RU33637U1

RU33637U1 - Cooling tower (options)

Info

Publication number: RU33637U1
Application number: RU2003116497/20U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Стародубцев
Original assignee: Александр Васильевич Стародубцев
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2003-10-27

Description

Предлагаемое техническое решение относится к теплотехнике, в частности к испарительным охладителям - градирням, и может найти применение на тепловых и атомных электростанциях при строительстве и модернизации действующих градирен, а также на других промышленных объектах, где требуется охлаждение воды или других жидкостей.The proposed technical solution relates to heat engineering, in particular to evaporative coolers - cooling towers, and can find application in thermal and nuclear power plants during the construction and modernization of existing cooling towers, as well as in other industrial facilities where water or other liquids are required to be cooled.

Известна 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 воздухо-входные 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 (А.С. СССР № 1702144 МПК F28 С 1/00 опубл. 1991).Known fan cooling tower, comprising a housing, enclosed by a casing with the formation of an air outlet channel, an air exhaust pipe installed in the bottom of the housing, equipped with a drainage tray and a louvre grill, an exhaust pipe with a fan, an air distributor with nozzles and air inlets located in the housing cover, in which the cooling system is additionally equipped with air ducts with shut-off valves and a shell located around the side wall of the housing with an annular gap (AS USSR No. 1702144 IPC F28 С 1/00 publ. 1991).

Недостатком предлагаемой градирни является неэффективная система охлаждения жидкости, обусловленная наличием большого количества жидкости в небольшом пространстве, что в свою очередь заставляет пропускать большие потоки воздуха, использовать мощные вентиляторные системы.The disadvantage of the proposed cooling tower is an inefficient liquid cooling system, due to the presence of a large amount of liquid in a small space, which in turn makes it possible to let in large air flows and use powerful fan systems.

Известна также градирня, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами, выполненными по кольцу в нижней ее части, размещенный в башне выше окон ороситель с водораспределительной системой, и водоструйные эжекторы, подключенные к водораздающему коллектору, причем, эжекторы установлены в центральной зоне градирни, ограниченной диаметром, равным 0,2 - 0,25 диаметра оросителя , выходные торцы, обращены к оросителю, а водораздающий коллектор размещен внутри башни. (Патент РФ № 2099662, МПК F28 С 1/00 опубл. 1997)A cooling tower is also known, comprising an exhaust tower with air inlet windows made in a ring in its lower part, an irrigator with a water distribution system located in the tower above the windows, and water-jet ejectors connected to a water distribution manifold, and ejectors are installed in the central zone of the cooling tower, limited in diameter, equal to 0.2 - 0.25 of the diameter of the sprinkler, the outlet ends face the sprinkler, and the water-distributing collector is located inside the tower. (RF patent No. 2099662, IPC F28 C 1/00 publ. 1997)

Недостатком этой градирни является неэффективность охлаждения, вызванная большим аэродинамическим сопротивлением, обусловленным размещением в шахте элементов оросителя, отказаться же от данной системы невозможно, поскольку, именно ороситель является тем устройством, на котором происходит теплоотдача.The disadvantage of this cooling tower is the inefficiency of cooling caused by the large aerodynamic drag due to the placement of irrigation elements in the mine, but it is impossible to abandon this system, since the irrigation is the device on which heat transfer occurs.

Ближайшим техническим решением (прототип) является градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами на периферии в нижней его части, и размещенные группами на водораспределительном коллекторе, расположенными в проемах окон водоструйные форсунки, смонтированные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни со смещениемThe closest technical solution (prototype) is a cooling tower, comprising a casing with air inlet windows at the periphery in its lower part, and placed in groups on the water distribution manifold located in the window openings, water-jet nozzles mounted at an angle to each other symmetrically relative to the vertical axis of the cooling tower with offset

Градирня (варианты)Cooling tower (options)

