RU2569980C2

RU2569980C2 - Ejection device for circulation water cooling

Info

Publication number: RU2569980C2
Application number: RU2013146766/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Юрьевич Иванов; Владимир Иванович Яковлев; Сергей Алексеевич Иванов; Любовь Владимировна Яковлева; Александр Викторович Бажухин; Александр Сергеевич Яковлев; Евгений Викторович Монин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Промстандарт"
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2015-12-10
Also published as: RU2013146766A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: ejection device for circulation water cooling in process equipment includes body with vertical and horizontal ejection channels with nozzles, and air exhaust well with drip pans in its top, collection tank connected by main pipelines with pumps to process equipment cooling system, with nozzle of vertical ejection channel, and water drain pipeline from the body to collection tank in the body bottom. Device features additional ejection chamber with one or more nozzles inside, with drip pan in its top part and one or more air induction holes in its bottom, so that nozzles of the additional ejection chamber are connected by a pipeline to process equipment cooling system, and water drain pipeline from the bottom of additional ejection chamber takes water to the collection tank, while the collection tank features a partition with a hole in its bottom part, separating area of water drain out of the body from area of water drain out of the additional ejection chamber. Air induction holes of additional ejection chamber can feature forced air feed elements. Collection tank includes temperature sensor connected by electric circuits to rotation frequency transducers of cooling water supply pump motors and to rotation frequency transducers of forced air feed element motors; rotation wind motor is positioned on the ejection device body behind drip pans; water degassing devices are mounted at the bottom of collection tank, and collection tank top is connected by exhaust gas duct to the top of ejection device body.

EFFECT: efficient removal of dissolved oxygen from cooled water supplied by pipelines to process equipment, significant reduction of corrosion effect on carbon steel surfaces, improved fatigue resistance of metal and extended fail-safe and reliable operation life of pipelines and process equipment, elimination of the need to use costly stainless and corrosion-proof steels.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения технологического оборудования, охлаждаемого водой, например компрессорных станций, промышленных холодильников, конденсаторов и т.д.The invention relates to the field of power engineering and can be used in water recycling systems of technological equipment cooled by water, for example, compressor stations, industrial refrigerators, condensers, etc.

По заявке на изобретение RU 2012104918 известно эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования, содержащее корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсунками и шахтой выброса воздуха, снабженной в верхней ее части каплеуловителями, приемный бак, соединенный магистралями, в которые включены насосы, с системой охлаждения производственного оборудования, с форсункой вертикального эжекционного канала и с форсункой горизонтального эжекционного канала, в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак, дополнительную эжекционную камеру с одной или более форсунками внутри нее, с каплеуловителем в верхней ее части, и одним или более воздухоприемными окнами в нижней ее части, форсунками, размещенными в дополнительной эжекционной камере, соединенными с магистралью с системой охлаждения производственного оборудования, в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак, в котором выполнена перегородка с отверстием в нижней части, отделяющая зону слива в приемный бак воды из корпуса от зоны слива в него из дополнительной эжекционной камеры, воздухоприемные окна которой могут быть снабжены элементами принудительной подачи воздуха, в приемном баке установлен датчик температуры, соединенный соответственно электрическими цепями с преобразователями частоты оборотов электродвигателей насосов подачи воды на охлаждение оборудования и преобразователей частоты оборотов электродвигателей элементов принудительной подачи воздуха, на корпусе эжекционного устройства за каплеуловителями размещен роторный ветродвигатель.According to the application for the invention RU 2012104918, an ejection device for cooling the circulating water of the cooling system of industrial equipment is known, comprising a housing with vertical and horizontal ejection channels equipped with nozzles and an air exhaust shaft equipped with droplet eliminators in its upper part, a receiving tank connected by highways, which include pumps, with a cooling system for production equipment, with a nozzle of a vertical ejection channel and a nozzle of a horizontal ejection channel, in at the bottom of the housing there is a line for draining water from the housing to the receiving tank, an additional ejection chamber with one or more nozzles inside it, with a droplet eliminator in its upper part, and one or more air intake windows in its lower part, nozzles placed in the additional ejection chamber connected to the line with the cooling system of production equipment, in the lower part of the additional ejection chamber, a line is made for draining water from it into a receiving tank in which a partition is made with an opening in the lower part separating the drainage zone into the receiving water tank from the housing from the drainage zone into it from the additional ejection chamber, the air intake windows of which can be equipped with forced air supply elements, a temperature sensor is installed in the receiving tank, connected respectively by electric circuits to frequency converters revolutions of electric motors of water supply pumps for cooling equipment and frequency converters of revolutions of electric motors of forced air supply elements e ejection device of drop catchers disposed rotary wind turbine.

