RU2168132C2

RU2168132C2 - Cooling tower

Info

Publication number: RU2168132C2
Application number: RU97116692A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Недвига
Original assignee: ОАО "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева"
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: cooling of liquid in cooling towers. SUBSTANCE: the cooling tower has an external envelope made massive from the foundation to the level of the water-distributing device of the peripheral zone of the cooling tower, with a sprinkler located under it; located between the central and peripheral zones of the cooling tower is a vertical impermeable partition in the form of a shaft; positioned in the upper part of the shaft is the upper horizontal deflecting shield with bent and slotted edges-dissectors of the film of moving water into drops, the central water-distributing device is positioned downwards in the shaft internal zone, or under its lower termination, and provided with injectors directed upwards and at an angle equal to 45 to 90 deg to the horizontal, and positioned on the whole internal surface of the shaft are deflecting shields similar to those in the upper part of the shaft at an angle equal to 90 to 135 deg. EFFECT: prevented freezing around of the inlet openings and sprinkler in winter, enhanced maneuverability of the cooling process, reduced noise of water falling into the pond. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для высокоманевренного охлаждения жидкости в градирнях. The invention relates to the field of power engineering and is intended for highly maneuverable cooling of liquids in cooling towers.

Известна вентиляторная градирня, применяемая в оборотном водоснабжении, требующем устойчивого и глубокого охлаждения воды при высоких удельных гидравлических и тепловых нагрузках (см. "Пособие по проектированию градирен" (к СНиП 2.04.02-84), ВНИИ ВОДГЕО Госстрой СССР, Москва, 1989, стр. 6 п.2 "Вентиляторные градирни"). Known fan cooling tower used in recycled water supply, requiring stable and deep cooling of water at high specific hydraulic and thermal loads (see "Guide for the design of cooling towers" (to SNiP 2.04.02-84), VNII VODGEO Gosstroy USSR, Moscow, 1989, p. 6 p. 2 "Fan cooling towers").

Технологическая схема вентиляторной градирни включает в себя: оболочку (корпус), водораспределительное устройство, ороситель, водоуловитель, водосборный бассейн, вентиляторную установку с диффузором. Вентиляторная градирня может быть противоточной или поперечно-точной в зависимости от направления движения по отношению друг к другу воды и воздуха, а также капельной, капельно-пленочной и пленочной в зависимости от конструкции охладительного устройства. The technological scheme of a fan cooling tower includes: a shell (casing), a water distribution device, an irrigator, a water catcher, a catchment basin, a fan unit with a diffuser. A fan cooling tower may be countercurrent or transversely accurate depending on the direction of movement of water and air relative to each other, as well as drip, drip-film and film, depending on the design of the cooling device.

В известных вентиляторных градирнях эффективность охлаждения зависит от мощности вентилятора и расходов тепла и воды в зоне тепломассообмена. При контакте охлажденной воды и наружного воздуха, который имеет место как при нагнетательной, так и при отсасывающей системах вентиляции, обмерзание в зоне входа воздуха серьезно нарушает режим работы градирни при отрицательных температурах наружного воздуха. In known fan cooling towers, the cooling efficiency depends on the fan power and the heat and water consumption in the heat and mass transfer zone. With the contact of chilled water and outside air, which occurs both with the discharge and with the exhaust ventilation systems, freezing in the air inlet area seriously violates the operation of the tower at negative outside temperatures.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является градирня, содержащая вытяжную башню с противоточной ступенью оросителя в центральной зоне и поперечно-точной ступенью оросителя и водораспределительным устройством, расположенными по периферии, центральное водораспределительное устройство, водосборный бассейн, снабженный перегородкой с отверстием для трубопровода отвода охлажденной воды, разделяющей бассейн на центральный и периферийный отсеки, первый из которых расположен под противоточной ступенью оросителя, а последний - под его поперечно-точной ступенью, всасывающую трубу, трубопровод горячей воды, причем трубопровод отвода охлажденной воды сообщен с центральным отсеком бассейна (см. авторское свидетельство СССР N 868297, МПК F 28 C 1/06, 1981). Closest to the claimed invention in terms of essential features is a cooling tower containing an exhaust tower with a countercurrent sprinkler stage in the central zone and a transverse-precise sprinkler stage and a water distribution device located at the periphery, a central water distribution device, a drainage basin equipped with a partition with an opening for the drain pipe chilled water dividing the pool into the central and peripheral compartments, the first of which is located under the counterflow the irrigation step, and the last one underneath its transversely accurate step, the suction pipe, the hot water pipe, and the chilled water pipe is connected to the central compartment of the pool (see USSR author's certificate N 868297, IPC F 28 C 1/06, 1981) .