МПКР28С1/00MPKR28S1 / 00

от плоскости окна к центру градирни. Форсунки смонтированы на платформах с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости. Каждая платформа представляет собой поворотный корпус с подвижными фланцами, соединенными с водораспределительной системой. На верхнем фланце каждой подвижной платформы группами размещены водоструйные форсунки. (Патент Республики Беларусь № 3450 МПК F28 С 1/00 опубл.2000)from the plane of the window to the center of the tower. The nozzles are mounted on platforms with the ability to rotate around a horizontal axis by an angle that provides the height of the intersection of the jets of liquid torches. Each platform is a swivel housing with movable flanges connected to a water distribution system. On the upper flange of each movable platform, groups place water-jet nozzles. (Patent of the Republic of Belarus No. 3450 IPC F28 C 1/00 publ. 2000)

Недостатком прототипа является выполнение трубопроводов водораспределительной системы в виде ступенчатой пирамиды, у которой периметры для каждого нижнего ряда уменьшаются по отношению к верхнему. Это ведет к уменьшению количества форсунок в каждом нижерасположенном уровне по отношению к вышерасположенному особенно в многогранных градирнях, что уменьшает производительность градирни, а присоединение каждой поворотной платформы к коллектору через отдельные поворотные фланцы значительно усложняет конструкцию за счет увеличения количества фланцевых соединений.The disadvantage of the prototype is the implementation of the pipelines of the water distribution system in the form of a stepped pyramid, in which the perimeters for each lower row are reduced relative to the upper one. This leads to a decrease in the number of nozzles at each lower level relative to the higher one, especially in polyhedral cooling towers, which reduces the performance of the tower, and the attachment of each turntable to the collector through separate rotary flanges significantly complicates the design by increasing the number of flange connections.

Задачей полезной модели является повышение производительности градирни за счет интенсификации охлаждения жидкости, упрощения водораспределительной системы и ее конструкции, а также уменьшение энергозатрат на обслуживание и ремонт градирни.The objective of the utility model is to increase the cooling tower productivity by intensifying the cooling of the liquid, simplifying the water distribution system and its design, as well as reducing energy costs for the maintenance and repair of the cooling tower.

Поставленная задача решается за счет того, что известная градирня, содержит корпус с воздуховходными окнами на периферии в нижней его части, и размещенные группами на водораспределительном коллекторе форсунки, расположенные в проемах окон и смонтированные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий высоту пересечения струй факелов жидкости из форсунок. Согласно предлагаемому техническому решению в корпусе градирни выполнена вертикальная антиветровая перегородка, над окнами вдоль вертикальной стенки внутри корпуса градирни установлен щит, смонтированный наклонно к упомянутой стенке и, образующий вместе с нижним уровнем окон эжекционный канал трапецеидального сечения, (вариант 1), причем факелы жидкости из форсунок направлены к антиветровой перегородке и установлены с шагом, обеспечивающим частичное перекрытие факелов друг с другом, а плоскости эллипсов пересекающихся симметричных факелов жидкости расположены как над антиветровой перегородкой, так и по обе стороны последней. Согласно предлагаемому техническому решению по варианту 2, щит может быть смонтирован над окнами перпендикулярно кThe problem is solved due to the fact that the known tower contains a housing with air inlets at the periphery in its lower part, and nozzles placed in groups on the water distribution manifold located in the window openings and mounted at an angle opposite each other symmetrically with respect to the vertical axis of the tower with the possibility of rotation around the horizontal axis at an angle that provides the height of the intersection of the jets of liquid torches from the nozzles. According to the proposed technical solution, a vertical anti-wind barrier is made in the tower casing, a shield is mounted above the windows along the vertical wall inside the tower casing, which is mounted obliquely to the said wall and, together with the lower level of the windows, forms an ejection channel of trapezoidal cross section (option 1), and fluid torches from nozzles are directed to the wind deflector and installed in increments, providing partial overlap of the torches with each other, and the plane of the ellipses intersecting symmetrical fluid torches are located both above the wind deflector, and on both sides of the latter. According to the proposed technical solution according to option 2, the shield can be mounted above the windows perpendicular to

вертикальной стенке снаружи корпуса градирни, образуя вместе с нижним уровнем окон эжекционный канал прямоугольного сечения.vertical wall outside the tower body, forming together with the lower level of the windows an ejection channel of rectangular cross section.

