически изображена градирня, вертикальный разрез. На фиг. 2 - градирня, вертикальный разрез, со щитком, присоединенным к внутренней стенке канала. На фиг. 3 - градирня. Вертикальный разрез с двумя эжекционными каналами на противоположных сторонах градирни. На фиг. 4 изображен вид А на фиг. 1. На фиг. 5 - вид Б на фиг. 1. На фиг. 6 - вид В на фиг. 3. На фиг. 7 изображен вид сверху восьмигранной градирни с размещением канала вдоль всего контура градирни. Градирня содержит корпус 1, выполненный в виде вертикального короба с воздуховходными окнами 2, выполненными вдоль ее верхней кромки, водораспределительный коллектор 3 и водоструйные форсунки-эжекторы 4, причем форсунки-эжекторы 4 создают наклонные от вертикали факелы жидкости 5. Кроме того, градирня содержит водосборный бассейн 6. Форсунки 4 соединены с водораспределительным коллектором 3 известными средствами. В качестве одной из стенок эжекционного канала используется стенка градирни 7. Другая стенка 8 выполнена отдельной внутри градирни. Стенка 8 может быть снабжена дополнительным вертикальным щитком 9. При двухстороннем расположении эжекционных окон 2 внутри градирни может быть установлена антиветровая перегородка 10 до зеркала воды. Угол раскрытия факела обозначен
ф. Угол раскрытия канала обозначена к. Высота канала обозначена h. Высота установки дополнительного щитка до зеркала воды обозначена h2. Расстояние между форсунками в канале обозначено t. Градирня работает следующим образом. Охлаждаемая вода подается через водораспределительный коллектор 3 и форсунки 4 в трапецеидальный расширяющийся продольный канал, ограниченный с одной стороны стенкой градирни 7, а с другой - стенкой эжекционного канала 8. За счет того, что угол раскрытия факела ф больше, чем угол раскрытия канала к, образуется сопло Вентури и наружный воздух через окно 2 эжектируется внутрь градирни, активно перемешиваясь с каплями охлаждаемой воды. При этом происходит теплопередача, воздух нагревается и конвенционными потоками выходит наружу в открытой части градирни. Экспериментальные исследования показали, что уменьшение отношения к/ф менее чем 1,4 резко снижает эжекционную способность канала трапецеидального сечения и не позволяет использовать такие каналы без наддува воздуха внешним источником. При невысоких градирнях необходимо существенно укорачивать высоту канала, при достаточно широких факелах. В этом случае конструктивно необходимо увеличить соотношение к/ф до 4. Значения большие чем 4 снова приводят к существенной потере эжекции и невозможности работы градирни в эжекционном режиме. Для увеличения зоны теплообмена внутренняя стенка канала 8 дополнительно снабжена вертикальным щитком 9, что позволяет удлинить время контакта охлаждаемой воды и воздуха. Опытным путем установлено, что высота h2 между краем щитка 9 и зеркалом воды должна быть не менее ширины канала в его узкой части и не более ширины канала в его широкой части. Канал выполнен продольным, и в нем с шагом t расположены отдельные форсунки 4 или группы форсунок 4. Шаг установки форсунок 4 необходимо выбрать меньше, чем ширина канала в наиболее широкой его части. При этом форсунки 4 регулируют таким образом, чтобы факел соседних форсунок на 60-70 процентов перекрывали друг друга. Такая регулировка позволяет практически полностью перекрыть продольный канал и обеспечить наилучшую эжекцию внешнего воздуха в градирню. В случае проектирования и изготовления больших градирен целесообразным может оказаться выполнение эжекционных окон 2 на противоположных гранях градирни или по верхнему контуру градирни. При этом каналы могут быть выполнены относительно более узкими (с меньшим углом раскрытия к). При большой высоте градирен целесообразным может оказаться дополнение внутренней стенки канала щитком 9. Он заставляет эжектируемый воздух, увлекаемый падающими каплями воды, пройти всю глубину шахты и только после этого развернуться и за счет конвенционных потоков двигаться вверх по шахте градирни. В результате работы градирни организуется принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления. Кроме того, установка форсунок 4 группами обеспечивает значительные количества подаваемой через форсунки жидкости и тем самым позволяет снизить энергопотребление и повысить экономичность градирни. Изобретение позволяет значительно повысить эффективность тепломассообмена градирни без увеличения затрат, по сравнению с известными конструкциями, при этом существенно упростить конструкцию градирни, повысить ее надежность, ремонтопригодность и снизить эксплуатационные расходы.

Формула изобретения

1. Эжекционная градирня, содержащая корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала и расположенными вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, с факелом, направленным вниз, отличающаяся тем, что продольный канал имеет трапецеидальное сечение с углом раскрытия, меньшим угла раскрытия факела, в верхней части канала установлен ряд форсунок, шаг форсунок выполнен меньшим или равным ширины канала в наиболее широкой его части. 2. Эжекционная градирня по п.1, отличающаяся тем, что форсунки установлены группами. 3. Эжекционная градирня по п.1 или 2, отличающаяся тем, что угол раскрытия канала меньше угла раскрытия факела в 1,1 - 4 раза. 4. Эжекционная градирня по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что эжекционный канал с внутренней стороны корпуса градирни дополнительно снабжен щитком. 5. Эжекционная градирня по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что щиток присоединен к внутреннему краю канала, параллельно стенке градирни, а по вертикали заканчивается на высоте от зеркала охлажденной воды не менее ширины канала в его узкой части и не более ширины канала в его широкой части. 6. Эжекционная градирня по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что между каналами установлены антиветровые перегородки до зеркала воды. 7. Эжекционная градирня по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что эжекционные окна выполнены на противоположных гранях. 8. Эжекционная градирня по любому из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что эжекционные окна выполнены вдоль всего периметра градирни.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

www.findpatent.ru

Многоконтурная эжекционная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике. Задачами данного изобретения являются улучшение эксплуатационных и технических характеристик градирни, а также снижение капитальных затрат на строительство. Многоконтурная эжекционная градирня имеет корпус в виде правильной многогранной призмы, базирующийся на опорах, содержит в нижней части две емкости для сбора охлажденной воды - снаружи бассейн многогранной формы, опоясывающий по контуру градирни, расположенную в центре приемную камеру, из которой осуществляется подача охлажденной воды потребителю, в верхней части корпус переходит в конфузор, сужение которого перекрывает каплеуловитель, а над конфузором смонтирован выхлопной канал. Градирня имеет два контура охлаждения - внутренний и внешний, разделенные перегородкой, расположенной концентрично стенкам корпуса по всей его высоте, в нижней части разделительной перегородки по ее периметру изнутри смонтированы наклонные водосливы в виде усеченной перевернутой пирамиды, снаружи перегородки и по контуру стенок корпуса изнутри на том же уровне также смонтированы водосливы с уклоном навстречу друг другу, над водосливами расположены эжекционные узлы, а непосредственно под ними смонтированы коллекторы водораспределительной системы в виде замкнутых восьмигранников, в проекционной связи под водосливами, на уровне верха водосборных емкостей устроены технологические площадки - внутренняя и наружная, причем настил наружной площадки сплошной и покрывает периферийную часть поверхности бассейна, а настил внутренней - решетчатый, между нижними кромками всех водосливов и контурами технологических площадок установлены ветровые перегородки, предотвращающие вынос пара и капельной влаги из объема градирни, при этом в пространстве над внутренней технологической площадкой под смежными водосливами образован воздухозаборный коридор. Изобретение позволяет повысить охлаждающую способность градирни, снизить капитальные затраты на строительство, улучшить условия технического обслуживания агрегата. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве охладителя оборотной воды на крупных промышленных объектах, включая электростанции типа ТЭС, ГРЭС и АЭС, где расход воды не менее 4000 м3/ч. Предлагаемая градирня является альтернативой типовым башенным и большим, отдельно стоящим, вентиляторным градирням типа СК-400 и СК-1200.

