RU2204100C2

RU2204100C2 - Water-cooling tower

Info

Publication number: RU2204100C2
Application number: RU2001113039/06A
Authority: RU
Inventors: Н.П. Кузнецов; В.А. Пономаренко; А.И. Салтыков
Original assignee: Научно-производственное акционерное общество закрытого типа "ЗОЯ"
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: cooling of circulating water at power stations and factories. SUBSTANCE: water-cooling tower has tower with air inlet windows arranged over circle in its lower part, pond for collection of water, water-air ejectors. Tower is closed by cover on which water-air ejectors are positioned. Mixing chambers of ejectors pass through cover of tower, cooling air is ejected into working chambers of water-air ejectors through ring slit branch pipes from space above cover of tower. Multiatomizer heads with screw centrifugal atomizers are positioned on outlet faces of mixing chambers of water-air-ejectors, exhaust pipes are mounted on cover to carry away steam and air mixture from working space of tower. Grate carrying packing comprising Rashig rings is installed inside each exhaust pipe. EFFECT: intensified heat exchange which results in enlarged temperature range of water cooling and in diminished drop carry-out of water to atmosphere. 1 dwg

Description

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. The invention relates to a power system, in particular to evaporative coolers, and can be applied at thermal and nuclear power plants, as well as at other industrial facilities that require cooling of water or other liquids.

Обычно градирня состоит из башни с размещенными в верхней ее части водораспределителем и оросителем, а также из воздухозаборных окон в нижней ее части, где размещается и бассейн для сбора охлажденной воды. Typically, a cooling tower consists of a tower with a water distributor and sprinkler located in its upper part, as well as air intake windows in its lower part, where a pool for collecting chilled water is located.

Для интенсификации процесса охлаждения горячей воды в конструкциях градирен применяются струйные насосы типа эжекторов, как это имеет место по а. с. СССР 1158845 /1/, либо подача охлаждаемой жидкости в полость башни осуществляется через центробежные форсунки, как это имеет место для схем градирен по а.с. 1150465, 1702144 /2, 3/. To intensify the process of cooling hot water in the design of cooling towers, jet pump type ejectors are used, as is the case in a. from. USSR 1158845/1 /, or the supply of the cooled liquid into the cavity of the tower is carried out through centrifugal nozzles, as is the case for cooling towers in accordance with a.s. 1150465, 1702144/2, 3 /.

Другой важной проблемой охлаждения воды с помощью градирен является уменьшение уноса воды в виде пара из рабочей полости башни потоками подаваемого в нее воздуха. Another important problem of cooling water using cooling towers is to reduce the ablation of water in the form of steam from the working cavity of the tower by the flows of air supplied to it.

Задача изобретения - интенсификация тепло-массообмена, уменьшение металлоемкости башни градирни за счет уменьшения ее высоты, уменьшение уноса воды из рабочей полости башни. The objective of the invention is the intensification of heat and mass transfer, reducing the metal consumption of the tower of the tower by reducing its height, reducing the entrainment of water from the working cavity of the tower.

Задача решается за счет градирни, содержащей башню с воздуховходными окнами, выполненными по кольцу в нижней ее части, бассейн для сбора воды, водовоздушные эжекторы, башня закрыта крышкой, на которой установлены водовоздушные эжекторы, камеры смешения которых проходят сквозь крышку башни, охлаждающий воздух эжектируется в рабочие камеры водовоздушных эжекторов через кольцевые щелевые патрубки из пространства над крышкой башни, а на выходных торцах камер смешения водовоздушных эжекторов установлены многофорсуночные головки со шнековыми центробежными форсунками, а для отвода паровоздушной смеси из рабочей полости башни на ее крышке установлены вытяжные трубы, причем внутри каждой вытяжной трубы установлена решетка, на которую засыпана насадка из колец Рашига. The problem is solved by a cooling tower containing a tower with air inlets made in a ring in its lower part, a water collection basin, water-air ejectors, the tower is closed by a lid, on which water-air ejectors are installed, the mixing chambers of which pass through the tower cover, the cooling air is ejected into working chambers of water-air ejectors through annular slotted nozzles from the space above the tower cover, and multi-nozzle heads from augers are installed on the output ends of the mixing chambers of water-air ejectors centrifugal nozzles, and for the removal of the vapor-air mixture from the working cavity of the tower, exhaust pipes are installed on its cover, and a grille is installed inside each exhaust pipe, on which a nozzle from Rashig rings is filled.

