RU2187058C1

RU2187058C1 - Ejection water-cooling tower

Info

Publication number: RU2187058C1
Application number: RU2001100839A
Authority: RU
Inventors: Б.Л. Свердлин; А.В. Федоров
Original assignee: Свердлин Борис Львович; Федоров Алексей Владимирович
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: water cooling facilities. SUBSTANCE: water-cooling tower has housing, water catcher, air inlet and air outlet columns and main cooling manifolds with ejection nozzles spraying cooled water and ejecting air are located in upper and lower parts of housing. Housing accommodates also four air inlet columns with opening angle α is equal to 6^°-15^°. Axes of ejection nozzles are directed along bisector of opening angle of air inlet column. Housing accommodates vertical partition and preliminary cooling manifolds with tangential and/or ejection nozzles arranged at angle of 30^°-80^° to horizon, with their outlet holes pointed upwards which spray cooled water and set, together with vertical partition, direction, direction of waste air flow. Moreover, water- cooling tower has two upper partitions, 2.1-5.0 m long and two lower partitions, 2.1-3.0 m long. Each lower partition is provided with lip parallel to vertical axis of symmetry of water-cooling tower, and cooled water drain holes. Distance from lower point of upper partition to lower partition and to lip and from lip of lower partition to axis S of water-cooling tower is within 0.5 and 2.0 m. EFFECT: improved efficiency of circulating water cooling, reliability and convenience in operation and maneuverability, and increase of capacity of water-cooling tower by water from 100 to 5000 m/h. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, к устройствам для охлаждения воды, в частности к эжекционным градирням, и предназначено для использования в оборотных системах водоснабжения электростанций и различных промышленных предприятий. The invention relates to a power system, to devices for cooling water, in particular to ejection cooling towers, and is intended for use in circulating water supply systems of power plants and various industrial enterprises.

Известна эжекционная градирня, в которую охлаждаемая вода поступает через большую водяную камеру с интегральным фильтром и подается далее на разбрызгивающее устройство, снабженное латунными соплами специальной конструкции. Вода разбрызгивается соплами и индуцирует воздушный поток в Вентури-образном объеме, формируя гидравлический затвор поперек горловины. Определенная часть водного потока постоянно подается вниз для предотвращения аккумулирования загрязнений в разбрызгивающих соплах. Спуск воды осуществляется в лоток: затем по дренажному трубопроводу - в сливной выпуск. Насыщенный влагой воздух отводится через многоканальные сепараторы. Поток отводимого воздуха затем отклоняется вверх через выпускной раструб. Охлажденная вода собирается в нижней части водосбросного устройства, откуда она, пройдя через фильтры, откачивается насосами (патент Великобритании 1346253, МПК F 28 C 3/06, 1973 г.). Known ejection cooling tower, in which the cooled water enters through a large water chamber with an integrated filter and is then fed to a spray device equipped with brass nozzles of a special design. Water is sprayed by nozzles and induces air flow in a venturi-shaped volume, forming a hydraulic shutter across the neck. A certain part of the water stream is constantly fed down to prevent accumulation of contaminants in the spray nozzles. The water is drained into the tray: then, through the drainage pipeline, into the drain outlet. Moisture-saturated air is vented through multi-channel separators. The flow of exhaust air is then deflected upward through the outlet bell. Chilled water is collected in the lower part of the spillway device, from where it, after passing through the filters, is pumped out (UK patent 1346253, IPC F 28 C 3/06, 1973).

Недостатками патента-аналога являются низкая маневренность, сложность конструкции при компоновке двухзаходной градирни, а также профиль сопла Вентури значительно усложняет конструкцию канала. The disadvantages of the patent analogue are low maneuverability, the complexity of the design when arranging a two-way cooling tower, as well as the profile of the Venturi nozzle significantly complicates the design of the channel.

Известна эжекторная градирня, содержащая прямоугольный корпус с вертикально расположенной эжекционной камерой, по продольной оси входного сечения которой установлен коллектор с равномерно линейно расположенными в один ряд форсунками для распыла охлаждаемой воды и подсасывания охлаждающего воздуха, поворотной камерой для предварительного отделения охлажденной воды от воздуха с установленными в ней водосборником-распределителем, выходной воздушной камерой, в окне которой установлен инерционный сепаратор для отделения капель охлажденной воды (патент США, 3767177, кл. B 01 F 3/4, 1973г.). Known ejector cooling tower, containing a rectangular casing with a vertically located ejection chamber, along the longitudinal axis of the input section of which there is a collector with nozzles uniformly linearly spaced in a row for spraying cooled water and sucking in cooling air, a rotary chamber for preliminary separation of chilled water from air with installed a water collector-distributor, an output air chamber, in the window of which an inertial separator is installed to separate the cooling drops ennoy water (US patent 3767177, cl. B 01 F 3/4, 1973.).