Известна башенная градирня, содержащая корпус с воздухоподающими соплами, проемы в кожухе и дополнительные проемы, водовоздушный эжектор. Каждое водоподающее сопло размещено внутри введенной в корпус трубной оболочки, водовоздушные эжекторы образованы указанными воздухоподающими соплами и трубными оболочками, при этом зазоры между воздухоподающими соплами и трубными оболочками заполнены воздухом, а дополнительные проемы образованы указанными зазорами, при этом водоподающие сопла и трубные оболочки размещены внутри кожуха градирни так, что их входные торцы расположены вблизи проемов в кожухе (см. патент RU, №2295099, C1, F28C 1/00, 10.03.2007).

Такая градирня имеет следующие основные недостатки.

Расположение эжекторов только по периметру не может оказать существенного влияния на эксплуатационные показатели градирни вцелом, т.к. они работают только в периферийной зоне, а габариты башенных градирен в плане, как правило, измеряются десятками метров.

Исходя из приведенного соотношения (1,05÷1,03):1 между диаметрами трубной оболочки эжектора и водоподающего сопла, величина зазора между ними составит несколько мм, т.к. диаметр реальных водоподающих сопел не превышает 200 мм. Через столь малые зазоры даже при очень больших скоростях невозможно прокачать большое количество воздуха, что практически нивелирует влияние эжекторов на работу градирни, поскольку башня протягивает млн. кубометров воздуха, а производительность таких градирен по охлажденной воде исчисляется тысячами кубометров в час.

Наиболее близкой по техническим решениям, 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 - прототип (см. патент RU, №2099662, F28C 1/00, 20.12.1997).

Такая градирня также имеет ряд существенных недостатков.

При отсутствии эжекционных каналов и размещении форсунок внутри активной зоны градирни, эжектирующая способность свободных факелов порождает лишь рециркуляцию влажного воздуха в объеме и мало способствует подсосу дополнительного количества воздуха.

Практика эксплуатации башенных градирен показывает, что линии тока воздушных потоков сразу же после воздухозаборного окна изгибаются вверх под действием самотяги башни. В этой связи в воздушный поток попадают только форсунки верхних рядов, смонтированные под углами 30-45° к горизонту. Потоки воды, выталкиваемые форсунками нижних рядов в горизонтальном направлении, оказываются за пределами зоны течения воздуха, и поэтому охлаждения значительной части воды практически не происходит. Более того, водопады, создаваемые форсунками верхних рядов, обрушиваясь вниз, угнетают факелы нижних рядов.

Строительство дорогостоящих башен высотой 50 м и более, способных создать необходимую самотягу, экономически целесообразно, если расход воды через градирню исчисляется тысячами кубометров в час. Габариты таких градирен в плане составляют несколько десятков метров, тогда как форсунки нижних рядов, при среднестатистическом давлении 0,1-0,15 МПа, могут вытолкнуть воду на расстоянии не более 6-7 м, т.е. в центральной части градирни создается «мертвая зона», где нет движения теплоносителей.

Гидравлическая схема градирни неудобна, т.к. не позволяет осуществлять техническое обслуживание форсунок без полного останова агрегата.

Задачами данного изобретения являются: повышение охлаждающей способности градирни, снижение капитальных затрат на строительство и улучшение условий технического обслуживания агрегата.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь более низких температур охлаждаемой воды, обеспечить практически любой расход воды через градирню при одновременном снижении капитальных затрат, а также улучшить условия технического обслуживания агрегата.

Принципиальная схема градирни представлена на фигурах 1-4. На фиг.1 - разрез по оси градирни. На фиг.2 - гидравлическая схема приемной камеры. На фиг.3 - вид градирни сверху. На фиг.4 - поперечный разрез эжекционных узлов.

По схеме корпус градирни 1 в виде правильной многогранной призмы, смонтированный на опорах 2, на высоте около двух метров над поверхностью земли. В нижней части градирни расположены две емкости для сбора охлажденной воды - снаружи бассейн 3 многогранной формы, опоясывающий по контуру градирни, расположенную в центре приемную камеру 4, из которой осуществляется подача охлажденной воды потребителю. Каждый сектор бассейна соединен с приемной камерой переливной трубой 5, причем каждая труба направлена тангенциально и сориентирована параллельно ближайшей стенке камеры. Градирня имеет два контура охлаждения - внутренний и внешний, разделенные перегородкой 6, расположенной концентрично стенкам корпуса. Высота панели перегородки равна высоте стенок корпуса. Удлиненные стойки 7 каркаса перегородки удерживают раму опорную 8 каплеуловителя 9. В верхней части корпус переходит в конфузор 10, сужение которого перекрывает каплеуловитель. Над конфузором смонтирован выхлопной канал 11 градирни. В основаниях конфузора и выхлопного канала градирня имеет трапы наружные 12 и 13. В плоскости каплеуловителя устроены трапы внутренние 14. В нижней части разделительной перегородки по ее периметру изнутри смонтированы наклонные водосливы 15 в виде усеченной перевернутой пирамиды. На том же уровне снаружи перегородки и по контуру стенок корпуса изнутри также смонтированы водосливы 16 и 17 с уклоном навстречу друг другу. Над водосливами расположены эжекционные узлы. Непосредственно под водосливами смонтированы коллекторы водораспределительной системы, в виде замкнутых восьмигранников параллельно стенкам корпуса. Ниже, на уровне верха водосборных емкостей, в проекционной связи под каждым водосливом, устроены технологические площадки - внутренняя 18 и наружная 19. Настил наружной технологической площадки сплошной и покрывает периферийную часть поверхности бассейна. Настил внутренней площадки решетчатый. Между нижними кромками всех водосливов и контурами технологических площадок установлены ветровые перегородки 20, 21, 22, предотвращающие вынос пара и капельной влаги из объема градирни. При этом в пространстве над внутренней технологической площадкой под смежными водосливами образован воздухозаборный коридор 23. Воздух в коридор поступает из-под днища градирни через щели решетчатого настила. Таким образом, полная локализация активных зон обеспечивает подачу в эжекционные узлы сухого атмосферного воздуха.

Конструкция эжекционного узла, представленная на фиг.4, включает в себя форсунки 25, расположенные рядами по осям проемов воздушных окон, выполненных в плоскостях водосливов, над которыми установлены щелевидные эжекционные каналы 26. Ширина каждого эжекционного канала по верхней кромки меньше диаметра факелов диспергированной жидкости в этой же плоскости. Одновременно, шаг расположения форсунок выбран таким, чтобы деформированные стенками канала факелы смыкались друг с другом, образуя гарантированный гидрозатвор в поясе шириной не более 150 мм от верхней кромки канала.

Исследования показывают, что наиболее эффективным является эжекционный канал в формы сопла «Лаваля». В этой связи, стенки канала изогнуты и имеют в поперечном сечении профиль этого сопла. По кромкам каждого воздушного окна выполнены отбортовки 27, образующие систему желобов для сбора и отвода воды, стекающей в виде пленок по стенкам эжекционных каналов из зоны гидрозатворов.

В зависимости от расхода охлаждаемой воды, градирня может иметь несколько внешних контуров охлаждения, устроенных по аналогичной схеме и разделенных перегородками. При такой конструкции градирни высота агрегата не превышает 25 м.

Градирня работает следующим образом. Вода под давлением подается в коллекторы 24 водораспределительной системы, из которых через форсунки 25 выталкивается в эжекционные каналы 26, в объеме которых происходит подсос необходимого количества сухого, не увлажненного парами атмосферного воздуха.

Водяные пленки, образовавшиеся в зонах гидрозатворов, сползают по стенкам каналов 26 в желоба, по которым вода стекает в емкости водосборные 3 и 4. Таким образом, исключаются потери воды из эжекторов при их ориентации снизу вверх.