Основным недостатком такой градирни является возникновение обмерзания входных окон и зоны тепломассообмена в периферийной поперечно-точной ступени или, в случае ее отключения, в центральной противоточной ступени градирни, а также уменьшение возможности широкой маневренности процесса охлаждения жидкости, повышения эффективности охлаждения жидкости при различных гидравлических и тепловых нагрузках на градирню, снижения шума от падающей в бассейн воды. The main disadvantage of such a cooling tower is the occurrence of freezing of the inlet windows and the heat and mass transfer zone in the peripheral transverse-precision stage or, if it is turned off, in the central countercurrent stage of the cooling tower, as well as reducing the possibility of wide maneuverability of the liquid cooling process, increasing the efficiency of liquid cooling for various hydraulic and thermal cooling tower loads, noise reduction from water falling into the pool.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение обмерзания водных окон и оросителя в зимний период эксплуатации, когда используется тяга как вентилятора, так и эжекционная, благодаря чему происходит исключение бокового выноса воды, повышение маневренности процесса охлаждения, а также уменьшение шума от падающей в бассейн воды. The objective of the invention is to prevent freezing of water windows and sprinkler during the winter period of operation, when both the fan traction and the ejection traction are used, which eliminates lateral water outflow, increases the maneuverability of the cooling process, and reduces noise from water falling into the pool.

Задача решается тем, что градирня содержит вытяжную башню с противоточной ступенью оросителя в центральной зоне градирни и поперечно-точной ступенью оросителя и с водораспределительным устройством, расположенными в периферийной зоне, центральное водораспределительное устройство, водосборный бассейн, снабженный перегородкой с отверстием под трубопровод отвода охлажденной воды, разделяющей бассейн на центральный и периферийный отсеки, первый из которых расположен под противоточной ступенью оросителя, а последний - под его поперечно-точной ступенью, всасывающую трубу, трубопровод горячей воды, при этом трубопровод отвода охлажденной воды сообщен с центральным отсеком бассейна. Кроме того, градирня содержит внешнюю оболочку, выполненную сплошной от основания до уровня водораспределительного устройства периферийной зоны градирни, под которым расположен ороситель, между центральной и периферийной зонами градирни расположена вертикальная непроницаемая перегородка в виде шахты, нижнее окончание которой не доходит до уровня водосборного бассейна на величину ширины или больше ширины периферийной зоны градирни, в верхней части шахта соединена с диффузором с размещенным в нем вентилятором, под которым установлено водоуловительное устройство, кроме того, в верхней части шахты расположен верхний горизонтальный отражательный экран с отогнутыми и с прорезями краями-рассекателями пленки движущейся воды на капли, а центральное водораспределительное устройство размещено внизу во внутренней зоне шахты или под нижним ее окончанием и снабжено форсунками, направленными вверх и под углом β = 45....90^o, к горизонтали так, чтобы верхняя часть образованных форсунками факелов разбрызгивания при соприкосновении их со стенкой шахты не выходила за пределы верхнего горизонтального отражательного экрана, а на всей внутренней поверхности шахты расположены отражательные экраны такие же, как и в верхней части шахты, по углом α = 90. . . 135^o, высоконапорный насос, соединенный с центральным водораспределительным устройством и со всасывающей трубой, при этом всасывающая труба расположена в периферийном отсеке водосборного бассейна и снабжена оголовком, соединенным с трубопроводом горячей воды, причем всасывающая труба и трубопровод горячей воды снабжены вентилями.The problem is solved in that the cooling tower contains an exhaust tower with a countercurrent sprinkler stage in the central zone of the cooling tower and a transverse-precise sprinkler stage and a water distribution device located in the peripheral zone, a central water distribution device, a drainage basin equipped with a partition with an opening for the chilled water pipe, dividing the pool into the central and peripheral compartments, the first of which is located under the countercurrent stage of the irrigator, and the last under its transverse internal step, suction pipe, hot water pipe, wherein the conduit outlet chilled water compartment communicates with the central pool. In addition, the tower contains an outer shell made continuous from the base to the level of the water distribution device of the peripheral zone of the tower, under which there is a sprinkler, between the central and peripheral zones of the tower there is a vertical impermeable partition in the form of a shaft, the lower end of which does not reach the level of the drainage basin by an amount width or more than the width of the peripheral zone of the tower, in the upper part of the shaft is connected to the diffuser with a fan located in it, under which is installed a water trap device, in addition, in the upper part of the mine there is an upper horizontal reflective screen with bent and cut-off edges-dividers of a film of moving water into droplets, and the central water distribution device is located below in the inner zone of the mine or under its lower end and is equipped with nozzles pointing up and an angle β = 45 .... 90 ^o, to the horizontal so that the upper part of the torch spraying nozzles formed in contact with their wall shafts do not extend beyond verhneg Horizontal reflection screen, and the entire inner surface of the shaft are arranged reflective screens are the same as in the upper part of the shaft at an angle α = 90.. . 135 ^o , a high-pressure pump connected to a central water distribution device and to a suction pipe, wherein the suction pipe is located in the peripheral compartment of the catchment basin and is equipped with a head connected to the hot water pipe, and the suction pipe and hot water pipe are equipped with valves.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез градирни;
на фиг. 2 - плановая картина центральной и периферийной зон охлаждения со схемой расположения трубопроводов и форсунок;
на фиг. 3 - схематично показан фрагмент вертикального разреза шахты;
на фиг. 4 - плановый вид стенки шахты и подводящего трубопровода центрального водораспределительного устройства с форсунками.In FIG. 1 shows a vertical section through a cooling tower;
in FIG. 2 - a planned picture of the central and peripheral cooling zones with the layout of pipelines and nozzles;
in FIG. 3 - schematically shows a fragment of a vertical section of the mine;
in FIG. 4 is a plan view of a shaft wall and a supply pipe of a central water distribution device with nozzles.