Недостатками патента-аналога является то, что при такой конструкции градирни уменьшается эжекционный эффект за счет встречного по отношению к движению струй направления действия гравитационного поля Земли, а также из-за значительного гидравлического сопротивления, создаваемого водяным потоком, вытекающим из водосборника распределителя струй, на пути прокачиваемого эжектором воздуха, профиль сопла Вентури значительно усложняет конструкцию канала. The disadvantages of the patent analogue is that with this design of the cooling tower, the ejection effect is reduced due to the direction of gravity of the Earth’s gravitational field opposite to the motion of the jets, as well as due to the significant hydraulic resistance created by the water flow flowing from the junction box of the jet distributor on the way pumped by the ejector air, the profile of the venturi nozzle significantly complicates the design of the channel.

Известно эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды, содержащее корпус, как минимум, с одним вертикальным эжекционным каналом, шахту выброса воздуха, насосы, форсунки эжекционного контура и приемный бак, связанный с корпусом устройства и насосами. Дополнительно в корпусе устройства выполнен как минимум один горизонтальный эжекционный канал (полезная модель 15930, МПК F 28 C 1/00, 2000). Known ejection device for cooling the circulating water, comprising a housing with at least one vertical ejection channel, an air discharge shaft, pumps, nozzles of the ejection circuit and a receiving tank associated with the housing of the device and pumps. Additionally, at least one horizontal ejection channel (utility model 15930, IPC F 28 C 1/00, 2000) is made in the device case.

Недостатками прототипа является то, что форсунки разбрызгивания теплой воды в шахте выброса воздуха расположены у задней стенки охладителя, что создает дополнительное сопротивление выходящему потоку воздуха, а также наличие только двух воздуховходных шахт не позволяет использовать охладитель для больших до 5000 м³/ч расходов воды.The disadvantages of the prototype is that the nozzles for spraying warm water in the air discharge shaft are located near the rear wall of the cooler, which creates additional resistance to the outgoing air flow, and the presence of only two air inlets does not allow the use of a cooler for large water flows up to 5000 m ³ / h.

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения. By the number of similar features and the achieved result, this technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности охлаждения оборотной воды, повышение надежности и удобства эксплуатации, маневренности, а также производительности эжекционной градирни по воде от 100 до 5000 м³/ч и возможно более.The technical task of the invention is to increase the efficiency of cooling circulating water, increasing the reliability and ease of use, maneuverability, as well as the performance of the ejection cooling tower in water from 100 to 5000 m ³ / h and possibly more.

Сущность заявленного изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата, который достигается тем, что в эжекционной градирне, содержащей корпус, водоуловитель, воздуховходные и воздуховыходную шахты, в верхней и нижней частях корпуса установлены коллекторы основного охлаждения с эжекционными форсунками, распыляющими охлаждаемую воду и эжектирующие воздух. Кроме этого, в корпусе расположены четыре воздуховходные шахты с углом раскрытия α, равным 6-15^o. Оси эжекционных форсунок направлены по биссектрисе угла раскрытия воздуховходной шахты. Внутри корпуса расположены вертикальная перегородка и коллекторы предварительного охлаждения с тангенциальными и/или эжекционными форсунками, расположенными под углом 30-80^o к горизонту, обращенные выходными отверстиями вверх, распыляющие охлаждаемую воду и задающие вместе с вертикальной перегородкой направление движения отработанного воздуха. Градирня снабжена двумя верхними перегородками длиной 2,1 - 5,0 м и двумя нижними перегородками длиной 2,1-3,0 м. Причем каждая нижняя перегородка имеет козырек, параллельный вертикальной оси симметрии градирни, и отверстия слива охлажденной воды, расстояние от нижней точки верхней перегородки до нижней перегородки и до козырька и от козырька нижней перегородки до оси градирни S лежит в интервале 0,5-2,0 м.The essence of the claimed invention is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result, which is achieved by the fact that in the ejection cooling tower comprising a housing, a water catcher, air inlet and air outlet shafts, main cooling collectors with ejection nozzles are installed in the upper and lower parts of the housing spraying cooled water and ejecting air. In addition, four air inlet shafts with an opening angle α of 6-15 ^° are located in the housing. The axis of the ejection nozzles are directed along the bisector of the opening angle of the air shaft. Inside the case there is a vertical partition and pre-cooling manifolds with tangential and / or ejection nozzles located at an angle of 30-80 ^o to the horizon, facing the outlet openings, spraying the cooled water and setting the direction of movement of the exhaust air together with the vertical partition. The cooling tower is equipped with two upper partitions with a length of 2.1 - 5.0 m and two lower partitions with a length of 2.1-3.0 m. Moreover, each lower partition has a visor parallel to the vertical axis of symmetry of the tower, and drain holes for chilled water, the distance from the lower points of the upper partition to the lower partition and to the peak and from the peak of the lower partition to the axis of the cooling tower S lies in the range of 0.5-2.0 m.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающих получение технического результата для всех случаев, на которые распространяется испрашиваемый объект правовой охраны. This is the totality of the essential features that provide a technical result for all cases to which the claimed object of legal protection applies.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень". This allows you to recognize the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Кроме того, заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения. In addition, the claimed technical solution is new, as it is characterized by the presence of a new set of features that are absent in all objects of equipment of a similar purpose known to us.

