RU114766U1 - COOLING HOUSE (OPTIONS) - Google Patents
COOLING HOUSE (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU114766U1 RU114766U1 RU2011118644/06U RU2011118644U RU114766U1 RU 114766 U1 RU114766 U1 RU 114766U1 RU 2011118644/06 U RU2011118644/06 U RU 2011118644/06U RU 2011118644 U RU2011118644 U RU 2011118644U RU 114766 U1 RU114766 U1 RU 114766U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flooring
- elements
- water
- tower
- protective screen
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
1. Градирня, содержащая башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в нижней зоне по периметру башни, защитный экран, включающий настил с его несущими и вспомогательными элементами, расположенный над оросительными блоками, бассейн, отличающаяся тем, что настил установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, при этом все элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводного материала. ! 2. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что настил выполнен решетчатым или сетчатым. ! 3. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия. ! 4. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов защитного экрана, не превышающей температуры кон� 1. Cooling tower containing a tower with a shell and a central riser, a sprinkler with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air regulating device with swivel shields installed in the lower zone around the perimeter of the tower, a protective screen, including a deck with its supporting and auxiliary elements, located above the irrigation blocks, a pool, characterized in that the deck is installed transversely to the ascending flow of gases over the entire area of the cooling tower in the area of its location without the formation of a lateral gap with the central riser, and the dimensions of the cells formed by the intersections of the deck rods, its load-bearing and auxiliary elements , are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and return of condensate, the installation height of the protective shield above the level of the irrigation blocks is determined by the height of the jets of hot circulating water emitted from the pipelines without direct contact with the latter, while all elements of the protective shield are made foams made of highly heat-conducting material. ! 2. Cooling tower according to claim 1, characterized in that the flooring is made of lattice or mesh. ! 3. Cooling tower according to claim 1, characterized in that the optimal dimensions of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations, ensuring the requirements for gas permeability, reliability of flooring and floor elements. ! 4. Cooling tower according to claim 1, characterized in that the deployed total area of the protective shield, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected to ensure that the heating temperature of the surfaces of the protective shield elements does not exceed the end temperature.
Description
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для охлаждения оборотной воды в системах технического водоснабжения турбинных цехов тепловых электростанций, компрессионных холодильных установок и других замкнутых систем, где требуется охлаждение воды.The utility model relates to the field of power engineering and can be used for cooling circulating water in technical water supply systems of turbine shops of thermal power plants, compression refrigeration units, and other closed systems where water cooling is required.
Известна градирня, содержащая башню или каркас с воздуховходными окнами, внутри которых размещены: водоуловитель, водораспределитель с разбрызгивающими соплами, ороситель (патент RU №2294497, F28C 1/00 МПК8).Known cooling tower containing a tower or frame with air inlets, inside of which are located: a water trap, a water distributor with spray nozzles, sprinkler (patent RU No. 2294497, F28C 1/00 IPC8).
Указанная градирня имеет существенные недостатки:The indicated cooling tower has significant disadvantages:
- водоуловитель установлен по всей площади градирни в месте его установки, что обусловливает в пространстве между водоуловителем и оросителем повышенное давление и температуру смесей газов, что препятствует движению восходящего потока, конденсации водяных паров, и, следовательно, снижает эффективность работы градирни, а также отсутствует обессоленный конденсат, увеличивается отложение солей в ячейках водоуловителя, растет концентрация солей в оборотной воде;- a water trap is installed over the entire area of the tower in the place of its installation, which causes increased pressure and temperature of gas mixtures in the space between the water catcher and the sprinkler, which prevents the upward flow, condensation of water vapor, and, therefore, reduces the efficiency of the cooling tower, as well as there is no desalted condensate, the deposition of salts in the cells of the water trap increases, the concentration of salts in the circulating water increases;
- установка водоуловителя в зоне падения наледей снижает надежность градирни в зимний период по причине их падения и повреждения оборудования, и, как следствие, снижение межремонтного периода, а, следовательно, снижение эффективности работы градирни.- the installation of a water trap in the area of falling ice decreases the reliability of the tower in the winter due to their fall and damage to equipment, and, as a result, a decrease in the overhaul period, and, consequently, a decrease in the efficiency of the tower.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа для всех предлагаемых вариантов, является градирня, описанная в патенте RU №2135920, МПК6 F28C 1/00, F28F 25/00, опубл. 27.08.1999 г.The closest technical solution, selected as a prototype for all the proposed options, is a cooling tower described in patent RU No. 2135920, IPC6 F28C 1/00, F28F 25/00, publ. 08/27/1999
Градирня содержит башню с водораспределителем, оросителем, трубопроводы с насадками или соплами, воздухонаправляющие устройства, установленные по периферии башни, при этом над блоками оросителя по периметру башни установлены козырьки с защитным решетчатым или сетчатым настилом (далее по тексту - настил), ширина которого больше или равна противолежащему катету угла, образованного наклонной составляющей обшивки градирни с вертикалью, проходящей от оголовка градирни до нижней части настила, при этом настил расположен с образованием одной или более щелей со стороны внутренней части козырька до места выхода горизонтального потока воздуха, а высота щелей или уровень установки настила над блоками оросителя определяются предельно допустимыми размерами наледей и конструкцией водораспределителя.The cooling tower contains a tower with a water distributor, an irrigator, pipelines with nozzles or nozzles, air guide devices installed around the periphery of the tower, while visors with a protective grating or mesh flooring (hereinafter referred to as the flooring) are installed over the irrigation blocks along the perimeter of the tower, the width of which is greater than or equal to the opposite leg of the angle formed by the inclined component of the casing of the tower with the vertical passing from the tip of the tower to the bottom of the floor, while the floor is located with the formation of one or more slots from the interior of the cap to place the output of the horizontal air flow, and the height or level of slits flooring installation on the sprinkler blocks determined maximum allowable size of icings and water distributor structure.
В указанном изобретении защитные козырьки имеют неограниченные размеры ячеек, при этом при малых размерах ячеек создается повышенное аэродинамическое сопротивление потоку уходящих газов (паров), снижение воздухопроницаемости настила, а при значительных размерах (200-300 мм. и более) повышается опасность повреждения оборудования градирни из-за невозможности улавливания сосулек и глыб льда размеров меньших размеров ячеек решетки, что значительно влияет на надежность градирни, а, следовательно, на эффективность ее работы.In this invention, the protective visors have unlimited cell sizes, while with small cell sizes, increased aerodynamic resistance to the flow of flue gases (vapors) is created, air permeability of the flooring is reduced, and with large sizes (200-300 mm or more), the risk of damage to the cooling tower equipment from - due to the impossibility of trapping icicles and blocks of ice of sizes smaller than the lattice cells, which significantly affects the reliability of the tower, and, therefore, the efficiency of its operation.
Высота установки защитных козырьков в градирне такого типа обусловлена созданием бокового зазора с оросительными блоками для выпуска горизонтальной составляющей потока газов в полость башни. С этой целью в центральной зоне градирни необходимо пространство, площадь которого равна или менее площади градирни в зоне оголовка. Через указанное пространство основная часть газов и содержащихся в них брызг воды, тепла и водяных паров выбрасывается в атмосферу без улавливания, что снижает эффективность работы градирни. Кроме того, градирни без водоуловителей ограничены нормами (СНиП-2-04-02-84 и др.) и не допускаются к применению с площадью орошения >1600 м2, а установка защитных козырьков над водоуловителями не устраняет недостатки таких градирен.The height of the installation of protective visors in the tower of this type is due to the creation of a lateral gap with irrigation blocks for the release of the horizontal component of the gas flow into the cavity of the tower. For this purpose, a space is necessary in the central zone of the tower, the area of which is equal to or less than the area of the tower in the tip area. Through this space, the main part of the gases and the spray of water, heat and water vapor contained in them are released into the atmosphere without trapping, which reduces the efficiency of the cooling tower. In addition, cooling towers without water traps are limited by norms (SNiP-2-04-02-84, etc.) and are not allowed for use with an irrigation area> 1600 m 2 , and the installation of protective peaks above the water traps does not eliminate the disadvantages of such cooling towers.
Отсутствие газопроницаемости настила в центральной, вне зоны падения наледей, части градирни существенно ограничивает конденсацию водяных паров на защитных козырьках, улавливание и возврат обессоленного конденсата в бассейн, снижая тем самым эффективность градирни.The absence of gas permeability of the flooring in the central part of the tower outside the ice fall zone significantly limits the condensation of water vapor on the protective peaks, the capture and return of desalted condensate to the pool, thereby reducing the efficiency of the tower.
Техническая задача заключается в создании конструкций градирен, обеспечивающих снижении температуры оборотной воды и концентрации солей в оборотной воде.The technical challenge is to create cooling tower designs that reduce the temperature of the circulating water and the concentration of salts in the circulating water.
Технический результат, на достижение которого направлены предлагаемые варианты полезной модели, заключается в повышении эффективности работы градирни.The technical result, to which the proposed utility model options are directed, is to increase the efficiency of the cooling tower.
По первому варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в нижней зоне по периметру башни, защитный экран, включающий настил с его несущими и вспомогательными элементами, расположенный над оросительными блоками, бассейн, согласно изобретению настил установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, при этом все элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводного материала.According to the first embodiment of the utility model: to achieve the claimed technical result, the tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigator with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the lower zone around the perimeter of the tower, a protective screen comprising a floor with its supporting and auxiliary elements located above the irrigation blocks, a pool, according to the invention, the floor is installed transversely to the top The flow of gases across the entire area of the tower in the zone of its location without forming a lateral gap with a central riser, and the cell sizes formed by the intersections of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, the height of the protective screen above the level of irrigation blocks is determined by the height of the jets of hot circulating water ejected from the pipelines without direct contact with the latter, while all the elements of the protective screen made of high thermal conductivity material.
При этом:Wherein:
- настил выполнен решетчатым или сетчатым;- flooring is lattice or mesh;
- оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия;- the optimal sizes of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the provision of gas permeability requirements, reliability of the flooring and flooring elements;
- развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов защитного экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже температуры основного теплоносителя - горячей воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки экрана.- the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected to ensure the heating temperature of the surfaces of the elements of the protective screen that does not exceed the temperature of condensation of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main coolant - hot water and above 0 ° C and is due to the installation height screen.
По второму варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в нижней зоне по периметру башни, защитный экран, включающий настил с его несущими и вспомогательными элементами, расположенный над оросительными блоками, бассейн, согласно изобретению настил выполнен, по меньшей мере, в один ярус и установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, при этом все элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводного материала, а часть несущих и вспомогательных элементов перекрытия выполнены в виде системы труб с обеспечением движения в них охладителя. При этом:According to the second variant of the utility model: to achieve the claimed technical result, the cooling tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigator with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the lower zone around the perimeter of the tower, a protective screen comprising a floor with its supporting and auxiliary elements, located above the irrigation blocks, a pool, according to the invention, the floor is made at least in about in tier and installed transversely to the upward gas flow over the entire area of the tower in the zone of its location without forming a lateral gap with the central riser, and the cell sizes formed by the intersections of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and return condensate, the installation height of the protective screen above the level of the irrigation blocks is determined by the height of the jets of hot circulating water discharged from the pipelines without direct contact with the latter while all the elements of the protective screen are made of highly heat-conducting material, and part of the supporting and auxiliary overlapping elements are made in the form of a pipe system with the movement of the cooler in them. Wherein:
- настил выполнен решетчатым или сетчатым;- flooring is lattice or mesh;
- оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия;- the optimal sizes of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the provision of gas permeability requirements, reliability of the flooring and flooring elements;
- развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже температуры основного теплоносителя - горячей воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки экрана.- the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected with a heating temperature of the surfaces of the screen elements not exceeding the condensation temperature of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main coolant - hot water and above 0 ° C and is due to the height of the screen .
- в качестве охладителя используют воздух, воду и др. По третьему варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в нижней зоне по периметру башни, защитный экран, включающий настил с его несущими и вспомогательными элементами, расположенный над оросительными блоками, бассейн, согласно изобретению настил выполнен, по меньшей мере, в один ярус и установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, часть несущих и вспомогательных элементов настила и связанных с ним элементов перекрытия выполнены в виде разводящих и распределительных труб, образующих систему охлаждения, с обеспечением движения в ней охладителя, при этом распределительные трубы выполнены с отверстиями, расположение которых определяется видом охладителя, а направление струй охладителя выбирают с условием обеспечения прямого контакта последних с элементами настила и связанных с ним других элементов защитного экрана, при этом все элементы защитного экрана, кроме распределительных труб, не связанных с настилом, выполнены из высокотеплопроводного материала. Кроме того:- air, water, etc. are used as a cooler. According to the third embodiment of the utility model: to achieve the claimed technical result, the cooling tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigator with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the lower zone around the perimeter of the tower, a protective screen, including a flooring with its supporting and auxiliary elements, located above the irrigation blocks, a pool, according to It is clear to the invention that the flooring is made in at least one tier and is installed transversely to the upward gas flow over the entire area of the tower in the area of its location without forming a lateral gap with the central riser, and the cell sizes formed by the intersections of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, they are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, the installation height of the protective screen above the level of irrigation blocks is determined by the height of the mountain jets ejected from the pipelines whose circulating water without direct contact with the latter, part of the supporting and auxiliary flooring elements and associated floor elements are made in the form of distributing and distribution pipes forming a cooling system, with the cooler moving in it, while the distribution pipes are made with holes, the location of which is determined by the type of cooler, and the direction of the cooler jets is chosen with the condition of ensuring direct contact of the latter with the flooring elements and other protective elements associated with it crane, while all the elements of the protective screen, except for distribution pipes that are not connected with the flooring, are made of highly conductive material. Besides:
- настил выполнен решетчатым или сетчатым;- flooring is lattice or mesh;
оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия;the optimal sizes of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the requirements for gas permeability, reliability of the flooring and flooring elements;
- развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже- температуры основного теплоносителя - горячей воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки экрана;- the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected to ensure the heating temperature of the surfaces of the screen elements that does not exceed the condensation temperature of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main coolant - hot water and above 0 ° C and is due to the installation height screen;
- в качестве охладителя используют очищенную воду или воздух;- as a cooler use purified water or air;
- отверстия в трубах выполняют с заданным расчетным шагом и диаметром, которые определяются видом охладителя;- holes in the pipes are performed with a given design pitch and diameter, which are determined by the type of cooler;
- отверстия в трубах снабжены соплами или насадками;- holes in the pipes are equipped with nozzles or nozzles;
- трубы расположены с обеспечением газопроницаемости восходящему потоку газов;- pipes are arranged with gas permeability to the upward flow of gases;
- нижнее отверстие трубы снабжено патрубком с отверстиями, при этом расстояние каждого отверстия от вертикальной оси симметрии трубы превышает ее радиус.- the bottom hole of the pipe is equipped with a pipe with holes, while the distance of each hole from the vertical axis of symmetry of the pipe exceeds its radius.
По четвертому варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в надземной части по периметру башни, бассейн, над блоками оросителя по периметру башни расположен защитный экран, включающий настил с его несущими и вспомогательными элементами, при этом ширина настила в зоне падения наледей больше или равна противолежащему катету угла, образованного наклонной составляющей обшивки градирни с вертикалью, проходящей от оголовка градирни до нижней части настила, водоуловитель, установленный в центральной зоне градирни, вне зоны падения наледей, основанием которого является настил, который установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, при этом все элементы экрана выполнены из высокотеплопроводного материала.According to the fourth embodiment of the utility model: to achieve the claimed technical result, the cooling tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigation device with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the aerial part around the perimeter of the tower, a swimming pool, above the sprinkler blocks around the perimeter of the tower there is a protective screen, including a flooring with its supporting and auxiliary elements, while the width of the flooring in the fall zone n the ice crust is greater than or equal to the opposite leg of the angle formed by the inclined component of the casing of the tower with the vertical extending from the tip of the tower to the bottom of the deck, a water trap installed in the central zone of the tower outside the frost zone, the base of which is the floor, which is installed transversely to the upward gas flow over the entire area of the tower in the zone of its location without the formation of a lateral gap with a central riser, and the size of the cells formed by the intersections of the rods of the flooring, its supporting and auxiliary of nutrient elements, they are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, the height of the protective screen above the level of the irrigation blocks is determined by the height of the hot recycled water jets ejected from the pipelines without direct contact with the latter, while all screen elements are made of highly heat-conducting material.
При этом:Wherein:
- настил выполнен решетчатым или сетчатым;- flooring is lattice or mesh;
- оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности- the optimum size of the flooring cells is determined by the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the requirements for gas permeability, reliability
- элементов настила и перекрытия;- flooring and flooring elements;
- развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже температуры основного теплоносителя - горячей оборотной воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки защитного экрана.- the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected to ensure the heating temperature of the surfaces of the screen elements that does not exceed the condensation temperature of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main coolant - hot circulating water and above 0 ° C and is due to the installation height protective screen.
По пятому варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в надземной части по периметру башни, бассейн, над блоками оросителя по периметру башни расположен защитный экран, включающий настил с его несущими и вспомогательными элементами, при этом ширина настила в зоне падения наледей больше или равна противолежащему катету угла, образованного наклонной составляющей обшивки градирни с вертикалью, проходящей от оголовка градирни до нижней части настила, водоуловитель, установленный в центральной зоне градирни, вне зоны падения наледей, основанием которого является настил, настил выполнен, по меньшей мере, в один ярус и установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, при этом, часть несущих и вспомогательных элементов перекрытия выполнены в виде системы труб с обеспечением движения в них охладителя, а все элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводного материала. При этом:According to the fifth embodiment of the utility model: to achieve the claimed technical result, the cooling tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigator with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the aerial part around the perimeter of the tower, a swimming pool, above the sprinkler blocks, a protective screen is located around the perimeter of the tower, including a flooring with its supporting and auxiliary elements, while the width of the flooring in the ice fall zone it is greater than or equal to the opposite leg of the angle formed by the inclined component of the casing of the tower with the vertical extending from the tip of the tower to the bottom of the floor, a water trap installed in the central zone of the tower outside the ice-fall zone, the base of which is the floor, the floor is made at least in one tier and installed transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the zone of its location without the formation of a lateral gap with a central riser, and the sizes of the cells formed by the intersections the springs of the deck, its supporting and auxiliary elements, are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, the installation height of the protective screen above the level of the irrigation blocks is determined by the height of the hot circulating water jets ejected from the pipelines without direct contact with the latter, while some of the bearing and auxiliary elements of the overlap are made in the form of a system of pipes ensuring the movement of a cooler in them, and all elements of the protective screen are made of highly heat-conducting material iala. Wherein:
- настил выполнен решетчатым или сетчатым;- flooring is lattice or mesh;
- оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия;- the optimal sizes of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the provision of gas permeability requirements, reliability of the flooring and flooring elements;
- что развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов защитного экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже температуры основного теплоносителя - горячей воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки защитного экрана;- that the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected to ensure the heating temperature of the surfaces of the elements of the protective screen that does not exceed the condensation temperature of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main coolant - hot water and above 0 ° C and due to the height setting a protective screen;
- размеры ячеек настила в зоне водоуловителя выполнены с обеспечением газопроницаемости не меньшей газопроницаемости ячеек последнего;- the size of the cells of the flooring in the area of the water trap is made to ensure gas permeability of not less gas permeability of the cells of the latter;
- в качестве охладителя используют воздух, воду и др. По шестому варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в надземной части по периметру башни, бассейн, над блоками оросителя по периметру башни расположен защитный экран, включающий настил с его несущими и вспомогательными элементами, при этом ширина настила в зоне падения наледей больше или равна противолежащему катету угла, образованного наклонной составляющей обшивки градирни с вертикалью, проходящей от оголовка градирни до нижней части настила, водоуловитель, установленный в центральной зоне градирни, вне зоны падения наледей, основанием которого является настил, настил установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, часть несущих и вспомогательных элементов настила и связанных с ним элементов перекрытия выполнены в виде разводящих и распределительных труб, образующих систему охлаждения, с обеспечением движения в ней охладителя, распределительные трубы выполнены с отверстиями, расположение которых определяется видом охладителя, при этом направление струй охладителя выбирают с условием обеспечения прямого контакта последних с элементами настила и связанных с ним элементов защитного экрана, при этом все элементы защитного экрана, кроме распределительных труб, не связанных с настилом, выполнены из высокотеплопроводного материала. При этом:- air, water, etc. are used as a cooler. According to the sixth embodiment of the utility model: to achieve the claimed technical result, the cooling tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigator with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the aerial part around the perimeter of the tower, the pool, above the sprinkler blocks around the perimeter of the tower there is a protective screen, including a flooring with its supporting and auxiliary elements In this case, the width of the floor in the area of ice fall is greater than or equal to the opposite leg of the angle formed by the inclined component of the tower casing with the vertical extending from the tip of the tower to the bottom of the floor, a water trap installed in the central zone of the tower outside the ice fall zone, the base of which is flooring, flooring is installed transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without the formation of a side gap with a central riser, and the size of the cells formed by sections of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, the installation height of the protective screen above the level of irrigation blocks is determined by the height of the hot recycled water jets ejected from the pipelines without direct contact with the latter, some of the supporting and auxiliary elements flooring and associated floor elements are made in the form of distributing and distribution pipes forming a cooling system, with the provision of two of the cooler, the distribution pipes are made with holes, the location of which is determined by the type of cooler, while the direction of the cooler jets is chosen with the condition of direct contact of the latter with the floor elements and associated elements of the protective screen, while all elements of the protective screen, except for the distribution pipes non-flooring made of highly conductive material. Wherein:
- настил выполнен решетчатым или сетчатым;- flooring is lattice or mesh;
- оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия;- the optimal sizes of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the provision of gas permeability requirements, reliability of the flooring and flooring elements;
- что развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже температуры основного теплоносителя - горячей воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки защитного экрана;- that the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected with a heating temperature of the surfaces of the screen elements not exceeding the condensation temperature of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main coolant - hot water and above 0 ° C and is due to the installation height protective screen;
- в качестве охладителя используют очищенную воду или воздух;- as a cooler use purified water or air;
- отверстия в трубах выполняют с заданным расчетным шагом и диаметром, которые определяются видом охладителя;- holes in the pipes are performed with a given design pitch and diameter, which are determined by the type of cooler;
- отверстия в трубах снабжены соплами или насадками;- holes in the pipes are equipped with nozzles or nozzles;
- трубы расположены с обеспечением газопроницаемости восходящему потоку газов;- pipes are arranged with gas permeability to the upward flow of gases;
- нижнее отверстие трубы снабжено патрубком с отверстиями, при этом расстояние каждого отверстия от вертикальной оси симметрии трубы превышает ее радиус.- the bottom hole of the pipe is equipped with a pipe with holes, while the distance of each hole from the vertical axis of symmetry of the pipe exceeds its radius.
По седьмому варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в нижней зоне по периметру башни, защитный экран, включающий решетчатый настил с его несущими и вспомогательными элементами, расположенный над оросительными блоками, бассейн, при этом настил установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, при этом настил выполнен, по меньшей мере, в два яруса, решетки настилов каждого яруса выполнены с возможностью смещения в плоскости настила на половину шага стрежней по отношению к решеткам соседнего яруса, при этом все элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводного материала.According to the seventh variant of the utility model: to achieve the claimed technical result, the tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigation device with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the lower zone around the perimeter of the tower, a protective screen including a grating with its supporting and auxiliary elements, located above the irrigation blocks, a pool, while the flooring is installed transverse to sunrise The flow of gases across the entire area of the tower in the zone of its location without forming a lateral gap with a central riser, and the cell sizes formed by the intersections of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, the height of the protective screen above the level of irrigation blocks is determined by the height of the jets of hot circulating water ejected from the pipelines without direct contact with the latter, while the flooring is made at least re, in two tiers, the gratings of the floorings of each tier are displaceable in the plane of the flooring by half a step of the rods relative to the grids of the adjacent tier, while all the elements of the protective screen are made of highly heat-conducting material.
При этом:Wherein:
- оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия;- the optimal sizes of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the provision of gas permeability requirements, reliability of the flooring and flooring elements;
- развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов защитного экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже температуры основного теплоносителя - горячей оборотной воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки защитного экрана.- the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected to ensure the heating temperature of the surfaces of the elements of the protective screen, not exceeding the condensation temperature of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main heat carrier - hot circulating water and above 0 ° C and is due to the height setting a protective screen.
По восьмому варианту полезной модели: для достижения заявленного технического результата градирня содержит башню с обшивкой и центральным стояком, ороситель с оросительными блоками, систему водораспределения с трубопроводами с соплами или насадками, воздухорегулирующее устройство с поворотными щитами, установленное в надземной части по периметру башни, бассейн, над блоками оросителя по периметру башни расположен защитный экран, включающий решетчатый настил с его несущими и вспомогательными элементами, при этом ширина настила в зоне падения наледей больше или равна противолежащему катету угла, образованного наклонной составляющей обшивки градирни с вертикалью, проходящей от оголовка градирни до нижней части настила, водоуловитель, установленный в центральной зоне градирни, вне зоны падения наледей, основанием которого является настил, настил установлен поперечно к восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком, а размеры ячеек, образуемых пересечениями стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, подбирают с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, высота установки защитного экрана над уровнем оросительных блоков определяется высотой выбрасываемых из трубопроводов струй горячей оборотной воды без прямого контакта с последними, при этом все элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводного материала, часть несущих и вспомогательных элементов настила и связанных с ним элементов перекрытия выполнены в виде разводящих и распределительных труб, образующих систему охлаждения, с обеспечением движения в ней охладителя, распределительные трубы выполнены с отверстиями, расположение которых определяется видом охладителя, при этом направление струй охладителя выбирают с условием обеспечения прямого контакта последних с элементами настила и связанных с ним элементов защитного экрана, при этом настил выполнен, по меньшей мере, в два яруса, а решетки настилов каждого яруса выполнены с возможностью смещения в плоскости настила на половину шага стрежней по отношению к решеткам соседнего яруса, все элементы защитного экрана, кроме распределительных труб, не связанных с настилом, выполнены из высокотеплопроводного материала. При этом:According to the eighth embodiment of the utility model: to achieve the claimed technical result, the cooling tower contains a tower with a casing and a central riser, an irrigator with irrigation blocks, a water distribution system with pipelines with nozzles or nozzles, an air control device with rotary shields installed in the aerial part around the perimeter of the tower, a swimming pool, above the sprinkler blocks around the perimeter of the tower there is a protective screen, including a grating with its supporting and auxiliary elements, while the width of the flooring in the zone the amount of ice falling is greater than or equal to the opposite leg of the angle formed by the inclined component of the casing of the tower with the vertical passing from the tip of the tower to the bottom of the floor, a catcher installed in the central zone of the tower outside the area of ice falling, the base of which is the floor, the floor is installed transversely to the upward flow gases over the entire area of the tower in the zone of its location without the formation of a lateral gap with a central riser, and the cell sizes formed by the intersections of the floor rods carrying it and auxiliary elements are selected to ensure gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, the installation height of the protective screen above the level of the irrigation units is determined by the height of the hot recycled water jets ejected from the pipelines without direct contact with the latter, while all the elements of the protective screen are made of highly conductive material, part of the supporting and auxiliary elements of the flooring and associated floor elements are made in the form of distributing and distribution pipes, arr of the cooling system, ensuring the movement of the cooler in it, the distribution pipes are made with holes, the location of which is determined by the type of cooler, while the direction of the cooler jets is chosen with the condition of direct contact of the latter with the floor elements and the associated elements of the protective screen, while the floor is made at least two tiers, and the gratings of the floorings of each tier are made with the possibility of displacement in the plane of the flooring by half a step of the rods with respect to the gratings of the adjacent yard mustache, all elements of the protective screen, except for distribution pipes that are not connected with the deck, are made of highly heat-conducting material. Wherein:
- оптимальные размеры ячеек настила определяются по условиям аэродинамических, строительных и теплотехнических расчетов с обеспечением требований по газопроницаемости, надежности элементов настила и перекрытия;- the optimal sizes of the flooring cells are determined according to the conditions of aerodynamic, construction and heat engineering calculations with the provision of gas permeability requirements, reliability of the flooring and flooring elements;
- развернутая суммарная площадь защитного экрана с учетом ребристости стержней настила выбрана с обеспечением температуры нагрева поверхностей элементов экрана, не превышающей температуры конденсации водяных паров в этой зоне, при этом она ниже температуры основного теплоносителя - горячей оборотной воды и выше 0°С и обусловлена высотой установки защитного экрана;- the expanded total area of the protective screen, taking into account the ribbing of the flooring rods, is selected to ensure the heating temperature of the surfaces of the screen elements that does not exceed the condensation temperature of water vapor in this zone, while it is lower than the temperature of the main coolant - hot circulating water and above 0 ° C and is due to the installation height protective screen;
- в качестве охладителя используют очищенную воду или воздух;- as a cooler use purified water or air;
- отверстия в трубах выполняют с заданным расчетным шагом и диаметром, которые определяются видом охладителя;- holes in the pipes are performed with a given design pitch and diameter, which are determined by the type of cooler;
- отверстия в трубах снабжены соплами или насадками;- holes in the pipes are equipped with nozzles or nozzles;
- трубы расположены с обеспечением газопроницаемости восходящему потоку газов;- pipes are arranged with gas permeability to the upward flow of gases;
- нижнее отверстие трубы снабжено патрубком с отверстиями, при этом расстояние каждого отверстия от вертикальной оси симметрии трубы превышает ее радиус.- the bottom hole of the pipe is equipped with a pipe with holes, while the distance of each hole from the vertical axis of symmetry of the pipe exceeds its radius.