Задача решается за счет использования в градирне многоступенчатой системы охлаждения горячей воды, причем на первой ступени используются струйные водовоздушные эжекторы, а для второй ступени охлаждения используются многофорсуночные головки с центробежными форсунками, а также применением в паровоздушных трактах отвода паровоздушной смеси из рабочей полости башни центров конденсации пара в виде колец Рашига. The problem is solved through the use of a multi-stage hot water cooling system in the cooling tower, the first stage using jet air-water ejectors, and the second stage of cooling using multi-nozzle heads with centrifugal nozzles, as well as the use of steam-air mixture removal channels from the working cavity of the tower in the steam-air ducts in the form of Raschig rings.

На чертеже изображен продольный разрез градирни. The drawing shows a longitudinal section of a cooling tower.

Градирня содержит башню 1 с воздуховходными окнами 2, выполненными по кольцу в нижней ее части, и внизу башни расположен бассейн 3 для сбора охлажденной воды. Сверху башня закрыта крышкой 4, на которой установлены струйные водовоздушные эжекторы 5. При этом камеры смешения 9 водовоздушных эжекторов проходят сквозь крышку 4, а рабочей средой для рабочих (активных) сопел струйных водовоздушных эжекторов 5 является вода, подаваемая в градирню на охлаждение. В рабочие сопла водовоздушных эжекторов вода поступает из коллектора 6, в который она подается по стояку 7. Пассивным потоком для струйных водовоздушных эжекторов 5 является воздух, который поступает в их рабочие камеры из пространства над крышкой 4 башни по кольцевым щелевым патрубкам 8. На выходных торцах камер смешения 9 струйных водовоздушных эжекторов установлены многофорсуночные головки 10 с центробежными шнековыми форсунками. На крышке 4 башни установлены вытяжные трубы 11, в которых закреплены решетки 12, на которые засыпана насадка 13, например из колец Рашига. The cooling tower contains a tower 1 with air inlet windows 2, made in a ring in its lower part, and at the bottom of the tower there is a pool 3 for collecting chilled water. The top of the tower is closed by a cover 4, on which water-jet water ejectors are installed 5. At the same time, the mixing chambers of 9 water-air ejectors pass through the cover 4, and the working medium for the working (active) nozzles of water-air jet ejectors 5 is water supplied to the cooling tower. Water enters the working nozzles of the water-air ejectors from the collector 6, into which it is supplied through the riser 7. The passive stream for jet water-air ejectors 5 is air, which enters their working chambers from the space above the cover 4 of the tower through the ring slotted nozzles 8. At the outlet ends mixing chambers of 9 jet air-water ejectors have multi-nozzle heads 10 with centrifugal screw nozzles. Exhaust pipes 11 are installed on the tower cover 4, in which lattices 12 are fixed, onto which the nozzle 13 is filled, for example, from Rashig rings.

Градирня работает следующим образом. The cooling tower works as follows.