Вентиляторная градирня содержит диффузор 1, вентилятор 2, водоуловительное устройство 3, внешнюю оболочку 7, выполненную сплошной от основания до уровня водораспределительного устройства 5 периферийной зоны градирни, под которым расположен ороситель 9, между центральной и периферийной зонами градирни расположена вертикальная непроницаемая перегородка в виде шахты 10, в верхней части шахты 10 расположен верхний горизонтальный отражательный экран 8 с отогнутыми и с прорезями краями-рассекателями 22, центральное водораспределительное устройство 11 размещено внизу во внутренней зоне шахты 10 или под ее нижним окончанием и снабжено форсунками 12, направленными вверх и под углом β = 45...90^o, к горизонтали так, чтобы верхняя часть образованных форсунками 12 факелов разбрызгивания при соприкосновении их со стенкой шахты 10 не выходила за пределы верхнего горизонтального отражательного экрана 8, а по всей внутренней поверхности шахты 10 расположены отражательные экраны 8 такие же, как и в верхней части шахты 10, под углом α = 90. . .135^oC. Градирня содержит водосборный бассейн, снабженный перегородкой 13 с отверстием под трубопровод 15 отвода охлажденной воды, разделяющей бассейн на центральный и периферийный отсеки 16 и 14, первый из которых расположен под противоточной ступенью оросителя, а последний - под его поперечно-точной ступенью. Кроме того, градирня содержит всасывающую трубу 17, трубопровод 21 горячей воды, при этом трубопровод 15 отвода охлажденной воды сообщен с центральным отсеком 16 бассейна. Высоконапорный насос 19 соединен с центральным водораспределительным устройством 11 со всасывающей трубой 17, при этом всасывающая труба 17 расположена в периферийном отсеке 14 водосборного бассейна и снабжена оголовком 18, соединенным с трубопроводом 21 горячей воды, причем всасывающая труба 17 и трубопровод 21 горячей воды снабжены вентилями 20.The fan tower contains a diffuser 1, fan 2, a water trap 3, an outer shell 7, which is continuous from the base to the level of the water distribution device 5 of the peripheral zone of the tower, under which the sprinkler 9 is located, between the central and peripheral zones of the tower there is a vertical impenetrable partition in the form of a shaft 10 , in the upper part of the shaft 10 is located the upper horizontal reflective screen 8 with bent and cut-through edges-dividers 22, a central water distribution device The property 11 is placed below in the inner zone of the shaft 10 or under its lower end and is equipped with nozzles 12 directed upward and at an angle β = 45 ... 90 ^o to the horizontal so that the upper part of the spray nozzles formed by the nozzles 12 when they come into contact with the wall mine 10 did not go beyond the upper horizontal reflective screen 8, and on the entire inner surface of the mine 10 are reflective screens 8 are the same as in the upper part of the mine 10, at an angle α = 90.. .135 ^o C. The cooling tower contains a catchment basin, equipped with a baffle 13 with an opening for the chilled water pipe 15, dividing the pool into central and peripheral compartments 16 and 14, the first of which is located under the countercurrent stage of the sprinkler, and the last under its transversely accurate step. In addition, the tower contains a suction pipe 17, a hot water pipe 21, while the chilled water pipe 15 is in communication with the central compartment 16 of the pool. The high-pressure pump 19 is connected to the central water distribution device 11 with a suction pipe 17, while the suction pipe 17 is located in the peripheral compartment 14 of the drainage basin and is equipped with a head 18 connected to the hot water pipe 21, and the suction pipe 17 and the hot water pipe 21 are provided with valves 20 .