Во внутреннем контуре охлаждения после эжекционных узлов потоки диспергированной жидкости вместе с воздухом движутся вверх по криволинейным траекториям с уклоном к оси градирни. В верхней части градирни происходит многостороннее лобовое столкновение потоков, сопровождающееся многократным дроблением и витанием капель в процессе хаотического движения, т.е. потоки как бы зависают в объеме на некоторое время. После столкновения охлаждаемая вода падает вниз в виде дождя. При этом некоторая часть эжектированного воздуха, насыщенного паром, из зоны столкновения уходит через выхлопной канал в атмосферу. Другая часть воздуха, увлекаемая дождем, движется вниз. У поверхности жидкости в приемной камере 4, воздух поворачивает и, распределяясь по объему, устремляется в выхлопной канал 11 градирни, «просеиваясь» между каплями свободно падающего дождя. Во внешнем контуре схема движения и характер взаимодействия потоков теплоносителей аналогичны процессу во внутреннем контуре. Различие заключается лишь в том, что в верхней части объема между противоположными водосливами происходит двухстороннее столкновение потоков. Разделительная перегородка 6 предотвращает движение блуждающих потоков, самопроизвольно возникающих в объемах больших тепломассообменных агрегатах.

Помимо рациональной схемы движения и взаимодействия потоков, существенно продлевающих время контакта теплоносителей, процессу эффективного тепломассообмена способствуют и другие факторы. Ввиду того, что поступающие по переливным трубам 5 потоки направлены тангенциально, весь объем воды в приемной камере 4 постоянно вращается. Сила трения приводит во вращение и воздух над поверхностью водоворота, вследствие чего в объеме внутреннего контура охлаждения создается смерчеобразный восходящий поток, увеличивающий самотягу всей градирни. Кроме того, наличие вихревых потоков еще более интенсифицирует процесс тепломассообмена между водой и воздухом.

Градирня очень удобна для технического обслуживания. С поверхностей нижних технологических площадок 18 и 19 обеспечен свободный доступ к эжекторам и элементам водораспределительной системы даже во время работы агрегата, т.к. водосливы защищают персонал от падающего дождя. Проникновение в активные зоны градирни осуществляется с этих же площадок через двери в стенках ветровых перегородок (на схеме не показаны). Для подъема на технологические площадки в конструкции предусмотрены маршевые лестницы (на схеме не показаны). С трапа наружного 13 на трап внутренний 14 персонал попадает через дверь (на схеме не показана) в стенке выхлопного канала 11. Для оценки состояния и выполнения ремонтно-восстановительных работ основных несущих конструкций, персонал может свободно перемещаться под днищем градирни.

Таким образом, предлагаемые конструкция градирни и технологическая схема процесса охлаждения позволяют достичь более глубокого охлаждения воды. Материалоемкость и капитальные затраты на строительство агрегата, по сравнению с типовыми башенными градирнями, уменьшаются на 30-40%. Работа каждого ряда форсунок в отдельный эжекционный канал, имеющий профиль сопла Лаваля, а также наличие в нем надежного гидрозатвора обеспечивают высокие коэффициенты эжекции при одновременном снижении рабочего давления в системе до 0,2-0,25 МПа, что сокращает энергопотребление эжекционной градирни.

1. Многоконтурная эжекционная градирня, имеющая корпус в виде правильной многогранной призмы, базирующийся на опорах, содержит в нижней части две емкости для сбора охлажденной воды - снаружи бассейн многогранной формы, опоясывающий по контуру градирни, расположенную в центре приемную камеру, из которой осуществляется подача охлажденной воды потребителю, в верхней части корпус переходит в конфузор, сужение которого перекрывает каплеуловитель, а над конфузором смонтирован выхлопной канал, отличающаяся тем, что имеет два контура охлаждения - внутренний и внешний, разделенные перегородкой, расположенной концентрично стенкам корпуса по всей его высоте, в нижней части разделительной перегородки по ее периметру изнутри смонтированы наклонные водосливы в виде усеченной перевернутой пирамиды, снаружи перегородки и по контуру стенок корпуса изнутри на том же уровне также смонтированы водосливы с уклоном навстречу друг другу, над водосливами расположены эжекционные узлы, а непосредственно под ними смонтированы коллекторы водораспределительной системы в виде замкнутых восьмигранников, в проекционной связи под водосливами, на уровне верха водосборных емкостей устроены технологические площадки - внутренняя и наружная, причем настил наружной площадки сплошной и покрывает периферийную часть поверхности бассейна, а настил внутренней - решетчатый, между нижними кромками всех водосливов и контурами технологических площадок установлены ветровые перегородки, предотвращающие вынос пара и капельной влаги из объема градирни, при этом в пространстве над внутренней технологической площадкой под смежными водосливами образован воздухозаборный коридор.

2. Многоконтурная эжекционная градирня по п.1, отличающаяся тем, что форсунки расположены рядами по осям проемов воздушных окон, выполненных в плоскостях водосливов, над которыми установлены щелевидные эжекционные каналы.

3. Многоконтурная эжекционная градирня по п.2, отличающаяся тем, что поперечное сечение каждого эжекционного канала имеет форму сопла Лаваля.

4. Многоконтурная эжекционная градирня по п.3, отличающаяся тем, что ширина эжекционного канала по верхней кромке меньше диаметра факелов диспергированной жидкости в этой же плоскости, а шаг расположения форсунок выбран таким, чтобы деформированные стенками канала факелы смыкались друг с другом, образуя гарантированный гидрозатвор в поясе шириной не более 150 мм от верхней кромки канала.

5. Многоконтурная эжекционная градирня по п.2, отличающаяся тем, что по кромкам каждого воздушного окна выполнены отбортовки, образующие систему желобов для сбора и отвода воды, стекающей в виде пленок по стенкам эжекционных каналов из зоны гидрозатворов.

6. Многоконтурная эжекционная градирня по п.1, отличающаяся тем, что каждый сектор бассейна соединен с приемной камерой переливной трубой, причем каждая труба направлена тангенциально и сориентирована параллельно ближайшей стенке камеры, обеспечивая постоянное вращение воды в ее объеме, вследствие чего над ее поверхностью создается восходящий вихрь, улучшающий самотягу градирни.

7. Многоконтурная эжекционная градирня по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что ее корпус, смонтированный на опорах, приподнят на высоту около двух метров, обеспечивая подачу сухого воздуха из-под днища градирни в воздухозаборный коридор через щели решетчатого настила, а также свободное перемещение обслуживающего персонала, при этом ее общая высота не превышает 25 м.

www.findpatent.ru

Эжекционные градирни | Сравнительная таблица с NCT

Показатель Эжекционные градирни (Эгра, Прагма, Кварк, Муссон, Новые технологии)* NCT Комментарий
Внешний вид эжекционные градирни, градирни Эгра, градирни Муссон, градирни Кварк, градирни Новые технологии градирни NCТ отличная альтернатива эжекционным градирням Эстетичный внешний вид градирен NCT обеспечивается за счет применения высококачественных материалов и специального антикоррозийного покрытия. Конструкция градирен NCT без сварных швов, в отличие от эжекционных градирен типа Новые технологии, Прагма и пр.

Обратите внимание! При сварке листовых деталей происходит их деформация, что затрудняет сборку и отрицательно сказывается на внешнем виде изделия.

Работа зимой Нет Да У эжекционных градирен из-за отсутствия возможности регулирования зимняя работа сильно затруднена циклами вкл/выкл. Также наблюдается сильное обмерзание из-за капель воды (нет каплеуловителя).

Градирни NCT — возможна работа зимой, лучше всего с выносным баком/поддоном. Есть специальный зимний комплект (обогрев поддона ТЭНами).