Кроме того, форсунки смонтированы на коллекторах в виде блоков форсунок с одной центральной и, например, шестью вокруг нее.In addition, the nozzles are mounted on the manifolds in the form of nozzle blocks with one central and, for example, six around it.

Таким образом, согласно предлагаемому техническому решению обеспечиваются лучшие условия охлаждения и тем самым повышается эффективность градирни, а также улучшаются условия ее обслуживания и ремонта.Thus, according to the proposed technical solution, better cooling conditions are provided and thereby the efficiency of the cooling tower is improved, and the conditions for its maintenance and repair are improved.

На фиг. 1 показан общий вид градирни с размещением щита внутри градирни, с образованием трапецеидального эжекционного канала и расположением форсунок в проемах окон или их блоков в два ряда.In FIG. 1 shows a general view of the cooling tower with the shield inside the cooling tower, with the formation of a trapezoidal ejection channel and the location of the nozzles in the window openings or their blocks in two rows.

На фиг. 2 показан общий вид с размещением щита снаружи градирни с образованием прямоугольного эжекционного канала и расположением форсунок или их блоков в два ряда.In FIG. 2 shows a General view of the placement of the shield outside the tower with the formation of a rectangular ejection channel and the location of the nozzles or their blocks in two rows.

На фиг. 3 показаны верхние части эллипсов, пересекающихся симметричных конусов факелов жидкости над антиветровой перегородкой и нижние части этих эллипсов по обе стороны антиветровой перегородки, а также зоны пересечения эллипсовIn FIG. Figure 3 shows the upper parts of the ellipses intersecting the symmetrical cones of the liquid torches above the wind deflector and the lower parts of these ellipses on both sides of the anti-wind septum, as well as the zone of intersection of the ellipses

На фиг. 4 показан блок форсунок с центральной форсункой и несколькими равноудаленными от центра, например, шестью.In FIG. 4 shows a nozzle block with a central nozzle and several equidistant from the center, for example, six.

На фиг. 5 показана градирня, например, прямоугольного сечения с внутренним расположением щита, и группы форсунок в проемах окон при выключенной подаче жидкости (сечение А-А на фиг. 1).In FIG. 5 shows a cooling tower, for example, of rectangular cross-section with an internal arrangement of the shield, and a group of nozzles in the window openings with the fluid supply turned off (section AA in Fig. 1).

На фиг. 6 показана градирня например прямоугольного сечения с наружным расположением щита, и группы форсунок в проемах окон при выключенной подаче жидкости (сечение Б-Б на фиг. 2).In FIG. Figure 6 shows a cooling tower, for example, of rectangular cross-section with an external arrangement of the shield, and a group of nozzles in the window openings with the fluid supply turned off (section BB in Fig. 2).

Градирня содержит корпус 1 в виде вертикального короба с воздуховходными окнами 2, выполненными по периферии в нижней его части. В проемах окон 2 установлены коллекторы 3, которые подключены к водораспределительной системе 4. Коллекторы 3 могут быть расположены или внутри, или снаружи корпуса градирни. На коллекторах 3 закреплены блоки 5 с форсунками 6 или группы форсунок 6, роасположенные непосредственно на коллекторах 3 и, установленные симметрично относительно вертикальной оси градирни навстречу друг другу с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на угол, обеспечивающий пересечение струй симметричных факелов 7 на разных высотах. В нижней части градирни имеется водосборный бассейн 8. Над окнами 2 вдоль всей стенки корпуса 1The cooling tower contains a housing 1 in the form of a vertical duct with air inlet windows 2, made on the periphery in its lower part. In the openings of the windows 2, collectors 3 are installed, which are connected to the water distribution system 4. The collectors 3 can be located either inside or outside the tower body. On collectors 3, blocks 5 are fixed with nozzles 6 or groups of nozzles 6 located directly on the collectors 3 and mounted symmetrically relative to the vertical axis of the tower towards each other with the possibility of rotation around the horizontal axis by an angle that intersects the jets of symmetrical torches 7 at different heights. In the lower part of the tower there is a catchment basin 8. Above the windows 2 along the entire wall of the housing 1

