Устройство для распределения воды в градирне

1 Область техники Изобретение относится к теплоэнергетике,в частности к устройствам для охлаждения оборотной воды на электростанциях и промышленных предприятиях, а именно, к устройствам для распределения воды. Предшествующий уровень техники При охлаждении оборотной воды на электростанциях и промышленных предприятиях в градирнях широко используются устройства,распределяющие охлаждаемую воду в восходящем потоке охлаждающего воздуха. Поток охлаждаемой воды в силу ряда технологических причин неравномерен и постоянно колеблется во времени, в то время как характеристики восходящего потока охлаждающего воздуха остаются относительно стабильными во времени. Воздух поступает в градирню через имеющиеся в нижней части корпуса градирни по всему ее периметру специальные окна. Этот поток воздуха в силу аэродинамических процессов в сечении градирни распределяется таким образом, что по периферии градирни он наибольший. Для организации рационального теплообмена между охлаждаемой водой и восходящим потоком охлаждающего воздуха в градирнях применяются устройства для распределения воды, предусматривающие регулируемое осуществление контакта охлаждаемой воды и охлаждающего воздуха. Известно техническое решение (заявка Японии 3-30080), согласно которому поток охлаждаемой воды подается для распределения в восходящем потоке охлаждаемого воздуха в горизонтальные трубки с распылителями, образующие в вертикальной плоскости градирни несколько уровней распределения, которые в зависимости от количества подаваемой на охлаждение воды могут быть последовательно включены или отключены. При этом вода в распылители подается под постоянным напором независимо от общего количества подаваемой на охлаждение воды, что позволяет получать из распылителей стабильные по своим характеристикам факелы распыла воды, необходимые для осуществления теплообмена между охлаждаемой водой и восходящим потоком охлаждающего воздуха. Конструкция предусматривает для каждого уровня распределения воды отдельный подводящий стояк со специальным регулирующим клапаном, расположенным за пределами корпуса градирни, что в целом представляет собой достаточно сложную систему управления потоком поступающей на охлаждение воды. Наличие нескольких водопроводящих стояков и системы управления приводит к удорожанию и усложнению монтажа и эксплуатации всей конструкции. Кроме того, данное решение предполагает только равномерное распределение воды в горизонтальной плоскости градирни на каждом уровне распределения, что не дает возмож 000661 2 ности корректировать распределение охлаждаемой воды в соответствии с вышеуказанными особенностями восходящего потока охлаждающего воздуха. Известно также техническое решение (заявка ФРГOS 37 35 112), согласно которому в горизонтальной плоскости потока восходящего газа с нестабильными в этой плоскости физическими характеристиками расположено распределительное устройство для подаваемой в поток газа жидкости через распылительные форсунки,собранные в отдельные группы, каждая из которых подсоединена к общей подводящей линии отдельно и может регулироваться, включаться и отключаться независимо от других. Такая конструкция расширяет технологические возможности устройства и позволяет посредством регулируемого включения-отключения отдельных групп распылительных форсунок корректировать и осуществлять дифференцированный контакт жидкости с восходящим потоком газа. Однако такое регулирование осуществляется посредством дроссельных клапанов, располагающихся вне зоны осуществления контакта жидкости и восходящего потока газа, что усложняет конструкцию и требует дополнительных затрат электроэнергии. Известно также техническое решение (а.с. СССР 1290056), согласно которому поток охлаждаемой воды подается в градирню по вертикальному стояку для распределения в восходящем потоке воздуха через установленные на расположенных горизонтально трубопроводах разбрызгиватели, образующие несколько независимых групп, последовательно включающиеся и отключающиеся под действием сил гравитации в зависимости от количества поступающей в стояк воды. Эти независимые группы распылителей расположены в объеме градирни таким образом, что основная масса подаваемой для охлаждения воды распределяется в потоке восходящего охлаждающего воздуха вблизи корпуса градирни, учитывая тем самым аэродинамику восходящего в градирне воздушного потока. Однако данные группы распылителей независимо снабжаютсяводой за счет того, что они расположены на горизонтальных трубопроводах, последовательно установленных на питающих их наклонных раздающих коллекторах и образующих таким образом