Бассейн-поддон Конструктивно под градирней бассейн отсутствует. Бассейн встроен в градирню. Несмотря на наличие бассейна встроенного в градирни NCT, иногда требуется установка дополнительного бака, для эжекционных градирен бак (и затраты на него) — обязателен.
Принцип действия При распылении воды под давлением через эжектор происходит подсос наружного воздуха в зону рязряжения. Далее вода охлаждается воздухом. Вода разбрызгивается сверху на ороситель, далее снизу с помощью вентиляторов подается воздух. В градирнях эжекционного типа используется ПРЯМОТОЧНАЯ схема, где направление воды и воздуха одинаково. В градирнях типа NCT используется ПРОТИВОТОК.

Противоток всегда является более выгодным и предпочтительным, с точки зрения термодинамики, вариантом тепло- и массообмена, нежели поперечный поток и, тем более, прямоток.

Перепад по охлаждаемой воде 3-4°C до 30°C Максимальный перепад в эжекционных градирнях обусловлен отсутствием оросителя и вентилятора, фактически это градирня с естественной тягой, дополненная эффектом эжекции.

В градирнях NCT есть возможность значительно увеличивать расход воздуха с помощью вентилятора и повышать глубину охлаждения с помощью оросителя.

Для обеспечения перепада температуры более 3-4°C между входом и выходом в в эжекционной градирне необходима дорогостоящая каскадная схема (две/три градирни охлаждают воду одна за другой, между градирнями стоят насосы).

Контроль производительности Не имеет возможности контроля. Для регулирования нужно предусматривать лишний бак и лишнюю насосную группу. Частотный регулятор (или контроллер вкл/выкл) меняет частоту вращения вентилятора и следовательно расход воздуха и следовательно мощность градирни. Основной недостаток эжекционных градирен – для минимального регулирования нужна масса лишнего оборудования (обычно дороже самой градирни).
Мировой опыт применения В 80-х годах эксперименты по созданию эжекционных градирен в развитых странах прекращены (попробуйте поискать в Google “ejector cooling tower”) Вентиляторные градирни на сегодняшний день общепризнаны и получили наиболее широкое использование. Можно обратить внимание, что на сайтах мировых лидеров по производству градирен: BAC, Evapco, SPX эжекционные градирни отсутствуют. Даже китайцы свернули производство таких градирен из-за невозможности регулирования производительности таких градирен без сложной обвязки.
Максимальная температура воды на входе

 

до 90°C до 65°C Основное преимущество эжекционных градирен – возможность работать с водой высоких температур (NCT не может, так как пластиковый ороситель испортится). Однако для охлаждения воды высокой температуры разумнее использовать сухую градирню (аналог радиатора на а/м).
Наличие системы поддержания уровня воды в поддоне Нет Да (механическая/электронная) При работе любой градирни мокрого типа часть воды испаряется, что требует организации подпитки.

В случае применения эжекционных градирен необходимо приобретать дополнительный бак с системой поддержания уровня.

В градирнях NCT уже имеется встроенный бак с датчиком уровня и клапаном подпитки.

Покрытие Окраска пульверизатором Термопластичное покрытие Покрытие эжекционных градирен выполняется пульверизатором, так как после сварки корпуса нет другого варианта.

NCT красит в камере электростатического напыления каждую деталь отдельно. Нарушение термопластичного покрытия градирен NCT возможно восстановить местным нагревом поверхности, например, строительным феном.

Энергопотребление Сама градирней не потребляет электроэнергию, но насос потребляет значительную мощность для обеспечения давления на форсунках. Потери давления на градирне 0,5 бара, вентилятор потребляет от 1,5 до 45 кВт. Для получения аналогичного эффекта охлаждения, как на вентиляторных градирнях, эжекционным необходимо затратить «почти» равное количество энергии, а так как КПД эжектора не превышает 30%, то мощность потребляемая насосами будет всегда больше, чем суммарная мощность приводов насосов и вентиляторов (КПД равен 60…70%) вентиляторных градирен, работающих при одинаковых параметрах. То есть суммарное потребление градирня+насос у эжекционных будет всегда выше.
Потери воды на унос Не контролируются Менее 0,001% от расхода В эжекционных градирнях практически невозможно установить каплеуловитель, из-за отсутствия вентилятора он резко снизит расход воздуха и следовательно мощность градирни.

В градирнях NCT установлен современный каплеуловитель (создает потерю давления в 30-50 Па), сопротивление которого преодолевается вентилятором.

Требования к воде по наличию частиц Жесткие требования к фильтрации воды (дополнительная нагрузка на насос). Внутренний диаметр форсунки – 10 мм, засорение практически невозможно.  В связи с основным принципом работы эжекционных градирен – эжекция, используются форсунки с предельно малым отверстием (иначе эффекта не будет).

nc-t.ru

конструкция эжекционной градирни и способ организации процесса тепломассообмена - патент РФ 2462675

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в качестве охладителей оборотной воды и других жидких сред в различных отраслях промышленности. Эжекционная градирня содержит корпус в виде многогранной призмы, установленный на опорах, базирующихся вместе с поддоном водосборным на раме опорной, а в верхней части корпуса смонтирован выхлопной канал, состоящий из конфузора и диффузора, имеющего люк-лаз, ниже которого расположены трап-лестница и верхняя технологическая площадка, опоясывающая снаружи верх корпуса, внутри которого, на том же уровне установлен каплеуловитель. Основание корпуса имеет форму перевернутой усеченной пирамиды, боковую поверхность которой образуют наклонные водосливы с установленными на них водовоздушными эжекторами и, расположенной непосредственно под ними водораспределительной системой, причем входными окнами эжекторов служат отверстия, выполненные в плоскостях водосливов, по контуру внутренних кромок которых смонтированы ветровые перегородки, ограждающие пространство от водосливов до водосборного поддона, часть поверхности которого снаружи от ветровых перегородок полностью закрыта настилом, образующим нижнюю технологическую площадку. Каждый эжектор имеет струйно-вихревую форсунку, смонтированную в центре воздуховходного окна, по контуру которого сверху водослива приварено водоотбойное кольцо, а эжекционный канал установлен соосно с форсункой так, что между ним и плоскостью водослива оставлен дренажный зазор высотой 3-5 мм. Эжекционный канал имеет диаметр на 50-60 мм больше диаметра водоотбойного кольца и установлен так, что между ними образован кольцевой зазор. Изобретение позволяет повысить охлаждающую способность градирни, снизить материалоемкость конструкции, улучшить условия технического обслуживания агрегата. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил. конструкция эжекционной градирни и способ организации процесса тепломассообмена, патент № 2462675

Рисунки к патенту РФ 2462675

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в качестве охладителей оборотной воды и других жидких сред в различных отраслях промышленности.

Известна эжекционная градирня, содержащая корпус, водоуловитель, воздуховходные и воздуховыходную шахты, В верхней и нижней части корпуса установлены коллекторы основного охлаждения с эжекционными форсунками, распыляющими воду и эжектирующими воздух. Корпус имеет четыре воздуховходные шахты, внутри корпуса расположены вертикальная перегородка и коллекторы предварительного охлаждения с форсунками, обращенными выходными отверстиями вверх, которые вместе с вертикальной перегородкой задают направление движения отработанного воздуха (см. патент RU № 2187058 С1, F28C 1/00, 10.08.2002).

Такая градирня имеет следующие основные недостатки.

Затруднено техническое обслуживание форсунок и коллекторов предварительного охлаждения и других узлов внутри корпуса агрегата.

Зона выхода отработавшего воздуха расположена в непосредственной близости от входа верхней воздуховходной шахты.

Ориентация форсунок на двух коллекторах внутри корпуса в сторону водоуловителя увеличивает потери воды, связанные с каплеуносом.

Перерасход электроэнергии на увеличение объема эжектируемого воздуха, связанный с оттоком его части из градирни в местах, где периметры круглых факелов не касаются плоских стенок воздуховходной шахты.