Заявленные варианты полезной модели взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел. Действительно, все варианты градирни позволяют решить поставленную задачу с получением требуемого технического результата - повышение эффективности работы градирни. Следовательно, заявленные полезные модели удовлетворяют требованию единства изобретения.The claimed variants of the utility model are so interconnected that they form a single inventive concept. Indeed, all options of the tower allow solving the problem with obtaining the required technical result - improving the efficiency of the tower. Therefore, the claimed utility models satisfy the requirement of unity of invention.
Краткое описание чертежей, «а» - шаг стержнейA brief description of the drawings, "a" - the step of the rods
На фиг.1 показан общий вид с частично продольным разрезом градирни,Figure 1 shows a General view with a partially longitudinal section of a cooling tower,
на фиг.2- разрез 1-1 фиг.1 - поперечный разрез в зоне защитного экрана;figure 2 is a section 1-1 of figure 1 is a transverse section in the area of the protective screen;
на фиг.3 - разрез 1-1 фиг.2 с расположением элементов настила и перекрытия защитного экрана;figure 3 is a section 1-1 of figure 2 with the location of the flooring and the overlapping of the protective screen;
на фиг.4 показан общий вид с частично продольным разрезом градирни,figure 4 shows a General view with a partially longitudinal section of a cooling tower,
на фиг.5 - разрез 1-1 фиг.4 - поперечный разрез в зоне защитного экрана;figure 5 is a section 1-1 figure 4 is a transverse section in the area of the protective screen;
на фиг.6 - разрез 1-1 фиг.5 с расположением элементов настила и элементов перекрытия защитного экрана с трубами в качестве несущих элементов;Fig.6 is a section 1-1 of Fig.5 with the location of the flooring and overlapping elements of the protective screen with pipes as load-bearing elements;
на фиг.7 - вариант с применением труб в качестве вспомогательных элементов перекрытия;in Fig.7 is a variant using pipes as auxiliary elements of the overlap;
на фиг.8 - общий вид с частично продольным разрезом градирни;on Fig is a General view with a partially longitudinal section of the tower;
фиг.9 - разрез 1-1 фиг.8 - поперечный разрез в зоне защитного экрана;Fig.9 is a section 1-1 of Fig.8 is a transverse section in the area of the protective screen;
на фиг.10 - разрез 1-1 фиг.9 - вариант труб с отверстиями вfigure 10 is a section 1-1 of figure 9 is a variant of the pipes with holes in
боковой части с использованием жидкого охладителя;side part using a liquid cooler;
на фиг.11 - разрез 1-1 фиг.9 - вариант с отверстиями в верхней зоне трубы с использованием жидкого охладителя;figure 11 is a section 1-1 of figure 9 is a variant with holes in the upper zone of the pipe using a liquid cooler;
на фиг.12 - разрез 1-1 фиг.9 - вариант с отверстиями в нижней части трубы с патрубком;in Fig.12 is a section 1-1 of Fig.9 is a variant with holes in the lower part of the pipe with pipe;
на фиг.13 - общий вид градирни с частично продольным разрезом;in Fig.13 is a General view of the cooling tower with a partially longitudinal section;
на фиг.14 - поперечный разрез 1-1 фиг.13 с расположением водоуловителя и основных элементов защитного экрана;on Fig - cross section 1-1 of Fig.13 with the location of the water trap and the main elements of the protective screen;
- на фиг.15 - разрез 1-1 фиг.14 с расположением основных элементов в центральной зоне градирни с водоуловителем;- in Fig.15 is a section 1-1 of Fig.14 with the location of the main elements in the Central zone of the tower with a water catcher;
на фиг.16 - поперечный разрез 2-2 фиг.14 -с расположением элементов защитного экран в зоне падения наледей вне зоны установки водоуловителя;in Fig.16 is a transverse section 2-2 of Fig.14 - with the location of the elements of the protective screen in the area of incidence of ice outside the installation zone of the water trap;
на фиг.17 - общий вид градирни с частично продольным разрезом;on Fig is a General view of the cooling tower with a partially longitudinal section;
на фиг.18 - разрез 1-1 фиг.17 с расположением водоуловителя и основных элементов защитного экрана;on Fig - section 1-1 of Fig.17 with the location of the water trap and the main elements of the protective screen;
на фиг.19 - разрез 1-1 фиг.18 - участок перекрытия с применением труб вне зоны водоуловителя;Fig.19 is a section 1-1 of Fig.18 is a section of the ceiling using pipes outside the area of the water trap;
на фиг.20 - разрез 2-2 фиг.18, где показаны элементы защитногоin Fig.20 is a section 2-2 of Fig.18, which shows the elements of the protective
экрана с применением дополнительной системы охлаждения в зонеscreen using an additional cooling system in the zone
установки водоуловителя.water trap installation.
на фиг.21- общий вид градирни с частично продольным разрезом;on Fig - General view of the cooling tower with a partially longitudinal section;
на фиг.22 - поперечный разрез 1-1 фиг.21 с расположением водоуловителя и основных элементов защитного экрана;in Fig.22 is a cross section 1-1 of Fig.21 with the location of the water trap and the main elements of the protective screen;
на фиг.23 - разрез 1-1- фиг.22 с элементами защитного экрана вне зоны водоуловителя;in Fig.23 is a section 1-1- Fig.22 with elements of a protective screen outside the area of the water trap;
на фиг.24 - разрез 2-2 фиг.22 с элементами экрана в зоне расположения водоуловителя и отверстиями в трубах для выноса струй охладителя за пределы диаметра трубы;on Fig - section 2-2 of Fig.22 with screen elements in the area of the water trap and holes in the pipes for the removal of the jets of the cooler beyond the diameter of the pipe;
на фиг.25 - общий вид градирни с частично продольным разрезом;on Fig is a General view of the cooling tower with a partially longitudinal section;
на фиг.26 - узел I фиг.25 - вариант с двухярусным настилом;in Fig.26 - node I of Fig.25 is an option with two-tier flooring;
на фиг.27 - вид сверху фиг.26 - вариант с двухярусным настилом без смещения стержней;in Fig.27 is a top view of Fig.26 is a variant with a two-tier flooring without displacement of the rods;
на фиг.28 - узел II фиг.25 - расположение 2-х ярусов настила со смещением решеток;in Fig.28 - node II of Fig.25 - the location of 2 tiers of flooring with offset grids;
на фиг.29 - вид сверху фиг.28 - вариант со смещением решеток настила в одном направлении;in Fig.29 is a top view of Fig.28 is an option with the offset lattices of the flooring in one direction;
на фиг.30 - вид сверху фиг.25 - вариант со смещением решеток настила в одном направлении;in Fig.30 is a top view of Fig.25 is an option with the offset lattices of the flooring in one direction;
на фиг.31 - вид сверху фиг.28 - вариант со смещением решеток настила в двух направлениях;in Fig.31 is a top view of Fig.28 is an option with the offset lattices of the flooring in two directions;
на фиг.32 - показан общий вид с частично продольным разрезом градирни; на фиг.33 - узел I фиг.32 - вариант с двухярусным настилом в зоне падения наледей со смещением решеток соседних ярусов;on Fig - shows a General view with a partially longitudinal section of a cooling tower; in Fig.33 - node I of Fig.32 is an option with a two-tier flooring in the area of incidence of frost with the displacement of the grids of adjacent tiers;
на фиг.34 - разрез 1-1 фиг.33 - вариант с двухярусным настилом со смещением решеток соседних ярусов;in Fig.34 is a section 1-1 of Fig.33 is a variant with a two-tier flooring with an offset of the grids of adjacent tiers;
на фиг.35 - узел II фиг 32 - вариант с двухярусным настилом в зоне водоуловителя;on Fig - node II of Fig 32 is a variant with a two-tier flooring in the area of the water catcher;
на фиг.36 - разрез 1-1 фиг.35 - вариант настила без смещения решеток в соседних ярусах;in Fig.36 - section 1-1 of Fig.35 is a variant of the flooring without displacement of the grids in adjacent tiers;
на фиг.37 - разрез 2-2 фиг.35 - вариант с установкой патрубка в нижнем отверстии трубы;in Fig.37 is a section 2-2 of Fig.35 is a variant with the installation of the pipe in the lower hole of the pipe;
на фиг.38 - разрез 1-1- фиг 37 - схема расположений отверстий в патрубке.in Fig.38 is a section 1-1- Fig.37 is a diagram of the locations of the holes in the pipe.
Подробное описание полезной модели.Detailed description of the utility model.
По первому варианту (фиг.1-3) градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие колонны 6 и балки, настил 7, расположенный на несущих и вспомогательных элементах перекрытия 8, образующих защитный экран. Настил 7 расположен по всей площади градирни от обшивки 2 до центрального стояка 3 и выполнен в форме кольца. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлены воздухорегулирующие устройства с поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в башню 1 и соответственно брызгоуноса.According to the first embodiment (Figs. 1-3), the tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5, based on the supporting columns 6 and beams, flooring 7, located on the supporting and auxiliary elements of the overlap 8, forming a protective screen. Flooring 7 is located over the entire area of the tower from the casing 2 to the central riser 3 and is made in the form of a ring. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the pool wall 9, in the aerial part of the tower, air control devices with rotary shields 10 are installed, which ensure regulation of the external air draft in tower 1 and, respectively, of the spray boom.
Работает предлагаемая градирня следующим образом.The proposed cooling tower works as follows.
В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис.не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (высота составляет более 1.5 м.), которые под собственной тяжестью, частично охлаждаясь, падают вниз к оросительным блокам 5 навстречу восходящему потоку газов, в ячейках которых отдают тепло встречному потоку наружного воздуха и поступают в бассейн 9, и далее через отводящий (выпускной) трубопровод возвращается к конденсаторам, образуя замкнутый цикл охлаждения воды.In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters a water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, through which water is discharged over pressure irrigation blocks 5 over the entire irrigation area in the form of inclined or direct jets (height is more than 1.5 m.), which under their own weight, partially cooling, fall down to the irrigation blocks 5 towards the upward flow of gases, in the cells of which they give off heat to the onward flow of the external zduha and enter the pool 9, and further via the discharge (outlet) conduit returns to capacitors forming a closed cooling water cycle.
С учетом того, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь содержанием водяных паров, в качестве охладителя оборотной воды в градирнях используют наружный воздух.Taking into account the fact that the specific heat of air within the temperature range from 0 ° С to 100 ° С varies insignificantly (1006-1010 j / kg × deg), and the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor, as a reverse cooler The water in the cooling towers uses outside air.
Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5, воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking heat from the oncoming flow of circulating water and moisture saturation, enters the zone of water distribution and water spray of circulating water from pipelines 4.
За счет установки защитного экрана, включающего настил 7, над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и защитным экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%.By installing a protective screen, including flooring 7, over the jets of hot water between the irrigation blocks 5 and the protective screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity, approaching 100%.
Обшивка 2 градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется.Sheathing 2 cooling towers is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of ice.
Выполнение настила и других элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов обеспечивает условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры воды, что способствует отбору тепла у восходящего потока газов.The implementation of the flooring and other elements of the protective shield from highly thermally conductive materials provides heat transfer conditions under which the heating temperature of the protective shield elements is always lower than the temperature of the water, which contributes to heat removal from the upward flow of gases.
В зоне защитного экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия, происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов с последующим образованием капели, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает и попадает в струйную часть зоны горячей оборотной воды, снижает ее температуру и вместе с ней возвращается в бассейн. Кроме того, процесс конденсации насыщенных паров воды сопровождается разрежением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000, и соответственно снижением давления и температуры воздуха, находящегося в зоне защитного экрана. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов защитного экрана соответствует вытяжке из воздуха при температуре 17-40°С от 15 до 60 м3 объема таких паров, то появление эквивалентного объема вакуума в нем влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два направления. При этом охлажденная часть воздуха вместе с каплями конденсата и оборотной воды стремится вниз и происходит перемешивание восходящего и нисходящего потоков воды и смеси газов под защитным экраном. Восходящий поток воздуха, упругая часть (несконденсировавшихся) водяных паров, отбирая избыток тепла у элементов защитного экрана, через ячейки настила, образуемые пересечением несущих и вспомогательных элементов перекрытия, направляется в верхнюю зону башни и далее в атмосферу.Under the conditions created, taking into account the high thermal conductivity of the flooring material 7 and the supporting and auxiliary overlapping elements, the moisture-saturated part of the water vapor condenses with the accumulation of desalted condensate on the surface of these elements to certain limits, followed by the formation of a drop, which, taking away heat from all elements a protective screen over their entire expanded area, falls and falls into the jet part of the hot circulating water zone, reduces its temperature and returns with it tsya into the pool. In addition, the process of condensation of saturated water vapor is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the densities of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000, and, accordingly, a decrease in pressure and temperature in the area of the protective screen. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the elements of the protective screen corresponds to exhausting from air at a temperature of 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors, the appearance of an equivalent volume of vacuum in it entails the redistribution of energy in the stream gases, during which heat is removed and the medium is cooled, the vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases into tower 1. As a result, the gas flow is divided into two directions. At the same time, the cooled part of the air, together with drops of condensate and circulating water, tends to down and mixing of the ascending and descending flows of water and gas mixture under the protective screen. The ascending air flow, the elastic part of the (non-condensing) water vapor, taking away excess heat from the elements of the protective screen, is sent through the cell flooring, formed by the intersection of the supporting and auxiliary overlapping elements, to the upper zone of the tower and further to the atmosphere.
Таким образом, обеспечивается конденсация водяных паров на настиле за счет отбора тепла у восходящего потока газов последним, а количество конденсата при этом определяется объемом водяных паров. Поскольку максимальное количество тепла сосредоточено в этой зоне и приходится на водяные пары, тем самым обеспечиваются оптимальные условия для их конденсации, что значительно повышает эффективность работы градирни.Thus, condensation of water vapor on the floor is ensured by the selection of heat from the upward flow of gases last, and the amount of condensate is determined by the volume of water vapor. Since the maximum amount of heat is concentrated in this zone and falls on water vapor, thereby providing optimal conditions for their condensation, which significantly increases the efficiency of the tower.
Кроме того, в качестве охладителя выступает воздух, имеющий незначительное теплосодержание по сравнению с равным количеством водяного пара, значит, в качестве основного теплоносителя выступает водяной пар, следовательно, температура нагрева настила будет ниже температуры водяного пара, а приближение элементов защитного экрана максимально к струйной зоне горячей воды без непосредственного контакта с ней обеспечивает создание зоны с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров, а также нагрев элементов защитного экрана до температуры, приближающейся к температуре водяных паров, при этом относительная влажность воздуха максимально приближается к 100%, что обеспечивает повышенную конденсацию водяных паров, повышая тем самым эффективность работы градирни.In addition, air having a low heat content in comparison with an equal amount of water vapor acts as a cooler, which means that water vapor acts as the main heat carrier, therefore, the heating temperature of the floor will be lower than the temperature of water vapor, and the proximity of the elements of the protective screen is maximally close to the jet zone hot water without direct contact with it ensures the creation of a zone with increased moisture and heat content of water vapor, as well as heating the elements of the protective screen to the temperature ature, approaching the temperature of water vapor, while the relative humidity of the air is as close as possible to 100%, which provides increased condensation of water vapor, thereby increasing the efficiency of the tower.
Температура нагрева настила в этой зоне всегда будет выше 0°С, что исключает образование наледей, и стремится к температуре водяного пара, но с учетом развернутой площади элементов защитного экрана, и теплопроводности его материалов, а также теплообмена, ограничивается проектированием по расчетным значениям температуры конденсации водяного пара, поддерживаемой в требуемых пределах отбором тепла на его унос с упругой частью водяных паров, охлаждением воздуха и элементов защитного экрана в процессе такой конденсации, его отбором и уносом в бассейн вместе оборотной водой.The heating temperature of the flooring in this zone will always be above 0 ° C, which eliminates the formation of ice, and tends to the temperature of water vapor, but taking into account the expanded area of the elements of the protective shield, and the thermal conductivity of its materials, as well as heat exchange, it is limited to designing the calculated values of the condensation temperature water vapor, supported to the required extent by the selection of heat for its ablation with the elastic part of the water vapor, cooling of the air and the elements of the protective screen during such condensation, its selection and ablation in swimming pool water circulating together.
Таким образом, за счет того, что температура элементов защитного экрана ниже температуры выбрасываемых газов, происходит процесс конденсации водяных паров, содержащихся в смеси этих газов. В результате температура выбрасываемых газов понижается, а конденсат, образуемый на элементах защитного экрана, с отбором тепла от поверхности этих элементов возвращается в бассейн, что позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды, снизить концентрацию солей в ней и тем самым обеспечить повышение эффективности работы градирни.Thus, due to the fact that the temperature of the elements of the protective screen is lower than the temperature of the emitted gases, the process of condensation of water vapor contained in the mixture of these gases occurs. As a result, the temperature of the emitted gases decreases, and the condensate formed on the elements of the protective screen, with the removal of heat from the surface of these elements, returns to the pool, which allows to increase the degree of cooling of the circulating water, reduce the concentration of salts in it and thereby increase the efficiency of the cooling tower.
Установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, что способствует увеличению объема уловленного водяного пара и конденсата, и, как следствие, снижению температуры и увеличению объема оборотной воды. Таким образом, повышается эффективность работы градирни.Installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without forming a lateral gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, which contributes to an increase in the volume of trapped water vapor and condensate, and, as a result, a decrease in temperature and an increase in volume circulating water. Thus, the efficiency of the cooling tower is increased.
Подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет создать максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила. Уменьшение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящему потоку газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни). Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода и эффективности работы градирни. Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Поэтому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.The selection of cell sizes formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows you to create the maximum expanded surface area of the flooring elements and associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area of the elements A decrease in the area of these cells can lead to a decrease in gas permeability to the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower). In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the consequence of which may be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result, a reduction in the overhaul period and the efficiency of the cooling tower. The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием оптимальной газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении обеспечивается одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана.Thus, using the optimal gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different aggregate states (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, the air simultaneously performs the functions of a heat carrier and a cooler of the surface of the screen elements.
Отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни -образование наледей на его элементах, что значительно повышает эффективность работы градирни.The lack of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines allows you to create an area with a high concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to avoid overheating of the flooring, and in the winter period of operation of the cooling tower, ice formation on it elements, which significantly increases the efficiency of the cooling tower.
Выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым создаются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни.The execution of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby creating the conditions for condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the flooring, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower .
Кроме того, конденсат, не содержащий солей и других примесей, возвращаясь в бассейн, обеспечивает частичное снижение концентрации солей в оборотной воде, что также повышает эффективность работы градирни.In addition, condensate that does not contain salts and other impurities, returning to the pool, provides a partial decrease in the concentration of salts in the circulating water, which also increases the efficiency of the tower.
Выполнение поверхности стержней настила и других элементов защитного экрана не ровной, например, с выступающими ребрами, с максимально развернутой их суммарной площадью позволяет повысить эффективность конденсации водяных паров и обеспечить снижение брызгоуноса. Потери тепла на этих поверхностях прямо пропорциональны их площади.The implementation of the surface of the rods of the flooring and other elements of the protective screen is not even, for example, with protruding ribs, with the maximum deployed total area of them, which makes it possible to increase the efficiency of condensation of water vapor and to ensure reduction of splashing water. Heat loss on these surfaces is directly proportional to their area.
По второму варианту полезной модели (фиг.4-7).In the second embodiment of the utility model (Figs. 4-7).
Предлагаемая градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами 4 с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие колонны 6 и балки, настил 7, расположенный на несущих и вспомогательных элементах перекрытия 8, образующих защитный экран. Настил 7 расположен по всей площади градирни от обшивки 2 до центрального стояка 3 и выполнен в форме кольца. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлены воздухорегулирующие устройства с поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в башню 1 и соответственно брызгоуноса, а часть несущих и вспомогательных элементов перекрытия выполнены в виде системы труб 11 с обеспечением движения в них охладителя.The proposed tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines 4 with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5, based on the supporting columns 6 and beams, flooring 7 located on the supporting and auxiliary elements overlap 8, forming a protective screen. Flooring 7 is located over the entire area of the tower from the casing 2 to the central riser 3 and is made in the form of a ring. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the pool wall 9, in the aerial part of the tower, air control devices with rotary shields 10 are installed, which ensure regulation of the external air draft in the tower 1 and, accordingly, the spray nozzle, and part of the supporting and auxiliary overlapping elements are made in the form of a pipe system 11 with the movement of the cooler in them.
Работает предлагаемая градирня следующим образом.The proposed cooling tower works as follows.
В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис.не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (ориентировочно высота составляет более 1.5 м.), которые под собственной тяжестью, частично охлаждаясь, падают вниз к оросительным блокам 5 навстречу восходящему потоку газов, в ячейках которых они отдают тепло встречному потоку и вода поступает в бассейн 9, и далее через отводящий (выпускной) трубопровод возвращается к конденсаторам, образуя замкнутый цикл охлаждения воды. Одновременно по системе труб 11, являющихся частью несущих и вспомогательных элементов перекрытия, циркулирует охладитель, например, вода или воздух. При этом можно регулировать температуру охладителя, и, следовательно, регулировать в ограниченных пределах степень охлаждения оборотной воды. Воду-охладитель можно брать из внешних источников. Охлажденная система труб 11 обеспечивает дополнительную конденсацию водяных паров.In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters a water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, through which water is discharged over pressure irrigation blocks 5 over the entire irrigation area in the form of inclined or direct jets (approximately height is more than 1.5 m.), which under their own weight, partially cooling, fall down to the irrigation blocks 5 towards the upward flow of gases, in the cells of which they give off heat to the counter flow and water enters the pool 9, and then through the outlet (outlet) pipe returns to the condensers, forming a closed cycle of water cooling. At the same time, a cooler, for example, water or air, circulates through a system of pipes 11, which are part of the supporting and auxiliary floor elements. In this case, it is possible to control the temperature of the cooler, and, therefore, to regulate to a limited extent the degree of cooling of the circulating water. Water cooler can be taken from external sources. The cooled pipe system 11 provides additional condensation of water vapor.
С учетом того, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град.), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь, содержанием водяных паров, наружный воздух используется в градирнях в качестве охладителя оборотной воды.Given that the specific heat of air in the temperature range from 0 ° C to 100 ° C varies slightly (1006-1010 j / kg × deg.), And the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor, outdoor air used in cooling towers as a circulating water cooler.
Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5 воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking heat from the oncoming flow of circulating water and being saturated, enters the zone of water distribution and water spray of circulating water from pipelines 4.
За счет установки защитного экрана, включающего настил 7, над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и защитным экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%.By installing a protective screen, including flooring 7, over the jets of hot water between the irrigation blocks 5 and the protective screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity, approaching 100%.
С учетом регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10 и связанной с ней скорости брызгоуноса, выбора оптимальных размеров ячеек решеток настила 7 ограничиваются допустимые значения скоростей воздуха в них и уточняются пределы такого регулирования на стадии проектирования.Taking into account the regulation of air draft by the rotary shields 10 and the associated speed of the spray nozzle, the choice of the optimal cell sizes of the gratings of the deck 7, the permissible values of the air velocities in them are limited and the limits of such regulation are specified at the design stage.
Обшивка 2 градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется.Sheathing 2 cooling towers is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of ice.
Выполнение настила и других элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов обеспечивает условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры воды, что способствует отбору тепла у восходящего потока газов.The implementation of the flooring and other elements of the protective shield from highly thermally conductive materials provides heat transfer conditions under which the heating temperature of the protective shield elements is always lower than the temperature of the water, which contributes to heat removal from the upward flow of gases.
В зоне защитного экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия, происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов с последующим образованием капели, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает и попадает в струйную часть зоны горячей оборотной воды, снижает ее температуру и вместе с ней возвращается в бассейн. Кроме того, процесс конденсации насыщенных паров воды сопровождается разрежением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000, и соответственно снижением давления и температуры воздуха, находящегося в зоне защитного экрана. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов защитного экрана соответствует вытяжке из воздуха при температуре 17-40°С от 15 до 60 м3 объема таких паров, то появление эквивалентного объема вакуума в нем влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два направления. При этом охлажденная часть воздуха вместе с каплями конденсата и оборотной воды стремится вниз и происходит перемешивание восходящего и нисходящего потоков воды и смеси газов под защитным экраном. Восходящий поток воздуха, упругая часть (несконденсировавшихся) водяных паров, отбирая избыток тепла у элементов защитного экрана, через ячейки настила, образуемые пересечением несущих и вспомогательных элементов перекрытия, направляется в верхнюю зону башни и далее в атмосферу.Under the conditions created, taking into account the high thermal conductivity of the flooring material 7 and the supporting and auxiliary overlapping elements, the moisture-saturated part of the water vapor condenses with the accumulation of desalted condensate on the surface of these elements to certain limits, followed by the formation of a droplet, which, taking away heat from all elements a protective screen over their entire expanded area, falls and falls into the jet part of the hot circulating water zone, reduces its temperature and returns with it tsya into the pool. In addition, the process of condensation of saturated water vapor is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the densities of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000, and, accordingly, a decrease in pressure and temperature in the area of the protective screen. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the elements of the protective screen corresponds to exhausting from air at a temperature of 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors, the appearance of an equivalent volume of vacuum in it entails the redistribution of energy in the stream gases, during which heat is removed and the medium is cooled, the vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases into tower 1. As a result, the gas flow is divided into two directions. At the same time, the cooled part of the air, together with drops of condensate and circulating water, tends to down and mixing of the ascending and descending flows of water and gas mixture under the protective screen. The ascending air flow, the elastic part of the (non-condensing) water vapor, taking away excess heat from the elements of the protective screen, is sent through the cell flooring, formed by the intersection of the supporting and auxiliary floor elements, to the upper zone of the tower and further to the atmosphere.
Таким образом, обеспечивается конденсация водяных паров на настиле за счет отбора тепла у восходящего потока газов последним, а количество конденсата при этом определяется объемом водяных паров. Поскольку максимальное количество тепла сосредоточено в этой зоне и приходится на водяные пары, тем самым обеспечиваются оптимальные условия для их конденсации, что значительно повышает эффективность работы градирни.Thus, condensation of water vapor on the floor is ensured by the selection of heat from the upward flow of gases last, and the amount of condensate is determined by the volume of water vapor. Since the maximum amount of heat is concentrated in this zone and falls on water vapor, thereby providing optimal conditions for their condensation, which significantly increases the efficiency of the tower.
Кроме того, в качестве охладителя выступает воздух, имеющий незначительное теплосодержание по сравнению с равным количеством водяного пара, значит, в качестве основного теплоносителя выступает водяной пар, следовательно, температура нагрева настила будет ниже температуры водяного пара, а приближение элементов защитного экрана максимально к струйной зоне горячей воды без непосредственного контакта с ней обеспечивает создание зоны с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров, а также нагрев элементов защитного экрана до температуры, приближающейся к температуре водяных паров, при этом относительная влажность воздуха максимально приближается к 100%, что обеспечивает повышенную конденсацию водяных паров, повышая тем самым эффективность работы градирни.In addition, air having a low heat content in comparison with an equal amount of water vapor acts as a cooler, which means that water vapor acts as the main heat carrier, therefore, the heating temperature of the floor will be lower than the temperature of water vapor, and the proximity of the elements of the protective screen is maximally close to the jet zone hot water without direct contact with it ensures the creation of a zone with increased moisture and heat content of water vapor, as well as heating the elements of the protective screen to the temperature ature, approaching the temperature of water vapor, while the relative humidity of the air is as close as possible to 100%, which provides increased condensation of water vapor, thereby increasing the efficiency of the tower.