Существенным недостатком известного эжекционного устройства является то, что в процессе охлаждения оборотной воды атмосферным воздухом происходит интенсивное насыщение ее кислородом воздуха.A significant disadvantage of the known ejection device is that in the process of cooling the circulating water with atmospheric air, its intense oxygenation of the air occurs.

Охлаждаемая оборотная вода, насыщенная кислородом воздуха, оказывает интенсивное коррозионное воздействие на металлические поверхности, изготовленные из углеродистых сталей и, как следствие, понижает пределы выносливости металла, уменьшает срок безопасной и надежной эксплуатации трубопроводов и технологического оборудования. Для уменьшения коррозионного воздействия необходимо изготавливать трубопроводы и технологическое оборудование из более дорогих нержавеющих и коррозионно-стойких сталей, или применять антикоррозионные покрытия, которые требуют значительных затрат.Cooled circulating water saturated with atmospheric oxygen exerts an intense corrosive effect on metal surfaces made of carbon steels and, as a result, lowers the metal's endurance limits and reduces the period of safe and reliable operation of pipelines and technological equipment. To reduce the corrosion effect, it is necessary to manufacture pipelines and technological equipment from more expensive stainless and corrosion-resistant steels, or to apply anti-corrosion coatings, which require significant costs.

Задачей заявляемого технического решения является создание эжекционного устройства для охлаждения оборотной воды, в котором отсутствуют приведенные выше недостатки.The objective of the proposed technical solution is to create an ejection device for cooling the circulating water, in which the above disadvantages are absent.

Поставленная задача достигается тем, что устройства для охлаждения оборотной воды производственного оборудования содержит корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсункой. Шахта выброса воздуха снабжена в верхней ее части каплеуловителями, представляющими собой в конкретном примере набор параллельных наклонных пластин. Приемный бак соединен магистралью через насос с системой охлаждения производственного оборудования: приемный бак соединен через магистраль с насосами, при этом насос магистралью соединен с форсункой вертикального эжекционного канала, а насос магистралью соединен с форсункой горизонтального эжекционного канала: в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак. Устройство снабжено дополнительной эжекционной камерой с двумя (в данном примере) форсунками внутри нее и каплеуловителем, расположенным в верхней части камеры; воздухоприемные окна расположены в нижней части камеры, при этом форсунки соединены магистралью с системой охлаждения производственного оборудования; в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак; в приемном баке выполнена перегородка с отверстием в нижней его части, отделяющая зону слива воды из дополнительной эжекционной камеры от зоны слива в приемный бак воды из корпуса; воздухоприемные окна дополнительной эжекционной камеры снабжены элементами принудительной подачи воздуха, в приемном баке установлен датчик температуры, соединенный соответственно электрическими цепями с преобразователями частоты оборотов электродвигателей насосов подачи воды на охлаждение технологического оборудования и с преобразователями частоты оборотов электродвигателей элементов принудительной подачи воздуха, на корпусе эжекционного устройства за каплеуловителями размещен роторный ветродвигатель, в данной части приемного бака установлено устройство для дегазации воды, при этом верхняя часть приемного бака соединена отводящими газоходами с верхней частью корпуса эжекционного устройства.The problem is achieved in that the device for cooling the circulating water of the production equipment comprises a housing with vertical and horizontal ejection channels equipped with a nozzle. The air exhaust shaft is provided in its upper part with drop eliminators, which in a concrete example are a set of parallel inclined plates. The receiving tank is connected by a line through the pump to the cooling system of the production equipment: the receiving tank is connected through the line to the pumps, while the pump is connected by a line to the nozzle of the vertical ejection channel, and the pump is connected by the line to the nozzle of the horizontal ejection channel: a drain pipe is made in the lower part of the casing from the housing to the receiving tank. The device is equipped with an additional ejection chamber with two (in this example) nozzles inside it and a droplet eliminator located in the upper part of the chamber; air intake windows are located in the lower part of the chamber, while the nozzles are connected by a highway to the cooling system of production equipment; in the lower part of the additional ejection chamber, a line is made for draining water from it into a receiving tank; in the receiving tank, a partition is made with an opening in its lower part, separating the drainage zone of water from the additional ejection chamber from the drainage zone into the reception tank of water from the housing; the intake windows of the additional ejection chamber are equipped with forced air supply elements, a temperature sensor is installed in the receiving tank, respectively connected by electrical circuits to the frequency converters of the electric motors of the water supply pumps for cooling the technological equipment and to the frequency converters of the electric motors of the forced air supply elements, on the body of the ejection device drop catchers placed a rotary wind turbine, in this part of the receiving The first tank has a device for degassing water, while the upper part of the receiving tank is connected by exhaust ducts to the upper part of the housing of the ejection device.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для охлаждения оборотной воды.The drawing shows a schematic diagram of a device for cooling circulating water.

Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы 1 охлаждения производственного оборудования содержит корпус 2 с вертикальным 3 и горизонтальным 4 эжекционными каналами; эжекционный канал 3 снабжен форсункой 5, а эжекционный канал 4 снабжен форсункой 6. Шахта 7 выброса воздуха снабжена в верхней ее части каплеуловителями 8, представляющими собой в конкретном примере набор параллельных наклонных пластин. Приемный бак 9 соединен с магистралью 10 через насос 11 с системой охлаждения производственного оборудования: приемный бак 9 соединен через магистраль 13 с насосами 14, 15, при этом насос 14 магистралью 13 соединен с форсункой 5 вертикального эжекционного канала 3, а насос 15 магистралью 32 соединен с форсункой 6 горизонтального эжекционного канала 4, в нижней части корпуса 2 выполнена магистраль 16 для слива воды из корпуса 2 в приемный бак 9. Устройство снабжено дополнительной эжекционной камерой 17 с двумя (в данном примере) форсунками 18, 19 внутри нее; каплеуловитель 20 расположен в верхней части камеры 17 и выполнен так же, как каплеуловитель 8; воздухоприемные окна 21, 22, 23 размещены в нижней части камеры 17 при этом форсунки 18, 19 соединены магистралью 24 с системой 1 охлаждения производственного оборудования; в нижней части дополнительной эжекционной камеры 17 выполнена магистраль 25 для слива воды из нее в приемный бак 9; в приемном баке 9 выполнена перегородка 26 с отверстием 27 в нижней его части, отделяющая зону 28 слива воды из дополнительной эжекционной камеры от зоны 29 слива в приемный бак воды из корпуса 2; воздухоприемные окна 21, 22, 23 дополнительной эжекционной камеры 17 снабжены элементами 30, 33, 34 принудительной подачи воздуха, при этом в приемном баке 9 в зоне 28 установлен датчик температуры 35, соединенный соответственно электрическими цепями 36 с преобразователями частоты оборотов электродвигателей элементов принудительной подачи воздуха 30, 33, 34, а на корпусе 2 эжекционного устройства за каплеуловителями 8, 20 размещен роторный ветродвигатель 37, в донной части приемного бака 9 установлено устройство для дегазации воды 38, при этом верхняя часть приемного бака 9 соединена отводящими газоходами 39 с верхней частью корпуса 2 эжекционного устройства.The ejection device for cooling the circulating water of the cooling system 1 of the production equipment comprises a housing 2 with vertical 3 and horizontal 4 ejection channels; the ejection channel 3 is provided with a nozzle 5, and the ejection channel 4 is provided with a nozzle 6. The air discharge shaft 7 is provided in its upper part with droplet eliminators 8, which in a specific example are a set of parallel inclined plates. The receiving tank 9 is connected to the line 10 through the pump 11 with the cooling system of the production equipment: the receiving tank 9 is connected through the line 13 to the pumps 14, 15, while the pump 14 by the line 13 is connected to the nozzle 5 of the vertical ejection channel 3, and the pump 15 by the line 32 is connected with the nozzle 6 of the horizontal ejection channel 4, in the lower part of the housing 2 there is a line 16 for draining water from the housing 2 into the receiving tank 9. The device is equipped with an additional ejection chamber 17 with two (in this example) nozzles 18, 19 inside it; a droplet eliminator 20 is located in the upper part of the chamber 17 and is made in the same way as a droplet eliminator 8; air intake windows 21, 22, 23 are located in the lower part of the chamber 17, while the nozzles 18, 19 are connected by a highway 24 to the cooling system 1 of the production equipment; in the lower part of the additional ejection chamber 17, a line 25 is made for draining water from it to a receiving tank 9; in the receiving tank 9, a partition 26 is made with an opening 27 in its lower part separating the water discharge zone 28 from the additional ejection chamber from the drain zone 29 into the water receiving tank from the housing 2; the air intake windows 21, 22, 23 of the additional ejection chamber 17 are provided with forced air supply elements 30, 33, 34, while a temperature sensor 35 is installed in the receiving tank 9 in zone 28, connected respectively by electrical circuits 36 to the frequency converters of the electric motors of the forced air supply elements 30, 33, 34, and on the housing 2 of the ejection device behind the droplet eliminators 8, 20 a rotary wind turbine 37 is placed, a device for degassing water 38 is installed in the bottom of the receiving tank 9, while the upper part l the receiving tank 9 is connected to the exhaust ducts 39 with the upper part of the housing 2 of the ejection device.