Охлаждаемая вода подается по стояку 7 в коллектор 6, откуда она поступает в рабочие сопла водовоздушных эжекторов 5. Расширяясь на выходе из сопел, вода охлаждается. За счет эжектирующих свойств воды через кольцевые щелевые патрубки 8 из объема воздуха над крышкой 4 происходит подсос воздуха в рабочую камеру водовоздушных эжекторов 5, который смешивается в камере смешения 9. В результате смешения происходит дальнейшее охлаждение воды и восстановление давления водовоздушной смеси в магистрали. Далее водовоздушная смесь поступает в многофорсуночные головки 10 с центробежными шнековыми форсунками. Форсунки производят мелкодисперсный распыл жидкости, подлежащей охлаждению. При распыле жидкости форсунками происходит ее скачкообразное охлаждение. Далее мелкодисперсные капли размером порядка 50 мкм поступают в рабочую полость башни, где из-за своего малого размера находятся достаточно долгое время, в течение которого подвержены охлаждению потоками воздуха, поступающего в рабочую полость башни. Воздух в рабочую полость башни поступает через воздуховходные окна 2. В заключение процесса витания каждой отдельной капли в рабочей полости башни охлажденная вода попадает в бассейн 3. А мелкоразмерные капли и пар потоками воздуха отсасываются в полости труб 11, где на стенках труб решетки 12 и кольцах Рашига 13 происходит конденсация пара. Сконденсированная влага, протекая по трубам 11, сливается в бассейн 3. The cooled water is supplied through the riser 7 to the collector 6, from where it enters the working nozzles of the water-air ejectors 5. Expanding at the exit of the nozzles, the water is cooled. Due to the ejective properties of water through the annular slotted nozzles 8 from the volume of air above the cover 4, air is sucked into the working chamber of the water-air ejectors 5, which is mixed in the mixing chamber 9. As a result of mixing, further cooling of the water and restoration of the pressure of the water-air mixture in the main are performed. Next, the water-air mixture enters the multi-nozzle heads 10 with centrifugal screw nozzles. The nozzles produce a finely dispersed liquid to be cooled. When spraying a liquid with nozzles, it spasmodically cools. Next, finely dispersed droplets of about 50 microns in size enter the working cavity of the tower, where, due to their small size, they remain for a sufficiently long time, during which they are subject to cooling by the flow of air entering the working cavity of the tower. Air enters the working cavity of the tower through the air inlet windows 2. At the end of the process of each individual dropping in the working cavity of the tower, the cooled water enters the pool 3. And small-sized drops and steam are sucked out by the air flows into the pipe cavities 11, where on the walls of the pipes of the lattice 12 and the rings Rashig 13 there is a condensation of steam. Condensed moisture flowing through pipes 11 is discharged into pool 3.

Таким образом, в предлагаемой градирне реализовано многоступенчатое (3-ступенчатое) охлаждение воды. 1-я ступень - охлаждение воды в водовоздушном эжекторе; 2-я ступень - охлаждение воды при выходе из форсунок; 3-я ступень - охлаждение воды при ее движении в виде мелких капель в рабочей полости башни. Многоступенчатое охлаждение позволяет значительно увеличить диапазон понижения температуры воды в бассейне по сравнению с температурой воды, подаваемой на охлаждение. Уменьшение температуры воды, поступающей на охлаждение в рабочую полость башни, позволяет уменьшить высоту башни и соответственно снизить ее металлоемкость. Более того, конденсация пара на кольцах Рашига в вытяжных трубах позволяет уменьшить выброс воды в виде пара и мелких капель. Thus, the proposed cooling tower implements multi-stage (3-stage) water cooling. 1st stage - water cooling in a water-air ejector; 2nd stage - water cooling when leaving nozzles; 3rd stage - water cooling during its movement in the form of small drops in the working cavity of the tower. Multistage cooling allows you to significantly increase the range of lowering the temperature of the water in the pool compared with the temperature of the water supplied for cooling. Reducing the temperature of the water entering the cooling in the working cavity of the tower, allows you to reduce the height of the tower and, accordingly, reduce its metal consumption. Moreover, the condensation of steam on the Raschig rings in the exhaust pipes allows to reduce the emission of water in the form of steam and small drops.

Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР на изобретение 1158845, кл. F 28 С 1/00, 1985 г., Бюл. 20.Sources of information taken into account
1. USSR author's certificate for the invention 1158845, cl. F 28 C 1/00, 1985, Bull. 20.

2. Авторское свидетельство СССР на изобретение 1150465, кл. F 28 С 1/00, 1985 г., Бюл. 14. 2. USSR author's certificate for the invention 1150465, cl. F 28 C 1/00, 1985, Bull. 14.

3. Авторское свидетельство СССР на изобретение 1702144, кл. F 28 С 1/00, 1991 г., Бюл. 48. 3. USSR author's certificate for the invention of 1702144, cl. F 28 C 1/00, 1991, Bull. 48.

Claims

A cooling tower containing a tower with air-inlet windows made in a ring in its lower part, a water collection basin, water-air ejectors, characterized in that the tower is closed by a lid, on which water-air ejectors are installed, the mixing chambers of which pass through the tower cover, cooling air ejected into the working chambers of water-air ejectors through annular slotted nozzles from the space above the tower cover, and multi-nozzle heads with augers are installed at the output ends of the mixing chambers of water-air ejectors and centrifugal atomizers, and for removal of vapor from the working chamber of the tower at its lid exhaust tube set, wherein inside each exhaust pipe mounted grille, which bombarded the nozzle of Raschig rings.