Температура нагрева настила в этой зоне всегда будет выше 0°С, что исключает образование наледей, и стремится к температуре водяного пара, но с учетом развернутой площади элементов защитного экрана, и теплопроводности его материалов, а также теплообмена, ограничивается проектированием по расчетным значениям температуры конденсации водяного пара, поддерживаемой в требуемых пределах отбором тепла на его унос с упругой частью водяных паров, охлаждением воздуха и элементов защитного экрана в процессе такой конденсации, его отбором и уносом в бассейн вместе оборотной водой.The heating temperature of the flooring in this zone will always be above 0 ° C, which eliminates the formation of ice, and tends to the temperature of water vapor, but taking into account the expanded area of the elements of the protective shield, and the thermal conductivity of its materials, as well as heat exchange, it is limited to designing the calculated values of the condensation temperature water vapor, supported to the required extent by the selection of heat for its ablation with the elastic part of the water vapor, cooling of the air and the elements of the protective screen during such condensation, its selection and ablation in swimming pool water circulating together.
Таким образом, за счет того, что температура элементов защитного экрана ниже температуры выбрасываемых газов, происходит процесс конденсации водяных паров, содержащихся в смеси этих газов. В результате температура выбрасываемых газов понижается, а конденсат, образуемый на элементах защитного экрана, с отбором тепла от поверхности этих элементов возвращается в бассейн, что позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды, снизить концентрацию солей в ней и тем самым обеспечить повышение эффективности работы градирни.Thus, due to the fact that the temperature of the elements of the protective screen is lower than the temperature of the emitted gases, the process of condensation of water vapor contained in the mixture of these gases occurs. As a result, the temperature of the emitted gases decreases, and the condensate formed on the elements of the protective screen, with the removal of heat from the surface of these elements, returns to the pool, which allows to increase the degree of cooling of the circulating water, reduce the concentration of salts in it and thereby increase the efficiency of the cooling tower.
Установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, что способствует увеличению объема уловленного пара и конденсата, и, как следствие, снижению температуры и увеличение объема оборотной воды, тем самым повышению эффективности работы градирни.Installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without a lateral gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, which contributes to an increase in the volume of trapped steam and condensate, and, as a result, a decrease in temperature and an increase in the volume of recycled water , thereby improving the efficiency of the tower.
Подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет обеспечить максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила). Снижение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящего потока газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни. Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода. Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Потому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.The selection of the sizes of the cells formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows to maximize the expanded surface area of the flooring elements and the associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area of the elements flooring). A decrease in the area of these cells can lead to a decrease in the gas permeability of the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower. In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the result of which can be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result a reduction in the overhaul period. The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении, обеспечивает одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана.Thus, using the gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different aggregate states (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, ensures the simultaneous performance of air as a coolant and a surface cooler of the screen elements.
Отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни -образование наледей на его элементах, что значительно повышает эффективность работы градирни.The lack of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines allows you to create an area with a high concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to avoid overheating of the flooring, and in the winter period of operation of the cooling tower, ice formation on it elements, which significantly increases the efficiency of the cooling tower.
Выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым обеспечиваются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни.The execution of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby ensuring the conditions of condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the deck, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower .
Выполнение части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде системы труб 11 обеспечивает, при пропускании через нее охладителя, снижение температуры их поверхности. За счет теплообмена при высокой теплопроводности материала труб происходит перераспределение тепла между трубами и элементами защитного экрана. Температура последних снижается до расчетных пределов. В результате чего интенсивность конденсации водяных паров на поверхностях труб и связанных с ними элементов экрана повышается, увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов и оборотной воды, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни.The implementation of part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of a system of pipes 11 provides, when passing through it a cooler, lowering the temperature of their surface. Due to heat transfer with high thermal conductivity of the pipe material, heat is redistributed between the pipes and the elements of the protective screen. The temperature of the latter decreases to the calculated limits. As a result, the rate of condensation of water vapor on the surfaces of pipes and associated screen elements increases, the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, consequently, the draft increases, the temperature of the upward flow of gases and circulating water decreases, and, accordingly, increases the efficiency of the tower.
Кроме того, повышается количество конденсата, не содержащего солей и других примесей, возвращающегося в бассейн, что позволит снизить концентрацию солей в оборотной воде, что также повышает эффективность работы градирни.In addition, the amount of condensate, which does not contain salts and other impurities, returns to the pool, which will reduce the concentration of salts in the circulating water, which also increases the efficiency of the cooling tower.
Выполнение поверхности стержней настила и других элементов защитного экрана не ровной с выступающими, например, ребрами, с максимально развернутой суммарной площадью по периметру сечений и совместно с развернутой суммарной площадью несущих и вспомогательных элементов настила позволяет повысить эффективность конденсации водяных паров и обеспечить снижение брызгоуноса. Потери тепла на этих поверхностях прямо пропорциональны их площади.The implementation of the surface of the flooring rods and other elements of the protective screen is not even with protruding, for example, ribs, with a maximally deployed total area around the perimeter of the sections and together with a deployed total area of the supporting and auxiliary flooring elements, it is possible to increase the efficiency of condensation of water vapor and to reduce splashing water. Heat loss on these surfaces is directly proportional to their area.
3-й вариант градирни поясняется рисунками (фиг.8-12).The 3rd version of the cooling tower is illustrated by drawings (Figs. 8-12).
Предлагаемая градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами 4 с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие колонны 6 и балки, настил 7, расположенный на несущих и вспомогательных элементах перекрытия 8, образующих защитный экран. Настил 7 расположен по всей площади градирни от обшивки 2 до центрального стояка 3 и выполнен в форме кольца. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлены воздухорегулирующие устройства с поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в башню 1 и соответственно брызгоуноса. Часть несущих и вспомогательных элементов настила и связанных с ним элементов перекрытия выполнены в виде разводящих 11 и распределительных 12 труб, образующих систему охлаждения. Распределительные 12 трубы выполнены с отверстиями 13. При нижнем расположении отверстий 13 в трубах последние соединяются с патрубком 14, выполненным с отверстиями 13 на его концах. Разводящие 11 и распределительные трубы 12, связанные с настилом 7, выполнены из высокотеплопроводных материалов, а распределительные трубы 12, не связанные с настилом, могут быть выполнены из любого материала.The proposed tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines 4 with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5, based on the supporting columns 6 and beams, flooring 7 located on the supporting and auxiliary elements overlap 8, forming a protective screen. Flooring 7 is located over the entire area of the tower from the casing 2 to the central riser 3 and is made in the form of a ring. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the pool wall 9, in the aerial part of the tower, air control devices with rotary shields 10 are installed, which ensure regulation of the external air draft in tower 1 and, respectively, of the spray boom. Part of the supporting and auxiliary elements of the flooring and associated floor elements are made in the form of distributing 11 and distribution 12 pipes forming a cooling system. Distribution pipes 12 are made with holes 13. With a lower arrangement of holes 13 in the pipes, the latter are connected to a pipe 14 made with holes 13 at its ends. Distributing pipes 11 and distribution pipes 12 connected to the flooring 7 are made of highly thermally conductive materials, and distribution pipes 12 that are not connected to the flooring can be made of any material.
Работает предлагаемая градирня следующим образом. В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис. не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (ориентировочно высота составляет более 1.5 м.), которые под собственной тяжестью, частично охлаждаясь, падают вниз к оросительным блокам 5. При использовании в качестве охладителя холодной воды оборотная вода в этой зоне смешивается с охладителем. Холодная вода поступает из внешнего источника в разводящие 11 и далее распределительные трубы 12, через отверстия 13 которых она попадает в зону между оросительными блоками 5 и настилом 7 (фиг.10-11), при этом отверстия могут быть снабжены соплами или насадками. Отверстия 13 выполнены с возможностью обеспечения прямого контакта выбрасываемых струй охладителя (холодной воды или воздуха) с решетками настила 7 и другими элементами защитного экрана. Контакт холодной воды с их развернутой поверхностью обеспечивает охлаждение всех элементов и унос тепла с образуемой при этом капелью. Так как температура холодной воды не выше температуры конденсации водяных паров, на этой поверхности образуется конденсат водяных паров. Образуемый падением капели конденсата и воды-охладителя «дождь» снижает температуру и давление в пространстве воздушной среды между настилом 7 и оросительными блоками 5.The proposed cooling tower works as follows. In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters the water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, with the help of which water is discharged over the irrigation blocks 5 over the entire irrigation area under pressure in the form of inclined or direct streams (estimated height is more than 1.5 m.), which under their own weight, partially cooling, fall down to the irrigation blocks 5. When using cold water as a cooler, the circulating water in this zone mixes with a cooler. Cold water comes from an external source into the distribution pipes 12 and further, through the holes 13 of which it falls into the area between the irrigation blocks 5 and the flooring 7 (Figs. 10-11), and the holes can be provided with nozzles or nozzles. The holes 13 are made with the possibility of direct contact of the ejected jets of the cooler (cold water or air) with the gratings of the flooring 7 and other elements of the protective screen. The contact of cold water with their unfolded surface provides cooling of all elements and entrainment of heat with the drop formed in this case. Since the temperature of cold water is not higher than the condensation temperature of water vapor, condensation of water vapor is formed on this surface. Formed by a drop of condensate droplet and water-cooler “rain” reduces the temperature and pressure in the air space between the deck 7 and the irrigation blocks 5.
Охлажденная смешиванием с охладителем и конденсатом оборотная вода поступает к оросительным блокам 5, в ячейках которых она отдает тепло встречному потоку наружного воздуха и поступает в бассейн 9, далее через отводящий трубопровод возвращается к конденсаторам (на рис.не показаны), образуя замкнутый цикл охлаждения воды.Cooled by mixing with a cooler and condensate, the circulating water enters the irrigation units 5, in the cells of which it transfers heat to the oncoming outdoor air flow and enters the pool 9, then it returns to the condensers (not shown) through the exhaust pipe, forming a closed water cooling cycle .
При применении распределительных труб 12 с нижним расположением отверстий 13 (фиг.12) и патрубком 14 с отверстиями с одной или двух сторон при движения по ним охладителя появляются дополнительные преимущества, а именно:When using distribution pipes 12 with a lower arrangement of holes 13 (Fig. 12) and a nozzle 14 with holes on one or two sides, when the cooler moves along them, additional advantages appear, namely:
- появляется возможность замены охладителя в случае необходимости, например, воду на воздух и наоборот;- it becomes possible to replace the cooler if necessary, for example, water to air and vice versa;
- обеспечивается возможность регулирования степени охлаждения оборотной воды;- provides the ability to control the degree of cooling of the circulating water;
- расширение площади разбрызгиваемой воды или рассевания воздуха. Что положительно сказывается на эффективности работы градирни. С учетом того, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град.), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь, содержанием водяных паров, в качестве охладителя в градирнях используется наружный воздух.- expansion of the area of sprayed water or air scattering. Which positively affects the efficiency of the cooling tower. Given that the specific heat of air in the temperature range from 0 ° C to 100 ° C varies insignificantly (1006-1010 j / kg × deg.), And the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor, as The cooler in the cooling towers uses outside air.
Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5 воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и, влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking away heat from the oncoming flow of circulating water and, being saturated, enters the zone of water distribution and water spraying of circulating water from pipelines 4.
За счет установки защитного экрана с настилом 7 над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и защитным экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%.By installing a protective screen with flooring 7 above the jets of hot water between the irrigation units 5 and the protective screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity, approaching 100%.
Обшивка 2 градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется.Sheathing 2 cooling towers is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of ice.
Выполнение элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов обеспечивает условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры горячей воды, что способствует отбору тепла у восходящего потока газов.The implementation of the elements of the protective screen of highly conductive materials provides heat transfer conditions under which the heating temperature of the elements of the protective screen is always lower than the temperature of hot water, which contributes to the selection of heat from the upward flow of gases.
В зоне защитного экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия, происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов с последующим образованием капели, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает и попадает в струйную часть горячей зоны оборотной воды, снижая ее температуру, и вместе с ней возвращается в бассейн 9. Настил 7 и другие элементы защитного экрана дополнительно охлаждаются завесами воды или воздуха из системы распределительных труб 12, следовательно, имеют температуру ниже температуры конденсации водяных паров, что значительно повышает интенсивность конденсации и объем улавливания водяных паров. Процесс конденсации насыщенных паров воды сопровождается разрежением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000. и соответственно снижением давления и температуры воздуха. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов экрана соответствует вытяжке из воздуха при температуре 17-40°С от 15 до 60 м3 объема таких паров, появление эквивалентного объема вакуума в нем влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два направления. При этом охлажденная часть воздуха вместе с каплями конденсата и оборотной воды стремится вниз и происходит перемешивание восходящего и нисходящего потоков воды, конденсата и воздуха под защитным экраном. Восходящий поток воздуха, упругая часть (несконденсировавшихся) водяных паров, отбирая избыток тепла у элементов защитного экрана через ячейки настила, образуемые пересечением несущих и вспомогательных элементов перекрытия, а также, отдавая тепло охладителю в пересечениях с трубами 11 и 12, направляется в верхнюю зону башни, затем в атмосферу.Under the conditions created, taking into account the high thermal conductivity of the flooring material 7 and the supporting and auxiliary overlapping elements, the moisture-saturated part of the water vapor condenses with the accumulation of desalted condensate on the surface of these elements to certain limits, followed by the formation of a droplet, which, taking away heat from all elements the protective screen over their entire expanded area, falls and falls into the jet part of the hot zone of the circulating water, lowering its temperature, and returning with it flow into the pool 9. Flooring 7 and other elements of the protective screen are additionally cooled by curtains of water or air from the distribution pipe system 12, therefore, have a temperature below the condensation temperature of water vapor, which significantly increases the intensity of condensation and the amount of water vapor capture. The process of condensation of saturated water vapor is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the densities of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000. and, accordingly, a decrease in pressure and air temperature. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the screen elements corresponds to extracting from the air at a temperature of 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors, the appearance of an equivalent volume of vacuum in it entails the redistribution of energy in the gas stream, during which heat is removed and the medium is cooled, the vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases into tower 1. As a result, the gas flow is divided into two directions. At the same time, the cooled part of the air, together with drops of condensate and circulating water, tends to down and mixing of the ascending and descending flows of water, condensate and air under the protective screen. The ascending air flow, the elastic part of the (non-condensing) water vapor, taking away excess heat from the elements of the protective screen through the flooring cells formed by the intersection of the supporting and auxiliary overlapping elements, and also, giving the heat to the cooler at the intersections with pipes 11 and 12, is sent to the upper zone of the tower , then into the atmosphere.
В системе труб 11, 12 при пропускании через них охладителя температура поверхности труб снижается до температуры охладителя. За счет отбора тепла охладителем и теплообмена происходит перераспределение тепла между трубами и настилом и связанными с ним несущими и вспомогательными элементами перекрытия. Температура последних снижается до расчетных пределов. В результате чего интенсивность конденсации водяных паров на поверхностях труб и связанных с ними элементов настила и других элементов защитного экрана повышается, увеличивается объем уловленного пара и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, в конечном итоге и оборотной воды, что обеспечивает повышение эффективности работы градирни.In the pipe system 11, 12, when a cooler is passed through them, the surface temperature of the pipes decreases to the temperature of the cooler. Due to heat removal by the cooler and heat exchange, heat is redistributed between the pipes and the floor and the supporting and auxiliary floor elements associated with it. The temperature of the latter decreases to the calculated limits. As a result, the rate of condensation of water vapor on the surfaces of pipes and associated flooring elements and other elements of the protective shield increases, the volume of trapped steam increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, consequently, the draft increases, the temperature of the upward gas flow decreases, ultimately, and recycled water, which improves the efficiency of the tower.
С учетом регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10 и связанных с ней значений брызгоуноса, выбора оптимальных размеров ячеек решеток настила 7 ограничиваются допустимые значения скоростей воздуха в них и уточняются пределы такого регулирования.Taking into account the regulation of air draft by the rotary shields 10 and the values of the spray nozzle associated with it, the choice of the optimal cell sizes of the gratings of the deck 7, the permissible values of the air velocities in them are limited and the limits of such regulation are specified.
Замещающий вакуум наружный воздух и охлажденная в зоне защитного экрана часть воздуха за счет отбора тепла у водяного пара из восходящего потока воздуха выполняют функцию дополнительного охладителя, расход которого можно регулировать поворотными щитами 10.Vacuum-replacing outside air and part of the air cooled in the area of the shield due to heat extraction from water vapor from the upward air flow perform the function of an additional cooler, the flow rate of which can be controlled by rotary shields 10.
Таким образом, использование тепла выбрасываемых газов на конденсацию водяных паров, их улавливание с последующим возвратом в бассейн, повышение эффективности охлаждения за счет создания системы труб и струйного охлаждения элементов экрана охладителем позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды, что обеспечивает повышение эффективности работы градирни.Thus, the use of the heat of the exhaust gases to condense water vapor, trap them and then return to the pool, increase the cooling efficiency by creating a pipe system and jet cooling of the screen elements with a cooler can increase the degree of cooling of the circulating water, which improves the efficiency of the cooling tower.
Установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, увеличивая тем самым объем уловленного водяного пара и конденсата, и, как следствие, снижение температуры и повышение объема оборотной воды, тем самым повышение эффективности работы градирни.Installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without a lateral gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, thereby increasing the volume of trapped water vapor and condensate, and, as a result, lowering the temperature and increasing the volume of the return water, thereby improving the efficiency of the tower.
Подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет обеспечить максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила. Снижение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящего потока газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни). Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода. Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Потому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.The selection of the sizes of the cells formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows to maximize the expanded surface area of the flooring elements and the associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area of the elements A decrease in the area of these cells can lead to a decrease in gas permeability of the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower). In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the result of which can be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result a reduction in the overhaul period. The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении, обеспечивает одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана.Thus, using the gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different aggregate states (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, ensures the simultaneous performance of air as a coolant and a surface cooler of the screen elements.
Отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни -образование наледей на его элементах.The lack of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines allows you to create an area with a high concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to avoid overheating of the flooring, and during the winter period of operation of the cooling tower, ice formation on it elements.
Таким образом, обеспечивается конденсация водяных паров на настиле за счет отбора тепла у восходящего потока газов последним, а количество конденсата определяется объемом водяных паров. Поскольку максимальное количество тепла сосредоточено в этой зоне и приходится на водяные пары, тем самым обеспечиваются оптимальные условия для конденсации водяных паров, что значительно повышает эффективность работы градирни.Thus, condensation of water vapor on the floor is ensured by the selection of heat from the upward flow of gases last, and the amount of condensate is determined by the volume of water vapor. Since the maximum amount of heat is concentrated in this zone and falls on water vapor, thereby providing optimal conditions for the condensation of water vapor, which significantly increases the efficiency of the tower.
Кроме того, в качестве охладителя выступает воздух, имеющий незначительное теплосодержание по сравнению с равным количеством водяного пара, значит, в качестве основного теплоносителя выступает водяной пар, следовательно, температура нагрева настила будет ниже температуры водяного пара, а приближение элементов защитного экрана максимально к струйной зоне горячей воды без непосредственного контакта с ней обеспечивает создание зоны с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров, а также нагрев элементов защитного экрана до температуры, приближающейся к температуре водяных паров, в которой относительная влажность воздуха максимально приближается к 100%, что обеспечивает повышенную конденсацию водяных паров, повышая тем самым эффективность работы градирни.In addition, air having a low heat content in comparison with an equal amount of water vapor acts as a cooler, which means that water vapor acts as the main heat carrier, therefore, the heating temperature of the floor will be lower than the temperature of water vapor, and the proximity of the elements of the protective screen is maximally close to the jet zone hot water without direct contact with it ensures the creation of a zone with increased moisture and heat content of water vapor, as well as heating the elements of the protective screen to the temperature ature, approaching the temperature of water vapor, in which the relative humidity is as close as possible to 100%, which provides increased condensation of water vapor, thereby increasing the efficiency of the tower.
Температура нагрева настила в этой зоне всегда будет выше 0°С, что исключает образование наледей. Температура нагрева настила стремится к температуре водяного пара, но с учетом развернутой площади элементов защитного экрана, их теплопроводности и теплообмена, ограничивается проектированием по расчетным значениям температуры конденсации водяного пара, поддерживаемой в требуемых пределах отбором тепла на его унос с упругой частью водяных паров, охлаждение воздуха и элементов защитного экрана в процессе такой конденсации, его отбор и унос в бассейн вместе оборотной водой.The heating temperature of the flooring in this zone will always be above 0 ° C, which eliminates the formation of frost. The heating temperature of the flooring tends to the temperature of water vapor, but taking into account the expanded area of the elements of the protective screen, their thermal conductivity and heat transfer, it is limited to designing the calculated values of the temperature of condensation of water vapor, supported within the required limits by taking heat to carry it away with the elastic part of the water vapor, air cooling and elements of the protective screen in the process of such condensation, its selection and entrainment into the pool together with circulating water.
Таким образом, за счет того, что температура элементов защитного экрана ниже температуры выбрасываемых газов, происходит процесс конденсации водяных паров, содержащихся в смеси этих газов. В результате температура выбрасываемых газов понижается, а конденсат, образуемый на элементах защитного экрана, с отбором тепла от поверхности этих элементов возвращается в бассейн, что позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды и обеспечить повышение эффективности работы градирни.Thus, due to the fact that the temperature of the elements of the protective screen is lower than the temperature of the emitted gases, the process of condensation of water vapor contained in the mixture of these gases occurs. As a result, the temperature of the exhaust gases decreases, and the condensate formed on the elements of the protective screen, with the removal of heat from the surface of these elements, returns to the pool, which allows to increase the degree of cooling of the circulating water and to increase the efficiency of the cooling tower.
Выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым обеспечиваются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни.The execution of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby ensuring the conditions of condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the deck, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower .
Выполнение части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде системы труб 11 обеспечивает, при пропускании через нее охладителя, снижение температуры их поверхности. За счет теплообмена при высокой теплопроводности материала труб происходит перераспределение тепла между трубами и элементами защитного экрана, температура последних снижается до расчетных пределов. В результате чего интенсивность конденсации водяных паров на поверхностях труб и связанных с ними элементов экрана повышается, увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, снижается температура оборотной воды, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни.The implementation of part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of a system of pipes 11 provides, when passing through it a cooler, lowering the temperature of their surface. Due to heat transfer with high thermal conductivity of the pipe material, heat is redistributed between the pipes and the elements of the protective screen, the temperature of the latter decreases to the design limits. As a result, the rate of condensation of water vapor on the surfaces of pipes and associated screen elements increases, the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, consequently, the draft increases, the temperature of the upward gas flow decreases, and the return temperature decreases water, and, accordingly, increases the efficiency of the tower.
Выполнение, по меньшей мере, части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде труб с отверстиями с образованием системы трубопроводов, обеспечивающей движение охладителя, позволяет создать струйные завесы, которые обеспечивают прямой контакт охладителя с элементами настила и другими элементами защитного экрана, повысить интенсивность теплообмена за счет отбора тепла у элементов защитного экрана, в результате чего увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, снижается температура оборотной воды, сокращаются потери воды на испарение, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни.The implementation of at least part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of pipes with holes with the formation of a piping system that provides movement of the cooler, allows you to create jet curtains that provide direct contact of the cooler with the elements of the flooring and other elements of the protective screen, to increase the heat exchange due to heat removal from the elements of the protective screen, as a result of which the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, the investigator but, the draft increases, the temperature of the upward flow of gases decreases, the temperature of the circulating water decreases, the losses of water due to evaporation decrease, and, accordingly, the efficiency of the cooling tower increases.
Обеспечение прямого контакта струй охладителя с элементами настила и связанных с ним элементов защитного экрана создает условия интенсивного теплообмена, т.е. отбор тепла у последних, и, как следствие, повышение интенсивности конденсации, и, следовательно, повышение эффективности работы градирни.Ensuring direct contact of the cooler jets with the elements of the flooring and related elements of the protective screen creates conditions of intense heat transfer, i.e. heat removal from the latter, and, as a consequence, an increase in the intensity of condensation, and, consequently, an increase in the efficiency of the cooling tower.
С учетом образования вакуума при конденсации водяных паров и струйного охлаждения элементов защитного экрана снижается температура нагрева их поверхности, температура и давление среды этой зоны. Снижение давления компенсируется притоком наружного воздуха в полость башни и соответствующим увеличением степени охлаждения оборотной воды. Распределение тепла между элементами защитного экрана, включая струйное их охлаждение, обеспечивается высокой теплопроводностью используемых материалов. В зоне экрана из-за охлаждения восходящий поток смеси газов и струйная часть охладителя разделяются на два направления, часть которого, падая и смешиваясь под экраном, вместе с конденсатом и обороной водой направляется в бассейн, а вторая часть уходит в атмосферу с пониженным содержанием воды и тепла.Taking into account the formation of vacuum during condensation of water vapor and jet cooling of the elements of the protective screen, the temperature of heating of their surface, the temperature and pressure of the environment of this zone are reduced. The decrease in pressure is compensated by the influx of external air into the cavity of the tower and a corresponding increase in the degree of cooling of the circulating water. The distribution of heat between the elements of the protective screen, including their jet cooling, is ensured by the high thermal conductivity of the materials used. In the area of the screen, due to cooling, the upward flow of the gas mixture and the jet part of the cooler are divided into two directions, part of which, falling and mixing under the screen, together with condensate and defense water is directed to the pool, and the second part goes into the atmosphere with a low water content and heat.
Предлагаемая система трубопроводов выполняется с обеспечением струйного охлаждения элементов защитного экрана в пределах его площади, в которой в качестве охладителя используют обессоленную воду или наружный воздух.The proposed piping system is designed to provide jet cooling of the elements of the protective screen within its area, in which desalinated water or external air is used as a cooler.
Температура охладителя подбирается с обеспечением повышения интенсивности конденсации водяных паров на элементах защитного экрана в заданных расчетных пределах. При использовании в качестве охлади теля воды, в пространстве между настилом и оросительными блоками из ее конденсата и уловленной части оборотной воды образуется искусственный дождь, который, смешиваясь с горячими струями оборотной воды, снижает ее температуру включительно до ячеек оросителя. Таким образом, обеспечивается промежуточное (предварительное) охлаждение оборотной воды.The temperature of the cooler is selected in order to increase the intensity of condensation of water vapor on the elements of the protective screen within the specified design limits. When water is used as a cooler, artificial rain forms from the condensate and the trapped part of the recycled water in the space between the deck and the irrigation blocks, which, mixed with hot streams of recycled water, reduces its temperature to the irrigation cells. Thus, an intermediate (preliminary) cooling of the circulating water is provided.
Снижение температуры и давления в промежутке между оросительными блоками и настилом и смешивание горячей и холодной воды обеспечивает снижение температуры оборотной воды до ее входа в ячейки оросительных блоков, что позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды и как следствие эффективность работы градирни.Lowering the temperature and pressure between the irrigation units and the floor and mixing hot and cold water reduces the temperature of the circulating water before it enters the cells of the irrigation blocks, which allows to increase the degree of cooling of the circulating water and, as a result, the efficiency of the cooling tower.
Предложенная система охлаждения оборотной воды в градирне с дополнительным контуром охлаждения повышает интенсивность конденсации водяных паров, как в зоне экрана, так и под экраном в пространстве между экраном и оросительными блоками путем образования завес из водяных или воздушных струй охладителя, которые пересекаются с восходящими потоками газов. При этом вода, используемая в качестве охладителя должна иметь температуру ниже, чем температура конденсации водяных паров в зоне экрана. С этой целью используют воду из водопроводов надземного расположения, где ее температура в зимний период больше или равна 4°С.The proposed cooling water cooling system in the tower with an additional cooling circuit increases the rate of condensation of water vapor, both in the screen area and under the screen in the space between the screen and the irrigation units by forming curtains of water or air cooler jets that intersect with upward gas flows. In this case, the water used as a cooler should have a temperature lower than the condensation temperature of water vapor in the screen area. For this purpose, water is used from water pipes of an elevated location, where its temperature in winter is greater than or equal to 4 ° C.