Устройство для охлаждения оборотной воды работает следующим образом. Вода, нагретая системой 1 охлаждения производственного оборудования, по магистрали 24 поступает на форсунки 18, 19, размещенные в дополнительной эжекционной камере 17. При распылении горячей воды за счет эффекта эжекции через воздухоприемные окна 21, 22, 23 в камеру 17 поступает холодный воздух, который смешавшись с мелкодисперсными водяными каплями, охлаждает воду и через каплеуловитель 20 выходит за пределы устройства. Охлажденная вода из нижней части камеры 17 по магистрали 25 сливается в зону 28 приемного бака 9.A device for cooling the circulating water works as follows. Water heated by the cooling system 1 of the production equipment, through line 24, enters the nozzles 18, 19 located in the additional ejection chamber 17. When spraying hot water due to the ejection effect through the air inlets 21, 22, 23, cold air enters the chamber 17, which mixed with finely divided water droplets, cools the water and through the drip trap 20 goes beyond the device. Chilled water from the lower part of the chamber 17 along the line 25 is discharged into the zone 28 of the receiving tank 9.

При оптимальной температуре охлажденной воды она через отверстие 27 в нижней части перегородки 26 приемного бака 9 перетекает из зоны 28 в зону 29, откуда через магистраль 10 насосом 11 по магистрали 12 попадает в систему 1 охлаждения производственного оборудования.At the optimum temperature of the chilled water, it flows through the hole 27 in the lower part of the partition 26 of the receiving tank 9 from zone 28 to zone 29, from where it enters the cooling system 1 of the production equipment via pump 11 through line 12.

При температуре охлажденной воды выше оптимальной, которая может меняться от тепловой нагрузки производственного оборудования и температуры наружного воздуха, датчик температуры 35, установленный в приемном баке 9 в зоне 28, по электрическим цепям 36 подает сигнал на преобразователи частоты оборотов электродвигателей насосов 14, 15 и на преобразователи частоты оборотов электродвигателей элементов 30, 33, 34 принудительной подачи воздуха, что обеспечивает автоматический режим и экономичную их работу.When the chilled water temperature is above the optimum, which may vary due to the thermal load of the production equipment and the outdoor temperature, the temperature sensor 35, installed in the receiving tank 9 in zone 28, sends a signal to the frequency converters of the electric motors of the pumps 14, 15 and speed converters of electric motors of elements 30, 33, 34 of forced air supply, which ensures automatic operation and their economical operation.

При этом охлажденная вода по магистрали 13 насосами 14, 15 подается на форсунки 5 вертикального эжекционного канала 3 и форсунки 6 горизонтального эжекционного канала 4. При распылении воды за счет эффекта эжекции через воздуховодные окна в корпус 2 засасывается холодный воздух, который, смешиваясь с мелкодисперсной водяной каплей, охлаждает воду.In this case, the cooled water through the line 13 is pumped by pumps 14, 15 to the nozzles 5 of the vertical ejection channel 3 and the nozzles 6 of the horizontal ejection channel 4. When spraying water due to the ejection effect through the air ducts, cold air is sucked into the casing 2, which is mixed with finely divided water a drop, cools the water.

Охлажденная вода, насыщенная кислородом воздуха, по магистрали 16 сливается в зону 29 приемного бака 9, где в донной части подвергается обработке устройством для дегазации воды, при этом газообразные продукты оборотной воды по отводящим газоходам 39 поступают в верхнюю часть корпуса 2 эжекционного устройства и далее в роторный ветродвигатель 37. Обработанная охлажденная вода, не насыщенная кислородом, из зоны 29 приемного бака 9 через магистраль 10 насосом 11 по магистрали 12 подается в систему 1 охлаждения производственного оборудования. Нагретый воздух после каплеуловителей 8, 20 поступает в роторный ветродвигатель 37, размещенный на корпусе эжекционного устройства 2, в котором потенциальная энергия турбулентного потока используется для получения электрической энергии.Chilled water, saturated with oxygen, is discharged through line 16 to zone 29 of the receiving tank 9, where it is treated with a device for degassing water in the bottom part, while the gaseous products of circulating water pass through the exhaust ducts 39 to the upper part of the body 2 of the ejection device and then to rotary wind turbine 37. The treated chilled water, not saturated with oxygen, from the zone 29 of the receiving tank 9 through the line 10 by the pump 11 through the line 12 is supplied to the cooling system 1 of the production equipment. The heated air after the droplet eliminators 8, 20 enters the rotary wind turbine 37, located on the housing of the ejection device 2, in which the potential energy of the turbulent flow is used to produce electrical energy.