Градирня работает следующим образом. А период жаркого времени года, требующего максимального тепломассообмена, нагретая вода посредством открытия или закрытия соответствующих вентилей 20 подводится к периферийному водораспределительному устройству 5, включается вентилятор 2 и охлаждение расхода воды происходит в периферийной зоне в режиме прямотока в оросительном устройстве, факеле разбрызгивания и в капельном потоке под оросительным устройством, проходящим сверху вниз внешним атмосферным воздухом. Далее за счет тяги вентилятора и эжжекционного эффекта форсунок 12 центрального водораспределительного устройства 11, напор на которых при этом повышается за счет включения высоконапорного насоса 19 с забором воды из периферийного отсека водосборного бассейна градирни, воздух, проходя через зону капельного потока, продолжает съем тепла в центральной зоне градирни, затем после охлаждения вода попадает в центральный отсек 16 водосборного бассейна, а из него в трубопровод 15 отвода охлажденной воды, а воздух, проходя через водоуловительное устройство 3, выбрасывается в атмосферу. The cooling tower works as follows. And the period of the hot season, requiring maximum heat and mass transfer, heated water by opening or closing the corresponding valves 20 is supplied to the peripheral water distribution device 5, the fan 2 is turned on and the water flow is cooled in the peripheral zone in the direct-flow mode in the irrigation device, spray torch and in the drop stream under the irrigation device passing from top to bottom with outside atmospheric air. Further, due to the fan traction and the ejection effect of the nozzles 12 of the central water distribution device 11, the pressure on which is increased due to the inclusion of a high-pressure pump 19 with water intake from the peripheral compartment of the cooling tower drainage basin, air passing through the drip zone continues to collect heat in the central zone of the tower, then after cooling, water enters the central compartment 16 of the catchment basin, and from it into the chilled water discharge pipe 15, and the air passing through the water trap roystvo 3 is discharged into the atmosphere.

При низких положительных температурах наружного воздуха в систему охлаждения включается периферийный контур и центральный капельный контур, с забором расхода воды из периферийного отсека 14 водосборного бассейна градирни. Вентилятор 2 при этом не включается. At low positive outside temperatures, the peripheral circuit and the central drip circuit are included in the cooling system, with the intake of water flowing from the peripheral compartment 14 of the cooling tower drainage basin. Fan 2 does not turn on.

При отрицательных температурах наружного воздуха в охладительный цикл включается периферийный и центральный контуры с забором воды из трубопровода 21 горячей воды с пониженными расходами. Вентилятор 2 при этом не включается. At negative outside temperatures, the peripheral and central circuits with the intake of water from the hot water pipe 21 with reduced flow rates are included in the cooling cycle. Fan 2 does not turn on.

При очень низких отрицательных температурах наружного воздуха с помощью высоконапорного насоса 2 горячая вода подается в центральную брызгальную зону градирни, периферийная зона градирни отключается и также не включается вентилятор 2. At very low negative outside temperatures with the help of a high-pressure pump 2, hot water is supplied to the central spray zone of the tower, the peripheral zone of the tower is turned off and the fan 2 also does not turn on.

Claims

A cooling tower containing an exhaust tower with a countercurrent sprinkler stage in the central zone of the tower and a transverse-precise sprinkler stage and a water distribution device located in the peripheral zone, a central water distribution device, a catchment basin equipped with a partition with an opening for a chilled water pipe that divides the pool into a central one and peripheral compartments, the first of which is located under the countercurrent stage of the sprinkler, and the last under its transverse-exact stage, suction a pipe, a hot water pipe, wherein the chilled water pipe is in communication with the central compartment of the pool, characterized in that the tower contains an outer shell that is continuous from the base to the level of the water distribution device of the peripheral zone of the tower, under which the sprinkler is located, between the central and peripheral zones the tower is a vertical impenetrable partition in the form of a shaft, the lower end of which does not reach the level of the catchment basin by a width or more the periphery of the tower, in the upper part of the shaft is connected to a diffuser with a fan placed under it, under which a water trap is installed, in addition, in the upper part of the shaft there is an upper horizontal reflective screen with bent and cut-off edges that divide the film of moving water into drops, and the central water distribution device is located below in the inner zone of the mine or under its lower end and is equipped with nozzles directed upward and at an angle β = 45 ... 90 ^o to the horizontal so that The upper part of the spray torches formed by the nozzles when they touched the shaft wall did not extend beyond the upper horizontal reflective screen, and on the entire inner surface of the shaft there were reflective screens, the same as in the upper part of the shaft, at an angle α = 90 ... 135 ^o , a high-pressure pump connected to the central water distribution device and to the suction pipe, the suction pipe being located in the peripheral compartment of the catchment basin and provided with a head connected to the pipeline hot water house, and the suction pipe and the hot water pipe are equipped with valves.