Величина брызгоуноса снижается в предлагаемом решении за счет поперечного расположения решеток настила и других элементов защитного экрана по отношению к восходящему потоку газов, а также повышенной развернутой площади их поверхностей, выполнения части указанных элементов в виде труб разводящих 11 и распределительных 12 с отверстиями, которые могут быть снабжены соплами или насадками. Отверстия 13 выполнены с возможностью обеспечения прямого контакта выбрасываемых струй охладителя (холодной воды или воздуха) с решетками настила 7 и другими элементами защитного экрана. Контакт холодной воды с их развернутой поверхностью обеспечивает охлаждение всех элементов и унос тепла с образуемой при этом капелью. Поскольку температура холодной воды не превышает температуру конденсации водяных паров, то на поверхностях элементов защитного экрана образуется конденсат водяных паров. Образуемый падением конденсата и водой-охладителем искусственный «дождь» снижает температуру и давление в пространстве между настилом 7 и оросительными блоками 5 и, соответственно, температуру восходящего потока смеси газов и оборотной воды, возвращающейся в бассейн.The size of the spray nozzle is reduced in the proposed solution due to the transverse arrangement of the gratings of the flooring and other elements of the protective screen with respect to the upward flow of gases, as well as the increased unfolded area of their surfaces, the execution of some of these elements in the form of pipes distributing 11 and distribution 12 with holes, which can be equipped with nozzles or nozzles. The holes 13 are made with the possibility of direct contact of the ejected jets of the cooler (cold water or air) with the gratings of the flooring 7 and other elements of the protective screen. The contact of cold water with their unfolded surface provides cooling of all elements and entrainment of heat with the drop formed in this case. Since the temperature of cold water does not exceed the temperature of condensation of water vapor, condensation of water vapor is formed on the surfaces of the elements of the protective screen. The artificial “rain” formed by the fall of condensate and the water-cooler reduces the temperature and pressure in the space between the deck 7 and the irrigation blocks 5 and, accordingly, the temperature of the upward flow of a mixture of gases and recycled water returning to the pool.
Кроме того, повышается количество конденсата, не содержащего солей и других примесей, возвращающегося в бассейн, что позволит снизить концентрацию солей в оборотной воде, что также повышает эффективность работы градирни.In addition, the amount of condensate, which does not contain salts and other impurities, returns to the pool, which will reduce the concentration of salts in the circulating water, which also increases the efficiency of the cooling tower.
4-й вариант градирни поясняется рисунками (фиг.13-16). Предлагаемая градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами 4 с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие колонны 6 и балки, над оросительными блоками 5 по всей площади градирни от центрального стояка 3 до обшивки 2 по ее периметру установлен настил 7, размещенный на несущих и вспомогательных элементах его перекрытия 8, образующих защитный экран. Настил 7 расположен по всей площади градирни от обшивки 2 до центрального стояка 3 и выполнен в форме кольца. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлено воздухораспределительное устройство для регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в башню 1 и соответственно брызгоуноса. В центральной части градирни вне зоны падения наледей установлен водоуловитель 15.The 4th option of the tower is illustrated by drawings (Fig.13-16). The proposed tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines 4 with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5, based on supporting columns 6 and beams, over irrigation blocks 5 over the entire area of the tower from the central riser 3 to the sheathing 2 along its perimeter installed flooring 7, placed on the supporting and auxiliary elements of its overlap 8, forming a protective screen. Flooring 7 is located over the entire area of the tower from the casing 2 to the central riser 3 and is made in the form of a ring. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the pool wall 9 in the aerial part of the cooling tower, an air distribution device is installed to regulate the air draft by the rotary shields 10, which provide regulation of the outdoor air draft to the tower 1 and, accordingly, the spray boom. In the central part of the cooling tower, outside the zone of fall of ice, a water trap 15 is installed.
Работает предлагаемая градирня следующим образом. В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис.не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (высота составляет более 1.5 м.), которые под собственной тяжестью, частично охлаждаясь, падают вниз к оросительным блокам 5 навстречу восходящему потоку охлаждающего воздуха. В зоне оросительных блоков 5 к струйной части оборотной воды добавляются падающие с водоуловителя 15 брызги уловленной им воды и капли конденсата с настила 7 и других элементов защитного экрана, после чего охлажденная смесь поступает в ячейки оросительного блока 5, где отдает тепло встречному потоку воздуха и поступает в бассейн 9, и далее через отводящий (выпускной) трубопровод возвращается к конденсаторам, образуя замкнутый цикл охлаждения воды.The proposed cooling tower works as follows. In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters a water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, through which water is discharged over pressure irrigation blocks 5 over the entire irrigation area in the form of inclined or direct jets (height is more than 1.5 m.), which under their own weight, partially cooling, fall down to the irrigation blocks 5 towards the upward flow of cooling air. In the area of the irrigation blocks 5, spraying the trapped water and drops of condensate from the floor 7 and other elements of the protective screen falling from the water trap 15 are added to the jet part of the circulating water, after which the cooled mixture enters the cells of the irrigation block 5, where it gives off heat to the oncoming air stream and enters into the pool 9, and then through the outlet (outlet) pipeline returns to the condensers, forming a closed cycle of water cooling.
При этом обессоленный конденсат, попадая с оборотной водой в бассейн, снижает содержание солей в оборотной воде, а за счет смешивания конденсата и воды, уловленной ячейками водоуловителя 15, имеющих температуру ниже температуры оборотной воды, снижается температура последней, что обеспечивает повышение эффективности работы градирни.At the same time, the desalted condensate, entering the pool with circulating water, reduces the salt content in the circulating water, and by mixing condensate and water trapped by the cells of the water trap 15, which have a temperature below the temperature of the circulating water, the temperature of the latter decreases, which improves the efficiency of the cooling tower.
В связи с тем, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град.), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь, содержанием водяных паров, в градирнях в качестве охладителя оборотной воды используется наружный воздух. Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5 воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и, влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.Due to the fact that the specific heat of air within the temperature range from 0 ° С to 100 ° С varies insignificantly (1006-1010 j / kg × deg.), And the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor, in cooling towers use outside air as a circulating water cooler. The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking away heat from the oncoming flow of circulating water and, being saturated, enters the zone of water distribution and water spraying of circulating water from pipelines 4.
За счет установки защитного экрана с настилом 7 над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и защитным экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%. Обшивка 2 этой зоны градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется.By installing a protective screen with flooring 7 above the jets of hot water between the irrigation units 5 and the protective screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity, approaching 100%. Sheathing 2 of this zone of the tower is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of frost.
Выполнение настила и других элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов, обеспечивает условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры горячей воды.The implementation of the flooring and other elements of the protective screen made of highly heat-conducting materials provides heat transfer conditions under which the heating temperature of the protective screen elements is always lower than the temperature of hot water.
За счет отсутствия контакта настила 7 с горячей водой основным источником тепла для него становится тепло восходящего потока смеси газов, включая водяной пар, температура которого за счет отбора тепла элементами защитного экрана, включая настил 7, всегда равна или выше температуры поверхности элементов защитного экрана.Due to the lack of contact of the flooring 7 with hot water, the main heat source for it is the heat of the upward flow of a mixture of gases, including water vapor, the temperature of which due to heat removal by the elements of the protective screen, including the floor 7, is always equal to or higher than the surface temperature of the elements of the protective screen.
В зоне защитного экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия, происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов, образуется капель, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает вниз и попадает в струйную часть зоны горячей оборотной воды, снижая ее температуру, и вместе с ней возвращается в бассейн. При этом в центральной части, вне зоны падения наледей, вместе с обессоленным конденсатом к ней добавляется часть воды, уловленная в ячейках водоуловителя 15, стекающая с их стенок в виде капели, что значительно повышает эффективность работы градирни. Кроме того, процесс конденсации насыщенных паров сопровождается разрежением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000 и, соответственно, снижением давления и температуры воздуха, находящегося в зоне защитного экрана. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов защитного экрана соответствует вытяжке из воздуха при температуре 17-40°С от 15 до 60 м3 объема таких паров и появление эквивалентного объема вакуума в нем, это влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два основных направления. При этом охлажденная часть воздуха вместе с каплями конденсата, уловленной водоуловителем 15 оборотной воды, вместе с основной частью оборотной воды стремится вниз с перемешиванием восходящего и нисходящего потоков воды и газов под защитного экраном. Восходящий поток воздуха, упругая часть (несконденсировавшихся) водяных паров, отбирая избыток тепла у элементов защитного экрана и водоуловителя 15 через образуемые пересечением несущих и вспомогательных элементов ячейки перекрытия и решетчатого настила 7 и водоуловителя 15, направляется в верхнюю зону башни и в атмосферу.Under the conditions created, taking into account the high thermal conductivity of the flooring material 7 and the supporting and auxiliary overlapping elements, the moisture-saturated part of the water vapor condenses with the accumulation of desalted condensate on the surface of these elements to certain limits, droplets are formed, which, taking away heat from all protective elements screen over their entire expanded area, falls down and enters the jet part of the hot circulating water zone, lowering its temperature, and returns with it in the bass yn At the same time, in the central part, outside the area of ice accumulation, along with desalted condensate, part of the water is added to it, trapped in the cells of the water trap 15, flowing down from their walls in the form of a drop, which significantly increases the efficiency of the cooling tower. In addition, the process of condensation of saturated vapors is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the densities of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000 and, accordingly, a decrease in pressure and temperature in the air in the protective shield zone. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the elements of the protective screen corresponds to drawing from air at a temperature of 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors and the appearance of an equivalent volume of vacuum in it, this entails the redistribution of energy in gas flow, during which heat is taken off and the medium is cooled, vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases in tower 1. As a result, gas flow is divided into two main directions. In this case, the cooled part of the air, together with drops of condensate trapped in the circulating water trap 15, together with the main part of the circulating water tends to down with mixing of the ascending and descending flows of water and gases under the protective screen. The ascending air flow, the elastic part of the (non-condensing) water vapor, taking away the excess heat from the elements of the protective shield and the water trap 15 through the overlapping and supporting elements of the overlapping cell and the grating floor 7 and the water trap 15, is directed to the upper zone of the tower and to the atmosphere.
Водоуловитель 15 устанавливают над настилом 7 и другими элементами его перекрытия 8, из-за теплообмена с которыми, поступающая в водоуловитель 15 влагонасыщенная смесь газов (воздух, водяной пар, брызги воды) охлаждается и имеет температуру существенно ниже, чем в существующих градирнях. За счет теплообмена этого потока со стенками ячеек водоуловителя 15, температура дополнительно снижается, и стекающая с них оборотная вода имеет температуру, не превышающую температуру конденсации водяных паров в зоне настила 7. За счет этого обеспечивается возможность конденсации водяных паров в ячейках водоуловителя 15, разбавление оборотной воды конденсатом, что обеспечивает увеличение объема конденсата, и как следствие, сокращение потерь оборотной воды, снижение отложений солей в них, что повышает эффективность работы градирни.A water trap 15 is installed above the flooring 7 and other elements of its overlap 8, due to heat exchange with which the moisture-saturated mixture of gases entering the water trap 15 (air, water vapor, water spray) is cooled and has a temperature significantly lower than in existing cooling towers. Due to the heat exchange of this flow with the walls of the cells of the water trap 15, the temperature decreases further, and the circulating water flowing from them has a temperature not exceeding the condensation temperature of water vapor in the flooring zone 7. This allows condensation of water vapor in the cells of the water trap 15, dilution of the circulating water water condensate, which provides an increase in the volume of condensate, and as a result, reduction of losses of circulating water, reduction of salt deposits in them, which increases the efficiency of the tower.
Функции защитного экрана, включая настил 7, вне зоны установки водоуловителя 15 также расширены: за счет разницы аэродинамических сопротивлений устранен подпор воздуха, а также по всей площади защитного экрана, включая зону падения наледей, обеспечивается улавливание и возврат в бассейн конденсата водяных паров. К уловленному конденсату в зоне падения наледей добавляется вода от таяния наледей и конденсата с обшивки 2 градирни по ее периметру от настила 7 до оголовка. При этом конденсат образуется, когда температура нагрева поверхности обшивки равна или ниже температуры конденсации водяных паров, в зависимости от температуры наружного воздуха. Кроме того, к уловленной воде добавляются мелкие фракции (брызги) воды, уловленные элементами защитного экрана и обшивки. Таким образом, повышается количество обессоленного конденсата, что значительно повышает эффективность работы градирни.The functions of the protective screen, including flooring 7, outside the installation area of the water trap 15 are also expanded: due to the difference in aerodynamic drags, air blocking is eliminated, and the condensate is trapped and returned to the pool over the entire area of the protective screen, including the area of ice accumulation. Water is added to the trapped condensate in the area of ice falling from melting of ice and condensate from the casing 2 of the tower along its perimeter from flooring 7 to the head. In this case, condensate is formed when the heating temperature of the skin surface is equal to or lower than the condensation temperature of water vapor, depending on the temperature of the outside air. In addition, small fractions (splashes) of water trapped by the elements of the protective screen and casing are added to the trapped water. Thus, the amount of demineralized condensate increases, which significantly increases the efficiency of the cooling tower.
Так как защитная зона настила 7, размещенная по периметру обшивки 2 градирни, имеет меньшее аэродинамическое сопротивление по сравнению с центральной зоной водоуловителя 15, и размещена вблизи воздухораспределительного устройства с поворотными щитами 10, основной поток воздуха, поступающего через оросительные блоки 5 с отбором тепла у водяных паров, будет стремиться пройти через эту зону. При этом произойдет разделение потока из-за появления горизонтальной составляющей сил, стремящейся задержать движение потока к центральной части градирни, и как следствие этому, скорость подъема газов в центральной части, в зоне водоуловителя 15 будет снижаться, и, с учетом дополнительного охлаждения стенок водоуловителя 15, будет обеспечивается возможность конденсации водяных паров с одновременным улавливанием брызг воды, и как следствие, повышение эффективности работы градирни. Таким образом, в центральной зоне градирни установкой водоуловителя 15 вне зоны падения наледей, обеспеченной газопроницаемостью решеток настила под ним, одновременно с устранением избыточного давления повышается эффективность брызгоулавливания и обеспечивается улавливание конденсата водяных паров и его возврат с оборотной водой в бассейн, что в целом повышает эффективность работы градирни.Since the protective zone of the flooring 7, located along the perimeter of the casing 2 of the tower, has a lower aerodynamic resistance compared to the Central zone of the water trap 15, and is located near the air distribution device with rotary shields 10, the main flow of air entering through the irrigation blocks 5 with the selection of heat from water vapor, will seek to pass through this zone. In this case, the flow will be divided due to the appearance of a horizontal component of the forces, which tends to delay the flow to the central part of the tower, and as a result, the rate of gas rise in the central part, in the area of the water trap 15 will decrease, and, taking into account additional cooling of the walls of the water trap 15 , it will be possible to condense water vapor with the simultaneous capture of water splashes, and as a result, increase the efficiency of the cooling tower. Thus, in the central zone of the cooling tower by installing a water trap 15 outside the ice falling zone, which is ensured by the gas permeability of the flooring grids under it, simultaneously with the elimination of excess pressure, the efficiency of spraying is increased and the condensation of water vapor is collected and its return with recycled water to the pool, which generally increases the efficiency cooling tower work.
В защитной зоне, вне зоны водоуловителя 15, за счет выбора оптимальных размеров ячеек настила 7, значительной развернутой площади элементов настила и других элементов защитного экрана обеспечивается улавливание недопустимых габаритов наледей и защита оборудования градирни от повреждений, а также конденсация водяных паров с отбором тепла у восходящего потока газов, возврат конденсата в бассейн, что значительно повышает эффективность работы градирни.In the protective zone, outside the area of the water trap 15, due to the selection of the optimal cell sizes for the flooring 7, a significant expanded area of the flooring elements and other elements of the protective screen, the inadmissible dimensions of the ice are captured and the cooling tower equipment is protected from damage, as well as condensation of water vapor with the removal of heat from the rising gas flow, condensate return to the pool, which greatly improves the efficiency of the tower.
Допустимые значения скоростей в настиле 7 рассчитываются на стадии проектирования, а на практике подбираются путем регулирования расхода воздуха поворотными щитами 10.The permissible speeds in the deck 7 are calculated at the design stage, and in practice are selected by adjusting the air flow rate by the rotary shields 10.
Снижение брызгоуноса достигается поперечным к восходящему потоку расположением элементов защитного экрана, включая настил 7, развернутой площадью, (например, ребристостью), поверхностей стержней настила 7 и подбором оптимального размера ячеек.Reducing the mudguard is achieved transverse to the upward flow by the location of the elements of the protective screen, including the flooring 7, the expanded area (for example, ribbing), the surfaces of the rods of the flooring 7 and the selection of the optimal cell size.
С учетом регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10 и связанных с ней значений брызгоуноса, выбором оптимальных размеров ячеек решеток настила 7 ограничиваются допустимые значения скоростей воздуха в них и уточняются пределы такого регулирования.Taking into account the regulation of air draft by the rotary shields 10 and the values of the spray nozzle associated with it, the choice of the optimal cell sizes of the gratings of the deck 7 limits the permissible values of the air velocities in them and the limits of such regulation are specified.
С учетом изменения функций настила в защитном экране, условий их эксплуатации и специфичности теплообмена и потерь тепла, связанных с конденсацией водяных паров, оптимальные размеры ячеек настила и элементов защитного экрана подбирают по условиям строительных, аэродинамических и теплотехнических расчетов с обеспечением их надежности, газопроницаемости, а также размеров улавливаемых в зимний период наледей и нагрузок от них.Taking into account the changes in the functions of the flooring in the protective shield, the conditions of their operation and the specificity of heat transfer and heat losses associated with condensation of water vapor, the optimal cell sizes of the flooring and elements of the protective screen are selected according to the conditions of construction, aerodynamic and heat engineering calculations, ensuring their reliability, gas permeability, and also the sizes of ice accumulated in winter and the loads from them.
Так как количество потребляемого тепла и улавливаемого на поверхности элементов защитного экрана конденсата пропорциональны ее площади, подбором суммарной площади поверхностей элементов настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия обеспечивается температура их нагрева, не превышающая температуру конденсации водяных паров.Since the amount of heat consumed and the condensate trapped on the surface of the protective shield elements is proportional to its area, the selection of the total surface area of the flooring elements 7 and the supporting and auxiliary floor elements ensures their heating temperature not exceeding the condensation temperature of water vapor.
За счет того, что температура элементов защитного экрана ниже температуры выбрасываемых газов происходит конденсация водяных паров из состава этих газов с последующим возвратом в бассейн, что позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды, сократить потери оборотной воды и тепла, что обеспечивает повышение эффективности работы градирни.Due to the fact that the temperature of the elements of the protective screen is lower than the temperature of the emitted gases, water vapor is condensed from the composition of these gases and then returned to the pool, which improves the degree of cooling of the circulating water, reduces the loss of circulating water and heat, which improves the efficiency of the cooling tower.
При этом конденсат, не содержащий солей и др. примесей, возвращающийся в бассейн, обеспечивает частичное снижение концентрации солей в оборотной воде, а его возврат вместе с уловленной частью оборотной воды сокращает потери оборотной воды, что повышает эффективность работы градирни.At the same time, condensate that does not contain salts and other impurities that returns to the pool provides a partial decrease in the concentration of salts in the circulating water, and its return, together with the trapped part of the circulating water, reduces losses of circulating water, which increases the efficiency of the cooling tower.
Установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает первоочередной отбор тепла элементами защитного экрана и возможность конденсации водяных паров из-за снижения температуры газов в ячейках водоуловителя, улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды, что значительно повышает эффективность работы градирни. Кроме того, установка водоуловителя вне зоны падения наледей исключает повреждение блоков водоуловителя падающими в зимний период наледями, что увеличивает межремонтный срок эксплуатации градирни, снижает затраты на ее ремонт, что также повышает эффективность эксплуатации градирни.The installation of a water trap on the floor outside the ice falling zone provides the primary heat removal by the elements of the protective screen and the possibility of condensation of water vapor due to a decrease in the temperature of gases in the cells of the water trap, trapping small fractions of recycled water and condensate with the return of the latter to the pool reduces the loss of recycled water, which significantly increases the efficiency of the cooling tower. In addition, the installation of a water trap outside the ice fall zone eliminates damage to the water trap blocks by ice falling during the winter period, which increases the overhaul life of the cooling tower, reduces the cost of its repair, which also increases the efficiency of the cooling tower.
За счет снижения давления в пространстве между водоуловителем и оросительными блоками появляется возможность снижения габаритов градирен с водоуловителями.By reducing the pressure in the space between the water trap and the irrigation blocks, it becomes possible to reduce the dimensions of cooling towers with water traps.
Величина брызгоуноса снижается в предложенном решении, кроме его улавливания водоуловителем 15, за счет поперечного расположения решеток и других элементов защитного экрана по отношению к восходящему потоку газов, повышенной развернутой площадью их поверхностей, а также улавливанием и возвратом в бассейн конденсата и талой воды от падающих с обшивки и оголовка градирни и наледей. Таким образом:The size of the spray nozzle is reduced in the proposed solution, in addition to its capture by a water trap 15, due to the transverse arrangement of gratings and other elements of the protective screen with respect to the upward flow of gases, increased expanded surface area of them, as well as trapping and returning condensate and melt water to the pool from falling from casing and head of the cooling tower and ice. In this way:
- Установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает первоочередной отбор тепла элементами защитного экрана и возможность конденсации водяных паров из-за снижения температуры газов в ячейках водоуловителя, улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды, что значительно повышает эффективность работы градирни. Кроме того, установка водоуловителя вне зоны падения наледей исключает повреждение блоков водоуловителя, сопел, насадок и др. элементов оборудования градирни, падающими в зимний период наледями, что увеличивает межремонтный срок эксплуатации градирни, снижает затраты на ее ремонт, что также повышает эффективность эксплуатации градирни.- The installation of a water trap on the floor outside the ice falling zone provides the primary heat removal by the elements of the protective screen and the possibility of condensation of water vapor due to a decrease in the temperature of gases in the cells of the water trap, trapping small fractions of recycled water and condensate with the return of the latter to the pool reduces the loss of recycled water, which significantly improves the efficiency of the tower. In addition, the installation of a water trap outside the ice fall zone eliminates damage to the water trap blocks, nozzles, nozzles, and other elements of the cooling tower equipment, ice falling during the winter period, which increases the overhaul life of the cooling tower, reduces the cost of its repair, which also increases the efficiency of the cooling tower operation.
- установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, что способствует увеличению объема уловленного водяного пара и конденсата, и, как следствие, снижению температуры и увеличению объема оборотной воды, и как следствие, повышает эффективность работы градирни.- installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without forming a lateral gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, which contributes to an increase in the volume of trapped water vapor and condensate, and, as a result, lower temperature and increase volume of circulating water, and as a result, increases the efficiency of the cooling tower.
- подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет обеспечить максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила). Снижение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящему потоку газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни. Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода и эффективности работы градирни. Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Поэтому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.- selection of cell sizes formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows you to provide the maximum expanded surface area of the flooring elements and associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area flooring elements). A decrease in the area of these cells can lead to a decrease in gas permeability to the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower. In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the consequence of which may be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result, a reduction in the overhaul period and the efficiency of the cooling tower. The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием оптимальной газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении, обеспечивает одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана.Thus, using the optimal gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different state of aggregation (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, ensures the simultaneous performance of air as a coolant and a cooler on the surface of the screen elements.
- отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни -образование наледей на его элементах, что значительно повышает эффективность работы градирни.- the lack of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines allows you to create an area with a high concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to avoid overheating of the flooring, and in the winter period of operation of the cooling tower, ice formation on its elements, which significantly increases the efficiency of the cooling tower.
- выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым обеспечиваются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни;- the implementation of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby ensuring the conditions of condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the deck, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower ;
- увеличение количества конденсата, не содержащего солей и других примесей, возвращающегося в бассейн, позволяет снизить концентрацию солей в оборотной воде, что также повышает эффективность работы градирни.- an increase in the amount of condensate that does not contain salts and other impurities returning to the pool, reduces the concentration of salts in the circulating water, which also increases the efficiency of the tower.
5-й вариант градирни поясняется рисунками (фиг.17-20). Предлагаемая градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами 4 с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие колонны 6 и балки, над оросительными блоками 5 по всей площади градирни- от центрального стояка 3 до обшивки 2 по ее периметру установлен настил 7, размещенный на несущих и вспомогательных элементах его перекрытия 8, часть из которых выполнена в виде системы труб 11 с обеспечением движения в них охладителя. В центральной части градирни вне зоны падения наледей установлен вод оуловитель 15.The 5th version of the cooling tower is illustrated by drawings (Fig.17-20). The proposed tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines 4 with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5 based on supporting columns 6 and beams, over irrigation blocks 5 over the entire area of the tower from the central riser 3 to the casing 2, a deck 7 is installed along its perimeter, placed on the supporting and auxiliary elements of its overlap 8, part of which is made in the form of a pipe system 11 with the movement of the cooler in them. In the central part of the cooling tower, outside the zone of fall of ice, a water separator 15 is installed.
Настил 7 расположен по всей площади градирни от обшивки 2 до центрального стояка 3 и выполнен в форме кольца. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлено воздухораспределительное устройство для регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в башню 1 и соответственно брызгоуноса.Flooring 7 is located over the entire area of the tower from the casing 2 to the central riser 3 and is made in the form of a ring. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the pool wall 9 in the aerial part of the cooling tower, an air distribution device is installed to regulate the air draft by the rotary shields 10, which provide regulation of the outdoor air draft to the tower 1 and, accordingly, the spray boom.
Работает предлагаемая градирня следующим образом. В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис.не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (ориентировочно высота составляет более 1.5 м.), которые под собственной тяжестью, частично охлаждаясь, падают вниз к оросительным блокам 5 навстречу восходящему потоку воздуха. В зоне оросительных блоков 5 к струйной части оборотной воды добавляются падающие с водоуловителя 15 брызги уловленной им воды и капли конденсата с настила 7 и других элементов защитного экрана, включая трубы 11, после чего охлажденная смесь поступает в ячейки оросительного блока 5, где отдает тепло встречному потоку воздуха и поступает в бассейн 9, и далее через отводящий (выпускной) трубопровод возвращается к конденсаторам, образуя замкнутый цикл охлаждения оборотной воды. При этом, обессоленный конденсат, попадая с оборотной водой в бассейн, снижает содержание солей в оборотной воде.The proposed cooling tower works as follows. In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters a water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, through which water is discharged over pressure irrigation blocks 5 over the entire irrigation area in the form of inclined or direct jets (approximately height is more than 1.5 m.), which under their own weight, partially cooling, fall down to the irrigation blocks 5 towards the rising air flow. In the area of the irrigation blocks 5, the spray of the water trapped by it and drops of condensate from the floor 7 and other elements of the protective screen, including pipes 11, are added to the jet part of the circulating water 15, after which the cooled mixture enters the cells of the irrigation block 5, where it gives off heat to the counter air flow and enters the pool 9, and then through the outlet (exhaust) pipe returns to the condensers, forming a closed cycle of cooling of the circulating water. At the same time, demineralized condensate falling into the pool with circulating water reduces the salt content in circulating water.
В связи с тем, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град.), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь, содержанием водяных паров, в градирнях в качестве охладителя оборотной воды используется наружный воздух. Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5 воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.Due to the fact that the specific heat of air within the temperature range from 0 ° С to 100 ° С varies insignificantly (1006-1010 j / kg × deg.), And the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor, in cooling towers use outside air as a circulating water cooler. The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking heat from the oncoming flow of circulating water and being saturated, enters the zone of water distribution and water spray of circulating water from pipelines 4.
В предлагаемой градирне за счет установки защитного экрана с настилом 7 над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и защитным экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%. Обшивка 2 этой зоны градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется. С учетом того, что элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводных материалов, обеспечиваются условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры горячей воды.In the proposed tower due to the installation of a protective screen with a deck 7 above the jets of hot water between the irrigation units 5 and the protective screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity, approaching 100%. Sheathing 2 of this zone of the tower is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of frost. Considering that the elements of the protective screen are made of highly heat-conducting materials, heat transfer conditions are provided under which the heating temperature of the elements of the protective screen is always lower than the temperature of hot water.
За счет отсутствия контакта настила с горячей водой основным источником тепла для него становится тепло восходящего потока смеси газов, включая водяной пар, температура которого по причине отбора тепла из него элементами защитного экрана, включая настил 7, всегда выше температуры поверхности элементов защитного экрана, температура которых по условиям проектирования равна или более температуры конденсации водяных паров.Due to the lack of contact between the flooring and hot water, the main source of heat for it is the heat of the upward flow of the gas mixture, including water vapor, the temperature of which due to heat removal from it by the elements of the protective screen, including flooring 7, is always higher than the surface temperature of the elements of the protective screen, the temperature of which according to design conditions, equal to or more than the temperature of condensation of water vapor.
В зоне защитного экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов с последующим образованием капели, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает и попадает в струйную часть зоны горячей оборотной воды, снижая ее температуру, и вместе с ней возвращается в бассейн. При этом в центральной части, вне зоны падения наледей, вместе с обессоленным конденсатом к ней добавляется вода, уловленная в ячейках водоуловителя 15, стекающая с их стенок в виде капели.Under the conditions created, taking into account the high thermal conductivity of the flooring material 7 and the supporting and auxiliary overlapping elements, the moisture-saturated part of the water vapor condenses with the accumulation of desalted condensate on the surface of these elements to certain limits, followed by the formation of a drop, which, taking away heat from all the protective elements screen over their entire expanded area, falls and falls into the jet part of the zone of hot circulating water, lowering its temperature, and with it returns camping in the pool. At the same time, in the central part, outside the zone of incidence of ice, along with desalted condensate, water is added to it, trapped in the cells of the water trap 15, flowing down from their walls in the form of a drop.