Наиболее близкой по техническим решениям является эжекционная градирня, содержащая корпус с воздуховходными эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала и расположенными вдоль верхней кромки градирни, коллектор с форсунками, направленными вниз (см. патент RU № 2166163, С2, F28C 1/00, 27.04.2001) - прототип.

Эта градирня также имеет ряд существенных недостатков.

Для обеспечения гидрозатвора в прямоугольном эжекционном канале взаимное перекрытие факелов составляет 60-70%. Исследования показывают, что перекрытие более 30% ведет к разрушению факелов, что снижает коэффициент эжекции и ухудшает охлаждающую способность градирни.

Установка форсунок в верхней части градирни снижает располагаемой напор перед форсунками на высоту градирни.

При направлении факелов вниз форсунка «простреливает» весь объем невысокой градирни почти мгновенно, тогда как процесс тепломассообмена в градирнях до полного насыщения воздуха занимает не менее 4-5 секунд, что требует увеличения- высоты агрегата до нескольких десятков метров. В результате растет материалоемкость конструкции и повышается потребный напор, сопровождающийся перерасходом электроэнергии.

При расположении эжекционных каналов в непосредственной близости от выхлопного канала градирни происходит постоянный подсос отработавшего влажного воздуха и непрерывная его рециркуляция, ухудшающая охлаждающую способность агрегата.

Задачами данного изобретения являются: повышение охлаждающей способности градирни; снижение энергоемкости процесса и материалоемкости конструкции; улучшение условий технического обслуживания агрегата.

Для решения поставленных задач предложены новая конструкция эжекционной градирни и способ организации процесса тепломасссообмена.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь глубины охлаждения оборотной воды до уровня температуры воздуха по смоченному термометру плюс 4-5°. Снизить материалоемкость конструкции, так как ориентация эжекторов снизу вверх не требует большой высоты градирни. Снизить энергоемкость процесса в связи с понижением потребного давления до 0,2-0,25 МПа. Улучшить удобства технического обслуживания агрегата.

Принципиальная схема градирни представлена на фиг.1-3. На фиг.1 представлен продольный разрез градирни, на фиг.2 - поперечный разрез на фиг.1.

По схеме градирня имеет корпус 1 в виде многогранной призмы, смонтированной на опорах 2, базирующихся вместе с поддоном водосборным 3 на раме опорной 4. Основание корпуса имеет форму перевернутой усеченной пирамиды, гранями которой являются водосливы 5, изготовленные из металлических листов. В плоскостях водосливов выполнены отверстия, над которыми смонтированы водовоздушные эжекторы. Количество эжекторов определяется производительностью форсунки при заданном рабочим давлении и общим расходом охлаждаемой воды через градирню. Водораспределительная система находится непосредственно под водосливами и включает в себя несколько стояков 6 и коллекторов 7 в виде замкнутых многогранников, повторяющих форму корпуса и расположенных концентрично относительно его оси. Пространство между водосливами и поддоном водосборным закрыто ветровыми перегородками 8, установленными по контурам внутренних кромок водосливов. В одной из ветровых перегородок выполнена дверь 9. Снаружи от ветровых перегородок поддон покрыт сплошным настилом, образующим нижнюю технологическую площадку 10, В верхней части градирня имеет выхлопной канал для выхода паровоздушной смеси, состоящий из конфузора 11 и диффузора 12. В основании конфузора смонтирована верхняя технологическая площадка 13, опоясывающая верх корпуса снаружи. Внутри корпуса, на том же уровне, установлен каплеуловитель 14. На верхнюю технологическую площадку опирается трап-лестница 15, примыкающая к люк-лазу в стенке диффузора (люк-лаз на схеме не показан).

При установке градирни над заглубленным водосборным бассейном в ее конструкции отсутствует поддон водосборный.

Конструкция водовоздушного эжектора представлена на фиг.3.

В плоскостях водосливов выполнены круглые отверстия. В центре каждого отверстия размещена специальная струйно-вихревая форсунка 16, сориентированная вверх по оси эжектора с уклоном в сторону оси градирни.

По контуру каждого отверстия, являющегося одновременно входным окном эжектора, сверху над водосливом приварено водоотбойное кольцо 17.

Эжекционный канал 18, установлен соосно с форсункой и имеет дренажный зазор с водосливом высотой 3-5 мм. Исследования показывают, что не только наличие гидрозатвора, но и его местоположение существенно влияет на величину коэффициента эжекции. В этой связи высота эжекционного канала, зависящая от диаметра входного окна эжектора и угла раскрытия факела форсунки, установлена таковой, чтобы обеспечить гарантированный гидрозатвор между факелом и твердой стенкой эжекционного канала в зоне шириной 150 мм от верхней кромки канала. Диаметр эжекционного канала на 50-60 мм больше диаметра водоотбойного кольца, вследствие чего между ними остается кольцевой зазор шириной 25-30 мм. Эжекторы расположены рядами симметрично относительно коллекторов водораспределительной системы. Для того чтобы исключить разрушение факелов диспергированной жидкости соседних эжекторов при их пересечении на более близком расстоянии между ними, шаг установки эжекторов принят равным диаметру эжекционного канала плюс 50-100 мм.

Градирня очень удобна для технического обслуживания. С поверхности нижней технологической площадки 10 обеспечен свободный доступ к эжекторам и элементам водораспределительной системы даже во время работы агрегата, т.к. водосливы 5 защищают персонал от падающего дождя. Проникновение внутрь корпуса градирни осуществляется с поверхности этой же площадки через дверь 9. В объем выхлопного канала персонал попадает по трап-лестнице 15 через люк-лаз в стенке диффузора.

Такая конструкция градирни определяет и новый способ организации процесса тепломассообмена.

Нагретая вода под давлением подается в коллекторы 7 водораспределительной системы, из которых через форсунки 16 выталкивается в эжекционные каналы 18, в объеме которых происходит подсос необходимого количества атмосферного воздуха, после чего, в активной зоне градирни, в процессе теплоотдачи от нагретой воды к более холодному воздуху и частичного испарения воды происходит ее охлаждение.

Водяная пленка, образовавшаяся в зоне гидрозатвора, сползает вниз по стенкам эжекционного канала, а затем, омывая водоотбойное кольцо 17, стекает через дренажный зазор по наклонному водосливу 5. Таким образом, исключаются потери воды из эжекторов при их ориентации снизу вверх.

После эжекторов потоки диспергированной жидкости вместе с эжектированным воздухом движутся по криволинейным траекториям с уклоном к оси градирни. В верхней части градирни происходит многостороннее лобовое столкновение потоков, сопровождающееся многократным дроблением и витанием капель в процессе хаотического движения, то есть поток как бы зависает в объеме на некоторое время. После столкновения поток падает вниз в виде дождя. При этом некоторая часть эжектированного воздуха, насыщенного паром, из зоны столкновения уходит через выхлопной канал в атмосферу. Другая часть воздуха, увлекаемая дождем, движется вниз. У поверхности жидкости в водосборном поддоне 3 воздух поворачивает и, распределяясь по объему, устремляется в выхлопной канал градирни, «просеиваясь» между каплями свободно падающего дождя.

При таком способе организации процесса тепломассообмена время контакта фаз возрастает до 5 и более секунд. По ходу движения потоков можно выделить три зоны интенсивного тепломассообменна. Первая - в режиме активной турбулентности на участке от эжекторов до столкновения потоков. Вторая - зона столкновения потоков в режиме хаотического витания капель. Третья - зона свободно падающего дождя в режиме противотока с восходящими потоками воздуха.

Таким образом, помимо рациональной схемы процесса тепломассообмена, многократно увеличивающей время контакта фаз, высокую эффективность градирни обеспечивают и другие факторы.