несколько ярусов. При этом образуется достаточно громоздкая ярусная конструкция, требующая установку усложненных опор для наклонных раздающих коллекторов. Более того, монтаж таких ярусных конструкций возможен только в цилиндрических градирнях, причем таких конструкций в корпусе градирни может находиться не более одной, что значительно ограничивает использование такого технического решения в промышленности. Исходя из всего вышеизложенного, настоящее изобретение должно решить задачу 3 создания устройства для распределения воды в градирне, конструктивное решение которого позволило бы рационально и эффективно осуществлять теплообмен при непосредственном контакте изменяющегося по величине потока охлаждаемой воды и восходящего потока охлаждающего воздуха при одновременном упрощении конструкции устройства и расширении его технологических возможностей. Сущность изобретения Для решения поставленной задачи согласно настоящему изобретению предлагается устройство, представляющее собой располагаемую в одной горизонтальной плоскости градирни конструкцию с вертикальным подводящим стояком и отходящими от него коллекторами,снабжающими водой через последовательно подключенные к ним на различных гидростатических уровнях вертикальные заборные стояки горизонтальные распределительные трубопроводы с установленными на них разбрызгивателями. В зависимости от размеров оснащаемой градирни к одному коллектору может быть подключено различное количество вертикальных заборных стояков, но не менее двух, уровень гидростатического забора которых будет различен. Здесь и далее в описании изобретения под первым уровнем забора воды будет подразумеваться гидростатический уровень, организованный на периферийном, максимально приближенном к корпусу градирни участке коллектора. Уровни гидростатического забора воды последовательно увеличиваются в направлении от периферийного участка каждого коллектора к вертикальному подводящему стояку, т.е. второй уровень выше первого, третий - выше второго и т.д. При такой организации снабжения водой установленные на горизонтальных распределительных трубопроводах разбрызгиватели будут образовывать, по меньшей мере, две группы, по меньшей мере, одна из которых, подключенная к коллектору вертикальными заборными стояками второго и последующих уровней, может отключаться. Отключение групп разбрызгивателей, снабжаемых водой вертикальными заборными стояками второго и последующих уровней, происходит при понижении уровня поступающей в вертикальный подводящий стояк воды, вследствие чего она не может поступать на более высокий по сравнению с предыдущим уровень. Таким образом, с увеличением количества поступающей на охлаждение в вертикальный подводящий стояк воды в процессе водораспределения последовательно принимают участие подключенные к каждому коллектору вертикальные заборные стояки второго и последующих уровней, снабжающие водой все более удаленные от корпуса градирни группы распылителей, образующие в горизонтальной плоскости градирни концентрические пояса распределения воды, что в соответствии с выше описанными 4 аэродинамическими особенностями поступающего в градирню восходящего потока охлаждающего воздуха обеспечивает высокоэффективный теплообмен между ним и охлаждаемой водой. Далее, согласно настоящему изобретению,различные уровни забора воды организованы так, что вертикальные заборные стояки первого уровня подключены к коллектору на периферийном участке непосредственно в нижней части его сечения. Такое подключение обеспечивает их участие в системе водораспределения даже при минимальном количестве поступающей в коллектор воды. Также, согласно настоящему изобретению,вертикальные заборные стояки второго и последующих уровней забора воды подключаются к коллектору при помощи снабженных выводами в атмосферу различных по высоте заборных патрубков. Кроме того, согласно настоящему изобретению, предусмотрено, что на горизонтальных распределяющих трубопроводах, подключенных к коллекторам вертикальными заборными стояками первого уровня, для улучшения технологических и эксплуатационных качеств устройства в целом разбрызгиватели устанавливаются под углом 15-35. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлена схема устройства для распределения воды согласно изобретению,расположенного в корпусе цилиндрической градирни (вид сверху); на фиг. 2 - схема устройства для распределения воды согласно изобретению, расположенного в корпусе цилиндрической градирни в разрезе по линии А-А; на фиг. 3 - схема фрагмента устройства для распределения воды согласно изобретению, образуемого одним коллектором; на фиг. 4 - схема работы образуемого одним коллектором фрагмента устройства для распределения воды в градирне согласно изобретению при различных гидростатических уровнях подаваемой на охлаждение воды в вертикальном подводящем стояке; на фиг. 5 - схема предпочтительной установки в устройстве для распределения воды согласно изобретению разбрызгивателей на горизонтальных трубопроводах, питаемых вертикальными заборными стояками первого гидростатического уровня; на фиг. 6 - схема расположения в корпусе цилиндрической градирни нескольких устройств согласно изобретению (вид сверху); на фиг. 7 - схема расположения устройства для распределения воды согласно изобретению по отношению к прямоугольному в горизонтальном сечении корпусу промышленной градирни. 5 Описание предпочтительного использования изобретения Как показано на фиг. 1, устройство для распределения воды в градирне согласно изобретению располагается в корпусе градирни 1 и состоит из центрального подводящего стояка 2,отходящих от него коллекторов 3, число которых равно числу граней корпуса градирни 1, к которым они перпендикулярно направлены. Коллекторы 3 сообщаются с распределительными трубопроводами 4, на которых установлены разбрызгиватели 5. Установленные на распределительных трубопроводах 4 разбрызгиватели 5 образуют в корпусе градирни 1 концентрические пояса распределения воды, радиус которых уменьшается от периферии к центру. Как показано на фиг. 2, коллекторы 3 отходят от подводящего стояка 2 горизонтально и сообщаются с распределительными трубопроводами 4 через вертикальные заборные стояки 6. Все распределительные трубопроводы 4, на которых установлены разбрызгиватели 5, располагаются в одной горизонтальной плоскости градирни. Разбрызгиватели 5 могут быть различной конструкции, предпочтительно центробежной. Как показано на фиг. 3, распределительные трубопроводы 4', 4, 4 с установленными на них разбрызгивателями 5 расположены горизонтально и подсоединяются к горизонтальному коллектору 3 через вертикальные заборные стояки 6', 6", 6"' разных гидростатических уровней. Вертикальный заборный стояк 6' первого гидростатического уровня подсоединен к горизонтальному коллектору 3 на его периферийном участке непосредственно в нижней части его сечения. Вертикальные заборные стояки 6" и 6 последующих гидростатических уровней подсоединены к горизонтальному коллектору 3 при помощи заборных патрубков 7, снабженных выводами в атмосферу 8. Устройство для распределения воды в градирне согласно изобретению работает следующим образом. Поступающая на охлаждение вода, как показано на фиг. 4, через вертикальный подводящий стояк 2 наполняет каждый горизонтальный коллектор 3 и попадает через вертикальный заборный стояк первого гидростатического уровня 6' в горизонтальный трубопровод 4', откуда посредством разбрызгивателей 5 распределяется в потоке охлаждающего воздуха. Таким образом первым включается периферийный, наиболее близко расположенный к корпусу градирни пояс распределения воды в корпусе градирни, образованный разбрызгивателями 5, питаемыми вертикальными заборными стояками первого гидростатического уровня. Как показано на фиг. 4, самовключение групп разбрызгивателей, питаемых водой через вертикальные заборные стояки последующих гидростатических уровней происходит в уст 000661 6 ройстве согласно изобретению следующим образом. При увеличении объема поступающей на охлаждение воды ее уровень в подводящем стояке 2 постепенно повышается и достигает гидростатического уровня второго вертикального заборного стояка 6', определенного патрубком 7'. Вода заполняет патрубок 7' и через вертикальный заборный стояк 6" второго гидростатического уровня поступает в присоединенный к нему горизонтальный распределительный трубопровод 4, где распределяется в потоке поступающего воздуха через установленные на нем распылители 5. Таким образом самовключается рядом с периферийным следующий пояс распределения воды в корпусе градирни, образованный группами распылителей 5, питаемыми вертикальными заборными стояками второго гидростатического уровня. При дальнейшем увеличении объема поступающей на охлаждение воды ее уровень в подводящем стояке 2 достигает последующего гидростатического уровня, определенного патрубком 7, соединяющим горизонтальный коллектор 3 с вертикальным заборным стояком 6. Происходит процесс самовключения групп распылителей 5, образующих следующий пояс распределения воды в корпусе градирни. Количество гидростатических уровней и соответственно поясов распределения воды в корпусе градирни определяется особенностями технологического процесса в каждом конкретном случае отдельно. При понижении объема поступающей на охлаждение воды