RU39392U1

RU39392U1 - COOLING HOUSE (OPTIONS)

Info

Publication number: RU39392U1
Application number: RU2003125758/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Стародубцев
Original assignee: Александр Васильевич Стародубцев
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2004-07-27

Abstract

1. Градирня, содержащая корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала, водораспределительный коллектор с форсунками, расположенный снаружи градирни, и водосборный бассейн, отличающаяся тем, что воздуховходные жидкостно-эжекционные окна расположены в нижней части корпуса градирни продольно одной из вертикальных ее стенок, над окнами внутри градирни наклонно к упомянутой стенке по всей ее длине прикреплен щит, высота верхнего ребра которого от нижнего уровня окон больше высоты нижнего ребра щита от вышеупомянутого уровня, что обеспечивает трапецеидальное сечение продольного канала, причем водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками смонтирован, по меньшей мере, в два ряда, а последние установлены напротив воздуховодных жидкостно-эжекционных окон.2. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что водоструйные форсунки на водораспределительных коллекторах смонтированы группами, например, от двух до десяти.3. Градирня по п.1 или 2, отличающаяся тем, что водоструйные форсунки смонтированы на блоках форсунок, каждый из которых выполнен в виде круга с несколькими равноудаленными друг от друга отдельными форсунками, например, от двух до девяти единиц.4. Градирня, содержащая корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала, водораспределительный коллектор с форсунками, расположенный снаружи градирни, и водосборный бассейн, отличающаяся тем, что воздуховходные жидкостно-эжекционные окна расположены в нижней части корпуса градирни продольно одной из вертикальных ее стенок, над окнами снаружи градирни перпенди1. A cooling tower comprising a casing with air inlet liquid ejection windows made in the form of a longitudinal channel, a water distribution manifold with nozzles located outside the cooling tower, and a catchment basin, characterized in that the air inlet liquid ejection windows are located in the lower part of the casing of the cooling tower longitudinally to one of its vertical walls, above the windows inside the tower, a shield is attached obliquely to the said wall along its entire length, the height of the upper edge of which from the lower level of the windows is greater than the height of the lower ra shield from the above levels to provide a trapezoidal cross section of the longitudinal channel, wherein the water distribution manifold with water jet nozzles mounted on at least two rows, and the last set opposite airway liquid-ejection okon.2. The cooling tower according to claim 1, characterized in that the water-jet nozzles on the water distribution manifolds are mounted in groups, for example, from two to ten. The cooling tower according to claim 1 or 2, characterized in that the water-jet nozzles are mounted on nozzle blocks, each of which is made in the form of a circle with several separate nozzles equally spaced from each other, for example, from two to nine units. A cooling tower comprising a casing with air inlet liquid ejection windows made in the form of a longitudinal channel, a water distribution manifold with nozzles located outside the cooling tower, and a drainage basin, characterized in that the air inlet liquid ejection windows are located in the lower part of the tower casing longitudinally of one of its vertical walls, above the windows outside the perpendi tower

Description

Предлагаемое техническое решение относится к теплотехнике, в частности к испарительным охладителям - градирням, и может найти применение как на действующих тепловых и атомных электростанциях, так и при строительстве или модернизации 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 both in existing thermal and nuclear power plants, and in the construction or modernization of cooling towers, as well as in other industrial facilities where water or other liquids are required to be cooled.