На чертеже показана эжекционная градирня, общий вид. The drawing shows an ejection cooling tower, General view.

Эжекционная градирня содержит корпус 1, водоуловитель 2, воздуховходные шахты 3 с углом раскрытия α, на входе которых установлены коллекторы 4 основного охлаждения воды с эжекционными форсунками 5 распыляющими охлаждаемую воду и эжектирующими воздух, верхние перегородки 6, которые отделяют зону охлаждения воды от воздуховыходной шахты 7, нижние перегородки 8 с козырьками, по вертикальной оси симметрии корпуса расположена вертикальная перегородка 9, коллекторы 10 предварительного охлаждения воды с тангенциальными и/или эжекционными форсунками 11 находятся в нижней части корпуса, а выходные отверстия этих форсунок 11 направлены вверх по направлению воздуховыходной шахты 7. The ejection tower contains a housing 1, a water trap 2, air shafts 3 with an opening angle α, at the inlet of which collectors 4 of the main water cooling with ejection nozzles 5 spraying cooled water and ejecting air are installed, upper partitions 6 that separate the water cooling zone from the air outlet shaft 7 , lower partitions 8 with visors, along the vertical axis of symmetry of the casing there is a vertical partition 9, collectors 10 for pre-cooling water with tangential and / or ejection nozzles Ami 11 are located in the lower part of the housing, and the outlet openings of these nozzles 11 are directed upward in the direction of the air outlet shaft 7.

Согласно изобретению работа эжекционной градирни осуществляется следующим образом. Охлаждаемую воду подают на коллекторы 10 предварительного охлаждения с расположенными выходными отверстиями вверх и под углом 30-80^o к горизонту тангенциальными и/или эжекционными форсунками 11, которые образуют факел распыла внутри корпуса 1. Охлаждаемая вода с этих форсунок разбрызгивается на перегородку 9, высота которой не превышает 2/3 высоты градирни, и, стекая по ней водяной пленкой, охлаждается за счет контакта с воздухом, который поступает в воздуховыходную шахту 7, т.е. создается противоток. Такое расположение коллекторов предварительного охлаждения задает направление движения воздуха в воздуховыходную шахту, что резко снижает аэродинамическое сопротивление на поворот воздушного потока. Количество коллекторов предварительного охлаждения и их диаметр обуславливаются расходом оборотной воды через оборудование.According to the invention, the operation of the ejection tower is as follows. The cooled water is supplied to the pre-cooling collectors 10 with the outlet openings upward and at an angle of 30-80 ^o to the horizon with tangential and / or ejection nozzles 11, which form a spray jet inside the housing 1. The cooled water from these nozzles is sprayed onto a partition 9, the height of which does not exceed 2/3 of the tower’s height, and, draining along it with a water film, is cooled by contact with air that enters the air outlet shaft 7, i.e. countercurrent is created. This arrangement of the pre-cooling collectors sets the direction of air movement into the air outlet shaft, which sharply reduces the aerodynamic drag on the rotation of the air flow. The number of pre-cooling collectors and their diameter are determined by the flow of recycled water through the equipment.

Далее охлаждаемая вода подается на коллекторы 4 основного охлаждения, на которых установлены эжекционные форсунки 5 с осями, направленными по биссектрисе угла раскрытия воздуховходной шахты 3, эжектирующие охлаждающий воздух и распыляющие охлаждаемую воду. В каждой воздуховходной шахте 3 устанавливают один-три коллектора 4. Next, the cooled water is supplied to the collectors 4 of the main cooling, on which the ejection nozzles 5 are mounted with axes directed along the bisector of the opening angle of the air inlet shaft 3, ejecting the cooling air and spraying the cooled water. In each air shaft 3 install one to three collectors 4.

За счет контакта охлаждающего воздуха с мелкой каплей, полученной в результате распыла воды эжекционными форсунками 5, происходит интенсивный процесс охлаждения воды. Охлажденная вода через сливные отверстия в нижних перегородках 8 и основание корпуса 1 сливается в бак, который находится за пределами градирни, и подается далее на оборудование. Due to the contact of cooling air with a small drop obtained as a result of spraying water with ejection nozzles 5, an intensive process of cooling water occurs. Cooled water through the drain holes in the lower partitions 8 and the base of the housing 1 is discharged into the tank, which is located outside the cooling tower, and then fed to the equipment.