внутри или снаружи градрини установлен щит 9, а внутри градирни смонтирована вертикальная антиветровая перегородка 10. Струи симметричных факелов 7 в виде конусов вытекают из форсунок 6 над антиветровой перегородкой 10, а также по обе стороны последней, образуя площади эллипсов. На фиг. 1 и 2 показан нижний уровень 11 окон 2, ниже которого расположен бассейн 8. При расположении щита 9 над окнами 2 наклонно к вертикальной стенке внутри корпуса 1 градирни (вариант 1), между поверхностью щита 9 и уровнем 11 образуется эжекционный канал 12 трапецеидального сечения, расстояние Н которого показывает высоту канала 12 между верхним ребром щита 9 и уровнем 11 окна 2, а расстояние HI показывает высоту канала 12 между нижним ребром щита 9 и уровнем 11 равную высоте окна 2. Высота Н больше высоты HI. Ширина В| эжекционного канала 12 (фиг. 5) равна ширине окна 2. При расположении щита 9 над окнами 2 перпендикулярно к вертикальной стенке снаружи корпуса 1 градирни (вариант 2), между поверхностью щита 9 и нижним уровнем 11, образуется канал 13 прямоугольного сечения (фиг.2), высота которого Нг равна высоте окна 2. Ширина 82 эжекционного канала 13 (фиг. 6) равна ширине окна 2. Количество эжекционных каналов 12 или 13 соответствует количеству окон 2 градирни. На фиг. 1,2,3 показаны зоны 14 (заштрихованы) пересечения струй факелов 7.a shield 9 is installed inside or outside the cooling tower, and a vertical anti-wind barrier 10 is mounted inside the cooling tower 10. Jets of symmetrical torches 7 in the form of cones flow from nozzles 6 above the anti-wind barrier 10, as well as on both sides of the latter, forming the area of ellipses. In FIG. 1 and 2, the lower level 11 of windows 2 is shown, below which is the pool 8. When the shield 9 is located above the windows 2, it is inclined to the vertical wall inside the cooling tower body 1 (option 1), an ejection channel 12 of trapezoidal section is formed between the surface of the shield 9 and level 11, the distance H which shows the height of the channel 12 between the upper edge of the shield 9 and the level 11 of the window 2, and the distance HI shows the height of the channel 12 between the lower edge of the shield 9 and the level 11 equal to the height of the window 2. The height H is greater than the height HI. Width B | the ejection channel 12 (Fig. 5) is equal to the width of the window 2. When the shield 9 is located above the windows 2 perpendicular to the vertical wall outside the cooling tower housing 1 (option 2), a rectangular channel 13 is formed between the shield surface 9 and the lower level 11 (Fig. 5). 2), the height of which Ng is equal to the height of the window 2. The width 82 of the ejection channel 13 (Fig. 6) is equal to the width of the window 2. The number of ejection channels 12 or 13 corresponds to the number of windows 2 of the tower. In FIG. 1,2,3 shows zones 14 (shaded) of intersection of torch jets 7.