Лобовое столкновение потоков в центре градирни играет значительную роль в общем процессе тепломассообмена.:

Наличие надежного гидрозатвора при работе каждой форсунки струйно-вихревого типа в свой эжекционный канал круглого сечения обеспечивает высокие коэффициенты эжекции и снижение рабочего давления до 0,2-0,25 МПа.

Через эжекторы в градирню поступает сухой атмосферный воздух, т.к. его увлажнению парами и капельной влагой препятствует локализация активной зоны градирни водосливами, ветровыми перегородками и сплошным настилом нижней технологической площадки.

В конструкции градирни зоны входа сухого атмосферного воздуха и выхлопа отработавшей паровоздушной смеси максимально удалены друг от друга, что предотвращает рециркуляцию влаги.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Эжекционная градирня, содержащая корпус в виде многогранной призмы, установленный на опорах, базирующихся вместе с поддоном водосборным на раме опорной, а в верхней части корпуса смонтирован выхлопной канал, состоящий из конфузора и диффузора, имеющего люк-лаз, ниже которого расположены трап-лестница и верхняя технологическая площадка, опоясывающая снаружи верх корпуса, внутри которого, на том же уровне, установлен каплеуловитель, отличающаяся тем, что основание корпуса имеет форму перевернутой усеченной пирамиды, боковую поверхность которой образуют наклонные водосливы с установленными на них водо-воздушными эжекторами и расположенной непосредственно под ними водораспределительной системой, причем входными окнами эжекторов служат отверстия, выполненные в плоскостях водосливов, по контуру внутренних кромок которых смонтированы ветровые перегородки, ограждающие пространство от водосливов до водосборного поддона, часть поверхности которого снаружи от ветровых перегородок полностью закрыта настилом, образующим нижнюю технологическую площадку.

2. Эжекционная градирня по п.1, отличающаяся тем, что каждый эжектор имеет струйно-вихревую форсунку, смонтированную в центре воздуховходного окна, по контуру которого сверху водослива приварено водоотбойное кольцо, а эжекционный канал установлен соосно с форсункой так, что между ним и плоскостью водослива оставлен дренажный зазор высотой 3-5 мм.

3. Эжекционная градирня по п.2, отличающаяся тем, что эжекционный канал имеет диаметр на 50-60 мм больше диаметра водоотбойного кольца и установлен так, что между ними образован кольцевой зазор.

4. Эжекционная градирня по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что высота эжекционного канала, зависящая от диаметра воздуховходного окна и угла раскрытия факела форсунки, установлена таковой, чтобы обеспечить гарантированный гидрозатвор между факелом и стенкой эжекционного канала в зоне шириной 150 мм от верхней кромки канала.

5. Эжекционная градирня по п.1, отличающаяся тем, что водораспределительная система включает в себя стояки и коллекторы в виде замкнутых многогранников, повторяющих форму корпуса, расположенных концентрично относительно его оси.

6. Эжекционная градирня по п.5, отличающаяся тем, что эжекторы расположены рядами симметрично относительно коллекторов, при этом шаг их установки равен диаметру эжекционного канала плюс 50-100 мм, что исключает разрушение факелов диспергированной жидкости при их пересечении на более близком расстоянии между ними.

7. Способ организации процесса тепломассобмена, состоящий в том, что при подаче форсункой охлаждаемой воды в объем градирни, в эжекционном канале происходит подсос необходимого количества атмосферного воздуха, после чего, в активной зоне градирни, в процессе теплоотдачи от нагретой воды к более холодному воздуху и частичного испарения воды, происходит ее охлаждение, а образовавшаяся в результате паровоздушная смесь уходит через выхлопной канал градирни опять в атмосферу, отличающийся тем, что каждая форсунка направленная вверх с уклоном к оси градирни подает охлаждаемую воду в свой индивидуальный эжекционный канал круглого сечения, обеспечивающий гарантированный гидрозатвор, после которого движение потоков диспергированной жидкости из каждого эжектора в режиме интенсивной турбулентности неизбежно приводит их к всестороннему лобовому столкновению в верхней части градирни, в результате которого происходит многократное дробление и витание капель в режиме хаотического движения и потоки как бы зависают в объеме на некоторое время, при этом часть эжектированного воздуха, насыщенного паром, уходит в выхлопной канал градирни, а другая часть, увлекаемая дождем, у поверхности жидкости в водосборном поддоне поворачивает и воздух, распределяясь по объему, также уходит в выхлопной канал, «просеиваясь» между каплями свободно падающего дождя.

www.freepatent.ru

Секционная эжекционная градирня

Изобретение может быть использовано для охлаждения оборотной воды. Секционная эжекционная градирня (Г) имеет единый корпус, разделенный на секции криволинейными перегородками и сквозными воздуховодными тоннелями. В нижней части корпуса расположены рама опорная и водосборный бассейн. В верхней части Г над каждой секцией устроен выхлопной канал с установленным внутри каплеуловителем. Все ограждения Г сформированы из профильных полимерных листов в два слоя. Ограждающими поверхностями каждого тоннеля являются сверху - водосливы, по бокам - ветровые перегородки, снизу - палуба нижняя. Над входами тоннеля смонтированы завесы. Его внутренний объем поделен на два яруса технологической площадкой, настил которой в средней части решетчатый. Каждая секция имеет по два водослива с уклоном навстречу друг другу. Под водосливами расположены коллекторы водораспределительной системы. В каждом эжекторе обеспечен гидрозатвор между факелом форсунки и стенкой эжекционного канала. Гидрозатвор в зоне шириной не более 150 мм от верхней кромки канала обеспечивается подбором диаметра и высоты эжекционного канала и угла раскрытия факела форсунки. В зимний период завесы опускаются до уровня технологической площадки, предотвращая образование сосулек и обмерзание конструкций Г. Технический результат заключается в повышении охлаждающей способности Г, снижении энергоемкости процесса, предотвращении обмерзания конструкций в зимний период. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве охладителя оборотной воды на средних и крупных промышленных объектах, включая электростанции типа ТЭС, ГРЭС и АЭС, и является альтернативой вентиляторным секционным градирням.

Наиболее близкой по техническим решениям является эжекционная градирня (см. патент RU №68667, F28C 1/00, 20.12.2006) - прототип. Градирня содержит прямоугольный в плане корпус, разделенный перегородкой на равновеликие секции. В нижней части корпуса в одной из продольных сторон выполнены воздуховходные окна с козырьками направленными внутрь. Напротив расположены воздуховыходные окна, оснащенные дополнительным каплеуловителем. Основной каплеуловитель, перекрывающий 2/3 площади поперечного сечения, установлен в верхней части корпуса градирни. В проемах воздуховходных окон смонтирован водораспределительный коллектор с эжекционными форсунками, направленными в сторону воздуховыходных окон. Под корпусом градирни размещен водосборный поддон.

Данная градирня имеет следующие недостатки. Как показывают исследования, величина коэффициента эжекции очень зависит от наличия или отсутствия гидрозатвора между факелом диспергированной жидкости и твердыми стенками эжекционного канала. Отсутствие такового гидрозатвора снижает коэффициент эжекции при прочих равных условиях в 1,6-1,8 раза. В данной градирне гидрозатвор отсутствует, поскольку его нельзя обеспечить при одновременной работе большого числа форсунок в один эжекционный канал прямоугольного сечения, так как в местах стыков каждых четырех соседних факелов круглого сечения образуются звездообразные пустоты. Через эти пустоты происходит обратный ток значительного количества, ранее эжектированного воздуха из объема градирни, с выносом капельной влаги, что требует существенного повышения давления для обеспечения необходимой величины коэффициента эжекции.

