RU2743154C1 - Low pressure cooling tower for water distillation - Google Patents

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of thermal power engineering and can be used to cool the condenser of a heat pump, motors, generators and capacitors in power plants, as well as to obtain distilled water for drinking or for technological use. In a low pressure cooling tower for distillation of water, consisting of a sealed vessel, a droplet separator, a main heat exchanger, a water sprinkler and pipelines for supplying and removing heated and chilled water, a float valve, a salt concentration sensor, a valve for water discharge and a circulation pump for transferring water from the bottom part of the vessel, a vacuum pump is added to the water sprinkler in the upper part of the vessel, according to the invention, which causes the boiling and evaporation of water at low pressure and temperature, and the resulting steam is fed to a secondary heat exchanger for complete condensation.

EFFECT: increased performance of the cooling tower at low pressure with minimal losses of thermal energy with ability to regulate and maintain the required volume of water in the cooling tower and the technical water supply system, as well as ability to regulate condensate.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, и может применяться для охлаждения конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсатора в электростанциях, а также для получения дистиллированной воды для питья или для технологического использования.The invention relates to the field of thermal power engineering, and can be used to cool the condenser of a heat pump, generator motors and condenser in power plants, as well as to obtain distilled water for drinking or for technological use.

Известна комбинированная градирня с рациональной системой оборотного водоснабжения (патент на изобретение РФ № 2528223, МПК F28C 1/00, 10.09.2014), состоящая из водосборной ванны, устройства для забора воздуха, осевого вентилятора, каплеуловителя, водораспредительной системы с коллекторами переменного сечения, оросительного устройства, бака для сбора воды и пластинчатого распылителя.Known combined cooling tower with a rational system of circulating water supply (patent for invention of the Russian Federation No. 2528223, IPC F28C 1/00, 09/10/2014), consisting of a drainage tank, a device for air intake, an axial fan, a drip catcher, a water distribution system with variable section collectors, an irrigation device, water collection tank and plate spray.

Недостатком данного изобретения является большая трудоемкость и значительные энергозатраты в процессе охлаждения воды.The disadvantage of this invention is the high labor intensity and significant energy consumption in the process of cooling water.

Известна многоконтурная эжекционная градирня (патент на изобретение РФ № 2473855 МПК F28C 1/00, 27.01.2013), содержащая корпус в виде призмы, две емкости для сбора охлажденной воды, бассейн многогранной формы, приемную камеру, конфузор, каплеуловитель, коллекторы водораспредительной системы, ветровые перегородки и выхлопной канал.Known multi-circuit ejection cooling tower (patent for invention of the Russian Federation No. 2473855 IPC F28C 1/00, 01/27/2013), containing a body in the form of a prism, two tanks for collecting chilled water, a pool of multifaceted shape, a receiving chamber, a confuser, a drop catcher, collectors of a water distribution system, wind baffles and exhaust duct.

Данная градирня имеет следующий недостаток: степень охлаждения воды в градирне зависит от температуры и влажности атмосферного воздуха.This cooling tower has the following disadvantage: the degree of water cooling in the cooling tower depends on the temperature and humidity of the ambient air.

Наиболее близким способом к предлагаемому изобретению, является башенная и вентиляторная градирня с устройством воздухоподготовки (патент на изобретение РФ № 2294499 МПК F28C 1/00, 27.02.2007), содержащее башню или каркас с воздуховходными окнами, внутри которых размещены водоуловитель, водораспределение с разбрызгивающими соплами, ороситель, замкнутое купольное перекрытие, паровоздуховод, влагоудаляющее устройство, каплеуловитель, конденсатор холодильного агрегата, циркуляционный насос, источник электрической энергии (солнечные батареи, ветровые электростанции, тепловые электростанции), накопитель холода, воздуховод, воздухораспределители, конденсатосборник и технологические теплообменники.The closest method to the proposed invention is a tower and fan cooling tower with an air preparation device (patent for invention of the Russian Federation No. 2294499 IPC F28C 1/00, 02/27/2007), containing a tower or frame with air inlet windows, inside which a water catcher is located, water distribution with spray nozzles , sprinkler, closed dome, steam duct, dehumidifier, drip catcher, condenser of the refrigeration unit, circulation pump, source of electrical energy (solar panels, wind farms, thermal power plants), cold storage, air duct, air diffusers, condensate collector and process heat exchangers.