Известна градирня, содержащая корпус прямоугольного поперечного сечения, размещенный в его верхней части водоуловитель, установленные в корпусе по периметру и поярусно разбрызгивающие сопла (форсунки), размещенные в нижней части корпуса и водосборный резервуар. При этом упомянутые сопла установлены под углом 10-17° к горизонтали, а в каждом ярусе под углом 20-70° к соответствующей стенке корпуса, причем угол наклона сопел (форсунок) к горизонтали выполнен уменьшающимся от нижерасположенного яруса к выше расположенному. (А.С. СССР № 1702144 МПК F 28 С 1/00 опубл. 1991).Known cooling tower containing a rectangular cross-section housing located in its upper part, a water trap installed in the housing along the perimeter and tiered spray nozzles (nozzles) located in the lower part of the housing and a drainage tank. Moreover, these nozzles are installed at an angle of 10-17 ° to the horizontal, and in each tier at an angle of 20-70 ° to the corresponding wall of the housing, and the angle of inclination of the nozzles (nozzles) to the horizontal is made decreasing from the lower tier to the higher tier. (AS USSR No. 1702144 IPC F 28 C 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 вентиляционные 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 ventilation systems.

Известна также градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами в нижней его части, и размещенные группами на водораспределительном коллекторе в проемах окон, водоструйные форсунки, расположенные под углом навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси градирни со смещением от плоскости окна к центру градирни. (Патент РБ № 3450, МПК F 28 С 1/00, опубл.2000). 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 поворотной платформы размещены несколько водоструйных форсунок. Это приводит к большому количеству фланцевых соединений, что усложняет конструкцию водораспределительной системы, а также ремонт и обслуживание градирен.A cooling tower is also known, comprising a casing with air inlet windows in its lower part, and placed in groups on a water distribution manifold in the window openings, water-jet nozzles located at an angle opposite each other symmetrically to the vertical axis of the cooling tower with an offset from the plane of the window to the center of the cooling tower. (Patent RB No. 3450, IPC F 28 C 1/00, publ. 2000). The nozzles are mounted on platforms with the ability to rotate around a horizontal axis at 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 turntable there are several water-jet nozzles. This leads to a large number of flange connections, which complicates the design of the water distribution system, as well as the repair and maintenance of cooling towers.

Ближайшим техническим решением (прототип) является градирня, содержащая вертикальны прямоугольный в сечении корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала, и расположенный вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, образующими факел, направленный вниз, причем продольный канал имеет трапецеидальное сечение. В качестве одной из стенок канала используется стенка градирни. Другая стенка, (дополнительная) выполнена отдельной внутри градирни. (Патент РФ № 2166163, МПК F 28 С 1/00, опубл. 2001).The closest technical solution (prototype) is a cooling tower containing a vertically rectangular sectioned body with air-in liquid ejection windows made in the form of a longitudinal channel and located along the upper edge of the cooling tower, a water distribution manifold with water-jet nozzles forming a torch directed downward, and a longitudinal channel has a trapezoidal section. As one of the walls of the channel, the wall of the tower is used. The other wall, (optional) is made separate inside the tower. (RF patent No. 2166163, IPC F 28 C 1/00, publ. 2001).

Недостатком прототипа является сложность конструкции и неудобство обслуживания градирни за счет установки дополнительной стенки, расположенной частично над верхней кромкой градирни, частично внутри градирни, кроме этого увеличивается протяженность трубопроводов водораспределительной системы, особенно для высоких градирен.The disadvantage of the prototype is the design complexity and inconvenience of maintaining the tower due to the installation of an additional wall located partially above the upper edge of the tower, partially inside the tower, in addition, the length of the pipelines of the water distribution system increases, especially for high cooling towers.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы градирни за счет упрощения конструкции градирни и ее водораспределительной системы, что обеспечивает уменьшение энергозатрат на охлаждение воды, а также снижение затрат на обслуживание и ремонт градирни.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the tower by simplifying the design of the tower and its water distribution system, which reduces the energy consumption for cooling water, as well as reducing the cost of maintenance and repair of the tower.

Поставленная задача решается за счет того, что известная градирня, содержит корпус с воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами, выполненными в виде продольного канала и расположенными вдоль верхней кромки градирни, водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками, смонтированный снаружи градирни и водосборный бассейн. Согласно предлагаемому техническому решению воздуховходные жидкостно-эжекционные окна расположены в нижней части корпуса градирни продольно одной из вертикальных стенок. Над воздуховходными жидкостно-эжекционными окнами внутри градирни (по варианту 1), наклонно к упомянутой стенке по всей ее длине, прикреплен щит, высота верхнего ребра которого от нижнего уровня окна больше высоты нижнего ребра щита от вышеупомянутого уровня. Щит, таким образом обеспечивает получение продольного канала трапецеидального сечения, причем водораспределительный коллектор с водоструйными форсунками смонтирован, по меньшей мере, в два ряда, а форсунки установлены напротив проемов воздуховодных жидкостно-эекционных окон. Согласно предлагаемому техническому решению по варианту 2 щит прикреплен над воздуховходными The problem is solved due to the fact that the known cooling tower contains a housing with air-in liquid ejection windows made in the form of a longitudinal channel and located along the upper edge of the cooling tower, a water distribution manifold with water-jet nozzles mounted outside the cooling tower and a drainage basin. According to the proposed technical solution, the air inlet liquid-ejection windows are located in the lower part of the tower casing longitudinally to one of the vertical walls. A shield is attached above the air-in liquid ejection windows inside the cooling tower (according to option 1), inclined to said wall along its entire length, the height of the upper edge of which from the lower level of the window is greater than the height of the lower edge of the shield from the aforementioned level. The shield thus provides a longitudinal channel of a trapezoidal cross section, and the water distribution manifold with water-jet nozzles is mounted in at least two rows, and the nozzles are installed opposite the openings of the air-ducted liquid-ejection windows. According to the proposed technical solution for option 2, the shield is attached above the air inlets

жидкостно-эжекционными окнами снаружи градирни, высота его равна высоте воздуховходных жидкостно-эжекционныых окон. Щит, таким образом, обеспечивает, получение продольного канала прямоугольного сечения, причем водораспределительный коллектор с форсунками смонтирован, по меньшей мере, в два ряда, а форсунки установлены напротив проемов окон. Кроме того, форсунки на водораспределительных коллекторах могут быть смонтированы группами, например от двух до десяти, или на блоках форсунок, каждый из которых выполнен в виде круга с несколькими равноудаленными друг от друга отдельными водоструйными форсунками, например, от двух до девяти единиц.liquid ejection windows outside the tower, its height is equal to the height of the air inlet liquid ejection windows. The shield, thus, provides, obtaining a longitudinal channel of rectangular cross section, moreover, the water distribution manifold with nozzles is mounted in at least two rows, and the nozzles are installed opposite the window openings. In addition, nozzles on water distribution manifolds can be mounted in groups, for example, from two to ten, or on nozzle blocks, each of which is made in the form of a circle with several separate water-jet nozzles equidistant from each other, for example, from two to nine units.

Таким образом, обеспечивается упрощение конструкции градирни и ее водораспределительной системы, что приводит к повышению эффективности, снижению энергозатрат, затрат на ремонт и обслуживание.Thus, simplification of the design of the cooling tower and its water distribution system is ensured, which leads to increased efficiency, lower energy costs, repair and maintenance costs.

На фиг.1 показан общий вид градирни с размещением щита наклонно к внутренней вертикальной стенке градирни с образованием продольного канала трапецеидального сечения (вариант 1).Figure 1 shows a General view of the tower with the placement of the shield obliquely to the inner vertical wall of the tower with the formation of a longitudinal channel of a trapezoidal section (option 1).

На фиг.2 показан общий вид градирни с размещением щита перпендикулярно наружной стенке градирни с образованием продольного канала прямоугольного сечения (вариант 2).Figure 2 shows a General view of the tower with the placement of the shield perpendicular to the outer wall of the tower with the formation of a longitudinal channel of rectangular cross section (option 2).

На фиг.3 показана градирня с внутренним расположением щита и группы форсунок, установленных напротив жидкостно-эжекционных окон при выключенной подаче жидкости (сечение А-А на фиг.1).Figure 3 shows a cooling tower with an internal arrangement of the shield and a group of nozzles installed opposite the liquid ejection windows with the fluid supply turned off (section AA in figure 1).

На фиг.4 показана градирня с наружным расположением щита и группы форсунок, установленных напротив жидкостно-эжекционных окон при выключенной подаче жидкости (сечение Б-Б на фиг.2).Figure 4 shows a cooling tower with an external arrangement of the shield and a group of nozzles installed opposite the liquid ejection windows with the fluid supply turned off (section BB in figure 2).

На фиг.5 показана часть совокупного факела, образованного взаимно пересекающимися факелами, вытекающими из трех форсунок первого и трех форсунок второго ряда (вид по стрелке D на фиг 1и 2).Figure 5 shows a part of the aggregate torch formed by mutually intersecting torches arising from three nozzles of the first and three nozzles of the second row (view along arrow D in Figs. 1 and 2).

На фиг.6 показан блок форсунок, выполненный в виде круга с одной центральной форсункой и, например, шестью форсунками вокруг нее.Figure 6 shows a block of nozzles made in the form of a circle with one central nozzle and, for example, six nozzles around it.

Градирня содержит корпус 1 в виде вертикального прямоугольного в сечении короба с жидкостно-эжекционными окнами 2, выполненными вдоль одной из стенок корпуса в нижней его части. Напротив проемов окон 2 установлены коллекторы 3, которые подключены к водораспределительной системе 4.The cooling tower comprises a housing 1 in the form of a vertical rectangular box in cross section with liquid ejection windows 2 made along one of the walls of the housing in its lower part. Opposite the openings of the windows 2, collectors 3 are installed, which are connected to the water distribution system 4.

На коллекторах 3 расположены блоки 5 с форсунками 6 или просто группы форсунок 6, которые направлены под разными углами к вертикальной оси градирни. На фиг.1 и 2 показаны траектории струй факелов 7. Факелы 7 жидкости из форсунок или их блоков частично перекрывают друг друга в зависимости от шага В (фиг.5) между форсунками 6 или их блоками 5. Совокупный факел, образуется факелами 7, из жидкости вытекающей из форсунок б, расположенных на коллекторах первого и второго ряда. В нижней части градирни расположен водосборный бассейн 8. Над окнами 2 вдоль одной из стенок корпуса 1 градирни внутри или снаружи градирни установлен щит 9. При расположении щита 9 над жидкостно-эжекционными окнами 2 наклонно к вертикальной стенке внутри корпуса 1 градирни (вариант 1) между нижней поверхностью щита 9 и поверхностью зеркала воды в бассейне 8 образуется продольный эжекционный канал 10 трапецеидального сечения. Расстояние Н показывает высоту верхнего ребра щита 9 от нижнего уровня окон 2, а расстояние H₁- между нижним ребром щита 9 и нижним уровнем окон 2, равную высоте последних. Высота Н больше высоты h₁, ширина b₁ эжекционного канала 10 (фиг.4) равна ширине окна 2.On collectors 3 there are blocks 5 with nozzles 6 or just a group of nozzles 6, which are directed at different angles to the vertical axis of the tower. Figures 1 and 2 show the paths of the jets of torches 7. The torches 7 of liquid from the nozzles or their blocks partially overlap each other depending on the step B (Fig. 5) between the nozzles 6 or their blocks 5. The total torch is formed by torches 7, from fluid flowing from nozzles b located on the collectors of the first and second row. In the lower part of the tower there is a catchment basin 8. A shield 9 is installed above the windows 2 along one of the walls of the cooling tower housing 1 inside or outside the cooling tower 9. When the shield 9 is located above the liquid ejection windows 2, it is inclined to the vertical wall inside the cooling tower housing 1 (option 1) between the lower surface of the shield 9 and the surface of the water mirror in the pool 8 forms a longitudinal ejection channel 10 of a trapezoidal section. The distance H shows the height of the upper edge of the shield 9 from the lower level of the windows 2, and the distance H ₁ between the lower edge of the shield 9 and the lower level of the windows 2, equal to the height of the latter. The height H is greater than the height h ₁ , the width b _{1 of the} ejection channel 10 (Fig. 4) is equal to the width of the window 2.

При расположении щита 9 над жидкостно-эжекционными окнами 2 перпендикулярно вертикальной стенке корпуса 1 снаружи градирни (вариант 2) между нижней поверхностью щита 9 и поверхностью зеркала воды в бассейне 8 образуется продольный эжекционный канал 11 прямоугольного сечения, высота которого Нз равна высоте окна 2. Количество продольных эжекционных каналов 10 и 11 соответствует количеству окон 2 градирни.When the shield 9 is located above the liquid ejection windows 2 perpendicular to the vertical wall of the housing 1 outside the cooling tower (option 2), a longitudinal ejection channel 11 of rectangular cross section is formed between the bottom surface of the shield 9 and the surface of the water mirror in the pool 8, the height of which Нз is equal to the height of the window 2. Quantity longitudinal ejection channels 10 and 11 corresponds to the number of windows 2 of the tower.

Градирня работает следующим образом. При подаче охлаждаемой воды через водораспределительную систему 4 и блоки 5 форсунок 6 (или их группы) в продольном эжекционном канале 10 образуется область с пониженным давлением. Наружный воздух через окна 2 устремляется в канал 10, в результате чего происходит принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления за счет использования кинетической энергии водяных струй (вариант 1). По варианту 2 наружный воздух сначала засасывается в продольный эжекционный канал 11 прямоугольного сечения снаружи градирни и через жидкостно-эжекционные окна 2 эжектируется внутрь корпуса 1 градирни.The cooling tower works as follows. When the cooled water is supplied through the water distribution system 4 and blocks 5 of nozzles 6 (or their groups), a region with a reduced pressure is formed in the longitudinal ejection channel 10. Outside air through the windows 2 rushes into the channel 10, as a result of which there is a forced circulation of air masses without additional energy consumption due to the use of the kinetic energy of the water jets (option 1). In option 2, the outside air is first sucked into the longitudinal ejection channel 11 of a rectangular cross-section outside the tower and through the liquid-ejection windows 2 is ejected into the body 1 of the tower.

Водные струи, вытекающие из форсунок 6, расположенных на коллекторах первого и второго ряда образуют совокупный факел и направляются сначала под Water jets flowing from nozzles 6 located on the first and second row collectors form an aggregate torch and are sent first under