Скорость движения жидкости на выходе форсунок в диапазоне рабочих давлений эжекционных охладителей колеблется в пределах 10-15 м/с. При ориентации форсунок под малым углом к горизонту поток преодолевает расстояние порядка 6-7 м. Таким образом, двигаясь с указанной скоростью, период полета капель диспергированной жидкости не превышает одной секунды. Так как процесс тепломассообмена весьма энертен, то за столь короткое время контакта фаз невозможно обеспечить эффективного охлаждения воды. Кроме того, ввиду наличия свободного пространства над факелом, часть эжектированного воздуха сразу же после наклонного козырька устремляется вверх в направление основного каплеуловителя, что еще более снижает охлаждающую способность градирни.

Аппараты такой конструкции, неизбежно, имеют значительный каплеунос, т.к. факелы диспергированной жидкости направлены в сторону воздуховыходного окна.

Градирня имеет очень малую плотность орошения и не может быть использована на предприятиях, в водооборотных циклах которых расход воды исчисляется тысячами кубометров в час. В этом случае при среднестатистических производительности эжекционных форсунок 4-6 м3/ч и расстоянии между ними около 0,5 м габариты градирни в плане достигнут нескольких сотен метров и более.

Задачами данного изобретения являются: повышение охлаждающей способности градирни, снижение энергоемкости процесса, предотвращение обмерзания конструкций в зимний период, а также улучшение условий технического обслуживания агрегата.

Для решения этих задач предложена секционная эжекционная градирня, имеющая единый корпус, разделенный на секции перегородками криволинейной формы и сквозными воздуховодными тоннелями. Полная локализация активной зоны градирни предотвращает вынос капельной влаги и увлажнение поступающего в эжектора воздуха. Использование автономных эжекционных узлов, в каждом из которых поток диспергированной форсункой воды имеет гарантированный гидрозатвор в эжекционном канале. Кроме того, плавные формы проточной части, обеспечивающие минимальное аэродинамическое сопротивление, а также оригинальная схема движения и взаимодействия теплоносителей определяют высокую эффективность процесса охлаждения при одновременном снижении его энергоемкости. Использование завес, предотвращающих прямой забор эжекторами холодного воздуха из атмосферы, исключает обмерзание конструкций в зимний период. Наличие технологической площадки, трапов, лестниц и расположение водораспределительной системы в легкодоступных местах за пределами активной зоны градирни обеспечивают удобство технического обслуживания агрегата.

Принципиальная схема градирни представлена на фигурах 1-4. На фиг.1 - общий вид градирни. На фиг.2 - вид градирни сверху. На фиг.3 - разрез по фиг.1. На фиг.4 - разрез по фиг.2.

По схеме градирня имеет единый корпус 1 прямоугольной формы, базирующийся на опорах 2, разделенный на секции перегородками криволинейной формы 3 и сквозными воздуховодными тоннелями. В нижней части корпуса расположена рама опорная 4, на которой установлен водосборный бассейн 5. В верхней части градирни над каждой секцией устроен выхлопной канал 6. Все пространство между выхлопными каналами закрыто сплошным металлическим настилом, образующим палубу верхнюю 7. В одной из торцевых стенок канала выполнена дверь 8. Внутри выхлопного канала по его оси расположен трап внутренний 9, по обеим сторонам которого установлен каплеуловитель 10. По длинным сторонам корпуса на уровне палубы верхней градирня имеет трапы наружные 11.

Все ограждения градирни 12, включая стенки выхлопных каналов, сформированы из профильных полимерных листов в два слоя.

Ограждающими поверхностями каждого тоннеля являются сверху - водосливы 13, по бокам - ветровые перегородки 14, снизу - сплошной настил палубы нижней 15. Над входами тоннеля с обеих сторон смонтированы завесы 16 в виде рольставни.

Объем каждого воздуховодного тоннеля поделен технологической площадкой 17 на два яруса. Схема площадки представлена на фиг.3. Настил технологической площадки состоит из трех частей - по краям сплошной, в средней части решетчатый, в площади которой выполнен проем и смонтирована лестница 18.

Каждая секция имеет по два водослива с уклоном навстречу друг другу. На водосливах шахматном порядке смонтированы в водовоздушные эжекторы 19. Непосредственно под ними расположены элементы водораспределительной системы 20.

Конструкция эжекционного узла представлена на фиг.4.

В плоскостях водосливов выполнены круглые отверстия, расположенные рядами симметрично вдоль коллекторов 21 водораспределительной системы. Сверху по кромке каждого отверстия приварено водоотбойное кольцо 22, образуя воздухозаборное окно эжектора. Эжекционный канал 23, установлен концентрично с водоотбойным кольцом, а внизу образован дренажный зазор между ним и поверхностью водослива. Диаметр канала больше водоотбойного кольца. На коллекторах водораспределительной системы по осям каждого эжекционного канала смонтированы эжекционные струйно-вихревые форсунки 24, направленные вверх.

Градирня работает следующим образом.

Нагретая вода от потребителя поступает через водораспределительную систему 20 и выталкивается форсунками 24 в объем эжекционных каналов 23, где и происходит подсос необходимого количества воздуха. В летний период воздух поступает к эжекторам по всему сечению воздуховодного тоннеля. Диаметр и высота эжекционного канала, а также угол раскрытия факела форсунки подобраны так, что в зоне шириной не более 150 мм от верхней кромки канала создан надежный гидрозатвор, предотвращающий обратный ток эжектированного воздуха из объема градирни. Кроме того, наличие такого гидрозатвора снижает потребное давление в 1,6-1,8 раза до уровня 0,2-0,25 МПа. После эжекторов потоки диспергированной жидкости вместе с эжектированным воздухом движутся вверх по криволинейным траекториям. В верхней части объема секции происходит двухстороннее лобовое столкновение противоположных потоков, сопровождающееся многократным дроблением и витанием капель в процессе хаотического движения. При этом потоки как бы зависают в объеме на некоторое время. После столкновения охлаждаемая вода падает вниз в виде дождя. В то же время часть насыщенного паром воздуха, огибая плавные контуры проточной части, с минимальным аэродинамическим сопротивлением уходит в атмосферу. Другая часть воздуха, увлекаемая дождем, движется вниз. У поверхности жидкости в водосборном бассейне 5, воздух поворачивает и, распределяясь по объему, также устремляется в выхлопной канал 6 градирни, «просеиваясь» между каплями свободно падающего дождя.

Такая схема организации процесса тепломассообмена при ориентации форсунок вверх многократно - до 5 секунд и более - увеличивает время взаимодействия теплоносителей, обеспечивая полное насыщение воздуха парами, а также перенос от нагретой воды к условно холодному воздуху значительно большего количества теплоты.

Кроме того, повышению эффективности процесса охлаждения способствует герметизация активной зоны градирни двухслойными ограждениями, водосливами, ветровыми перегородками и палубами нижними, полностью предотвращающая увлажнение парами и капельной влагой сухого атмосферного воздуха, подаваемого в градирню.

Завесы 16, опущенные до уровня технологической площадки 17, перекрывают входы в верхний ярус воздуховодного тоннеля, образуя под водосливами 13 обогреваемые из объема градирни замкнутые пространства, тем самым предотвращая образование сосулек и обмерзание конструкций в зимний период. При этом воздух поступает к эжекторам 19 из объема нижнего яруса через щели решетчатого настила в средней части технологической площадки.

Конструкция градирни обеспечивает свободный доступ обслуживающего персонала практически в любую точку объема градирни. Подъем на нижнюю палубу 15 осуществляется по лестнице (на схеме не показана). Для проникновения во внутренний объем секции и чашу водосборного бассейна 5 в ветровых перегородках 14 выполнена дверь (на схеме не показана). На верхнюю палубу 7 персонал попадает по маршевой лестнице, смонтированной снаружи корпуса 1 градирни (на схеме не показана). Проход внутрь выхлопного канала 6 и перемещение в его объеме обеспечивают дверь 8 и трап внутренний 9. Для подъема на технологическую площадку в каждом воздуховодном тоннели устроена лестница 18. К элементам водораспределительной системы 20 и форсункам 24 обеспечен свободный доступ с поверхности технологической площадки даже в процессе работы градирни, так как водосливы выполняют роль кровли, защищая персонал от падающего дождя.