Водоуловитель 15 устанавливают над настилом 7 и другими элементами его перекрытия 8, из-за теплообмена с которыми, поступающая в водоуловитель 15 смесь газов из воздуха, водяного пара и брызг воды, охлаждается и имеет температуру существенно меньшую по сравнению с известными градирнями с водоуловителями. За счет теплообмена этого потока со стенками ячеек водоуловителя 15, температура дополнительно снижается и обеспечивает конденсацию водяных паров, и стекающая с них оборотная вода и конденсат имеют температуру, не превышающую температуру конденсации водяных паров в зоне настила 7. Кроме этого обеспечивается возможность конденсации водяных паров в ячейках водоуловителя 15, разбавление оборотной воды конденсатом на стенах ячеек, что обеспечивает снижение отложений солей в них.A water trap 15 is installed above the flooring 7 and other elements of its overlap 8, due to heat exchange with which the mixture of gases from the air, water vapor and water spray entering the water trap 15 is cooled and has a temperature significantly lower compared to the known cooling towers with water traps. Due to the heat exchange of this flow with the walls of the cells of the water trap 15, the temperature is further reduced and the water vapor is condensing, and the circulating water and condensate draining from them have a temperature not exceeding the temperature of condensation of water vapor in the flooring zone 7. In addition, it is possible to condense water vapor in cells of the water trap 15, dilution of the circulating water with condensate on the walls of the cells, which ensures the reduction of salt deposits in them.
Функции защитного экрана, включая настил 7, вне зоны установки водоуловителя 15 также расширены: за счет разницы аэродинамических сопротивлений устранен подпор воздуха, а также по всей площади защитного экрана, включая зону падения наледей, обеспечивается улавливание и возврат в бассейн конденсата водяных паров. При этом к уловленному конденсату в зоне падения наледей добавляется вода от таяния наледей и конденсата с обшивки 2 градирни по ее периметру от настила 7 до оголовка. При этом конденсат образуется, когда температура нагрева поверхности обшивки равна или ниже температуры конденсации водяных паров, в зависимости от температуры наружного воздуха. Кроме того, к уловленной воде добавляются мелкие фракции (брызги) воды, уловленные элементами защитного экрана и обшивки.The functions of the protective screen, including flooring 7, outside the installation area of the water trap 15 are also expanded: due to the difference in aerodynamic drags, air blocking is eliminated, and the condensate is trapped and returned to the pool over the entire area of the protective screen, including the area of ice accumulation. At the same time, water is added to the captured condensate in the area of ice falling from melting of ice and condensate from the casing 2 of the tower along its perimeter from flooring 7 to the head. In this case, condensate is formed when the heating temperature of the skin surface is equal to or lower than the condensation temperature of water vapor, depending on the temperature of the outside air. In addition, small fractions (splashes) of water trapped by the elements of the protective screen and casing are added to the trapped water.
Процесс конденсации насыщенных паров сопровождается разрежением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000 и. соответственно, снижением давления и температуры воздуха, находящегося в зоне экрана. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов экрана соответствует вытяжке из воздуха при температуре 17-40°С от 15 до 60 м3 объема таких паров и появление эквивалентного объема вакуума в нем, это влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два основных направления. Охлажденная часть воздуха вместе с каплями конденсата уловленной водоуловителем 15 оборотной воды вместе с основной частью оборотной воды стремится вниз с перемешиванием восходящего и нисходящего потоков воды и газов под защитным экраном. Восходящий поток воздуха, упругая часть (несконденсировавшихся) водяных паров, отбирая избыток тепла у элементов защитного экрана, через ячейки настила 7 и водоуловителя 15, через образуемые пересечением несущих и вспомогательных элементов ячейки перекрытия и ячейки настила 7 и водоуловителя 15, направляется в верхнюю зону башни и в атмосферу.The process of condensation of saturated vapors is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the densities of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000 and. accordingly, a decrease in pressure and temperature of the air in the screen area. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the screen elements corresponds to drawing from air at a temperature of 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors and the appearance of an equivalent volume of vacuum in it, this entails the redistribution of energy in the stream gases, during which heat is removed and the medium is cooled, the vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases into tower 1. As a result, the gas flow is divided into two main directions. The cooled part of the air, together with drops of condensate recirculated by the water trap 15, together with the main part of the recycled water tends to down with mixing of the ascending and descending flows of water and gases under the protective screen. The ascending air flow, the elastic part of the (non-condensing) water vapor, taking away the excess heat from the elements of the protective screen, through the cells of the flooring 7 and the water trap 15, through the intersection of the supporting and auxiliary elements of the overlapping cell and the cell of the flooring 7 and the water trap 15, is directed to the upper zone of the tower and into the atmosphere.
При пропускании через систему труб 11 охладителя температура поверхности труб снижается. За счет теплообмена при высокой теплопроводности материалов происходит перераспределение тепла между трубами и настилом 7 и связанными с ним несущими и вспомогательными элементами перекрытия. Температура последних снижается до расчетных пределов. В результате чего интенсивность конденсации водяных паров на поверхностях труб 11 и связанных с ними элементов настила 7 и других элементах защитного экрана повышается, увеличивается объем уловленного пара и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов и теплоносителя (оборотной воды), что повышает эффективность работы градирни.When passing through the pipe system 11 of the cooler, the surface temperature of the pipes decreases. Due to heat transfer with high thermal conductivity of materials, heat is redistributed between the pipes and flooring 7 and the associated supporting and auxiliary overlapping elements. The temperature of the latter decreases to the calculated limits. As a result, the intensity of condensation of water vapor on the surfaces of the pipes 11 and the associated elements of the deck 7 and other elements of the protective screen increases, the volume of trapped steam increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, consequently, the draft increases, the temperature of the upward flow of gases decreases and coolant (recycled water), which increases the efficiency of the cooling tower.
Так как защитная зона настила 7, размещенная по периметру обшивки 2 градирни, имеет меньшее аэродинамическое сопротивление по сравнению с центральной зоной водоуловителя 15, и размещена вблизи воздухораспределительного устройства с поворотными щитами 10, основной поток воздуха, поступающего через оросительные блоки 5 с отбором тепла у водяных паров, будет стремиться пройти через эту зону. При этом произойдет разделение потока из-за появления горизонтальной составляющей сил, стремящейся задержать движение потока к центральной части градирни. И как следствие этому, скорость подъема газов в центральной части, в зоне водоуловителя 15, будет снижаться, и, с учетом дополнительного охлаждения стенок водоуловителя 15, образования и отекания конденсата, снижения скорости движения газов в них, повышается эффективность брызгоулавливания в ячейках водоуловителя. Таким образом, в центральной зоне градирни за счет установки водоуловителя 15 вне зоны падения наледей, обеспеченной газопроницаемостью решеток настила, под ним одновременно с устранением избыточного давления повышается эффективность брызгоулавливания и обеспечивается улавливание конденсата водяных паров и его возврат с оборотной водой в бассейн, что в целом повышает эффективность работы градирни.Since the protective zone of the flooring 7, located along the perimeter of the casing 2 of the tower, has a lower aerodynamic resistance compared to the Central zone of the water trap 15, and is located near the air distribution device with rotary shields 10, the main flow of air entering through the irrigation blocks 5 with the selection of heat from water vapor, will seek to pass through this zone. In this case, the separation of the flow will occur due to the appearance of a horizontal component of the forces, tending to delay the movement of the flow to the central part of the tower. And as a consequence of this, the rate of rise of gases in the central part, in the area of the water trap 15, will decrease, and, taking into account the additional cooling of the walls of the water trap 15, the formation and swelling of condensate, and the decrease in the velocity of the gases in them, the efficiency of spray collection in the cells of the water trap will increase. Thus, in the central zone of the tower, due to the installation of a water trap 15 outside the ice falling zone, which is ensured by the gas permeability of the flooring grids, underneath it while eliminating the excess pressure, the efficiency of spraying is improved and the condensation of water vapor is captured and returned to the pool with recycled water, which in general increases the efficiency of the cooling tower.
В защитной зоне, вне зоны водоуловителя 15, за счет выбора оптимальных размеров ячеек настила 7, значительной развернутой площади элементов настила и других элементов защитного экрана обеспечивается улавливание недопустимых габаритов наледей и защита оборудования градирни от повреждений, а также конденсация водяных паров с отбором тепла у восходящего потока газов, возврат конденсата в бассейн.In the protective zone, outside the area of the water trap 15, due to the selection of the optimal cell sizes for the flooring 7, a significant expanded area of the flooring elements and other elements of the protective screen, the inadmissible dimensions of the ice are captured and the cooling tower equipment is protected from damage, as well as condensation of water vapor with the removal of heat from the rising gas flow, condensate return to the pool.
Допустимые значения скоростей в настиле 7 рассчитываются на стадии проектирования, а на практике подбираются путем регулирования расхода воздуха поворотными щитами 10.The permissible speeds in the deck 7 are calculated at the design stage, and in practice are selected by adjusting the air flow rate by the rotary shields 10.
Снижение брызгоуноса достигается встречным к восходящему потоку расположением элементов, развернутой площадью, (например, ребристостью), поверхностей стержней настила 7 и подбором оптимального размера ячеек.Reducing the mudguard is achieved by an upward facing arrangement of elements with an expanded area (for example, ribbing), surfaces of the flooring rods 7 and selection of the optimal cell size.
С учетом регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10 и связанных с ней значений брызгоуноса, выбором оптимальных размеров ячеек решеток настила 7 ограничиваются допустимые значения скоростей воздуха в них и уточняются пределы такого регулирования.Taking into account the regulation of air draft by the rotary shields 10 and the values of the spray nozzle associated with it, the choice of the optimal cell sizes of the gratings of the deck 7 limits the permissible values of the air velocities in them and the limits of such regulation are specified.
С учетом изменения функций настила в защитном экране, условий его эксплуатации и специфичности теплообмена и потерь тепла, связанных с конденсацией водяных паров, оптимальные размеры ячеек настила и других элементов защитного экрана подбирают по условиям строительных, аэродинамических и теплотехнических расчетов с обеспечением их надежности, газопроницаемости, а также размеров улавливаемых в зимний период наледей и нагрузок от них.Taking into account the change in the functions of the flooring in the protective screen, the conditions of its operation and the specific heat transfer and heat losses associated with condensation of water vapor, the optimal cell sizes of the flooring and other elements of the protective screen are selected according to the conditions of construction, aerodynamic and heat engineering calculations, ensuring their reliability, gas permeability, as well as the size of ice accumulated in winter and the loads from them.
Так как количество потребляемого тепла и улавливаемого на поверхности элементов защитного экрана охлажденного конденсата пропорциональны ее площади, подбором суммарной площади поверхностей элементов решетчатого настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия обеспечивается температура их нагрева, не превышающая температуру конденсации водяных паров.Since the amount of heat consumed and the cooled condensate trapped on the surface of the protective shield elements is proportional to its area, the selection of the total surface area of the elements of the grating 7 and the supporting and auxiliary floor elements ensures their heating temperature not exceeding the condensation temperature of water vapor.
Таким образом, использование тепла выбрасываемой смеси газов на нагрев элементов защитного экрана до температуры конденсацию водяных паров, его перераспределение в процессе их конденсации между потоками газов и конденсата оборотной воды с возвратом охлажденной смеси, в том числе и их конденсата, в бассейн позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды, сократить потери тепла и оборотной воды, что обеспечивает повышение эффективности градирни.Thus, the use of heat of the gas mixture emitted to heat the elements of the protective screen to the temperature of condensation of water vapor, its redistribution during their condensation between the gas and condensate flows of recycled water with the return of the cooled mixture, including their condensate, to the pool allows to increase the degree of cooling circulating water, reduce heat loss and circulating water, which improves the efficiency of the cooling tower.
При этом конденсат, не содержащий солей и других примесей, возвращающийся в бассейн, обеспечивает частичное снижение концентрации солей в оборотной воде, а его возврат вместе с уловленной частью оборотной воды сокращает потери оборотной воды с одновременным повышением эффективности работы градирни.At the same time, condensate that does not contain salts and other impurities, which returns to the pool, provides a partial decrease in the concentration of salts in the circulating water, and its return, together with the trapped part of the circulating water, reduces losses of circulating water while increasing the cooling tower operation efficiency.
Установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды. А за счет снижения давления в пространстве между водоуловителем и оросительными блоками появляется возможность снижения габаритов градирен с водоуловителями.The installation of a water trap on the flooring outside the ice fall zone ensures the capture of small fractions of circulating water and condensate with the return of the latter to the pool, which reduces the loss of circulating water. And by reducing the pressure in the space between the water trap and the irrigation units, it becomes possible to reduce the dimensions of cooling towers with water traps.
Предлагаемый вариант градирни с применением системы охлаждения в зоне настила 7 с применением системы труб 11 с возможностью перемещения по ним охладителя обеспечивает дополнительный отбор тепла, что также влияет на снижение температуры оборотной воды.The proposed cooling tower application using a cooling system in the flooring zone 7 using a pipe system 11 with the possibility of moving the cooler along them provides additional heat extraction, which also affects the reduction of the temperature of the circulating water.
Таким образом:In this way:
- установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает первоочередной отбор тепла элементами защитного экрана и возможность конденсации водяных паров из-за снижения температуры газов в ячейках водоуловителя, улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды, что значительно повышает эффективность работы градирни. Кроме того, установка водоуловителя вне зоны падения наледей исключает повреждение блоков водоуловителя падающими в зимний период наледями, что увеличивает межремонтный срок эксплуатации градирни, снижает затраты на ее ремонт, что также повышает эффективность эксплуатации градирни.- installation of a water trap on the flooring outside the ice falling zone provides the primary heat removal by the elements of the protective screen and the possibility of condensation of water vapor due to lower gas temperatures in the cells of the water trap, trapping small fractions of recycled water and condensate with the return of the latter to the pool allows to reduce the loss of recycled water, which significantly improves the efficiency of the tower. In addition, the installation of a water trap outside the ice fall zone eliminates damage to the water trap blocks by ice falling during the winter period, which increases the overhaul life of the cooling tower, reduces the cost of its repair, which also increases the efficiency of the cooling tower.
- установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, что способствует увеличению объема уловленного водяного пара и конденсата, и, как следствие, снижению температуры и увеличению объема оборотной воды, и как следствие, повышает эффективность работы градирни.- installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without forming a lateral gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, which contributes to an increase in the volume of trapped water vapor and condensate, and, as a result, lower temperature and increase volume of circulating water, and as a result, increases the efficiency of the cooling tower.
- подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет обеспечить максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила). Снижение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящему потоку газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни. Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода и эффективности работы градирни. Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Поэтому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.- selection of cell sizes formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows you to provide the maximum expanded surface area of the flooring elements and associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area flooring elements). A decrease in the area of these cells can lead to a decrease in gas permeability to the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower. In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the consequence of which may be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result, a reduction in the overhaul period and the efficiency of the cooling tower. The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием оптимальной газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении, обеспечивает одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана.Thus, using the optimal gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different state of aggregation (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, ensures the simultaneous performance of air as a coolant and a cooler on the surface of the screen elements.
- отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни -образование наледей на его элементах, что значительно повышает эффективность работы градирни.- the lack of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines allows you to create an area with a high concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to avoid overheating of the flooring, and in the winter period of operation of the cooling tower, ice formation on its elements, which significantly increases the efficiency of the cooling tower.
- выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым обеспечиваются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни.- the implementation of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby ensuring the conditions of condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the deck, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower .
- выполнение части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде системы труб 11 обеспечивает, при пропускании через нее охладителя, снижение температуры их поверхности. За счет теплообмена при высокой теплопроводности материала труб происходит перераспределение тепла между трубами и элементами защитного экрана. Температура последних снижается до расчетных пределов. В результате чего интенсивность конденсации водяных паров на поверхностях труб и связанных с ними элементов экрана повышается, увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, снижается температура оборотной воды, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни;- the implementation of part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of a system of pipes 11 provides, when passing through it a cooler, lowering the temperature of their surface. Due to heat transfer with high thermal conductivity of the pipe material, heat is redistributed between the pipes and the elements of the protective screen. The temperature of the latter decreases to the calculated limits. As a result, the rate of condensation of water vapor on the surfaces of pipes and associated screen elements increases, the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, consequently, the draft increases, the temperature of the upward gas flow decreases, and the return temperature decreases water, and, accordingly, increases the efficiency of the tower;
- увеличение количества конденсата, не содержащего солей и других примесей, возвращающегося в бассейн, позволяет снизить концентрацию солей в оборотной воде, что также повышает эффективность работы градирни.- an increase in the amount of condensate that does not contain salts and other impurities returning to the pool, reduces the concentration of salts in the circulating water, which also increases the efficiency of the tower.
Предлагаемый 6-й вариант градирни поясняется рисунками (фиг.21-24). Предлагаемая градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами 4 с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие' колонны 6 и балки, над оросительными блоками 5 по всей площади градирни от центрального стояка 3 до обшивки 2 по ее периметру установлен настил 7, размещенный на несущих и вспомогательных элементах его перекрытия 8, часть из которых выполнена в виде системы труб разводящих 11 (без отверстий) и распределительных 12 с отверстиями 13 с обеспечением движения по ним охладителя. Настил 7 выполнен в форме кольца. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлено воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в башню 1 и соответственно брызгоуноса. В центральной части градирни вне зоны падения наледей установлен водоуловитель 15. Отверстия 13 распределительных 12 труб могут быть снабжены насадками или соплами. Направление отверстий при этом обеспечивает прямой контакт струй охладителя с элементами настила 7 и связанных с ним элементов защитного экрана. При выполнении отверстий 13 в нижней части труб последние соединены с патрубком 14 с отверстиями 13, при этом расстояние каждого отверстия 13 от вертикальной оси симметрии трубы превышает ее радиус, что обеспечивает расширение зоны рассеивания охладителя. Разводящие 11 и распределительные трубы 12, связанные с настилом 7, выполнены из высокотеплопроводных материалов, а распределительные трубы 12, не связанные с настилом, могут быть выполнены из любого материала.The proposed 6th version of the tower is illustrated by drawings (Fig.21-24). The proposed tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines 4 with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5, based on bearing 'columns 6 and beams, over irrigation blocks 5 over the entire area of the tower from the central riser 3 to the sheathing 2, a deck 7 is installed along its perimeter, placed on the supporting and auxiliary elements of its overlap 8, some of which are made in the form of a system of pipes distributing 11 (without holes) and distribution 1 2 with holes 13 to ensure movement of the cooler along them. Flooring 7 is made in the form of a ring. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the wall of the pool 9 in the aerial part of the tower, an air distribution device with rotary shields 10 is installed, providing regulation of the traction of external air into the tower 1 and, accordingly, the spray boom. A water trap 15 is installed in the central part of the tower outside the ice falling zone. The holes 13 of the distribution 12 pipes can be equipped with nozzles or nozzles. The direction of the holes thus provides direct contact of the jets of the cooler with the elements of the deck 7 and the associated elements of the protective screen. When making holes 13 in the lower part of the pipes, the latter are connected to the pipe 14 with holes 13, while the distance of each hole 13 from the vertical axis of symmetry of the pipe exceeds its radius, which ensures the expansion of the dispersion zone of the cooler. Distributing pipes 11 and distribution pipes 12 connected to the flooring 7 are made of highly thermally conductive materials, and distribution pipes 12 that are not connected to the flooring can be made of any material.
Работает предлагаемая градирня следующим образом. В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис. не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (высота составляет более 1.5 м), которые, смешиваясь с газом и частично охлаждаясь, под собственной тяжестью падают вниз к оросительным блокам 5 навстречу восходящему потоку смеси газов из оросительных блоков 5 с разным агрегатным состоянием воды, включающим в себя теплый воздух, водяной пар и мелкие фракции (в виде брызг) оборотной воды (далее- смесь газов). В зоне защитного экрана и водоуловителя 15 из смеси газов водяные пары конденсируются и вместе с брызгами уловленной оборотной воды скапливаются на поверхностях элементов экрана и водоуловителя 15. Образуется капель, которая, имея температуру конденсации водяных паров или ниже ее, под действием силы тяжести устремляется вниз. К этому потоку добавляются брызги и капли воды охладителя из системы распределительных труб 12, которые достигают поверхности настила 7 и других, связанных с ним элементов экрана и отбирают у них часть тепла. Таким образом, в промежутке между защитным экраном и оросительными блоками 5 происходит смешивание потоков горячей оборотной воды, воды охладителя, конденсата и брызг оборотной воды, уловленных элементами защитного экрана и ячейками водоуловителя 15, в результате чего снижается температура оборотной воды, образуется искусственный «дождь».The proposed cooling tower works as follows. In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters a water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, with which water is discharged over pressure irrigation blocks 5 over the entire irrigation area in the form of inclined or direct jets (height is more than 1.5 m), which, mixing with the gas and partially cooling, under their own weight fall down to the irrigation blocks 5 towards the upward flow of the gas mixture from the irrigation blocks 5 with different ag regatta state of water, which includes warm air, water vapor and small fractions (in the form of splashes) of circulating water (hereinafter - a mixture of gases). In the area of the protective screen and the water trap 15, water vapor condenses from the mixture of gases and, together with the trapped recirculated water sprays, accumulate on the surfaces of the screen elements and the water trap 15. Drops form, which, having a condensation temperature of water vapor or lower, rushes down by gravity. To this stream are added splashes and drops of water of the cooler from the distribution pipe system 12, which reach the surface of the flooring 7 and other associated screen elements and take away some of the heat from them. Thus, in the gap between the protective screen and the irrigation units 5, the mixing of flows of hot circulating water, cooler water, condensate and spray of circulating water trapped by the elements of the protective screen and the cells of the water trap 15, resulting in a decrease in the temperature of the circulating water, forms an artificial “rain” .
Охлажденная смесь воды, преимущественно из горячей оборотной воды поступает в ячейки оросительного блока 5, где отдает тепло встречному потоку воздуха и поступает в бассейн 9, и далее через отводящий трубопровод возвращается к конденсаторам, образуя замкнутый цикл охлаждения оборотной воды.The cooled mixture of water, mainly from hot circulating water, enters the cells of the irrigation block 5, where it transfers heat to the oncoming air stream and enters the pool 9, and then returns to the condensers through the exhaust pipe, forming a closed cycle of circulating water cooling.
Одновременно с основной системой охлаждения оборотной воды работает дополнительная система охлаждения элементов экрана струйными завесами, состоящая из разводящих 11 и распределительных 12 труб с отверстиями 13 (фиг.21-24), по которым перемещается охладитель, например, очищенная вода из внешнего источника. Струи холодной воды, выходя из отверстий 13 труб 12, образуют в зоне расположения защитного экрана водяные завесы, вода из которых направляется на элементы защитного экрана. В результате происходит охлаждение элементов защитного экрана путем отбора тепла от них. Из-за попадания брызг воды в ячейки водоуловителя 15 происходит охлаждение стенок водоуловителя 15. Забрав тепло у элементов защитного экрана и водоуловителя 15, струи воды после контакта с последними падают вниз. Конденсат, образовавшийся на стенках ячеек водоуловителя 15 и элементах защитного экрана, также устремляется вниз, образуя совместно с охладителем и уловленной оборотной водой зону искусственного «дождя». Происходит смешивание со струйной частью оборотной воды и конденсатом, дополнительно снижается температура горячей оборотной воды в пространстве до блоков оросителя, и смесь поступают в ячейки оросительных блоков 5, где отдает тепло встречному потоку воздуха и поступает в бассейн 9. Дополнительное снижение температуры горячей оборотной воды обеспечивает повышение эффективности работы градирни.Simultaneously with the main circulating water cooling system, an additional cooling system of the screen elements by jet curtains is operating, consisting of distributing 11 and distribution 12 pipes with holes 13 (Figs. 21-24) along which a cooler, for example, purified water from an external source, moves. The jets of cold water, leaving the holes 13 of the pipes 12, form water curtains in the area of the protective screen, water from which is directed to the elements of the protective screen. As a result, the elements of the protective screen are cooled by taking heat from them. Due to splashing water into the cells of the water trap 15, the walls of the water trap 15 are cooled. Taking heat from the elements of the protective screen and water trap 15, water jets fall down after contact with the latter. Condensate formed on the walls of the cells of the water trap 15 and the elements of the protective screen also rushes down, forming, together with the cooler and the recirculated water, an artificial “rain” zone. Mixing occurs with the jet part of the circulating water and condensate, the temperature of the hot circulating water in the space to the irrigation units is further reduced, and the mixture enters the cells of the irrigation units 5, where it gives off heat to the oncoming air stream and enters the pool 9. An additional decrease in the temperature of the hot circulating water provides improving the efficiency of the tower.
Возможно использование труб 12 с нижним расположением отверстий 13 (фиг.24) с патрубком 14, что обеспечивает возможность быстрого опорожнения системы от охладителя (воды) в случае необходимости, а также замены охладителя, например, воды на воздух и наоборот.It is possible to use pipes 12 with a lower arrangement of holes 13 (Fig. 24) with a nozzle 14, which makes it possible to quickly empty the system from the cooler (water) if necessary, as well as replace the cooler, for example, water with air and vice versa.
В с вязи с тем, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град.), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь, содержанием водяных паров, в качестве охладителя оборотной воды в градирнях используют наружный воздух. Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5 воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.Due to the fact that the specific heat of air within the temperature range from 0 ° С to 100 ° С varies insignificantly (1006-1010 j / kg × deg.), And the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor, outdoor air is used as cooling water cooler in cooling towers. The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking heat from the oncoming flow of circulating water and being saturated, enters the zone of water distribution and water spray of circulating water from pipelines 4.
В предлагаемой градирне за счет установки защитного экрана с настилом 7 над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%.In the proposed tower due to the installation of a protective screen with a deck 7 above the jets of hot water between the irrigation blocks 5 and the screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity, approaching 100%.
Обшивка 2 этой зоны градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется. С учетом того, что элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводных материалов, обеспечиваются условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры горячей воды.Sheathing 2 of this zone of the tower is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of frost. Considering that the elements of the protective screen are made of highly heat-conducting materials, heat transfer conditions are provided under which the heating temperature of the elements of the protective screen is always lower than the temperature of hot water.
За счет отсутствия контакта настила с горячей водой основным источником тепла для него становится тепло восходящего потока смеси газов, включая водяной пар, температура которой по причине отбора тепла из него элементами экрана, включая настил 7, всегда равна или выше температуры нагрева элементов поверхности элементов защитного экрана.Due to the lack of contact between the flooring and hot water, the main heat source for it is the heat of the upward flow of a mixture of gases, including water vapor, the temperature of which due to heat removal from it by the screen elements, including floor 7, is always equal to or higher than the heating temperature of the surface elements of the protective screen elements .
В зоне экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия, происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов, образуется капель, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает и попадает в струйную часть горячей зоны оборотной воды, снижая ее температуру, и вместе с ней возвращается в бассейн. При этом в центральной части, вне зоны падения наледей, вместе с обессоленным конденсатом к ней добавляется часть воды, уловленная в ячейках водоуловителя 15, стекающая с их стенок в виде капели.In the screen area under the created conditions, taking into account the high thermal conductivity of the flooring material 7 and the supporting and auxiliary overlapping elements, the moisture-saturated part of the water vapor condenses with the accumulation of desalted condensate on the surface of these elements to certain limits, droplets are formed, which, taking away heat from all elements of the protective screen over their entire expanded area, it falls and enters the jet part of the hot zone of circulating water, lowering its temperature, and returns to the pool with it. At the same time, in the central part, outside the zone of incidence of ice, along with desalted condensate, part of the water is added to it, trapped in the cells of the water trap 15, flowing down from their walls in the form of a drop.
Решетчатый настил 7 является опорой блоков водоуловителя 15, который устанавливают над настилом 7 и другими элементами его перекрытия 8, чем обеспечивается первоочередной отбор тепла от настила и других элементов защитного экрана. За счет предлагаемого расположения водоуловителя 15, потерь тепла на нагрев и процессы конденсации водяных паров в элементах защитного экрана, поступающая в водоуловитель 15 смесь газов, включающая воздух, водяные пары и брызги воды, охлаждается и имеет температуру существенно меньшую по сравнению с известными градирнями.Slatted flooring 7 is the support of the blocks of the water trap 15, which is installed over the flooring 7 and other elements of its overlap 8, which ensures the priority heat from the flooring and other elements of the protective screen. Due to the proposed location of the water trap 15, heat loss by heating and condensation processes of water vapor in the elements of the protective screen, the gas mixture entering the water trap 15, including air, water vapor and water sprays, is cooled and has a temperature significantly lower than in the known cooling towers.