ее уровень в подводящем стояке 2 снижается, на что первым реагирует патрубок 7 с наиболее высоким гидростатическим уровнем и который, будучи снабженным выводом в атмосферу 8", прекращает подачу воды в вертикальный заборный стояк 6 и таким образом происходит самоотключение группы распылителей 5, снабжаемых водой через вертикальные заборные стояки наиболее высокого уровня и всего последнего пояса распределения воды в корпусе градирни. При дальнейшем понижении объема поступающей в вертикальный подводящий стояк 2 воды последовательно отключаются остальные группы распылителей, образующие в градирне концентрические пояса распределения воды. Последним отключается пояс распределения воды, образованный группами распылителей, которые снабжаются водой через вертикальные заборные стояки первого уровня. Согласно изобретению, как показано на фиг. 5, для обеспечения наиболее полного контакта распределяемой для охлаждения через распылители 5 периферийного пояса воды и потока охлаждающего воздуха, поступающего в корпус градирни по его периметру, распылители 5 периферийного пояса установлены на гори 7 зонтальном трубопроводе 4 под углом к вертикали в сторону корпуса градирни 1. Этот угол определяется особенностями поступающего в градирню охлаждающего воздуха. В периферийной области градирни направление потока воздуха составляет в среднем 15-30 к вертикали, а в центре приближается к вертикальному. Для достижения наиболее эффективного охлаждения воды ее подачу в периферийной зоне градирни согласно изобретению корректируют в соответствии с этими особенностями. Предлагаемое техническое решение согласно изобретению предусматривает самовключение и самовыключение в корпусе градирни концентрических поясов распределения воды, что обеспечивает независимо от количества поступающей на охлаждение воды ее наиболее оптимальное распределение в потоке поступающего в градирню воздуха при полном отсутствии автоматики и громоздких конструкций, ограничивающих сферу применения технического решения. Промышленная применимость Техническое решение согласно изобретению может применяться в градирнях различных конструкций. Как показано на фиг. 6, устройство для распределения воды в градирне согласно изобретению может быть использовано для оснащения цилиндрической градирни большого диаметра для охлаждения очень больших объемов воды. В этом случае в корпусе градирни 1 устанавливается несколько таких устройств с центральными подводящими стояками 2, которые снабжают подаваемой на охлаждение водой установленные на распределительных трубопроводах 4 разбрызгиватели 5 через коллекторы 3, организованные в горизонтальной плоскости градирни в соответствии с ее геометрией так,что образуется несколько концентрических поясов. Как показано на фиг. 7, устройство для распределения воды в градирне согласно изобретению может быть использовано для оснащения прямоугольной в горизонтальном сече Фиг. 1 8 нии промышленной градирни. В этом случае подводящий стояк может располагаться за пределами корпуса градирни 1, а установленные на распределительных трубопроводах 4 распылители 5 снабжаются водой через коллекторы 3,установленные в корпусе градирни 1 параллельно в одной горизонтальной плоскости. Устройство согласно изобретению может применяться как в градирнях с безнапорным водораспределением, так и в градирнях с напорным водораспределением. В этом случае функцию подводящего вертикального стояка выполняет напорный водопровод. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для распределения воды в градирне, содержащее вертикальный подводящий стояк с коллекторами, снабжающими водой горизонтальные раздающие трубопроводы с установленными на них разбрызгивателями,отличающееся тем, что горизонтальные раздающие трубопроводы последовательно подключены к коллекторам вертикальными заборными стояками, по меньшей мере, двух уровней забора воды и образуют на каждом коллекторе,по меньшей мере, две группы разбрызгивателей,по меньшей мере, одна из которых может отключаться. 2. Устройство п.1, отличающееся тем, что вертикальные заборные стояки первого уровня забора воды подключены к коллектору на периферийном участке непосредственно в нижней части его сечения. 3. Устройство по пп.1-2, отличающееся тем, что вертикальные заборные стояки второго и последующих уровней забора воды подключены к коллектору при помощи заборных патрубков, снабженных выводами в атмосферу. 4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что на горизонтальных распределительных трубопроводах, подключенных к коллекторам вертикальными заборными стояками первого уровня забора воды, разбрызгиватели установлены под углом 15-35.