Технологическая схема процесса охлаждения и предлагаемая конструкция градирни позволяют получить следующие технические результаты.

В несколько раз увеличено время взаимодействия теплоносителей в режиме интенсивной турбулизации. Необходимая величина коэффициента эжекции достигнута при значительном снижении рабочего давления воды в системе. Обеспечена подача сухого воздуха в градирню в результате полной локализации ее активных зон. Плавные контуры проточной части снижают аэродинамическое сопротивление движению потоков паровоздушной смеси.

Таким образом, разработанные технические решения улучшают охлаждающую способность агрегата при одновременном снижении энергоемкости процесса.

Использование завес на входах воздуховодных тоннелей предотвращает обмерзание конструкций в зимний период.

Компоновочная схема, а также наличие лестниц, трапов и площадок обеспечивают удобный доступ персонала в любую часть градирни для осуществления технического обслуживания.

1. Секционная эжекционная градирня, содержащая единый корпус прямоугольной формы, в нижней части которого расположены рама опорная и водосборный бассейн, имеет в верхней части над каждой секцией выхлопной канал с установленным внутри каплеуловителем по обеим сторонам трапа, а снаружи пространство между выхлопными каналами закрыто сплошным металлическим настилом, образующим палубу верхнюю, при этом все ограждения градирни, включая стенки выхлопных каналов, сформированы из профильных полимерных листов в два слоя, чтобы гарантированно исключить вынос влаги из активных зон градирни, отличающаяся тем, что весь корпус градирни разделен на секции перегородками криволинейной формы и сквозными воздуховодными тоннелями, ограждающими поверхностями каждого тоннеля являются сверху водосливы, по бокам - ветровые перегородки, снизу - сплошной настил палубы нижней, над входами тоннеля с обеих сторон смонтированы завесы в виде роль-ставни, и объем тоннеля поделен технологической площадкой на два яруса, а каждая секция имеет по два водослива с уклоном навстречу друг другу, на которых в шахматном порядке установлены водовоздушные эжекторы, а под ними смонтированы коллекторы водораспределительной системы с форсунками, направленными вверх по осям эжекционных каналов, при этом диаметр и высота каждого эжекционного канала и угол раскрытия факела форсунки подобраны так, что в зоне шириной не более 150 мм от верхней кромки канала создан надежный гидрозатвор.

2. Секционная эжекционная градирня по п.1, отличающаяся тем, что настил технологической площадки состоит из трех частей - по краям сплошной, в средней части решетчатый для прохода воздуха, в площади которой выполнен проем и смонтирована лестница.

3. Секционная эжекционная градирня по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что завесы, опущенные до уровня технологической площадки, перекрывают входы в верхний ярус воздуховодного тоннеля, образуя под водосливами обогреваемые из объема градирни замкнутые пространства, тем самым предотвращая образование сосулек и обмерзание конструкций в зимний период.

www.findpatent.ru

Эжекционная градирня

 

Союэ Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (22) Заявлено 24 05 79 (2f) 2769785/24 06 (5f)M. Кл. с присоединением заявки № (23) Приоритет

F 28 С 1/00

5Ъюудерствекный кюмитет

СССР йю делем кеабретеннй и открытий

Опубликовано 07.09.81. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 07.09.81 (53) УДК 621.175. .3(088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Галустов и В. В. Жув (7I) Заявитель

Ярославский политехнический инс

{54) ЭЖЕКБИОННАЯ ГРАДИРНЯ

Известна эжекцнонная градирня, содержащая башню с воздухозаборным окном и водосборным бассейном в нижней части и эжектируюшэе воцораспыливающее устройство EQ .

Основным недостатком известной гра5 дирни является невысокая надежность в результате забивания эжектирующих уст ройств . механическими примесями, Белью изобретения является повышение to надежности градирни в работе.

Это достигается тем, что эжектирующее водораспыливающее устройство расположено по оси бассейна и выполнено в вице снстемй коаксиально установленных и жестко соединенных между собой усеченных конусов, закрепленных на валу с возможностью вращения, причем конусы мень» твими основаниями обращены вниз, а большие основания снабжены направляющими козырьками.

Вокруг системы усеченных конусов установлена вертикальная цилиндрическая пе регородка, разделяющая бассейн на цент

2 ральный — питательный и перифериййыйводосборный отсеки.

На чертеже показана градирня, общий внд.

Эжекционная градирня содержит башню

1 с возцухозаборным окном 2, водосборный бассейн 3, разделенный вертикальной цилиндрической перегородкой 4 на центральный - питательный отсек 5 и периферийный - водосборный отсек 6. Периферийный отсек 6 снабжен трубопроводом 7 отвода охлажденной воды с регулируемым венти:— лем 8. По оси бассейна 3 расположено эжектирующее водораспыливающее устройство, выполненное в виде коаксиально установленных и жестко соединенных между собой ребрами 9 усеченных полых конусов .

10. Конуса 10 закреплены с помощью стяжек 11 на валу 12 с воэмохсностью вращения. Конусы 10 меньшими основаниями обрешены вниз. На больших основаниях размещены направляющие козырьки 13. Башйя

1 снабжена жалюзями 14, размещенными, в сепарационном объеме 15, и кольце3 8610 вым патрубком 16 для отвода отработанного воздуха.

Подвод охлаждаемой в градирне воды осуществляется с помощью подводящего иатрубка 17.

Охлаждаемая вода поступает по патрубку l7 в питательной отсек 8. Полые конуса 10 погружены меньппвчи основаниями

s воду. Иэза наличия отверстий на больших основаниях конусов происходит сма иванне внутренних поверхностей кону сов. Прн вращении sana t2 вода, смачи» веерная внешние и внутренние поверхности xaayoos 10, эа счет центробежного эффекта поднимается вверх к большим ос,нованиям и скрывается с пнх по направлиюаиж козырькам 13 в сенарациоиный объем l5

Факел мелкодисиергироваиимх равномерно распрепелеинык капель воды иавращя

26 ется в жалюзи 14 я эжектярует охлажаа ющнй веэдук. После охлаждения рвсаалеи ной воды воздух отводится через кольиевой патрубок 16, а вода скапливается в перирерийном отсеке 6.

Выполнение расположенного но оси бас сейна водораспыливаккиего устройства и виде системы коаксиапьно установленных ! и жестко соединенных между собой усеченных xosycos, закрепленных аа валу с возможностью вращения, причем конусы меньзю шими основаниями обращены вниз, а большие основания снабжены иаправляющимч

i2 4

«озырьками позволяет повысить надежность работы градирни вследствие исключения забивания элементов градира механическими примесями.

Формула изобретения

l, Эжекциоиная градирня, содержщцая башню с воэдухозаборным окном и водосборным бассейном в нижней части и эжектирующее водораспыливаккцее устройство, о т л и ч а ю m а я с я тем,что, сцелью повышения надежности,,ежектирующее водораспыливающее устройство расположено йо оси бассейна и выполнено в виде системы коаксиально установленных и жестко соединенных между собой усеченных конусов, закрепленных на валу с воэможностью, вращения, причем конусы меньшими основаниями обращены вниз, а бощ шие основания снабжены направляющими козырьками.

2. Градирня по и. I, о т л и ч а ющ а я с я тем, что вокруг системы усеченных конусов установлена вертикальная цилиндрическая перегородка, разделяющая бассейн на центральный - питательный и периферийный - водосборный отсеки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

¹ 435442, кл, F 28 С 1/00, 1972.

ВНИИПИ Эякаэ 6516/32 Тираж 706 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,ул.Проектная,4

Эжекционная градирня Эжекционная градирня 

www.findpatent.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта