Тепломассообменный блок эжекционной градирни

Авторы патента:

F28C1/00 - Оросительные холодильники непосредственного контакта, например градирни (конструкции сооружений E04H 5/12; холодильные камеры, охлаждаемые орошением F25; конструктивные элементы оросительных холодильников F28F 25/00)

Владельцы патента RU 2774749:

Общество с ограниченной ответственностью Центр прикладных исследований "Пульсар" - участник проекта "Сколково" (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в эжекционных градирнях. В тепломассообменном блоке, представляющем собой два ряда малогабаритных эжекционных узлов, смонтированных на противоположных водосливах с уклоном навстречу друг к другу, эжекционный узел состоит из окна воздухозаборного, канала эжекционного, коллектора лучевого и форсунок. Воздухозаборное окно прямоугольной формы, с отбортовками по трем сторонам, является основанием для базирования канала эжекционного. Внутри окно имеет симметричный проем также с отбортовкой замкнутой волнообразной формы. Контур окна образован в результате пересечения нескольких окружностей одного радиуса, центры которых лежат на оси симметрии, сориентированной поперек водослива. Стенки канала эжекционного также замкнутой волнообразной формы установлены концентрично проему окна воздухозаборного. В центрах окружностей, образующих проем окна, расположены форсунки, смонтированные на коллекторе лучевом, расположенном непосредственно под окном воздухозаборным. На опорной решетке уложены секции водораспределительных поддонов с перфорированным днищем, перекрывающие все свободное пространство между водосливами. Блоки оросителя установлены на поддонах только в средней части на равных расстояниях от каждого водослива параллельно рядам эжекционных узлов. Водораспределительный поддон состоит из отдельных секций, установленных вплотную друг к другу. В днище каждой секции выполнены ряды отверстий. Технический результат - повышение охлаждающей способности эжекционных градирен. 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве устройства, повышающего эффективность эжекционных градирен.

Известна многоконтурная эжекционная градирня (см. патент RU, №2473855, F28C1/06, 10.05.2011) - аналог. В градирне использован тепломассообменный блок, включающий в себя эжекционные узлы с форсунками, расположенными рядами по осям проемов воздухозаборных окон, выполненных в плоскостях водосливов, над которыми установлены щелевидные эжекционные каналы, сориентированные вдоль водосливов.

Наиболее близкой по техническим решениям, является секционная эжекционная градирня открытого типа (см. патент RU, №2560453, F28C1/00, 15.05.2017) - прототип. Градирня имеет единый корпус, разделенный на секции объемными перегородками обтекаемой формы. Снизу к перегородкам примыкают по два наклонных водослива. Непосредственно под водосливами расположены технологические площадки, которые в сочетании с водосливами образуют сквозные воздуховодные коридоры с открытыми стенками. Оба входа в воздуховодные коридоры снабжены утепленными раздвижными затворами. Ниже технологических площадок в стенках корпуса по контуру градирни выполнены воздухозаборные окна. Снаружи они имеют затворы поворотного типа, а в их проемах установлены блоки каплеуловителя. В верхней части градирня открыта по всей площади и по периметру ее корпуса смонтирован общий выхлопной канал, имеющий конфузорную форму. Тепломассообменный блок этой градирни включает в себя не только эжекционные узлы, но и ороситель. Эжекционные узлы щелевидной формы смонтированы на двух противоположных водосливах и сориентированы вдоль них. Слой оросителя расположен в пространстве между двумя противоположными водосливами.

Практика эксплуатации таких градирен выявила следующие их недостатки.

В конструкциях, представленных выше аналогов, использован тепломассообменный блок с эжекционными узлами щелевидной формы. Прямолинейные стенки эжекционных каналов сориентированы вдоль водосливов. При наличии гидрозатворов, работающие эжекционные узлы создают зону разряжения, вследствие чего и происходит подсос воздуха. Однако, между каждыми соседними факелами в зоне их контакта с плоскими стенками канала образуются свободные просветы треугольной конфигурации, где гидрозатвор отсутствует. Таким образом, круглые факелы не могут создавать сплошного гидрозатвора с плоскими стенками эжекционного канала. Это приводит к снижению степени разряжения и, в конечном итоге, уменьшает величину коэффициента эжекции.

Вода, стекающая из зоны гидрозатворов по стенкам эжекционных каналов, отводится по длинным желобам. Так как желоба расположены горизонтально, то вода движется по ним с малой скоростью. В зимний период желоба переполняются, и вода стекает через край, образуя наледи.

В зоне столкновения потоков диспергированной воды с противоположных водосливов происходит их слияние. В результате этого основной поток охлаждаемой воды проходит через среднюю часть оросителя. При этом между дождем, ниспадающего из объема оросителя и технологическими площадками образуются свободные от дождя пространства, через которые часть воздуха поступает к эжекционным узлам, не контактируя с охлаждаемой водой. Кроме того, воздействие сил трения, падающих на ороситель водяных струй, а также наличие некоторого разрежения в объеме воздуховодных коридоров, создают рециркуляцию части отработавшего влажного воздуха из-под оросителя снова на вход эжекционных узлов.

Указанные выше причины, приводят к снижению охлаждающей способности градирни и ухудшению ее эксплуатационных характеристик в зимний период.

Основной задачей данного изобретения является повышение охлаждающей способности эжекционных градирен.

Для решения этой задачи предложено использовать в эжекционных градирнях тепломассообменный блок, конструкция которого представлена на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 - принципиальная схема эжекционной градирни, в которую встроен предложенный тепломассообменный блок. На фиг. 2 - вид сверху тепломассообменного блока.

По схеме градирня имеет единый корпус 1, разделенный на секции объемными перегородками 2 обтекаемой формы. Снизу к перегородкам примыкают по два наклонных водослива 3. В проекционной связи под водосливами расположены технологические площадки 4, которые в сочетании с водосливами образуют сквозные воздуховодные коридоры с открытыми стенками. В плоскости стенок смонтированы элементы подающих трубопроводов 5 градирни. Оба входа в воздуховодные коридоры снабжены утепленными раздвижными затворами 6. Ниже технологических площадок в стенках корпуса по контуру градирни выполнены воздуховходные окна. Снаружи они имеют затворы поворотного типа 7, а в их проемах установлены блоки каплеуловителя 8. В верхней части градирня открыта по всей площади и по периметру ее корпуса смонтирован общий выхлопной канал 9, имеющий конфузорную форму.

Тепломассообменный блок этой градирни представляет собой два ряда малогабаритных эжекционных узлов 10, смонтированных на противоположных водосливах с уклоном навстречу друг к другу.

Конструкция малогабаритного эжекционного узла 10, используемого в тепломассообменном блоке эжекционной градирни представлена на фиг. 3.

Эжекционный узел состоит из окна воздухозаборного 11, канала эжекционного 12, коллектора лучевого 13 и форсунок 14. Воздухозаборное окно прямоугольной формы с отбортовками по трем сторонам является основанием для базирования канала эжекционного. Внутри окно имеет симметричный проем также с отбортовкой замкнутой волнообразной формы. Контур окна образован в результате пересечения нескольких окружностей одного радиуса, центры которых лежат на оси симметрии, сориентированной поперек водослива. Стенки канала эжекционного, также замкнутой волнообразной формы, установлены концентрично проему окна воздухозаборного. В центрах окружностей, образующих проем окна расположены форсунки, смонтированные на коллекторе лучевом, расположенном непосредственно под окном воздухозаборным.

На опорной решетке 15 уложены секции водораспределительных поддонов 16 с перфорированным днищем, перекрывающие все свободное пространство между водосливами. Блоки оросителя 17 установлены на поддонах только в средней части на равных расстояниях от каждого водослива параллельно рядам эжекционных узлов.

Водораспределительный поддон состоит из отдельных секций, установленных вплотную друг к другу. В днище каждой секции выполнены ряды отверстий.

Предложенный тепломассообменный блок эжекционной градирни работает следующим образом. При диспергировании воды в объемы эжекционных каналов на входах малогабаритных эжекторов создается разрежение. Волна разряжения распространяется на весь всасывающий тракт эжекционной градирни. В результате, через блоки каплеуловителя, смонтированные в проемах воздуховходных окон, воздух из атмосферы поступает внутрь градирни. Далее он проходит сквозь струи ниспадающего дождя в объем воздуховодного коридора через его открытые боковые стенки. Затем, эжектированный из объема коридора воздух активно смешивается с диспергированной форсунками охлаждаемой водой. Из эжекционных узлов смешанные водо-воздушные потоки с противоположных водосливов движутся вверх по криволинейным траекториям до момента их лобового столкновения. После столкновения отработавший воздух устремляется в выхлопной канал градирни, а охлаждаемая вода единым потоком падает на ороситель, заполняющий среднюю часть пространства между противоположными водосливами. Проходя через пустоты оросителя, вода стекает в секции водораспределительных поддонов. Из поддонов равномерно распределенные струи воды стекают в водосборный бассейн градирни, заполняя все пространство между водосливами.

Такая конструкция тепломассообменного блока эжекционной градирни и принцип его действия позволяют получить следующие технические результаты.

Волнообразные стенки эжекционного канала практически повторяют внешний контур сопряженных факелов диспергированной форсунками воды, и тем самым, обеспечивают надежный гидрозатвор между стенками канала и водяным потоком по всему периметру, повышая тем самым коэффициент эжекции.

Малые габариты и наклонная ориентация воздухозаборного окна обеспечивают быстрый отвод воды, предотвращая ее перелив и замерзание в зимний период.

Водораспределительные поддоны с перфорированным днищем, перекрывают все свободное пространство между водосливами, предотвращая рециркуляцию части отработавшего воздуха на всас эжекционных узлов. Одновременно, поддоны распределяют воду в виде струй по всему объему между технологическими площадками, исключая свободный проход воздуха к эжекционным узлам без взаимодействия с охлаждаемой водой.

Таким образом, устраняются все недостатки, выявленные в процессе эксплуатации прототипа и решается основная задача - повышение охлаждающей способности эжекционных градирен. Предложенный тепломассообменный блок может быть использован как для проектирования и строительства новых эжекционных охладителей оборотной воды, так и для реконструкции старых вентиляторных и башенных градирен, улучшая их технические и эксплуатационные характеристики.

Тепломассообменный блок эжекционной градирни, содержащий наклонные водосливы, на которых расположены два ряда эжекционных узлов с уклоном навстречу друг к другу, а в свободном пространстве между водосливами на опорной решетке уложены блоки оросителя, отличающийся тем, что в конструкции тепломассообменного блока использован малогабаритный эжекционный узел, основанием которого является воздухозаборное окно прямоугольной формы с отбортовками по трем сторонам, имеющее внутри симметричный проем также с отбортовкой замкнутой волнообразной формы, образованной в результате пересечения нескольких окружностей одного радиуса, центры которых лежат на оси симметрии, сориентированной поперек водослива, и концентрично проему на воздухозаборном окне установлен эжекционный канал также замкнутой волнообразной формы и в центрах окружностей, образующих проем окна, расположены форсунки, смонтированные на лучевом коллекторе, расположенном непосредственно под воздухозаборным окном, а на опорной решетке уложены секции водораспределительных поддонов с перфорированным днищем, перекрывающие все свободное пространство между водосливами, а блоки оросителя установлены на поддонах только в средней части на равных расстояниях от каждого водослива параллельно рядам эжекционных узлов.

Похожие патенты:

Башенная градирня // 2771796

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к конструкциям башенных градирен с естественной тягой, широко применяемым в системах оборотного водоснабжения в различных отраслях промышленности. Башенная градирня содержит выполненную из стального каркаса, облицованного обшивкой, вытяжную башню, которая выполнена из стержневых элементов, соединяемых с помощью болтовых соединений и образующих пространственную решетчатую конструкцию с поверхностью гиперболоида вращения и обшивкой, причем из стержневых элементов предварительно собраны треугольной формы модули, которые при монтаже каркаса вытяжной башни соединены между собой посредством болтовых соединений, причем на образующих треугольную форму стержневых элементах модулей закреплены, например, посредством сварки стальные ригели, стержневые элементы выполнены из труб, которые соединены болтовым соединением между собой с образованием треугольной формы посредством монтажных соединительных узлов, выполненных в виде составной стойки, собранной из жестко соединенных друг с другом сплошного в поперечном сечении стального стержня и стальной трубы, причем стальной стержень выполнен с радиально жестко закрепленными на нем посредством сварки вдоль стержня стальными ребрами, в которых выполнены отверстия, и закрепленными на стальном стержне кольцевыми ребрами жесткости, на стальной трубе со стороны ее свободного конца вдоль стальной трубы установлены жестко соединенные с ней посредством сварки два плоских диаметрально противоположно расположенных стальных ребра с отверстиями, модули в каркасе вытяжной башни установлены таким образом, что один из стержневых элементов расположен горизонтально, а два других стержневых элемента блока образуют боковые стороны образованного ими треугольника и ригели закреплены на этих стержневых элементах, горизонтальный стержневой элемент блока снабжен расположенной с наружной стороны относительно каркаса решетчатой полкой в виде стальной фермы, образованной горизонтально расположенным стальным стержнем, жестко соединенным посредством коротких стальных стержней с горизонтальным стержневым элементом блока и посредством стальных подкосов с боковыми стержневыми элементами блока, при этом в собранном каркасе вытяжной башни стержневые элементы смежных блоков соединены между собой посредством радиальных ребер, соединенных посредством болтового соединения через отверстия, выполненные в радиальных ребрах и стержневых элементах блоков, а горизонтальные стальные стержни полок смежных блоков соединены между собой посредством болтового соединения с диаметрально противоположно расположенными стальными ребрами монтажных соединительных узлов через выполненные в них отверстия с образованием снаружи стального каркаса горизонтальных кольцевых ребер поперечной жесткости стального каркаса вытяжной башни, стальной каркас вытяжной башни установлен на железобетонном кольцевом фундаменте, на котором под каждым из нижних блоков стального каркаса установлены отдельно стоящие железобетонные блоки с опорой стального каркаса на последние, стальной каркас обшит профилированными листами, прикрепленными к ригелям блоков стального каркаса, а внутри последнего установлена водоохладительная система с системой водораспределения с различной плотностью орошения центральной и периферийной зон орошения для летнего и зимнего периодов работы, включающая также оросительное устройство, водоуловительное устройство, нижнее и верхнее противообледенительные устройства градирни, в стальном каркасе установлена система улавливания льда, выполненная в виде балочной клети, собираемой на болтовых соединениях из стального проката, поверх которой предусмотрен решетчатый настил с малым аэродинамическим сопротивлением, нижняя часть стального каркаса вытяжной башни выполнена с системой регулирования подачи воздуха, выполненной в виде легкомодульной системы поворотных щитов с приводом их поворота, а под стальным каркасом выполнен водосборный бассейн градирни.

Способ очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое // 2771038

Изобретение относится к области прикладной метеорологии и экологии. Способ заключается в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне для получения восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы.

Всепогодная башенная градирня // 2752683

Изобретение относится к области энергетики. Всепогодная башенная градирня содержит водосборный бассейн охлажденной воды, установленный над ним вертикальный корпус, открытый снизу для забора атмосферного воздуха, сверху – для выхода паровоздушной смеси и содержащий внутри корпуса оросительное, водораспределительное и каплеуловительное устройства, а над корпусом установлен пароуловитель в виде сообщенного с атмосферой купола с конденсаторным желобом, соединенным трубчатыми каналами стока воды с внутренней частью корпуса градирни и окном для выхода в атмосферу осушенной паровоздушной смеси.

Секционная градирня // 2743901

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к градирням систем оборотного водоснабжения электростанций и промышленных предприятий. Секционная градирня содержит башню, в башне по ее окружности установлены внутренняя и периферийная водоохлаждающие секции, при этом каждая из секций снабжена установленными в башне друг над другом последовательно сверху вниз водоуловителем, водораспределительными трубопроводами и оросителем, при этом ороситель выполнен общим для внутренней и периферийной водоохлаждающих секций в виде трапецеидальных секторов, расположенных вокруг вертикальной трансмиссионной шахты, каждый из секторов образован двумя горизонтальными радиально расположенными металлическими балками, на балках установлен металлический сетчатый настил, в котором в его периферийной части выполнен технологический проем с сетчатой крышкой с возможностью установки относительно него транспортера для подачи с его помощью через технологический проем блоков оросителя при монтаже из блоков оросителя на сетчатом настиле оросителя и демонтаже блоков оросителя.

Плавучая установка для охлаждения циркуляционной воды // 2743442

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, в частности, для охлаждения циркуляционной воды тепловых электростанций (ТЭС). Установка для охлаждения циркуляционной воды содержит корпус с воздуховходными окнами в нижней части и расположенные в корпусе последовательно сверху вниз каплеуловитель, трубопровод водораспределительной системы, снабженный водоразбрызгивающими соплами с факелом распыла, направленным вниз в сторону размещенного над источником водоснабжения оросителя, а также установленный наверху корпуса вентилятор.

Градирня низкого давления для дистилляции воды // 2743154

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может применяться для охлаждения конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсаторов в электростанциях, а также для получения дистиллированной воды для питья или для технологического использования. В градирне низкого давления для дистилляции воды, состоящей из герметичного сосуда, каплеуловителя, основного теплообменника, разбрызгивателя воды и трубопроводов для подачи и отвода нагретой и охлажденной воды, поплавкового клапана, датчика концентрации соли, клапана для сброса воды и циркуляционного насоса для передачи воды из нижней части сосуда в разбрызгиватель воды в верхней части сосуда, согласно предлагаемому изобретению, добавляется вакуумный насос, который вызывает кипение и испарение воды при низком давлении и температуре, а образованный при этом пар подается во вторичный теплообменник для полной конденсации.

Кулер для регулирования климата // 2734834

Изобретение относится к области физики атмосферы и прикладной метеорологии. Устройство содержит средство для создания потока восходящего воздуха в атмосферу и включает 2 и более инжекторов и 3-33 винтовых вентилятора с электроприводом общей производительностью одного инжектора не менее 50000 м3/сек и скоростью вывода влажного воздуха не менее 40 м/сек.

Способ и система регулирования градирни // 2724912

Изобретение относится к области энергетики. Способ регулирования операции сброса жидкости из коллектора градирни включает в себя следующие этапы: проверка сигнала активации соленоидного клапана (EV) сброса коллектора, определение значения расхода жидкости, текущей между входным отверстием и выходным отверстием коллектора, с целью обеспечения операции сброса жидкости, содержащейся в коллекторе, при этом указанная операция сброса разрешается при условии, что определенное значение расхода жидкости, текущей между входным отверстием и выходным отверстием коллектора, как минимум равно эталонному пороговому значению, и при этом указанная операция сброса запрещается, если определенное значение расхода жидкости является нулевым или ниже указанного эталонного порогового значения.

Вентиляторная градирня // 2721741

Изобретение относится к теплотехнике, может быть использовано для охлаждения оборотной воды. Вентиляторная градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами, расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, а водораспределительная система выполнена попарно расположенными суживающимися соплами, и на внутренней поверхности каждого из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания к меньшему криволинейные канавки, при этом в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором направляющая криволинейной канавки имеет направление против движения часовой стрелки, при этом вытяжная башня снабжена вентилятором, расположенным в верхней ее части, регулятором скорости вращения привода вентилятора и регулятором температуры с датчиком температуры атмосферного воздуха, при этом регулятор температуры своим выходом соединен с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры содержит блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, и выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости вращения, кроме того, вытяжная башня с наружной поверхности покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом в виде витых пучков, продольно вытянутых снизу вверх, причем покрытие тонковолокнистым базальтовым материалом в виде витых пучков на наружной поверхности вытяжной градирни выполнено комплектами, где пучки попарно, количеством не менее четырех, расположены в виде синусоид, продольно вытянутых по высоте, выступы и впадины которых при совмещении являются концентраторами перемещающихся сейсмических волн, а участки наибольшего сближения синусоид составляют узлы, способствующие образованию стоячих волн.

Оголовок для вентиляторной градирни // 2720335

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды в градирнях ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Оголовок для вентиляторной градирни содержит сплошное вертикальное ограждение высотой Н1, прикрепленное снизу к верхним внутренним кромкам отбойных направляющих вертикальных пластин высотой Н2 водопароуловителя, выполненных или покрытых гидрофильным материалом, верхние наружные кромки которых соединены с верхним опорным кольцом.