разными углами к вертикальной оси градирни, а затем под действием силы тяжести изгибаются и направляются в сторону зеркала воды водосборного бассейна 8. Поскольку расстояние (шаг) В установки форсунок б меньше угла раскрытия конуса факела 7, последние пересекаются между собой. Наружный воздух, эжектируемый внутрь градирни, активно перемешивается с направляющимися вниз каплями охлаждаемой воды. При этом происходит теплообмен, воздух нагревается и с конвенционным потоком выходит наружу через верх корпуса 1 градирни. Расстояние В между отдельными форсунками 6 регулируют таким образом, чтобы их факелы 7 на 60-70% перекрывали друг друга (см. фиг.5). Расстояние В между форсунками 6 по вертикали обеспечивает такое же пересечение на 60-70% факелов 7 в зависимости от количества рядов форсунок 6. Так же регулируется расстояние между форснками 6, установленными на блоках 5. Расстояние В между отдельными группами форсунок, состоящих, например из трех, выбирают таким образом, чтобы факелы 7 из крайних форсунок каждой группы перекрывали друг друга. Это обеспечивает образование совокупного факела, позволяющего практически полностью перекрыть внутреннее пространство градирни и обеспечить наиболее эффективную эжекцию воздуха в градирню. В процессе работы градирни организуется принудительная циркуляция воздушных масс без дополнительного энергопотребления. Кроме того, установка форсунок 6 или их блоков 5 группами обеспечивает подачу значительного количества жидкости и позволяет создавать наиболее оптимальный совокупный факел и тем самым снизить энергопотребление и повысить экономичность градирни.at different angles to the vertical axis of the tower, and then, under the influence of gravity, bend and go towards the mirror of the water of the catchment basin 8. Since the distance (step) in the nozzle installation b is less than the opening angle of the cone 7, the latter intersect. Outside air ejected into the cooling tower is actively mixed with cooling water dropping downward. In this case, heat exchange occurs, the air heats up and goes out through the top of the cooling tower body 1 with a conventional flow. The distance B between the individual nozzles 6 is adjusted so that their torches 7 are 60-70% overlapping each other (see figure 5). The vertical distance B between the nozzles 6 provides the same intersection at 60-70% of the torches 7 depending on the number of rows of nozzles 6. The distance between the nozzles 6 installed on the blocks 5 is also regulated. The distance B between individual groups of nozzles, consisting, for example three, choose so that the torches 7 of the extreme nozzles of each group overlap each other. This ensures the formation of an aggregate torch, which allows almost completely overlapping the internal space of the tower and provides the most effective ejection of air into the tower. During the operation of the cooling tower, forced circulation of air masses is organized without additional energy consumption. In addition, the installation of nozzles 6 or their blocks in 5 groups provides the supply of a significant amount of liquid and allows you to create the most optimal total torch and thereby reduce energy consumption and increase the efficiency of the cooling tower.

Предлагаемое техническое решение позволяет значительно повысить эффективность тепломассообмена градирни без увеличения энергозатрат и упростить конструкцию градирни, повысить ее надежность и ремонтопригодность^ снизить эксплуатационные расходы.The proposed technical solution can significantly improve the efficiency of heat and mass transfer of the tower without increasing energy consumption and simplify the design of the tower, increase its reliability and maintainability ^ reduce operating costs.

Claims

1. A cooling tower comprising a casing with air inlet liquid ejection windows made in the form of a longitudinal channel, a water distribution manifold with nozzles located outside the cooling tower, and a catchment basin, characterized in that the air inlet liquid ejection windows are located in the lower part of the casing of the cooling tower longitudinally to one of its vertical walls, above the windows inside the tower, a shield is attached obliquely to the said wall along its entire length, the height of the upper edge of which from the lower level of the windows is greater than the height of the lower ra shield from the above levels to provide a trapezoidal cross section of the longitudinal channel, wherein the water distribution manifold with water jet nozzles mounted on at least two rows, and the last set opposite airway liquid-ejection windows.

2. The cooling tower according to claim 1, characterized in that the water-jet nozzles on the water distribution manifolds are mounted in groups, for example, from two to ten.

3. The cooling tower according to claim 1 or 2, characterized in that the water-jet nozzles are mounted on the nozzle blocks, each of which is made in the form of a circle with several separate nozzles equally spaced from each other, for example, from two to nine units.

4. A cooling tower comprising a casing with air inlet liquid ejection windows made in the form of a longitudinal channel, a water distribution manifold with nozzles located outside the cooling tower, and a catchment basin, characterized in that the air inlet liquid ejection windows are located in the lower part of the casing of the tower longitudinally to one of its vertical walls, above the windows outside the tower, a shield is attached perpendicularly to the said wall along its entire length, the height of which is equal to the height of the window, which provides a rectangular section of the longitudinal channel, wherein the water distribution manifold with water jet nozzles mounted on at least two rows, and the last set opposite airway liquid-ejection windows.

5. The cooling tower according to claim 4, characterized in that the water-jet nozzles on the water distribution manifolds are mounted in groups, for example, from two to ten.

6. The cooling tower according to claim 4 or 5, characterized in that the water-jet nozzles are mounted on the nozzle blocks, each of which is made in the form of a circle with several separate nozzles equally spaced from each other, for example, from two to nine units.