Увеличение количества прокачиваемой через градирню воды обязательно приводит к соответствующему увеличению проходящего через градирню воздуха. Таким образом регулируют производительность эжекционной градирни как при изменении нагрузки от потребителей, так и при сезонном изменении климатических условий. An increase in the amount of water pumped through the tower necessarily leads to a corresponding increase in the air passing through the tower. In this way, the performance of the ejection cooling tower is controlled both with a change in the load from consumers and with seasonal changes in climatic conditions.

Поток увлажненного и отработанного воздуха поднимается вверх и удаляется через воздуховыходную шахту 7, в верхней части которой установлен водоуловитель 2, предотвращающий капельный вынос воды из эжекционной градирни. The flow of humidified and exhaust air rises and is removed through the air outlet shaft 7, in the upper part of which a water trap 2 is installed, which prevents drip water from the ejection tower.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств, а именно: повышение эффективности охлаждения оборотной воды, которая достигается возможностью оперативного регулирования эффективности снятия тепловой нагрузки, изменяя удельную плотность орошения; повышение маневренности системы, которая достигается наличием четырех воздуховходных шахт, коллекторов предварительного и нескольких коллекторов основного охлаждения в каждой воздуховходной шахте. В зимний период года, как правило, достаточно работы коллекторов предварительного охлаждения. С повышением температуры наружного воздуха последовательно включаются все коллекторы во всех воздуховходных шахтах. Повышение надежности и удобства эксплуатации достигается наличием нескольких коллекторов основного охлаждения в каждой воздуховходной шахте и тем, что форсунки, как и водоуловитель, находятся на виду, легкодоступны для осмотра и чистки. Наличие нескольких коллекторов в воздуховходной шахте позволяет чистить форсунки и производить замену насосов без остановки всей градирни. Отсутствие у эжекционной градирни вентилятора и элементов внутренней насадки позволяет многократно включать и выключать ее в зимнее время года, что повышает ее надежность. Obtaining the aforementioned technical result ensures that the object of the invention as a whole has a number of new useful properties, namely: increasing the efficiency of cooling circulating water, which is achieved by the possibility of operational regulation of the efficiency of removing heat load, changing the specific gravity of irrigation; increasing the maneuverability of the system, which is achieved by the presence of four air inlets, preliminary headers and several main cooling headers in each air inlet. In the winter season, as a rule, the work of pre-cooling collectors is sufficient. With an increase in the outdoor temperature, all collectors in all air inlet shafts are switched on sequentially. Improving the reliability and ease of operation is achieved by the presence of several main cooling collectors in each air shaft and the fact that the nozzles, as well as the water trap, are in plain sight and are easily accessible for inspection and cleaning. The presence of several collectors in the air inlet shaft allows you to clean the nozzles and replace the pumps without stopping the entire cooling tower. The absence of a fan and elements of the internal nozzle in the ejection cooling tower allows it to be repeatedly turned on and off in the winter season, which increases its reliability.

Повышение производительности эжекционной градирни по воде до 5000 м³/ч достигается оригинальной компоновкой четырех воздуховходных шахт. В принимаемых в качестве прототипов градирнях увеличение расхода воды приводит к пропорциональному (1:1) увеличению их длины. В четырехзаходной эжекционной градирне это соотношение составляет 4:1.Increasing the productivity of the ejection cooling tower in water up to 5000 m ³ / h is achieved by the original layout of the four air shafts. In the cooling towers adopted as prototypes, an increase in water consumption leads to a proportional (1: 1) increase in their length. In a four-start ejection cooling tower, this ratio is 4: 1.

Claims

An ejection tower comprising a casing, a water catcher, air inlets and air outlets, in the upper and lower parts of the casing there are main cooling collectors with ejection nozzles spraying the cooled water and ejecting air, characterized in that there are four air inlets with an opening angle α equal to 6-15 ^o , the axis of the ejection nozzles are directed along the bisector of the opening angle of the air shaft, inside the casing there is a vertical partition and pre-cooling collectors with tangential and / or ejection nozzles located at an angle of 30-80 ^o to the horizon, facing the outlet openings, spraying cooled water and setting together with the vertical partition the direction of movement of the exhaust air, in addition, the cooling tower is equipped with two upper partitions with a length of 2.1 -5.0 m and two lower partitions 2.1-3.0 m long, with each lower partition having a visor parallel to the vertical axis of symmetry of the cooling tower and chilled water drain holes, the distance from the lower point is top s walls to the bottom wall and to the visor from the visor and the lower partition to the tower axis S lies in the range of 0.5-2.0 m.