Недостатками данного изобретения являются отсутствие возможности регулирования и поддержания требуемого объема воды в градирне и в системе технического водоснабжения, нерациональное использование водного конденсата и тепловой энергии, а также отсутствие регулирования водного конденсата.The disadvantages of this invention are the inability to regulate and maintain the required volume of water in the cooling tower and in the technical water supply system, the irrational use of water condensate and heat energy, as well as the lack of regulation of water condensate.

Задачей данного изобретения является разработка градирни низкого давления для дистилляции воды, в которой устранены недостатки аналогов и прототипа.The objective of this invention is to develop a low-pressure cooling tower for water distillation, which eliminates the disadvantages of analogues and prototype.

Техническим результатом является повышение производительности работы градирни при низком давлении с минимальными потерями тепловой энергии с возможностью регулирования и поддержания требуемого объема воды в градирне и системе технического водоснабжения, а также с возможностью регулирования конденсата.The technical result is to increase the productivity of the cooling tower at low pressure with minimal losses of thermal energy with the ability to regulate and maintain the required volume of water in the cooling tower and the technical water supply system, as well as with the ability to regulate the condensate.

Технический результат достигается тем, что в градирне низкого давления для дистилляции воды, состоящей из герметичного сосуда, каплеуловителя, основного теплообменника, разбрызгивателя воды и трубопроводов для подачи и отвода нагретой и охлажденной воды, поплавкового клапана, датчика концентрации соли, клапана для сброса воды и циркуляционного насоса для передачи воды из нижней части сосуда в разбрызгиватель воды в верхней части сосуда, согласно предлагаемому изобретению, добавляется вакуумный насос, который вызывает кипение и испарение воды при низких давлении и температуре, а образованный при этом пар подается во вторичный теплообменник для полной конденсации.The technical result is achieved by the fact that in a low-pressure cooling tower for distillation of water, consisting of a sealed vessel, a droplet separator, a main heat exchanger, a water sprinkler and pipelines for supplying and removing heated and cooled water, a float valve, a salt concentration sensor, a valve for water discharge and circulation pump for transferring water from the bottom of the vessel to the water sprinkler in the top of the vessel, according to the invention, a vacuum pump is added, which causes the boiling and evaporation of water at low pressure and temperature, and the resulting steam is supplied to a secondary heat exchanger for complete condensation.

Принципиальная схема градирни представлена на фиг..The schematic diagram of the cooling tower is shown in Fig.

Устройство состоит из герметичного сосуда 1, каплеуловителя воды 2, трубопроводов для подачи нагретой воды из конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсатора в электростанциях 3, отвода охлажденной воды 4, поплавкового клапана 5, циркуляционного насоса 6, датчика концентрации соли 7, клапана сброса воды 8, вторичного теплообменника 9, вакуумного насоса 10, клапана сброса давления 11, сосуда для чистой воды 12, клапана для выхода дистиллированной воды 13, теплообменника 14, распылителя 15, подачи водяного пара 16, трубопровод для подачи дистиллированной воды 17, трубопровода для подачи охлажденной воды 18.The device consists of a sealed vessel 1, a water droplet catcher 2, pipelines for supplying heated water from the heat pump condenser, generator and condenser motors in power plants 3, chilled water outlet 4, float valve 5, circulation pump 6, salt concentration sensor 7, water discharge valve 8, secondary heat exchanger 9, vacuum pump 10, pressure relief valve 11, vessel for clean water 12, valve for distilled water outlet 13, heat exchanger 14, atomizer 15, water vapor supply 16, pipeline for supplying distilled water 17, pipeline for supplying chilled water water 18.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Тепло в виде горячей воды поступает от конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсатора в электростанциях, подается в градирню для нагрева воды. Нагретая вода от конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсатора в электростанциях подается по трубопроводу (3) в сосуд (1), где происходит охлаждение воды в теплообменнике (14) за счет контакта с каплями холодной воды, которая поступает из нижней части сосуда (1) через распылители (15) с помощью циркуляционного насоса (6). Охлажденная вода через трубопровод (4) обратно поступает в систему для охлаждения конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсатора в электростанциях.Heat in the form of hot water comes from the condenser of the heat pump, the motors of the generators and the condenser in power plants, is fed to the cooling tower to heat the water. Heated water from the heat pump condenser, generator motors and condenser in power plants is fed through a pipeline (3) to a vessel (1), where water is cooled in a heat exchanger (14) due to contact with drops of cold water that comes from the bottom of the vessel (1 ) through the nozzles (15) using the circulation pump (6). The cooled water flows back through the pipeline (4) to the system to cool the heat pump condenser, generator motors and condenser in power plants.