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

Охлаждаемая вода через водораспределительную систему 4 с коллекторами 3, на которых установлены водоструйные форсунки 6 или их блоки 5, подается внутрь градирни. Выходящие из форсунок 6 струи воды образуют факелы 7 в виде конусов, которые пересекаясь по площади эллипсов над антиветровой перегородкой 10, образуют по обе стороны упомянутой перегородки 10 плоскости эллипсов. Если отдельные водоструйные форсунки 6 или их блоки 5 закреплены на коллекторах 3 неподвижно, то поворот форсунок 6, или их блоков 5 осуществляют на требуемый угол поворотом всего коллектора 3. Наружный воздух под действием струй жидкости факелов 7 через проемы окон 2 устремляется в эжекционные каналы 12 трапецеидального сечения и эжектируется внутрь градирни (вариант 1). Наружный воздух под действием струй жидкости факелов 7 через проемы окон 2 устремляется в эжекционные каналы 13 прямоугольного сечения и эжектируется внутрь градирни (вариант 2). Этот наружный воздух, эжектируемый внутрь градирни, активно перемешивается с каплями охлаждаемой воды. При этом происходит теплопередача, воздух нагревается и конвекционными потоками выходит наружу в открытую сверху часть градирни. Водоструйные форсунки 6 установлены в продольном канале 12 сCooled water through the water distribution system 4 with collectors 3, on which the water-jet nozzles 6 or their blocks 5 are installed, is fed into the cooling tower. The water jets emerging from the nozzles 6 form torches 7 in the form of cones, which intersecting over the area of the ellipses above the anti-wind partition 10, form on the sides of the said partition 10 the plane of the ellipses. If individual water-jet nozzles 6 or their blocks 5 are fixed to the collectors 3 motionlessly, then the nozzles 6, or their blocks 5 are rotated at the required angle by turning the entire collector 3. Outside air, under the action of liquid jets of the torches 7, rushes into the ejection channels 12 trapezoidal section and ejected into the cooling tower (option 1). Outside air, under the action of liquid jets of torches 7, through the openings of the windows 2 rushes into the ejection channels 13 of a rectangular cross section and is ejected into the cooling tower (option 2). This outdoor air, ejected into the cooling tower, is actively mixed with drops of chilled water. In this case, heat transfer occurs, the air is heated and convection flows out into the open part of the tower above. Water-jet nozzles 6 are installed in the longitudinal channel 12 s

шагом Т (фиг.З) таким образом, чтобы факелы 7 соседних форсунок 6 перекрывали друг друга на 60-70 %, образуя зоны 14.step T (Fig.Z) so that the torches 7 of the adjacent nozzles 6 overlap each other by 60-70%, forming zone 14.

Факелы 7, в виде мелкодисперсных капель, при встрече на высоте, образуют при взаимном столкновении водяную пыль с развитой поверхностью капель, которые падают в водосборный бассейн 8. При подаче воды через водоструйные форсунки 6 или блоки 5 с форсуноками 6 последние увлекают за собой воздух из воздуховодных окон 2 вверх. Одновременно горячая вода нагревает этот воздух и на него дополнительно начинает действовать конвекционные силы. Воздух устремляется вверх и встречается с водяной пылью, падающей в водосборный бассейн 8. При встрече потоков воздуха и падающей водяной пыли происходит активный тепломассообмен. Водоструйные форсунки 6 или их блоки образуют область с пониженным давлением в проеме воздуховодных окон 2. В эти окна 2 устремляется поток эжектируемого воздуха, в результате чего организуется принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления. Кроме того, установка форсунок 6 группами или их блоков 5 на коллекторе 3 в количестве от 2 до 10 единиц обеспечивает значительное увеличение производительности градирни и подогрев подаваемого через окна 2 воздуха на начальной стадии, дополнительно обеспечивая конвекционную тягу в корпусе 1. Возможность поворота форсунок 6 или их блоков 5 вместе с коллектором 3 под определенным углом позволяет отрегулировать направление факелов 7 охлаждаемой жидкости для каждой конкретной градирни с учетом температуры наружного воздуха, начальной температуры охлаждаемой жидкости, силы и направления ветра и иных параметров.Torches 7, in the form of fine droplets, when meeting at a height, form water dust with a developed surface of droplets when they collide, which fall into the catchment basin 8. When water is supplied through the water-jet nozzles 6 or blocks 5 with nozzles 6, the latter entrain air from 2 air ducts up. At the same time, hot water heats this air and convection forces begin to act on it. Air rushes up and meets with water dust falling into the catchment basin 8. When air flows and falling water dust meet, active heat and mass transfer occurs. Water-jet nozzles 6 or their blocks form a region with reduced pressure in the opening of the air duct windows 2. A stream of ejected air rushes into these windows 2, as a result of which forced circulation of air masses is organized without additional energy consumption. In addition, the installation of nozzles in 6 groups or their blocks 5 on the manifold 3 in an amount of from 2 to 10 units provides a significant increase in the cooling tower productivity and heating of the air supplied through the windows 2 at the initial stage, additionally providing convection traction in the housing 1. Possibility of turning the nozzles 6 or of their blocks 5 together with the collector 3 at a certain angle allows you to adjust the direction of the torches 7 of the cooled liquid for each specific cooling tower, taking into account the temperature of the outdoor air, the initial temperature ry cooled fluid, the strength and direction of the wind and other parameters.