Из-за теплообмена этого охлажденного потока со стенками ячеек водоуловителя 15, температура последних также дополнительно снижается, и стекающая с них оборотная вода имеет температуру, не превышающую температуру конденсации водяных паров в зоне настила 7. За счет этого обеспечивается возможность конденсации водяных паров в ячейках водоуловителя 15, разбавление оборотной воды конденсатом на стенах ячеек, что обеспечивает снижение отложений солей в них.Due to the heat exchange of this cooled stream with the walls of the cells of the water trap 15, the temperature of the latter also decreases further, and the recirculated water flowing from them has a temperature not exceeding the condensation temperature of water vapor in the flooring zone 7. This allows condensation of water vapor in the cells of the water trap 15, dilution of the circulating water with condensate on the walls of the cells, which ensures the reduction of salt deposits in them.
Функции защитного экрана и настила 7 вне зоны установки водоуловителя 15 также расширены: за счет разницы аэродинамических сопротивлений устранен подпор воздуха, а также по всей площади экрана, включая зону падения наледей, обеспечивается улавливание и возврат в бассейн конденсата водяных паров. При этом к уловленному конденсату в зоне падения наледей добавляется вода от таяния наледей и конденсата с обшивки 2 градирни по ее периметру от настила 7 до оголовка. При этом конденсат образуется, когда температура нагрева поверхности обшивки равна или ниже температуры конденсации водяных паров, в зависимости от температуры наружного воздуха. Кроме того, к уловленной воде добавляются мелкие фракции (брызги) воды, уловленные элементами экрана и обшивки.The functions of the protective screen and flooring 7 outside the installation area of the water trap 15 are also expanded: due to the difference in aerodynamic drags, air blocking is eliminated, and the condensate is captured and returned to the pool over the entire area of the screen, including the area of ice accumulation. At the same time, water is added to the captured condensate in the area of ice falling from melting of ice and condensate from the casing 2 of the tower along its perimeter from flooring 7 to the head. In this case, condensate is formed when the heating temperature of the skin surface is equal to or lower than the condensation temperature of water vapor, depending on the temperature of the outside air. In addition, small fractions (splashes) of water trapped by screen and casing elements are added to the trapped water.
Процесс конденсации насыщенных паров сопровождается разрежением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000 и. соответственно, снижением давления и температуры воздуха, находящегося в зоне экрана. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов экрана соответствует вытяжке из воздуха при температуре 17-40°С от 15 до 60 м3 объема таких паров и появление эквивалентного объема вакуума в нем, что влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два основных направления. При этом охлажденная часть воздуха в виде тумана вместе с каплями конденсата уловленной водоуловителем 15 оборотной воды и воды-охладителя смешивается со струями основной части горячей оборотной воды и, охлаждая ее, устремляется вниз к оросительным блокам 5 с перемешиванием восходящего и нисходящего потоков воды и газов под защитным экраном.The process of condensation of saturated vapors is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the densities of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000 and. accordingly, a decrease in pressure and temperature of the air in the screen area. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the screen elements corresponds to drawing from air at a temperature of 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors and the appearance of an equivalent volume of vacuum in it, which entails the redistribution of energy in the stream gases, during which heat is removed and the medium is cooled, the vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases into tower 1. As a result, the gas flow is divided into two main directions. In this case, the cooled part of the air in the form of fog together with drops of condensate recirculated water catcher 15 and water-cooler is mixed with the jets of the main part of the hot circulating water and, cooling it, rushes down to the irrigation blocks 5 with mixing of the ascending and descending flows of water and gases under protective screen.
Из-за смешивания разных сред газов и воды в зоне под защитным экраном до оросительных блоков 5 образуется искусственный холодный «дождь» из капель конденсата, оборотной воды и холодной воды (охладителя), которые, смешиваясь с туманообразной холодной частью воздуха и паров и выходящим потоком смеси газов, снижают температуру и давление среды в этой зоне. Восходящий поток воздуха с упругой частью (несконденсировавшихся) водяных паров в центральной зоне градирни из-за отбора избытка тепла у элементов защитного экрана и водоуловителя 15 также охлаждается и имеет температуру меньшую по сравнению с известными градирнями с водоуловителями.Due to the mixing of different environments of gases and water in the area under the protective screen to the irrigation units 5, an artificial cold “rain” is formed from drops of condensate, recycled water and cold water (cooler), which are mixed with a foggy cold part of air and vapors and the effluent gas mixtures reduce the temperature and pressure of the medium in this zone. The ascending air flow with the elastic part of the (non-condensing) water vapor in the central zone of the tower due to the selection of excess heat from the elements of the protective screen and water trap 15 is also cooled and has a temperature lower than in the known cooling towers with water traps.
В пересечениях восходящего потока газов с трубами Ни 12, а также при его смешивании с нисходящим потоком капели, часть тепла отбирается и уносится с охладителем.At the intersections of the upward gas flow with Ni 12 pipes, as well as when it is mixed with the downward flow of the droplet, part of the heat is taken away and carried away with the cooler.
Так как защитная зона настила 7, размещенная по периметру обшивки 2 градирни, имеет меньшее аэродинамическое сопротивление по сравнению с центральной зоной с водоуловителем 15, и размещена вблизи воздухораспределительного устройства с поворотными щитами 10, основной поток смеси газов, поступающий через оросительные блоки 5, будет стремиться пройти через эту зону. При этом произойдет разделение потока из-за появления горизонтальной составляющей сил, стремящейся задержать движение потока к центральной части градирни. И как следствие этому, скорость подъема газов в центральной части в зоне водоуловителя 15 будет снижаться, и, с учетом дополнительного охлаждения стенок водоуловителя 15, образования и отекания конденсата, снижается скорость движения газов в них, существенно повышается эффективность брызгоулавливания в ячейках водоуловителя. Таким образом, в центральной зоне градирни установкой водоуловителя 15 вне зоны падения наледей, обеспеченной газопроницаемостью решеток настила под ним одновременно с устранением избыточного давления повышается эффективность брызгоулавливания и обеспечивается улавливание конденсата водяных паров с его возвратом с оборотной водой в бассейн, что повышает эффективность работы градирни.Since the protective zone of the flooring 7, located along the perimeter of the casing 2 of the tower, has a lower aerodynamic resistance compared to the central zone with a water trap 15, and is located near the air distribution device with rotary shields 10, the main stream of the gas mixture entering through the irrigation blocks 5 will tend go through this zone. In this case, the separation of the flow will occur due to the appearance of a horizontal component of the forces, tending to delay the movement of the flow to the central part of the tower. And as a result of this, the rate of rise of gases in the central part in the area of the water trap 15 will decrease, and, taking into account the additional cooling of the walls of the water trap 15, the formation and swelling of condensate, the gas velocity in them decreases, the efficiency of spray collection in the cells of the water trap increases significantly. Thus, in the central zone of the tower, the installation of a water trap 15 outside the ice falling zone, which is ensured by the gas permeability of the flooring grids under it, simultaneously with the elimination of excess pressure, increases the efficiency of spray collection and ensures the condensation of water vapor with its return with recycled water to the pool, which increases the efficiency of the tower.
В защитной зоне, вне зоны водоуловителя 15, за счет выбора оптимальных размеров ячеек настила 7, значительной развернутой площади настила и других элементов защитного экрана, а также их поперечным расположением к потоку газов обеспечивается улавливание недопустимых габаритов наледей и защита оборудования градирни от повреждений, а также конденсация водяных паров с отбором тепла у восходящего потока газов, возврат конденсата и воды от наледей, а также уловленной части оборотной воды в виде брызг в бассейн, что обеспечивает работу градирни более эффективной.In the protective zone, outside the zone of the water trap 15, due to the selection of the optimal cell sizes for the flooring 7, a significant unfolded area of the flooring and other elements of the protective screen, as well as their transverse location to the gas flow, the capture of the unacceptable dimensions of ice accumulation and protection of the cooling tower equipment from damage, as well as condensation of water vapor with the removal of heat from the upward flow of gases, the return of condensate and water from icing, as well as the trapped part of the recycled water in the form of splashes into the pool, which ensures the operation of the cooling tower more effective.
Допустимые значения скоростей в ячейках настила 7 рассчитываются на стадии проектирования, а на практике подбираются путем регулирования расхода воздуха поворотными щитами 10.Permissible values of speeds in the cells of the flooring 7 are calculated at the design stage, and in practice are selected by adjusting the air flow by rotary shields 10.
Снижение брызгоуноса достигается встречным к восходящему потоку расположением элементов, развернутой площадью, (например, ребристостью), поверхностей стержней настила 7 и подбором оптимального размера ячеек.Reducing the mudguard is achieved by an upward facing arrangement of elements with an expanded area (for example, ribbing), surfaces of the flooring rods 7 and selection of the optimal cell size.
С учетом регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10 и связанных с ней значений брызгоуноса, выбором оптимальных размеров ячеек решеток настила 7 ограничиваются допустимые значения скоростей воздуха в них и уточняются пределы такого регулирования.Taking into account the regulation of air draft by the rotary shields 10 and the values of the spray nozzle associated with it, the choice of the optimal cell sizes of the gratings of the deck 7 limits the permissible values of the air velocities in them and the limits of such regulation are specified.
С учетом изменения функций настила в защитных экранах, условий эксплуатации последних и специфичности теплообмена и потерь тепла, связанных с конденсацией водяных паров, оптимальные размеры ячеек настила и элементов экрана подбирают по условиям строительных, аэродинамических и теплотехнических расчетов с обеспечением их надежности, газопроницаемости, а также размеров улавливаемых в зимний период наледей и нагрузок от них.Taking into account the changes in the functions of the flooring in protective screens, the operating conditions of the latter and the specific heat transfer and heat loss associated with condensation of water vapor, the optimal sizes of the flooring cells and screen elements are selected according to the conditions of construction, aerodynamic and heat engineering calculations, ensuring their reliability, gas permeability, and sizes of ice accumulated in winter and loads from them.
Так как количество потребляемого тепла и улавливаемого на поверхности элементов защитного экрана конденсата пропорциональны ее площади, подбором суммарной площади поверхностей элементов настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия обеспечивается температура их нагрева, не превышающая температуру конденсации водяных паров.Since the amount of heat consumed and the condensate trapped on the surface of the protective shield elements is proportional to its area, the selection of the total surface area of the flooring elements 7 and the supporting and auxiliary floor elements ensures their heating temperature not exceeding the condensation temperature of water vapor.
Таким образом, использование тепла выбрасываемых газов на нагрев элементов защитного экрана до температуры конденсации водяных паров, его перераспределение между потоками газа и воды, связанное с конденсацией водяных паров, и улавливание конденсата с последующим его возвратом вместе с оборотной водой в бассейн позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды, сократить потери тепла и оборотной воды, что обеспечивает повышение эффективности работы градирни.Thus, the use of heat of exhaust gases to heat the elements of the protective screen to the temperature of condensation of water vapor, its redistribution between gas and water flows associated with the condensation of water vapor, and the capture of condensate with its subsequent return together with recycled water to the pool can increase the degree of cooling of the circulating water, reduce heat loss and recycled water, which improves the efficiency of the tower.
При этом конденсат, не содержащий солей и др. примесей, возвращающийся в бассейн, обеспечивает частичное снижение концентрации солей в оборотной воде, а его возврат вместе с уловленной частью оборотной воды сокращает потери оборотной воды, что повышает эффективность работы градирни.At the same time, condensate that does not contain salts and other impurities that returns to the pool provides a partial decrease in the concentration of salts in the circulating water, and its return, together with the trapped part of the circulating water, reduces losses of circulating water, which increases the efficiency of the cooling tower.
Кроме того, установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды. А за счет снижения давления в пространстве между водоуловителем и оросительными блоками появляется возможность снижения габаритов градирен с водоуловителями. Наличие в предлагаемом. варианте градирни дополнительной системы охлаждения в зоне экрана дает следующие дополнительные преимущества:In addition, the installation of a water trap on the flooring outside the ice falling zone ensures the capture of small fractions of circulating water and condensate with the return of the latter to the pool, which reduces the loss of circulating water. And by reducing the pressure in the space between the water trap and the irrigation units, it becomes possible to reduce the dimensions of cooling towers with water traps. Availability at offer. The cooling tower variant of the additional cooling system in the screen area provides the following additional advantages:
охлаждение поверхностей элементов защитного экрана и водоуловителя завесами охладителя до температуры ниже температуры конденсации водяных паров повышает интенсивность конденсации, увеличивает объем уловленного конденсата и, соответственно, объем притока воздуха и степень охлаждения оборотной воды;cooling the surfaces of the elements of the protective screen and the water trap with a cooler curtain to a temperature below the condensation temperature of water vapor increases the condensation rate, increases the volume of trapped condensate and, accordingly, the volume of air flow and the degree of cooling of the circulating water;
- образуемый искусственный «дождь» из охладителя-холодной воды, конденсата и оборотной воды снижает температуру газов и горячей оборотной воды, в зоне от защитного экрана до оросительных блоков;- formed artificial "rain" from the cooler-cold water, condensate and recycled water lowers the temperature of gases and hot recycled water, in the area from the protective screen to the irrigation units;
- использование распределительных труб с отверстиями в их нижней части расширяет зону струйного охлаждения элементов защитного экрана;- the use of distribution pipes with holes in their lower part expands the area of jet cooling of the elements of the protective screen;
- обеспечивается возможность опорожнения системы от жидкого охладителя и его замены на воздух и наоборот;- it is possible to empty the system from the liquid cooler and replace it with air and vice versa;
- обеспечивается смена режимов эксплуатации градирни и, соответственно возможность регулирования степени охлаждения оборотной воды.- provides a change in operating modes of the tower and, accordingly, the ability to control the degree of cooling of the circulating water.
Установка водоуловителя в центральной зоне градирни вне зоны падения наледей повышает ее надежность, и, как следствие, экономичность работы градирни, т.к. исключаются какие-либо повреждения его из-за падающих наледей. Кроме того, в зоне падения наледей по периметру градирни образуется зона разрежения и устраняется подпор воздуха, в отличие от известных градирен с водоуловителями.The installation of a water trap in the central zone of the tower outside the zone of ice fall increases its reliability, and, as a result, the efficiency of the tower, as any damage due to falling ice is ruled out. In addition, in the area of ice accumulation along the perimeter of the tower, a rarefaction zone forms and air obstruction is eliminated, in contrast to the known cooling towers with water traps.
Дополнительный конденсат появляется также за счет элементов обшивки градирни, когда ее температура становится ниже температуры конденсации водяных паров.Additional condensate also appears due to the elements of the casing of the tower when its temperature drops below the condensation temperature of water vapor.
Установка блоков водоуловителя на настил обеспечивает возможность конденсации водяных паров в ячейках водоуловителя, равномерное распределение нагрузки на несущие и вспомогательные элементы перекрытия, а также позволяет сэкономить материалы за счет совмещения уровней перекрытий настила и водоуловителя.The installation of water trap units on the floor provides the possibility of condensation of water vapor in the cells of the water catcher, uniform distribution of the load on the supporting and auxiliary elements of the floor, and also allows you to save materials by combining the levels of the floor and water catcher floors.
Выполнение поверхности стержней настила и других элементов экрана не ровной (шероховатой) с выступающими, например, ребрами, с максимально развернутой суммарной площадью по периметру сечений совместно с развернутой суммарной площадью связанных с настилом элементов экрана, а также поперечное расположение их к потоку газов, позволяет повысить эффективность конденсации водяных паров и обеспечивает снижение брызгоуноса. Таким образом:The execution of the surface of the flooring rods and other screen elements is not even (rough) with protruding, for example, ribs, with a maximally expanded total area along the perimeter of the sections together with a developed total area of screen elements connected with the flooring, as well as their transverse arrangement to the gas flow, can increase the efficiency of condensation of water vapor and provides a reduction in spraying. In this way:
- установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает первоочередной отбор тепла элементами защитного экрана и возможность конденсации водяных паров из-за снижения температуры газов в ячейках водоуловителя, улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды, что значительно повышает эффективность работы градирни. Кроме того, установка водоуловителя вне зоны падения наледей исключает повреждение блоков водоуловителя падающими в зимний период наледями, что увеличивает межремонтный срок эксплуатации градирни, снижает затраты на ее ремонт, что также повышает эффективность эксплуатации градирни.- installation of a water trap on the flooring outside the ice falling zone provides the primary heat removal by the elements of the protective screen and the possibility of condensation of water vapor due to lower gas temperatures in the cells of the water trap, trapping small fractions of recycled water and condensate with the return of the latter to the pool allows to reduce the loss of recycled water, which significantly improves the efficiency of the tower. In addition, the installation of a water trap outside the ice fall zone eliminates damage to the water trap blocks by ice falling during the winter period, which increases the overhaul life of the cooling tower, reduces the cost of its repair, which also increases the efficiency of the cooling tower.
- установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, что способствует увеличению объема уловленного водяного пара и конденсата, и, как следствие, снижению температуры и увеличению объема оборотной воды, и как следствие, повышает эффективность работы градирни.- installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without forming a lateral gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, which contributes to an increase in the volume of trapped water vapor and condensate, and, as a result, lower temperature and increase volume of circulating water, and as a result, increases the efficiency of the cooling tower.
- подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет обеспечить максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила). Снижение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящему потоку газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни. Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода и эффективности работы градирни. Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Поэтому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.- selection of cell sizes formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows you to provide the maximum expanded surface area of the flooring elements and associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area flooring elements). A decrease in the area of these cells can lead to a decrease in gas permeability to the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower. In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the consequence of which may be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result, a reduction in the overhaul period and the efficiency of the cooling tower. The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием оптимальной газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении, обеспечивает одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана;Thus, using the optimal gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different aggregate states (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, ensures the simultaneous performance of air as a coolant and a surface cooler of the screen elements;
- отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни -образование наледей на его элементах, что значительно повышает эффективность работы градирни.- the lack of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines allows you to create an area with a high concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to avoid overheating of the flooring, and in the winter period of operation of the cooling tower, ice formation on its elements, which significantly increases the efficiency of the cooling tower.
- выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым обеспечиваются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни.- the implementation of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby ensuring the conditions of condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the deck, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower .
- выполнение части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде системы труб 11 обеспечивает, при пропускании через нее охладителя, снижение температуры их поверхности. За счет теплообмена при высокой теплопроводности материала труб происходит перераспределение тепла между трубами и элементами защитного экрана. Температура последних снижается до расчетных пределов. В результате чего интенсивность конденсации водяных паров на поверхностях труб и связанных с ними элементов экрана повышается, увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, снижается температура оборотной воды, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни;- the implementation of part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of a system of pipes 11 provides, when passing through it a cooler, lowering the temperature of their surface. Due to heat transfer with high thermal conductivity of the pipe material, heat is redistributed between the pipes and the elements of the protective screen. The temperature of the latter decreases to the calculated limits. As a result, the rate of condensation of water vapor on the surfaces of pipes and associated screen elements increases, the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, consequently, the draft increases, the temperature of the upward gas flow decreases, and the return temperature decreases water, and, accordingly, increases the efficiency of the tower;
- выполнение, по меньшей мере, части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде труб с отверстиями с образованием системы трубопроводов, обеспечивающей движение охладителя, позволяет создать струйные завесы, которые обеспечивают прямой контакт охладителя с элементами настила и другими элементами защитного экрана, повысить интенсивность теплообмена за счет отбора тепла у элементов защитного экрана, в результате чего увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, снижается температура оборотной воды, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни;- the implementation of at least part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of pipes with holes with the formation of a piping system that provides movement of the cooler, allows you to create inkjet curtains that provide direct contact of the cooler with the elements of the flooring and other elements of the protective screen, to increase the heat transfer rate for account of heat removal from the elements of the protective screen, as a result of which the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and But, thrust increases, the temperature of the upward flow of gases decreases, the temperature of the circulating water decreases, and, accordingly, the efficiency of the cooling tower increases;
- образование дополнительного контура охлаждения элементов защитного экрана струйными завесами охладителя снижает потери тепла выбрасываемых газов и повышает степень охлаждения оборотной воды, т.е. повышает эффективность работы градирни;- the formation of an additional cooling circuit of the elements of the protective screen with the jet curtains of the cooler reduces the heat loss of the exhaust gases and increases the degree of cooling of the circulating water, i.e. increases the efficiency of the cooling tower;
- увеличение количества конденсата, не содержащего солей и других примесей, возвращающегося в бассейн, позволяет снизить концентрацию солей в оборотной воде, что также повышает эффективность работы градирни.- an increase in the amount of condensate that does not contain salts and other impurities returning to the pool, reduces the concentration of salts in the circulating water, which also increases the efficiency of the tower.
7-й вариант градирни поясняется рисунками (фиг.25-31). По седьмому варианту градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами 4 с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие колонны 6 и балки, решетчатый настил 7, расположенный на несущих и вспомогательных элементах перекрытия 8, образующие защитный экран. Настил 7 расположен по всей площади градирни от обшивки 2 до центрального стояка 3 и выполнен решетчатым, по меньшей мере, в два яруса. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлены воздухорегулирующие устройства с поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в. башню 1 и соответственно брызгоуноса.The 7th version of the tower is illustrated by drawings (Fig.25-31). According to the seventh embodiment, the cooling tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines 4 with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5, supported by supporting columns 6 and beams, grating 7 located on the supporting and auxiliary elements of the overlap 8, forming a protective screen. The flooring 7 is located over the entire area of the tower from the casing 2 to the central riser 3 and is made trellised in at least two tiers. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the pool wall 9, in the aerial part of the cooling tower, air control devices with rotary shields 10 are installed, providing regulation of the draft of external air c. tower 1 and, accordingly, mudguard.
Работает предлагаемая градирня следующим образом. В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис.не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (ориентировочно высота составляет более 1.5 м.), которые под собственной тяжестью, частично охлаждаясь, падают вниз к оросительным блокам 5 навстречу восходящему потоку газов, в ячейках которых она отдает тепло встречному потоку воздуха и поступает в бассейн 9, и далее через отводящий (выпускной) трубопровод возвращается к конденсаторам, образуя замкнутый цикл охлаждения воды.The proposed cooling tower works as follows. In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters a water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, through which water is discharged over pressure irrigation blocks 5 over the entire irrigation area in the form of inclined or direct jets (approximately height is more than 1.5 m.), which under their own weight, partially cooling, fall down to the irrigation blocks 5 towards the upward flow of gases, in the cells of which it gives off heat to the counter air flow and enters the pool 9, and then through the outlet (exhaust) pipe returns to the condensers, forming a closed cycle of water cooling.
В качестве охладителя в градирнях используется наружный воздух. Это связано с тем, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град.), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь, содержанием водяных паров. Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5, воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.Outside air is used as a cooler in the cooling towers. This is due to the fact that the specific heat of air in the temperature range from 0 ° C to 100 ° C varies slightly (1006-1010 J / kg × deg.), And the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor. The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking heat from the oncoming flow of circulating water and moisture saturation, enters the zone of water distribution and water spray of circulating water from pipelines 4.
В предлагаемой градирне за счет установки защитного экрана, включающего настил 7, выполненный в нашем примере в два яруса, над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и защитным экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%.In the proposed tower due to the installation of a protective screen, including flooring 7, made in our example in two tiers, above the jets of hot water between the irrigation blocks 5 and the protective screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity approaching one hundred%.
Обшивка 2 градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется. С учетом того, что настил и другие элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводных материалов, обеспечиваются условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры горячей воды.Sheathing 2 cooling towers is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of ice. Considering that the flooring and other elements of the protective screen are made of highly heat-conducting materials, heat transfer conditions are provided under which the heating temperature of the elements of the protective screen is always lower than the temperature of hot water.
За счет отсутствия контакта защитного экрана с горячей водой основным источником тепла для него становится тепло восходящего потока газа, включающего воздух, водяной пар и мелкие фракции воды, температура которого по причине отдачи тепла им элементам защитного экрана, включая настил, всегда выше температуры поверхности элементов экрана. При наличии второго яруса настила увеличивается его рабочая площадь, и температура нагрева элементов защитного экрана всегда будет ниже, нежели при выполнении настила в один ярус, что обеспечивает эффективную работу градирне.Due to the lack of contact of the protective screen with hot water, the main heat source for it is the heat of the upward gas stream, including air, water vapor and small fractions of water, the temperature of which due to heat transfer to them by the elements of the protective screen, including the flooring, is always higher than the surface temperature of the screen elements . If there is a second tier of the flooring, its working area increases, and the heating temperature of the elements of the protective screen will always be lower than when performing the flooring in one tier, which ensures the efficient operation of the tower.
В зоне защитного экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия, происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов с последующим образованием капели, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает и попадает в струйную часть горячей зоны оборотной воды, снижая ее температуру, и вместе с ней возвращается в бассейн. Процесс конденсации насыщенных паров воды сопровождается разрежением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000 и соответственно снижением давления и температуры воздуха, находящегося в зоне экрана. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов защитного экрана соответствует вытяжке из воздуха при t=17-40°C от 15 до 60 м3 объема таких паров, появление эквивалентного объема вакуума в нем влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два направления. При этом охлажденная часть воздуха вместе с каплями конденсата и оборотной воды стремится вниз и происходит перемешивание восходящего и нисходящего потоков воды и газов под защитным экраном. Восходящий поток воздуха, упругая часть (несконденсировашихся) водяных паров, отбирая избыток тепла у элементов экрана через ячейки настила, образуемые пересечением несущих и вспомогательных элементов перекрытия и ячейки настила, направляется в верхнюю зону башни в атмосферу.Under the conditions created, taking into account the high thermal conductivity of the flooring material 7 and the supporting and auxiliary overlapping elements, the moisture-saturated part of the water vapor condenses with the accumulation of desalted condensate on the surface of these elements to certain limits, followed by the formation of a droplet, which, taking away heat from all elements the protective screen over their entire expanded area, falls and falls into the jet part of the hot zone of the circulating water, lowering its temperature, and returning with it tysya in the pool. The process of condensation of saturated water vapor is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the density of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000 and, accordingly, a decrease in pressure and temperature of the air in the screen area. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the elements of the protective screen corresponds to exhausting from air at t = 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors, the appearance of an equivalent volume of vacuum in it entails the redistribution of energy in the flow gases, during which heat is removed and the medium is cooled, the vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases into tower 1. As a result, the gas flow is divided into two directions. In this case, the cooled part of the air, together with drops of condensate and circulating water, tends to down and mixing of the ascending and descending flows of water and gases under the protective screen. The ascending air flow, the elastic part of the (non-condensing) water vapor, taking away excess heat from the screen elements through the flooring cells, formed by the intersection of the supporting and auxiliary overlapping elements and the flooring cell, is sent to the upper zone of the tower into the atmosphere.
Благодаря поперечному расположению элементов настила к потоку выбрасываемых газов и падающим сверху наледям, одновременно с конденсацией водяных паров на элементах защитного экрана, включая настил, осуществляется улавливание брызг оборотной воды, а в зимний период улавливание наледей и возврат талой воды в бассейн.Due to the transverse arrangement of the flooring elements to the exhaust gas flow and the ice falling from above, simultaneously with the condensation of water vapor on the elements of the protective shield, including the flooring, the spray of recirculated water is captured, and in the winter, ice accumulation is collected and the melt water is returned to the pool.
Благодаря дополнительному ярусу настила (фиг.25-31) увеличивается развернутая площадь его элементов, что влечет увеличение объема улавливаемых паров и конденсата и, как следствие, объема вакуума, что обеспечивает дополнительный объем притока наружного воздуха на охлаждение оборотной воды и, как следствие, повышение эффективности работы градирни.Due to the additional tier of the flooring (Figs. 25-31), the expanded area of its elements increases, which entails an increase in the volume of trapped vapors and condensate and, as a consequence, in the volume of vacuum, which provides an additional volume of external air inflow to cool the circulating water and, as a result, increase tower cooling performance.