Кипение и испарение воды осуществляется при низком давлении и температуре с помощью вакуумного насоса (10), в который поступает водяной пар через трубопровод (16). Для предотвращения попадания капель воды в вакуумный насос применяется каплеуловитель воды (2). Образованный водяной пар подается по трубопроводу (17) во вторичный теплообменник (9), для полной конденсации. Дистиллированная вода по трубопроводу (18) поступает в сосуд для чистой воды (12), который содержит два клапана: клапан сброса давления (11), который предотвращает повышение давления внутри резервуара для чистой воды, и клапан (13) применяется для выхода дистиллированной воды. В нижней части сосуда (1) расположен резервуар для воды. Уровень воды в сосуде (1) контролируется поплавковым клапаном (5). Содержание соли в воде измеряется и регулируется с помощью датчика (7) и клапана сброса воды (8). Boiling and evaporation of water is carried out at low pressure and temperature using a vacuum pump (10), which is supplied with water vapor through a pipeline (16). To prevent water droplets from entering the vacuum pump, a water droplet separator is used (2). The generated water vapor is fed through a line (17) to a secondary heat exchanger (9) for complete condensation. Distilled water through the pipeline (18) enters the vessel for clean water (12), which contains two valves: a pressure relief valve (11), which prevents pressure build-up inside the tank for clean water, and the valve (13) is used to discharge distilled water. At the bottom of the vessel (1) there is a water tank. The water level in the vessel (1) is controlled by a float valve (5). The salt content in the water is measured and controlled by a sensor (7) and a water discharge valve (8).

Claims (1)

Градирня низкого давления для дистилляции воды, состоящая из герметичного сосуда, в котором установлены каплеуловитель, основной теплообменник, разбрызгиватель воды и к которому подключены трубопроводы для подачи и отвода нагретой и охлажденной воды, поплавковый клапан, датчик концентрации соли, клапан сброса воды, циркуляционный насос, передающий воду из нижней части сосуда в разбрызгиватель воды в верхней части сосуда, отличающаяся тем, что содержит вакуумный насос, который вызывает кипение и испарение воды при низком давлении и температуре, вторичный теплообменник для полной конденсации пара, а также сосуд для чистой воды, к которому подключены клапан сброса давления и клапан отвода чистой воды. Low pressure cooling tower for water distillation, consisting of a sealed vessel in which a droplet separator, a main heat exchanger, a water sprinkler are installed and to which pipelines for supplying and removing heated and chilled water are connected, a float valve, a salt concentration sensor, a water discharge valve, a circulation pump, transferring water from the lower part of the vessel to a water sprinkler in the upper part of the vessel, characterized in that it contains a vacuum pump that causes the boiling and evaporation of water at low pressure and temperature, a secondary heat exchanger for complete condensation of steam, as well as a vessel for clean water, to which a pressure relief valve and a clean water drain valve are connected.

Images