Такое выполнение градирни позволяет сделать более свободным внутренний ее объем за счет равных по периметру второго и последующего рядов форсунок или их блоков и, следовательно, позволяет значительно повысить эффективность охлаждения жидкости и производительность градирни, при этом снижаются эксплуатационные расходы, упрощается конструкция, повышается ее надежность и ремонтопригодность. Кроме того, предлагаемая градирня позволяет обеспечить высокопроизводительную работу градирен любых требуемых размеров, с любым поперечным сечением прямоугольным, многоугольным, круглым.Such a design of the cooling tower allows its internal volume to be freer due to equal second and subsequent rows of nozzles or their blocks along the perimeter and, therefore, it can significantly increase the cooling efficiency of the liquid and the cooling tower’s productivity, while lowering operating costs, simplifying the design, increasing its reliability and maintainability. In addition, the proposed cooling tower allows for high-performance operation of cooling towers of any required size, with any cross section of rectangular, polygonal, round.

Источники информации, принятые во внимание.Sources of information taken into account.

1.А.С. СССР № 1702144 МПК F28 С 1/00 опубл. 19911.A.S. USSR № 1702144 IPC F28 С 1/00 publ. 1991

2.Патент РФ № 2099662, МПК F28 С 1/00 опубл. 19972. RF patent No. 2099662, IPC F28 C 1/00 publ. 1997

3.Патент Республики Беларусь № 3450 МПК F28 С 1/00 опубл.20003. Patent of the Republic of Belarus No. 3450 IPC F28 C 1/00 publ. 2000

4.Патент РФ № 2166163 МПК F28 С 1/00, опубл. 2001.4. RF patent No. 2166163 IPC F28 C 1/00, publ. 2001.

5.Галустов B.C. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. Москва, Атомиздат, 1989г.5.Galustov B.C. Direct-flow spraying apparatus in the power system. Moscow, Atomizdat, 1989

Claims

1. The cooling tower, comprising a casing with air inlet windows along the periphery in its lower part and placed in groups on the water distribution manifold located in the window openings, water-jet nozzles mounted at an angle facing each other, symmetrically relative to the vertical axis of the cooling tower with the possibility of rotation around the horizontal axis by an angle providing the height of the intersection of the jets of liquid torches from the nozzles, characterized in that a vertical anti-wind partition is installed in the tower body, above the windows along a vertical wall is installed inside the tower body of the tower, mounted obliquely to the said wall, and forming together with the lower level of the windows an ejection trapezoidal channel, moreover, the liquid torches from the nozzles are directed to the wind deflector and installed with a step that partially overlaps the liquid torches with each other, and the plane ellipses of intersecting symmetrical fluid torches are located both above the wind deflector, and on both sides of the latter.

2. The cooling tower, comprising a housing with air inlet windows along the periphery in its lower part and placed in groups on a water distribution manifold located in the window openings, water-jet nozzles mounted at an angle facing each other, symmetrically relative to the vertical axis of the cooling tower with the possibility of rotation around the horizontal axis by an angle providing the height of the intersection of the jets of liquid torches from the nozzles, characterized in that a vertical anti-wind partition is installed in the tower casing, above the windows, along a vertical wall is installed outside the tower casing, mounted perpendicularly to the said wall, and forming, together with the lower level of the windows, an ejection channel of rectangular cross section, with the liquid torches from the nozzles directed towards the wind deflector and installed in steps that partially overlap the liquid torches with each other, and the planes of ellipses of intersecting symmetrical fluid plumes are located both above the wind deflector and on both sides of the latter.

3. The cooling tower according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzles are mounted on the manifolds in the form of nozzle blocks with one central and, for example, six around it.