Второй ярус при этом может быть выполнен как со смещением ячеек в решетках настилов, так и без него. Смещение ячеек предпочтительно на половину шага стержней для улавливания крупногабаритных наледей в зоне их падения в зимний период эксплуатации градирни. Независимо от профиля несущих и вспомогательных элементов (фиг.26, 28) и размера ячеек и шага стержней (фиг.29-31) смещением ячеек в горизонтальной плоскости в одном (фиг.29-30) или в двух направлениях (фиг.31) с учетом вертикальности падения ледяных глыб, обеспечивается снижение прохождения последних через ячейки, т.к. площадь проходного сечения уменьшается в 2 или 4 раза. После удара изменяется направление движения наледей, их размеры и, соответственно, нагрузки до безопасных пределов, не вызывающих повреждения оборудования градирни. Оставшиеся наледи после их таяния на настиле 7 возвращаются в бассейн, сокращая тем самым потери оборотной воды, что значительно повышает эффективность работы градирни по сравнению с прототипом.The second tier can be performed both with displacement of cells in the gratings of decks, and without it. The cell offset is preferably half the pitch of the rods to capture large-sized ice in the area of their fall during the winter period of operation of the tower. Regardless of the profile of the supporting and auxiliary elements (Figs. 26, 28) and the cell size and pitch of the rods (Figs. 29-31), the displacement of the cells in the horizontal plane in one (Figs. 29-30) or in two directions (Figs. 31) taking into account the verticality of the fall of ice blocks, a decrease in the passage of the latter through the cells is provided, because the cross-sectional area is reduced by 2 or 4 times. After the impact, the direction of movement of the ice, their size and, accordingly, the load to safe limits that do not cause damage to the cooling tower equipment, change. The remaining ice after melting on the flooring 7 is returned to the pool, thereby reducing the loss of recycled water, which significantly increases the efficiency of the tower compared to the prototype.
Кроме того, наличие второго яруса обеспечивает более высокую надежность градирни за счет сокращения повреждений оборудования градирни, что повышает долговечность работы градирни, снижаются простои оборудования, сокращаются расходы на ремонт, что в конечном итоге повышает эффективность работы градирни.In addition, the presence of a second tier provides higher reliability of the cooling tower by reducing damage to the cooling tower equipment, which increases the durability of the cooling tower, reduces equipment downtime, reduces repair costs, which ultimately increases the efficiency of the cooling tower.
Снижение брызгоуноса с одновременным повышением эффективности конденсации водяных паров в элементах защитного экрана достигается поперечным расположением его элементов восходящему потоку газов.Reducing the mudguard while increasing the efficiency of condensation of water vapor in the elements of the protective screen is achieved by the transverse arrangement of its elements to the upward flow of gases.
С учетом регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10 и связанных с ней значений брызгоуноса, выбором оптимальных размеров ячеек решеток настила 7 ограничиваются допустимые значения скоростей воздуха в них и уточняются пределы такого регулирования на стадии проектирования.Taking into account the regulation of air draft by the rotary shields 10 and the values of the spray nozzle associated with it, the choice of the optimal cell sizes of the gratings of the deck 7 limits the permissible values of the air velocities in them and the limits of such regulation are specified at the design stage.
Замещающий вакуум наружный воздух и охлажденная в зоне защитного экрана часть воздуха за счет отбора тепла у водяного пара восходящего потока воздуха выполняют функцию дополнительного охладителя, расход которого можно регулировать поворотными щитами 10.Vacuum-replacing outside air and part of the air cooled in the area of the protective screen, by the heat extraction from the water vapor of the upward air flow, perform the function of an additional cooler, the flow rate of which can be controlled by rotary shields 10.
Таким образом, использование тепла выбрасываемых газов на нагрев элементов защитного экрана до температуры конденсации, его перераспределение между потоками газов и воды (в т.ч. конденсата), водяных паров, их улавливание с последующим возвратом в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды, повысить степень ее охлаждения, тем самым снизить температуру выбрасываемых газов, что в целом обеспечивает повышение эффективности работы градирни.Thus, the use of the heat of the exhaust gases to heat the elements of the protective screen to the condensation temperature, its redistribution between the flows of gases and water (including condensate), water vapor, their capture and subsequent return to the pool can reduce the loss of circulating water, increase the degree of its cooling, thereby lowering the temperature of the emitted gases, which generally improves the efficiency of the cooling tower.
Кроме того, конденсат не содержит солей и других примесей, возвращаясь в бассейн, обеспечивает частичное снижение концентрации солей в оборотной воде, что положительно сказывается на эффективности работы градирни.In addition, the condensate does not contain salts and other impurities, returning to the pool, provides a partial decrease in the concentration of salts in the circulating water, which positively affects the efficiency of the cooling tower.
Повышается надежность оборудования градирни за счет исключения его повреждений в зимний период от падающих наледей, увеличивается межремонтный период, что повышает эффективность работы градирни.The reliability of the cooling tower equipment is increased due to the exclusion of its damage in winter from falling ice, the overhaul period is increased, which increases the efficiency of the cooling tower.
Выполнение настила по всей площади градирни в зоне его расположения без бокового зазора с центральным стояком повышает общую развернутую площадь элементов защитного экрана, в связи с чем увеличивается объем уловленного с конденсатом пара и конденсата, что обеспечивает падение давления и температуры в промежутке между оросителем и защитным экраном, и, следовательно, повышение тяги, и, как следствие, снижение температуры оборотной воды, тем самым повышение эффективности работы градирни.The implementation of the flooring over the entire area of the tower in the area of its location without a lateral gap with a central riser increases the total expanded area of the elements of the protective screen, and therefore the volume of steam and condensate trapped with condensate increases, which ensures a drop in pressure and temperature in the gap between the sprinkler and the protective screen , and, consequently, an increase in traction, and, as a consequence, a decrease in the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower.
Выполнение поверхности стержней настила и других элементов экрана не ровной (шероховатой) с выступающими, например, ребрами, с максимально развернутой суммарной площадью по периметру сечений и совместно с развернутой суммарной площадью несущих элементов настила позволяет повысить эффективность конденсации водяных паров и обеспечить снижение брызгоуноса. Потери тепла на этих поверхностях прямо пропорциональны их площади.The execution of the surface of the flooring rods and other screen elements is not even (rough) with protruding, for example, ribs, with a maximally deployed total area around the perimeter of the sections and together with a deployed total area of the load-bearing flooring elements, it is possible to increase the efficiency of condensation of water vapor and to reduce splashing noise. Heat loss on these surfaces is directly proportional to their area.
Выбор высоты установки настила над уровнем оросительных блоков, определяемый высотой выбрасываемых из трубопроводов струй воды без прямого контакта с последними, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила и образование наледей на его элементах в зимний период эксплуатации градирни, а утепление обшивки по периметру градирни, кроме того, позволяет сократить потери тепла.The choice of the installation height of the flooring above the level of irrigation blocks, determined by the height of the water jets discharged from the pipelines without direct contact with the latter, allows you to create a zone with increased concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to exclude overheating of the flooring and the formation of frost on its elements in winter the period of operation of the tower, and the insulation of the casing along the perimeter of the tower, in addition, allows to reduce heat loss.
Так как в качестве охладителя выступает воздух, имеющий незначительное теплосодержание по сравнению с равным количеством водяного пара, следовательно, в качестве основного теплоносителя выступает водяной пар, температура нагрева настила будет менее температуры водяного пара. Таким образом, приближение элементов защитного экрана максимально к струйной зоне горячей воды без непосредственного контакта с ней обеспечивает создание зоны с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров, а также нагрев элементов защитного экрана до температуры, приближающейся к температуре водяных паров. Относительная влажность воздуха максимально приближается к 100%, что обеспечивает конденсацию водяных паров, а возврат обессоленного конденсата снижает температуру оборотной воды и концентрацию солей в ней, что повышает эффективность работы градирни.Since air having a low heat content in comparison with an equal amount of water vapor acts as a cooler, therefore, water vapor acts as the main heat carrier, the temperature of the flooring will be less than the temperature of water vapor. Thus, the approximation of the elements of the protective screen as much as possible to the jet zone of hot water without direct contact with it ensures the creation of a zone with increased moisture and heat content of water vapor, as well as heating the elements of the protective screen to a temperature approaching the temperature of water vapor. Relative humidity is as close as possible to 100%, which provides condensation of water vapor, and the return of desalted condensate reduces the temperature of the circulating water and the concentration of salts in it, which increases the efficiency of the cooling tower.
В предлагаемом варианте за- счет увеличения количества ярусов настила и смещения его решеток на половину шага их стержней увеличивается развернутая площадь элементов защитного экрана и, как следствие, интенсивность конденсации водяных паров и связанное с этим образование вакуума, что обеспечивает дополнительный приток воздуха и охлаждение оборотной воды, при этом увеличивается объем уловленной оборотной воды и ее возврата, что в значительной степени повышает степень охлаждения горячей оборотной воды и, как следствие, эффективность работы градирни. Таким образом:In the proposed embodiment, due to the increase in the number of tiers of the flooring and the displacement of its gratings by half the pitch of their rods, the expanded area of the elements of the protective screen increases and, as a result, the intensity of condensation of water vapor and the associated formation of vacuum, which provides additional air flow and cooling of the circulating water , while the volume of recirculated water and its return increases, which greatly increases the degree of cooling of the circulating hot water and, as a result, the efficiency of cooling tower bots. In this way:
- Установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, что способствует увеличению объема уловленного водяного пара и конденсата, и, как следствие, снижению температуры и увеличению объема оборотной воды. Таким образом, повышается эффективность работы градирни.- Installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without the formation of a side gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, which helps to increase the volume of trapped water vapor and condensate, and, as a result, lower the temperature and increase volume of circulating water. Thus, the efficiency of the cooling tower is increased.
- подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет создать максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила. Уменьшение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящему потоку газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни). Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода и эффективности работы градирни.- selection of the cell sizes formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows you to create the maximum expanded surface area of the flooring elements and associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area the reduction of the area of these cells can lead to a decrease in gas permeability to the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower). In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the consequence of which may be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result, a reduction in the overhaul period and the efficiency of the cooling tower.
Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Поэтому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием оптимальной газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении обеспечивается одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана.Thus, using the optimal gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different aggregate states (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, the air simultaneously performs the functions of a heat carrier and a cooler of the surface of the screen elements.
- отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни -образование наледей на его элементах, что значительно повышает эффективность работы градирни;- the lack of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines allows you to create an area with a high concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to avoid overheating of the flooring, and in the winter period of operation of the cooling tower, ice formation on its elements, which significantly increases the efficiency of the cooling tower;
- наличие в предлагаемом варианте градирни, по меньшей мере, двух ярусов настила позволяет увеличить в два раза развернутую площадь, что повышает интенсивность конденсации водяных паров, увеличивает объем конденсата, а также увеличивает приток наружного воздуха на охлаждение горячей оборотной воды, что позволяет повысить эффективность работы градирни;- the presence in the proposed version of the cooling tower of at least two tiers of flooring allows you to double the deployed area, which increases the intensity of condensation of water vapor, increases the volume of condensate, and also increases the flow of outside air for cooling hot circulating water, which improves the efficiency cooling towers;
- смещение решеток настила в одном или двух направлениях повышает эффективность улавливания наледей в зоне их падения, при равных размерах ячеек при одноярусном настиле, в два или четыре раза, кроме того, соответственно повышается эффективность брызгоулавливания оборотной воды, а также, повышается эффективность охлаждения стержней настила за счет воды охладителя, и, как следствие увеличение объема конденсата и снижение температура выбрасываемых газов;- the displacement of the floor gratings in one or two directions increases the efficiency of trapping ice in the area of their fall, with equal cell sizes with a single-tier flooring, two or four times, in addition, the efficiency of spray trapping of recycled water increases, and the cooling efficiency of the flooring rods increases due to the water of the cooler, and, as a result, an increase in the volume of condensate and a decrease in the temperature of the emitted gases;
- выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым создаются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни;- the implementation of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby creating the conditions for the condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the flooring, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower ;
- возврат обессоленного конденсата снижает концентрацию солей в оборотной воде, что обеспечивает повышение надежности работы градирни, и, как следствие, повышение эффективности ее работы.- the return of desalted condensate reduces the concentration of salts in the circulating water, which improves the reliability of the cooling tower, and, as a result, increases the efficiency of its operation.
8-й вариант градирни поясняется рисунками (фиг.32-38). Предлагаемая градирня содержит башню 1 с обшивкой 2, центральный стояк 3 для опоры несущих элементов перекрытий и трубопроводов, водораспределитель с трубопроводами 4 с соплами или насадками, оросительные блоки 5, опирающиеся на несущие колонны 6 и балки, над оросительными блоками 5 по всей площади градирни от центрального стояка 3 до обшивки 2 по ее периметру установлен решетчатый настил 7, размещенный на несущих и вспомогательных элементах его перекрытия 8, часть из которых выполнена в виде системы труб разводящих 11 (без отверстий) и распределительных 12 с отверстиями 13 с обеспечением движения по ним охладителя. Настил 7 расположен по всей площади градирни от обшивки 2 до центрального стояка 3 и выполнен в форме кольца, по меньшей мере, в два яруса. В основании башни 1 (ее подземной части) расположен бассейн 9 для сбора оборотной воды. По периметру стенки бассейна 9 в надземной части градирни установлено воздухораспределительное устройство для регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10, обеспечивающими регулирование тяги наружного воздуха в башню 1 и соответственно брызгоуноса. В центральной части градирни вне зоны падения наледей установлен водоуловитель 15. Выполнение отверстий 13 на распределительных трубах 12, предназначенное для струй охладителя, обеспечивает прямой контакт струям охладителя с элементами настила, и другими элементами защитного экрана. При этом отверстия 13 могут быть снабжены соплами или насадками, которые также обеспечивают струям охладителя прямой контакт с элементами настила и другими элементами экрана. При выполнении отверстий в нижней части трубы, последние соединяются с патрубком 13, на концах которого выполнены отверстия, расстояние которых от центральной вертикальной оси симметрии трубы превышает ее радиус.The 8th version of the cooling tower is illustrated by drawings (Fig.32-38). The proposed tower contains a tower 1 with a casing 2, a central riser 3 for supporting the load-bearing elements of floors and pipelines, a water distributor with pipelines 4 with nozzles or nozzles, irrigation blocks 5, based on supporting columns 6 and beams, over irrigation blocks 5 over the entire area of the tower from the central riser 3 to the sheathing 2 along its perimeter is installed trellised flooring 7, placed on the supporting and auxiliary elements of its overlap 8, some of which are made in the form of a system of pipes distributing 11 (without holes) and distribution casting 12 with holes 13 with the movement of the cooler. The flooring 7 is located over the entire area of the tower from the casing 2 to the central riser 3 and is made in the form of a ring, at least in two tiers. At the base of tower 1 (its underground part) is a pool 9 for collecting recycled water. Along the perimeter of the pool wall 9 in the aerial part of the cooling tower, an air distribution device is installed to regulate the air draft by the rotary shields 10, which provide regulation of the outdoor air draft to the tower 1 and, accordingly, the spray boom. A water trap 15 is installed in the central part of the tower outside the ice falling zone. The holes 13 on the distribution pipes 12, designed for the cooler jets, provide direct contact with the cooler jets with the floor elements and other elements of the protective screen. In this case, the openings 13 can be provided with nozzles or nozzles, which also provide the cooler jets with direct contact with the flooring elements and other screen elements. When making holes in the lower part of the pipe, the latter are connected to the pipe 13, at the ends of which holes are made whose distance from the central vertical axis of symmetry of the pipe exceeds its radius.
Разводящие 11 и распределительные трубы 12, связанные с настилом 7, выполнены из высокотеплопроводных материалов, а распределительные трубы 12, не связанные с настилом, могут быть выполнены из любого материала.Distributing pipes 11 and distribution pipes 12 connected to the flooring 7 are made of highly thermally conductive materials, and distribution pipes 12 that are not connected to the flooring can be made of any material.
Работает по предлагаемому варианту градирня следующим образом. В башню 1 оборотная вода из конденсаторов турбоагрегатов через наружный трубопровод (на рис.не показаны) поступает в систему водораспределения с трубопроводами 4 с соплами или насадками, с помощью которых над оросительными блоками 5 по всей площади орошения под давлением вода выбрасывается в виде наклонных или прямых струй (ориентировочно высота составляет более 1.5 м), которые под собственной тяжестью падают вниз к оросительным блокам 5 навстречу восходящему потоку газов, смешиваются с ним и частично охлаждаются. В зоне блоков 5 к струйной части оборотной воды добавляются падающие с водоуловителя 15 брызги уловленной им воды и струи охладителя, падающие вниз, и капли конденсата с настила 7 и других элементов защитного экрана, после чего предварительно охлажденная смесь, преимущественно из горячей оборотной воды поступает в ячейки оросительных блоков 5, где отдает тепло встречному потоку воздуха и поступает в бассейн 9, и далее через отводящий (выпускной) трубопровод возвращается к конденсаторам, образуя замкнутый цикл охлаждения воды. При этом под защитным экраном до оросительных блоков 5 осуществляется дополнительное охлаждение воды и образуется зона искусственного дождя из брызг оборотной воды, конденсата и охладителя.Works on the proposed option of the tower as follows. In tower 1, circulating water from turbine condensers through an external pipeline (not shown in the figure) enters a water distribution system with pipelines 4 with nozzles or nozzles, through which water is discharged over pressure irrigation blocks 5 over the entire irrigation area in the form of inclined or direct jets (estimated height is more than 1.5 m), which under their own weight fall down to the irrigation blocks 5 to meet the upward flow of gases, mix with it and partially cool. In the area of the blocks 5, sprays of trapped water and cooler jets falling down from the water trap 15 and drops of condensate from the flooring 7 and other elements of the protective screen are added to the jet part of the circulating water, after which the pre-cooled mixture, mainly from hot circulating water, is supplied to cells of irrigation blocks 5, where it gives off heat to the oncoming air stream and enters the pool 9, and then returns to the condensers through the outlet (exhaust) pipe, forming a closed water cooling cycle. Moreover, under the protective screen to the irrigation units 5, additional cooling of the water is carried out and an artificial rain zone is formed from the spray of recycled water, condensate and a cooler.
Кроме того, обессоленный конденсат, попадая с оборотной водой в бассейн, снижает содержание солей в оборотной воде.In addition, demineralized condensate entering the pool with circulating water reduces the salt content in the circulating water.
Наличие дополнительной системы охлаждения из разводящих 11 и распределительных 12 труб с отверстиями (фиг.32-38) по которым перемещается охладитель, обеспечивает охлаждение элементов защитного экрана путем отбора тепла от них, связанными с настилом разводящими трубами 11, а в большей мере за счет струйной завесы охладителя между трубами в пределах защитного экрана. Отверстия 13 в трубах 12 выполнены с заданным шагом и диаметром, которые определяются видом охладителя, и с обеспечением прямого контакта струй охладителя с поверхностью элементов экрана с образованием в пределах экрана струйной зоны охлаждения в виде завес.Отверстия могут быть снабжены соплами. Возможно использование распределительных труб 12 с нижним расположением отверстий (фиг.35-38), что обеспечивает возможность быстрого опорожнения системы от охладителя (воды) в случае необходимости, а также замены охладителя, например, воды на воздух и наоборот.The presence of an additional cooling system from the distributing 11 and distribution 12 pipes with holes (Figs. 32-38) through which the cooler moves, provides cooling of the elements of the protective screen by taking heat from them, the distributing pipes 11 connected to the flooring, and to a greater extent due to the jet cooler curtains between pipes within the protective screen. The holes 13 in the pipes 12 are made with a predetermined pitch and diameter, which are determined by the type of cooler, and ensuring direct contact of the cooler jets with the surface of the screen elements with the formation of a jet cooling zone within the screen in the form of curtains. The holes can be provided with nozzles. It is possible to use distribution pipes 12 with a lower hole arrangement (Figs. 35-38), which makes it possible to quickly empty the system from the cooler (water) if necessary, as well as replace the cooler, for example, water with air and vice versa.
В качестве охладителя в градирнях используется также наружный воздух. Это связано с тем, что удельная теплоемкость воздуха в пределах температур от 0°С до 100°С изменяется незначительно (1006-1010 дж/кг×град.), а содержание тепла в нем определяется, в первую очередь, содержанием водяных паров.Outside air is also used as a cooler in the cooling towers. This is due to the fact that the specific heat of air in the temperature range from 0 ° C to 100 ° C varies slightly (1006-1010 J / kg × deg.), And the heat content in it is determined, first of all, by the content of water vapor.
Воздух в башню 1 поступает через воздухораспределительное устройство с поворотными щитами 10, обеспечивающими его расход и регулирование тяги. Проходя через оросительные блоки 5 воздух, отбирая тепло у встречного потока оборотной воды и влагонасыщаясь, поступает в зону водораспределения и водоразбрызгивания оборотной воды из трубопроводов 4.The air in the tower 1 enters through an air distribution device with rotary shields 10, providing its flow and regulation of traction. Passing through the irrigation blocks 5, the air, taking heat from the oncoming flow of circulating water and being saturated, enters the zone of water distribution and water spray of circulating water from pipelines 4.
За счет установки защитного экрана с настилом 7 над струями горячей воды между оросительными блоками 5 и защитным экраном создается зона с повышенным влаго- и теплосодержанием водяных паров и высокой относительной влажностью воздуха, приближающейся к 100%.By installing a protective screen with flooring 7 above the jets of hot water between the irrigation units 5 and the protective screen, a zone is created with increased moisture and heat content of water vapor and high relative humidity, approaching 100%.
Выбор высоты установки настила и связанных с ним элементов защитного экрана над уровнем оросительных блоков, определяемый высотой выбрасываемых из трубопроводов струй воды без прямого контакта с последними, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила и образование наледей на его элементах в зимний период эксплуатации градирни, а утепление обшивки по периметру градирни, кроме того, позволяет сократить потери тепла.The choice of the installation height of the flooring and the associated elements of the protective screen above the level of the irrigation blocks, determined by the height of the water jets discharged from the pipelines without direct contact with the latter, allows you to create a zone with increased concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, to eliminate overheating of the flooring and the formation of ice on its elements during the winter period of operation of the tower, and the insulation of the casing along the perimeter of the tower, in addition, can reduce heat loss.
Обшивка 2 этой зоны градирни в целях снижения потерь тепла и предупреждения образования наледей утепляется. С учетом того, что элементы защитного экрана выполнены из высокотеплопроводных материалов, обеспечиваются условия теплообмена, при которых температура нагрева элементов защитного экрана всегда ниже температуры горячей воды.Sheathing 2 of this zone of the tower is insulated in order to reduce heat loss and prevent the formation of frost. Considering that the elements of the protective screen are made of highly heat-conducting materials, heat transfer conditions are provided under which the heating temperature of the elements of the protective screen is always lower than the temperature of hot water.
За счет отсутствия контакта настила с горячей водой основным источником тепла для него становится тепло восходящего потока газа, включающего воздух, водяной пар и брызги воды, температура которого по причине отбора тепла из него элементами защитного экрана, включая настил, всегда выше температуры поверхности элементов защитного экрана.Due to the lack of contact between the flooring and hot water, the main source of heat for it is the heat of an upward flow of gas, including air, water vapor and water sprays, the temperature of which due to heat removal from it by the elements of the protective screen, including the flooring, is always higher than the surface temperature of the elements of the protective screen .
В зоне защитного экрана при созданных условиях с учетом высокой теплопроводности материала решетчатого настила 7 и связанных с ним несущих и вспомогательных элементов перекрытия, происходит конденсация влагонасыщенной части водяных паров с накоплением обессоленного конденсата на поверхности этих элементов до определенных пределов, образуется капель, которая, отбирая тепло у всех элементов защитного экрана по всей их развернутой площади, падает и попадает в струйную часть горячей зоны оборотной воды, смешивается с ней, снижает ее температуру, и вместе с ней возвращается в бассейн. При этом в центральной части, вне зоны падения наледей, вместе с обессоленным конденсатом к ней добавляется часть воды, уловленной в ячейках водоуловителя 15, стекающая с их стенок в виде капели, что повышает эффективность работы градирни.Under the conditions created, taking into account the high thermal conductivity of the material of the grating 7 and the associated supporting and auxiliary floor elements, the moisture-saturated part of the water vapor condensates with the desalted condensate accumulating on the surface of these elements to certain limits, droplets are formed, which, taking away heat for all elements of the protective screen over their entire expanded area, it falls and enters the jet part of the hot zone of circulating water, mixes with it, reduces its rate ture, and with it returns to the pool. At the same time, in the central part, outside the zone of incidence of ice, along with desalted condensate, part of the water trapped in the cells of the water trap 15, which flows from their walls in the form of a drop, is added to it, which increases the efficiency of the cooling tower.
Водоуловитель 15, основанием которого является настил, устанавливают над настилом 7 и другими элементами его перекрытия 8.A water trap 15, the base of which is the floor, is installed over the floor 7 and other elements of its overlap 8.
Из-за потерь и перераспределения тепла на нагрев и конденсацию водяных паров в элементах защитного экрана, поступающая в водоуловитель 15 смесь газов из воздуха, водяного пара и брызг воды, охлаждается и имеет температуру существенно меньшую по сравнению с известными градирнями с водоуловителем.Due to losses and redistribution of heat for heating and condensation of water vapor in the elements of the protective screen, the mixture of gases from the air, water vapor and water spray entering the water trap 15 is cooled and has a temperature significantly lower compared to the known cooling towers with a water trap.
Из-за теплообмена этого охлажденного потока со стенками ячеек водоуловителя, температура последних также дополнительно снижается, и стекающая с них оборотная вода имеет температуру, не превышающую температуру конденсации водяных паров в зоне настила 7. За счет этого обеспечивается возможность конденсации водяных паров в ячейках водоуловителя 15, разбавление оборотной воды конденсатом на стенах ячеек, что обеспечивает снижение отложений солей в них.Due to the heat exchange of this cooled stream with the walls of the cells of the water trap, the temperature of the latter also decreases further, and the recirculated water flowing from them has a temperature not exceeding the condensation temperature of water vapor in the flooring zone 7. This allows condensation of water vapor in the cells of the water trap 15 dilution of circulating water with condensate on the walls of the cells, which ensures a decrease in salt deposits in them.
Функции защитного экрана и настила 7 вне зоны установки водоуловителя 15 также расширены: за счет разницы аэродинамических сопротивлений устранен подпор воздуха, а также по всей площади защитного экрана, включая зону падения наледей, обеспечивается улавливание и возврат в бассейн конденсата водяных паров. При этом к уловленному конденсату в зоне падения наледей добавляется вода от таяния наледей и конденсата с обшивки 2 градирни по ее периметру от настила 7 до оголовка.The functions of the protective screen and flooring 7 outside the installation area of the water catcher 15 are also expanded: due to the difference in aerodynamic drags, air blocking is eliminated, and the condensate is captured and returned to the pool over the entire area of the protective screen, including the area of incidence of ice accumulation. At the same time, water is added to the captured condensate in the area of ice falling from melting of ice and condensate from the casing 2 of the tower along its perimeter from flooring 7 to the head.
При этом конденсат образуется, когда температура нагрева поверхности обшивки равна или ниже температуры конденсации водяных паров, в зависимости от температуры наружного воздуха. Кроме того, к уловленной воде добавляются мелкие фракции (брызги) воды, уловленные элементами экрана и обшивки.In this case, condensate is formed when the heating temperature of the skin surface is equal to or lower than the condensation temperature of water vapor, depending on the temperature of the outside air. In addition, small fractions (splashes) of water trapped by screen and casing elements are added to the trapped water.
Процесс конденсации насыщенных паров сопровождается разряжением (образованием вакуума) из-за разности плотностей пара и воды, при ориентировочном соотношении более чем 1:1000 и. соответственно, снижением давления и температуры воздуха, находящегося в зоне экрана. Так как конденсация водяных паров и отложение 1 кг конденсата на поверхности элементов защитного экрана соответствует вытяжке из воздуха при t=17-40°C от 15 до 60 м3 объема таких паров и появление эквивалентного объема вакуума в нем, что влечет за собой перераспределение энергии в потоке газов, в процессе которого происходит отбор тепла и охлаждение среды, замещение вакуума притоком наружного воздуха и увеличение его тяги в башню 1. В результате происходит разделение потока газов на два основных направления. При этом охлажденная часть воздуха в виде тумана вместе с каплями конденсата уловленной водоуловителем 15 оборотной воды смешивается со струями основной части горячей оборотной воды, а также воды охладителя и, охлаждаясь, стремится вниз с перемешиванием восходящего и нисходящего потоков воды и газов под экраном.The process of condensation of saturated vapors is accompanied by rarefaction (vacuum formation) due to the difference in the densities of steam and water, with an approximate ratio of more than 1: 1000 and. accordingly, a decrease in pressure and temperature of the air in the screen area. Since the condensation of water vapor and the deposition of 1 kg of condensate on the surface of the elements of the protective screen corresponds to exhausting from air at t = 17-40 ° C from 15 to 60 m 3 the volume of such vapors and the appearance of an equivalent volume of vacuum in it, which entails the redistribution of energy in a gas stream, during which heat is removed and the medium is cooled, the vacuum is replaced by the influx of external air and its draft increases in tower 1. As a result, the gas stream is divided into two main directions. In this case, the cooled part of the air in the form of fog, together with drops of condensate trapped in the circulating water catcher 15, is mixed with the jets of the main part of the hot circulating water, as well as the water of the cooler and, cooling, tends to down with mixing of the ascending and descending flows of water and gases under the screen.