В качестве устройства для удаления растворенного кислорода из охлаждаемой воды могут быть использованы:As a device for removing dissolved oxygen from chilled water, the following can be used:

- устройство для дегазации жидкости, включающее ультразвуковой излучатель; Патент США №3284991, кл. 55-15, 1976 г.;- a device for degassing liquids, including an ultrasonic emitter; US patent No. 3284991, CL. 55-15, 1976;

- устройство для дегазации жидкости, включающее генератор электрогидравлических ударов с электродами; Авторское свидетельство СССР №128000, кл. C10G 33/02, 1957 г.- a device for degassing liquids, including an electrohydraulic shock generator with electrodes; USSR copyright certificate No. 128000, cl. C10G 33/02, 1957

Сопоставительный анализ изобретения позволяет сделать вывод, что новым является то, что устройство для дегазации воды размещено в донной части приемного бака, при этом верхняя часть приемного бака соединена отводящим газоходом с верхней частью корпуса эжекционного устройства, для отвода продуктов обработки охлаждаемой воды.A comparative analysis of the invention allows us to conclude that it is new that the device for water degassing is located in the bottom of the receiving tank, while the upper part of the receiving tank is connected by a flue duct to the upper part of the body of the ejection device, to divert the products of processing the cooled water.

В устройстве для охлаждения оборотной воды заявителем не выявлены известные технические решения, идентичные совокупности признаков заявленного устройства, что определяет, по мнению заявителя, соответствие критерию «новизна».In the device for cooling circulating water, the applicant has not identified known technical solutions that are identical to the set of features of the claimed device, which determines, according to the applicant, compliance with the criterion of "novelty."

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями в данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения «изобретательный уровень».Comparison of the proposed solutions with other technical solutions in the art allows us to conclude that the criteria of the invention are "inventive step".

Изобретение позволяет обеспечивать эффективное удаление растворенного кислорода из охлаждаемой воды, подаваемой по трубопроводам на технологическое оборудование, значительно снизить коррозионное воздействие на металлические поверхности, изготовленные из углеродистых сталей, повысить пределы выносливости металла и увеличить срок безопасной и надежной эксплуатации трубопроводов и технологического оборудования, отказаться от использования дорогостоящих нержавеющих и коррозионно-стойких сталей.EFFECT: invention enables efficient removal of dissolved oxygen from cooled water supplied through pipelines to technological equipment, significantly reduces the corrosion effect on metal surfaces made of carbon steels, increases the metal endurance limits and increases the period of safe and reliable operation of pipelines and technological equipment, and eliminates the use of expensive stainless and corrosion-resistant steels.

Claims

An ejection device for cooling the circulating water of the production equipment cooling system, comprising a housing with vertical and horizontal ejection channels equipped with nozzles, and an air discharge shaft equipped with droplet eliminators in its upper part, a receiving tank, connected by the mains into which the pumps are connected, with a production cooling system equipment, with a nozzle of a vertical ejection channel and with a nozzle of a horizontal ejection channel, while in the lower part of the housing a highway for draining water from the housing into the receiving tank, an additional ejection chamber with one or more nozzles inside it, with a drip trap in its upper part and one or more air intake windows in its lower part, nozzles placed in an additional ejection chamber connected to the highway with cooling system of production equipment, in the lower part of the additional ejection chamber, a line is made for draining water from it to a receiving tank, in which a partition is made with an opening in the lower part, the discharge zone into the receiving tank of water from the housing from the discharge zone into it from an additional ejection chamber, the intake windows of which can be equipped with forced air supply elements, and a temperature sensor is installed in the receiving tank, connected respectively by electric circuits to the frequency converters of the speed of the electric motors of the water supply pumps for cooling equipment and speed converters of electric motors of forced air supply elements, while on the body of the ejection device CTBA drop catchers disposed for rotary wind turbine, characterized in that in order to improve performance it is provided with a device for degassing water, placed in the bottom of the receiving tank, wherein the top portion of the receiving tank connected to the discharging flue to the upper part of the ejection device body.