Из-за смешивания разных сред газов и воды под экраном до оросительных блоков 5 образуется искусственный холодный дождь из капель конденсата, оборотной воды и воды охладителя, которые, смешиваясь с туманообразной холодной частью воздуха и паров под защитным экраном, снижают температуру и давление среды в этой зоне.Due to the mixing of different environments of gases and water under the screen to the irrigation units 5, artificial cold rain is formed from drops of condensate, recycled water and cooler water, which, mixed with the foggy cold part of the air and the vapor under the protective screen, reduce the temperature and pressure of the medium in this zone.
Восходящий, более теплый поток воздуха с упругой частью (несконденсировавшихся) водяных паров в центральной зоне градирни из-за отбора избытка тепла у него элементами защитного экрана и водоуловителя 15 значительно охлаждается. Наличие второго яруса настила 7 обеспечивает дополнительное снижение температуры восходящего потока.The ascending, warmer air flow with the elastic part of the (non-condensing) water vapor in the central zone of the tower due to the selection of excess heat from it by the elements of the protective screen and water trap 15 is significantly cooled. The presence of a second tier of flooring 7 provides an additional reduction in the temperature of the upward flow.
В пересечениях восходящего потока газов с трубами Ни 12, а также при его смешивании с нисходящим потоком струй охладителя, часть тепла отбирается и уносится с охладителем.At the intersections of the upward gas flow with Ni 12 pipes, as well as when it is mixed with the downward flow of cooler jets, part of the heat is taken away and carried away with the cooler.
Так как защитная зона настила 7, размещенная по периметру обшивки 2 градирни, имеет меньшее аэродинамическое сопротивление по сравнению с центральной зоной с водоуловителем 15, и размещена вблизи воздухораспределительного устройства с поворотными щитами 10, основной поток воздуха, поступающего через оросительные блоки 5, будет стремиться пройти через эту зону. При этом произойдет разделение потока из-за появления горизонтальной составляющей сил, стремящейся задержать движение потока к центральной части градирни. И как следствие этому, скорость подъема газов в центральной части, в зоне водоуловителя 15, будет снижаться, и, с учетом дополнительного охлаждения стенок водоуловителя 15, образования и отекания конденсата, снижения скорости движения газов в них, повышается эффективность брызгоулавливания в ячейках водоуловителя. Таким образом, в центральной зоне градирни установкой водоуловителя 15 вне зоны падения наледей, обеспеченной газопроницаемостью решеток настила под ним одновременно с устранением избыточного давления повышается эффективность брызгоулавливания и обеспечивается улавливание конденсата водяных паров и его возврат с оборотной водой в бассейн.Since the protective zone of the flooring 7, located along the perimeter of the casing 2 of the tower, has a lower aerodynamic resistance compared to the central zone with a water trap 15, and is located near the air distribution device with rotary shields 10, the main flow of air entering through the irrigation blocks 5 will tend to pass through this zone. In this case, the separation of the flow will occur due to the appearance of a horizontal component of the forces, tending to delay the movement of the flow to the central part of the tower. And as a consequence of this, the rate of rise of gases in the central part, in the area of the water trap 15, will decrease, and, taking into account the additional cooling of the walls of the water trap 15, the formation and swelling of condensate, and the decrease in the velocity of the gases in them, the efficiency of spray collection in the cells of the water trap will increase. Thus, in the central zone of the cooling tower, by installing a water trap 15 outside the ice falling zone, which is ensured by the gas permeability of the flooring gratings under it, simultaneously with the elimination of excess pressure, the efficiency of spray collection increases and the condensation of water vapor is captured and returned to the pool with recycled water.
В защитной зоне, вне зоны водоуловителя 15, за счет выбора оптимальных размеров ячеек настила 7, их смещения в ярусах на половину шага стержней значительной развернутой площади элементов настила и экрана обеспечивается улавливание недопустимых габаритов наледей и защита оборудования градирни от повреждений, а также конденсация водяных паров с отбором тепла у восходящего потока газов, возврат конденсата и воды от наледей, а также уловленной части оборотной воды в виде брызг в бассейн. Кроме того, значительно снижаются затраты на материалы и услуги по строительству и эксплуатации градирни за счет установки водоуловителя только вне зоны падения наледей, в центральной части градирни.In the protective zone, outside the area of the water trap 15, due to the choice of the optimal size of the cells of the flooring 7, their displacement in tiers by half the pitch of the rods of a significant expanded area of the elements of the flooring and screen, the unacceptable dimensions of the ice are captured and the cooling tower equipment is protected from damage, as well as condensation of water vapor with the selection of heat from the upward flow of gases, the return of condensate and water from ice, as well as the trapped part of the circulating water in the form of splashes into the pool. In addition, the cost of materials and services for the construction and operation of the cooling tower is significantly reduced due to the installation of a water trap only outside the ice-falling zone, in the central part of the cooling tower.
Допустимые значения скоростей в настиле 7 рассчитываются на стадии проектирования, а на практике подбираются путем регулирования расхода воздуха поворотными щитами 10.The permissible speeds in the deck 7 are calculated at the design stage, and in practice are selected by adjusting the air flow rate by the rotary shields 10.
Величина потерь оборотной воды, в т.ч. брызгоуноса снижается в предлагаемом решении, кроме улавливания водоуловителем 15, за счет поперечного расположения решеток и других элементов защитного экрана по отношению к восходящему потоку газов, повышенной развернутой площадью их поверхностей, а также улавливанием и возвратом в бассейн конденсата со всей площади экрана, а также талой воды от падающих с обшивки и оголовка градирни и наледей, что обеспечивает повышение эффективности работы градирни.The magnitude of the losses of circulating water, including mud spray is reduced in the proposed solution, in addition to trapping with a water trap 15, due to the transverse arrangement of gratings and other elements of the protective screen with respect to the upward flow of gases, increased deployed surface area, as well as trapping and returning condensate to the pool from the entire screen area, as well as melt water from the cooling tower and ice falling from the casing and top of the tower, which improves the efficiency of the tower.
Снижение брызгоуноса достигается поперечным к восходящему потоку расположением элементов, развернутой площадью, увеличенной за счет установки второго яруса, поверхностей стержней настила 7 и подбором оптимального размера ячеек.Reducing the mudguard is achieved transverse to the upward flow of the arrangement of elements, the expanded area, increased due to the installation of the second tier, the surfaces of the rods of the flooring 7 and the selection of the optimal cell size.
С увеличением развернутой площади увеличивается объем улавливаемых паров и конденсата, и, как следствие, объем вакуума, что обеспечивает дополнительный приток наружного воздуха, тем самым более интенсивное охлаждение оборотной воды.With an increase in the deployed area, the volume of trapped vapors and condensate increases, and, as a consequence, the volume of vacuum, which provides an additional influx of outside air, thereby more intensive cooling of the circulating water.
Второй ярус может быть выполнен как со смещением ячеек в решетках настилов (фиг.33-34), так и без смещения (фиг.35-36). Вариант со смещением ячеек на половину шага стержней в ярусах смежных настилов предпочтительнее для улавливания крупногабаритных наледей. Независимо от размера шага ячеек и профиля элементов защитного экрана, смещение их в ярусах настилов в горизонтальной плоскости в одном или двух направлениях, с учетом вертикальности падения наледей, обеспечивается снижение проходимости последних через ячейки в два или четыре раза, т.к. площадь проходного сечения для них уменьшается в два или четыре раза в зависимости от направления смещений, а ударная нагрузка распределяется на стержни настила и снижается, что обеспечивает безопасную работу оборудования градирни.The second tier can be performed both with the displacement of the cells in the gratings of the decks (Figs. 33-34), and without displacement (Figs. 35-36). The variant with the cells shifted by half the pitch of the rods in the tiers of adjacent decks is preferable for catching large-sized ice. Regardless of the step size of the cells and the profile of the elements of the protective screen, their displacement in the tiers of the decks in the horizontal plane in one or two directions, taking into account the verticality of the ice accumulation, reduces the passability of the latter through the cells by two or four times, because the cross-sectional area for them is reduced by two or four times depending on the direction of the displacements, and the shock load is distributed to the floor rods and reduced, which ensures the safe operation of the cooling tower equipment.
Оставшиеся на настиле наледи в виде талой воды возвращаются в бассейн градирни, сокращая тем самым потери оборотной воды.The remaining ice in the form of melt water returns to the cooling tower basin, thereby reducing the loss of circulating water.
С учетом регулирования тяги воздуха поворотными щитами 10 и связанных с ней значений брызгоуноса, выбором оптимальных размеров ячеек решеток настила 7 ограничиваются допустимые значения скоростей воздуха в них и уточняются пределы такого регулирования.Taking into account the regulation of air draft by the rotary shields 10 and the values of the spray nozzle associated with it, the choice of the optimal cell sizes of the gratings of the deck 7 limits the permissible values of the air velocities in them and the limits of such regulation are specified.
С учетом изменения функций настила в защитных экранах, условий эксплуатации последних и специфичности теплообмена и потерь тепла, связанных с конденсацией водяных паров, оптимальные размеры ячеек настила и элементов экрана подбирают по условиям строительных, аэродинамических и теплотехнических расчетов с обеспечением их надежности, газопроницаемости, а также размеров улавливаемых в зимний период наледей и нагрузок от них.Taking into account the changes in the functions of the flooring in protective screens, the operating conditions of the latter and the specific heat transfer and heat loss associated with condensation of water vapor, the optimal sizes of the flooring cells and screen elements are selected according to the conditions of construction, aerodynamic and heat engineering calculations, ensuring their reliability, gas permeability, and sizes of ice accumulated in winter and loads from them.
Так как количество потребляемого тепла и улавливаемого на поверхности элементов защитного экрана конденсата пропорциональны ее площади, подбором суммарной площади поверхностей элементов решетчатого настила 7 и несущих и вспомогательных элементов перекрытия обеспечивается температура их нагрева, не превышающая температуру конденсации водяных паров.Since the amount of heat consumed and condensate trapped on the surface of the elements of the protective shield is proportional to its area, the selection of the total surface area of the elements of the grating 7 and the supporting and auxiliary floor elements ensures their heating temperature not exceeding the condensation temperature of water vapor.
Таким образом, использование тепла выбрасываемых газов на нагрев элементов защитного экрана и его перераспределение в процессе конденсации водяных паров с одновременным образованием вакуума, улавливание конденсата и брызг воды с последующим их возвратом в бассейн позволяет повысить степень охлаждения оборотной воды, сократить потери тепла и оборотной воды, что обеспечивает повышение эффективности работы градирни.Thus, the use of heat of exhaust gases to heat the elements of the protective screen and its redistribution in the process of condensation of water vapor with the simultaneous formation of vacuum, trapping of condensate and water spray with their subsequent return to the pool allows to increase the degree of cooling of the circulating water, to reduce the loss of heat and circulating water, which improves the efficiency of the tower.
При этом конденсат, не содержащий солей и др. примесей, возвращающийся в бассейн, обеспечивает частичное снижение концентрации солей в оборотной воде, а его возврат вместе с уловленной частью оборотной воды сокращает потери оборотной воды с одновременным повышением надежности и эффективности работы градирни.At the same time, condensate that does not contain salts and other impurities, which returns to the pool, provides a partial decrease in the concentration of salts in the circulating water, and its return, together with the trapped part of the circulating water, reduces losses of circulating water while improving the reliability and efficiency of the cooling tower.
Кроме того, установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды. А за счет снижения давления в пространстве между водоуловителем и оросительными блоками появляется возможность снижения габаритов градирен с водоуловителями. За счет установки водоуловителя вне зоны падения наледей снижаются затраты на строительство и эксплуатацию градирни.In addition, the installation of a water trap on the flooring outside the ice falling zone ensures the capture of small fractions of circulating water and condensate with the return of the latter to the pool, which reduces the loss of circulating water. And by reducing the pressure in the space between the water trap and the irrigation units, it becomes possible to reduce the dimensions of cooling towers with water traps. By installing a water trap outside the ice fall zone, the costs of building and operating a cooling tower are reduced.
Наличие в предлагаемом варианте градирни двух ярусов настила и дополнительной системы охлаждения в зоне защитного экрана дает следующие дополнительные преимущества:The presence in the proposed version of the cooling tower of two tiers of flooring and an additional cooling system in the area of the protective screen gives the following additional advantages:
- увеличение в два раза развернутой площади позволяет повысить интенсивность конденсации водяных паров, увеличить объем конденсата, а также увеличивает приток наружного воздуха на охлаждение горячей оборотной воды;- doubling the deployed area allows you to increase the intensity of condensation of water vapor, increase the volume of condensate, and also increases the flow of outside air for cooling hot circulating water;
- снижение температуры оборотной воды в зоне между экраном и оросительными блоками;- lowering the temperature of the circulating water in the area between the screen and the irrigation blocks;
- смещение стержней настила в одном или двух направлениях повышает эффективность улавливания наледей в зоне их падения, при равных размерах ячеек при одноярусном настиле, в два или четыре раза, кроме того, соответственно повышается эффективность брызгоулавливания оборотной воды; а также, повышается эффективность охлаждения стержней настила за счет воды охладителя, и, как следствие увеличение объема конденсата;- the displacement of the flooring rods in one or two directions increases the efficiency of trapping ice in the area of their fall, with equal cell sizes in a single-tier flooring, two or four times, in addition, the efficiency of spray trapping of recycled water increases; and also, the cooling efficiency of the flooring rods is increased due to the water of the cooler, and, as a result, an increase in the volume of condensate;
- снижается температура выбрасываемых газов,- the temperature of the exhaust gases is reduced,
- опорожнение системы от охладителя, что дает возможность обеспечить минимум два режима работы градирни: с охладителем (при необходимости) и без него, т.е. возможность регулирования степени охлаждения оборотной воды;- emptying the system from the cooler, which makes it possible to provide at least two operating modes of the tower: with a cooler (if necessary) and without it, i.e. the ability to control the degree of cooling of the circulating water;
- возможность замены охладителя: воду на воздух и наоборот. В качестве охладителей (вода или воздух) предпочтительно использовать инженерные сети подземного заложения, т.к. температура в них в летний период всегда ниже температуры наружного воздуха, а в зимний период их температура не опускается ниже 4°С.Таким образом:- the possibility of replacing the cooler: water to air and vice versa. As coolers (water or air), it is preferable to use underground utilities, as the temperature in them in the summer is always lower than the temperature of the outside air, and in the winter, their temperature does not drop below 4 ° C. Thus:
установка водоуловителя на настил вне зоны падения наледей обеспечивает первоочередной отбор тепла элементами защитного экрана и возможность конденсации водяных паров из-за снижения температуры газов в ячейках водоуловителя, улавливание мелких фракций оборотной воды и конденсата с возвратом последних в бассейн позволяет сократить потери оборотной воды, что значительно повышает эффективность работы градирни. Кроме того, установка водоуловителя вне зоны падения наледей исключает повреждение блоков водоуловителя падающими в зимний период наледями, что увеличивает межремонтный срок эксплуатации градирни, снижает затраты на ее ремонт, что также повышает эффективность эксплуатации градирни.installing a water trap on the floor outside the ice falling zone provides the primary heat removal by the elements of the protective screen and the possibility of condensation of water vapor due to a decrease in the temperature of gases in the cells of the water trap, trapping small fractions of recycled water and condensate with the return of the latter to the pool can reduce the loss of recycled water, which significantly increases the efficiency of the cooling tower. In addition, the installation of a water trap outside the ice fall zone eliminates damage to the water trap blocks by ice falling during the winter period, which increases the overhaul life of the cooling tower, reduces the cost of its repair, which also increases the efficiency of the cooling tower.
- установка настила поперечно восходящему потоку газов по всей площади градирни в зоне его расположения без образования бокового зазора с центральным стояком обеспечивает максимальную развернутую площадь поверхностей элементов защитного экрана, что способствует увеличению объема уловленного водяного пара и конденсата, и, как следствие, снижению температуры и увеличению объема оборотной воды, и как следствие, повышает эффективность работы градирни.- installation of the flooring transversely to the upward flow of gases over the entire area of the tower in the area of its location without forming a lateral gap with a central riser provides the maximum expanded surface area of the elements of the protective screen, which contributes to an increase in the volume of trapped water vapor and condensate, and, as a result, lower temperature and increase volume of circulating water, and as a result, increases the efficiency of the cooling tower.
- подбор размеров ячеек, образуемых пересечением стержней настила, его несущих и вспомогательных элементов, с обеспечением газопроницаемости, конденсации водяных паров и возврата конденсата, позволяет обеспечить максимальную развернутую площадь поверхностей элементов настила и связанных с ними элементов экрана (чем меньше размеры ячеек, тем больше площадь элементов настила). Снижение же площади этих ячеек может привести к снижению газопроницаемости восходящему потоку газов, и соответственно к снижению эффективности работы градирни. Кроме того, от размеров ячеек зависит температура нагрева экрана, которая не должна превышать температуру конденсации водяных паров. При выборе размеров ячеек настила учитываются также размеры падающих наледей, следствием падения которых может быть снижение надежности работы оборудования, и как следствие сокращение межремонтного периода и эффективности работы градирни. Оптимальный размер ячеек рассчитывается по условиям нормативной документации на стадии проектирования. Поэтому подбор оптимального (расчетного) размера ячеек позволяет сделать работу градирни более эффективной.- selection of cell sizes formed by the intersection of the flooring rods, its supporting and auxiliary elements, ensuring gas permeability, condensation of water vapor and condensate return, allows you to provide the maximum expanded surface area of the flooring elements and associated screen elements (the smaller the cell sizes, the larger the area flooring elements). A decrease in the area of these cells can lead to a decrease in gas permeability to the upward flow of gases, and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the cooling tower. In addition, the screen heating temperature, which should not exceed the condensation temperature of water vapor, depends on the size of the cells. When choosing the sizes of the cells of the flooring, the sizes of falling frosts are also taken into account, the consequence of which may be a decrease in the reliability of the equipment, and as a result, a reduction in the overhaul period and the efficiency of the cooling tower. The optimal cell size is calculated according to the conditions of normative documentation at the design stage. Therefore, the selection of the optimal (calculated) cell size allows you to make the operation of the tower more efficient.
Таким образом, использованием оптимальной газопроницаемости решеток настила, особенностей смеси газов с разным агрегатным состоянием (воздух, водяной пар, вода) и перераспределением их энергий в предлагаемом техническом решении, обеспечивает одновременное выполнение воздухом функций теплоносителя и охладителя поверхности элементов экрана;Thus, using the optimal gas permeability of flooring gratings, the characteristics of a mixture of gases with different aggregate states (air, water vapor, water) and the redistribution of their energies in the proposed technical solution, ensures the simultaneous performance of air as a coolant and a surface cooler of the screen elements;
- выбор высоты установки настила над уровнем оросительных блоков с отсутствие контакта настила и связанных с ним элементов защитного экрана со струями воды, выбрасываемых из трубопроводов, позволяет создать зону с повышенной концентрацией, влагосодержанием и теплосодержанием водяных паров с минимальными потерями тепла, исключить перегрев настила, а в зимний период эксплуатации градирни - образование наледей на его элементах, что значительно повышает эффективность работы градирни.- the choice of the installation height of the flooring above the level of the irrigation blocks with the absence of contact between the flooring and the associated elements of the protective screen with water jets ejected from the pipelines, allows you to create a zone with increased concentration, moisture content and heat content of water vapor with minimal heat loss, eliminate overheating of the flooring, and in the winter period of operation of the tower - the formation of ice on its elements, which significantly increases the efficiency of the tower.
- выполнение настила и элементов защитного экрана из высокотеплопроводных материалов позволяет повысить количество отобранного тепла у восходящего потока смеси газов. Температура смеси газов понижается, тем самым обеспечиваются условия конденсации водяных паров этой смеси, что влечет образование вакуума в зоне установки настила, замещение последнего притоком наружного воздуха, и как следствие, усиление тяги, что обеспечивает снижение температуры оборотной воды, повышая тем самым эффективность работы градирни.- the implementation of the flooring and the elements of the protective screen of highly conductive materials can increase the amount of heat taken from the upward flow of the gas mixture. The temperature of the gas mixture decreases, thereby ensuring the conditions of condensation of water vapor of this mixture, which leads to the formation of vacuum in the installation area of the deck, the replacement of the latter by the influx of external air, and as a result, increased traction, which reduces the temperature of the circulating water, thereby increasing the efficiency of the cooling tower .
- выполнение части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде системы труб 11 обеспечивает, при пропускании через нее охладителя, снижение температуры их поверхности. За счет теплообмена при высокой теплопроводности материала труб происходит перераспределение тепла между трубами и элементами защитного экрана, температура последних снижается до расчетных пределов. В результате чего интенсивность конденсации водяных паров на поверхностях труб и связанных с ними элементов экрана повышается, увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, снижается температура оборотной воды, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни;- the implementation of part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of a system of pipes 11 provides, when passing through it a cooler, lowering the temperature of their surface. Due to heat transfer with high thermal conductivity of the pipe material, heat is redistributed between the pipes and the elements of the protective screen, the temperature of the latter decreases to the design limits. As a result, the rate of condensation of water vapor on the surfaces of pipes and associated screen elements increases, the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and, consequently, the draft increases, the temperature of the upward gas flow decreases, and the return temperature decreases water, and, accordingly, increases the efficiency of the tower;
- выполнение, по меньшей мере, части несущих и вспомогательных элементов перекрытия в виде труб с отверстиями с образованием системы трубопроводов, обеспечивающей движение охладителя, позволяет создать струйные завесы, которые обеспечивают прямой контакт охладителя с элементами настила и другими элементами защитного экрана, повысить интенсивность теплообмена за счет отбора тепла у элементов защитного экрана, в результате чего увеличивается объем уловленного пара (конденсата) и, как следствие, увеличивается объем вакуума, а, следовательно, повышается тяга, снижается температура восходящего потока газов, снижается температура оборотной воды, и, соответственно, повышается эффективность работы градирни; кроме того, опорожнение системы от охладителя, что дает возможность обеспечить минимум два режима работы градирни: с охладителем (при необходимости) и без него, т.е. возможность регулирования степени охлаждения оборотной воды и возможность замены охладителя: воду на воздух и, наоборот, без остановки работы градирни, что повышает эффективность работы градирни;- the implementation of at least part of the supporting and auxiliary elements of the overlap in the form of pipes with holes with the formation of a piping system that provides movement of the cooler, allows you to create inkjet curtains that provide direct contact of the cooler with the elements of the flooring and other elements of the protective screen, to increase the heat transfer rate for account of heat removal from the elements of the protective screen, as a result of which the volume of trapped steam (condensate) increases and, as a result, the volume of vacuum increases, and But, thrust increases, the temperature of the upward flow of gases decreases, the temperature of the circulating water decreases, and, accordingly, the efficiency of the cooling tower increases; in addition, emptying the system from the cooler, which makes it possible to provide at least two operating modes of the tower: with a cooler (if necessary) and without it, i.e. the possibility of regulating the degree of cooling of the circulating water and the possibility of replacing the cooler: water with air and, conversely, without stopping the operation of the tower, which increases the efficiency of the tower;
- образование дополнительного контура охлаждения элементов защитного экрана струйными завесами охладителя снижает потери тепла выбрасываемых газов и повышает степень охлаждения оборотной воды, т.е. повышает эффективность работы градирни;- the formation of an additional cooling circuit of the elements of the protective screen with the jet curtains of the cooler reduces the heat loss of the exhaust gases and increases the degree of cooling of the circulating water, i.e. increases the efficiency of the cooling tower;
- обеспечение прямого контакта струй охладителя с элементами настила и связанных с ним элементов защитного экрана создает условия интенсивного теплообмена, т.е. отбор тепла у последних, и, как следствие, повышение интенсивности конденсации, и, следовательно, повышение эффективности работы градирни;- providing direct contact of the jets of the cooler with the elements of the flooring and the associated elements of the protective screen creates conditions of intense heat transfer, i.e. heat removal from the latter, and, as a result, an increase in the intensity of condensation, and, consequently, an increase in the efficiency of the cooling tower;
- наличие в предлагаемом варианте градирни, по меньшей мере, двух ярусов настила позволяет увеличить в два раза развернутую площадь, что повышает интенсивность конденсации водяных паров, увеличивает объем конденсата, а также увеличивает приток наружного воздуха на охлаждение горячей оборотной воды, что позволяет повысить эффективность работы градирни;- the presence in the proposed version of the cooling tower of at least two tiers of flooring allows you to double the deployed area, which increases the intensity of condensation of water vapor, increases the volume of condensate, and also increases the flow of outside air for cooling hot circulating water, which improves the efficiency cooling towers;
- смещение решеток настила в одном или двух направлениях повышает эффективность улавливания наледей в зоне их падения, при равных размерах ячеек при одноярусном настиле, в два или четыре раза, кроме того, соответственно повышается эффективность брызгоулавливания оборотной воды, а также, повышается эффективность охлаждения стержней настила за счет воды охладителя, и, как следствие увеличение объема конденсата и снижение температура выбрасываемых газов;- the displacement of the floor gratings in one or two directions increases the efficiency of trapping ice in the area of their fall, with equal cell sizes with a single-tier flooring, two or four times, in addition, the efficiency of spray trapping of recycled water increases, and the cooling efficiency of the flooring rods increases due to the water of the cooler, and, as a result, an increase in the volume of condensate and a decrease in the temperature of the emitted gases;
- увеличение количества конденсата, не содержащего солей и других примесей, возвращающегося в бассейн, позволяет снизить концентрацию солей в оборотной воде, что также повышает эффективность работы градирни.- an increase in the amount of condensate that does not contain salts and other impurities returning to the pool, reduces the concentration of salts in the circulating water, which also increases the efficiency of the tower.
Claims (48)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118644/06U RU114766U1 (en) | 2011-05-10 | 2011-05-10 | COOLING HOUSE (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118644/06U RU114766U1 (en) | 2011-05-10 | 2011-05-10 | COOLING HOUSE (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU114766U1 true RU114766U1 (en) | 2012-04-10 |
Family
ID=46032043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011118644/06U RU114766U1 (en) | 2011-05-10 | 2011-05-10 | COOLING HOUSE (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU114766U1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554127C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-06-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Water distribution device for bg-2100 chimney-type cooling tower |
| RU2554131C1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-06-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Cooling tower of bg type |
| CN113436395A (en) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 盐城工学院 | Intelligent information acquisition display device for epidemic prevention and control |
| RU2771796C1 (en) * | 2021-01-14 | 2022-05-12 | Андрей Васильевич Макаров | Cooling tower |
-
2011
- 2011-05-10 RU RU2011118644/06U patent/RU114766U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554127C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-06-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Water distribution device for bg-2100 chimney-type cooling tower |
| RU2554131C1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-06-27 | Феликс Мубаракович Давлетшин | Cooling tower of bg type |
| RU2771796C1 (en) * | 2021-01-14 | 2022-05-12 | Андрей Васильевич Макаров | Cooling tower |
| CN113436395A (en) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 盐城工学院 | Intelligent information acquisition display device for epidemic prevention and control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9039809B2 (en) | System and method for reducing mineral buildup on drift eliminators of a cooling tower | |
| KR20080077543A (en) | Mechanical draft direct and bypass cooling towers | |
| WO2012059496A2 (en) | Air introduction system and method for cooling towers | |
| RU114766U1 (en) | COOLING HOUSE (OPTIONS) | |
| CN107084627B (en) | Winter anti-freezing water distribution device for large-scale countercurrent cooling tower | |
| RU2473855C2 (en) | Multi-circuit ejection cooling tower | |
| RU2445563C1 (en) | Combined cooling tower with rational system of water reuse | |
| RU2527799C1 (en) | Natural draught evaporation cooling tower with external heat exchange | |
| KR100377507B1 (en) | Combined flow type cooling tower | |
| US5407606A (en) | Oriented spray-assisted cooling tower | |
| RU2306513C1 (en) | Combination cooling tower | |
| CN204854457U (en) | High -efficient cooling tower water smoke recovery unit and cooling tower | |
| CN111486717B (en) | Blast furnace slag flushing water lack steam dewhitening treatment and water saving system and method | |
| RU2506512C2 (en) | Sectional ejection cooling tower | |
| RU2455602C1 (en) | Combined cooling tower | |
| RU2596076C2 (en) | Spray grid for dropping zones or spraying | |
| CN103842050A (en) | Solids maker cooling tower | |
| KR101357243B1 (en) | Hybrid cooling tower | |
| RU2771796C1 (en) | Cooling tower | |
| RU2720335C1 (en) | Header for a fan cooling tower | |
| RU2190448C2 (en) | Independent complex for separating moisture from air | |
| RU2488058C1 (en) | Combined cooling tower | |
| RU2039860C1 (en) | Device for cooling of building ground base and its protection from corrosion caused by atmospheric precipitation | |
| RU2187058C1 (en) | Ejection water-cooling tower | |
| RU2802112C1 (en) | Cooling system with fan cooling tower (options) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140511 |