CN104729317B - 一种冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，由塔筒底部直径外缘处周向布置的垂直冷却三角、塔筒内部径向布置的垂直冷却三角，塔筒内部周向布置的垂直冷却三角以及水平冷却三角组成。采用此种结构后，在塔进风口高度内形成了冷热风相间的区域及中心热风区域。有如下优点：1、在有限的空间内布置了足够多的冷却三角，并且冷风流经每一处冷却三角的阻力没有增大；2、在总面积一定的前提下，可以大大缩小间冷塔直径，降低造价；3、塔内流场和温度场更加均匀，塔内外的空气密度差更大。

Description

一种冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔

技术领域

本发明涉及能源与动力工程领域，尤其涉及到一种冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔。

背景技术

国家发展与改革委员会于2014年9月12号发布关于《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》的通知，通知中明确规定了2020年各类煤电机组必须达到的供电煤耗指标，煤电机组节能压力非常大。

间接冷却塔(下称间冷塔)位于空冷机组热力循环的冷端，其工作性能的好坏直接影响到凝汽器的真空以及供电煤耗。数据表明：冷却塔出口水温每降低1℃，凝汽器真空变化0.4KPa，影响供电煤耗1g/kwh左右。

间冷塔按照换热器布置位置可布置在冷却塔的进风口(图1)，也可以布置在塔筒内部(图2)。

冷却三角布置在间冷塔的进风口

冷却三角布置在间冷塔的进风口工作原理如图1所示，在双曲线的塔筒11底部直径外缘，布置一周冷却三角12，图示箭头表示冷空气的流动方向示意。提高间冷塔换热效果的主要途径如下：1、增大冷却三角换热面积；2、加大塔内外空气密度差，增加通风量。

目前国内设计的所有间冷塔相对于湿冷塔而言，由于传热系数低，为了增加散热面积，加大塔底直径，故间冷塔的外形相对于湿冷塔呈现于矮胖型(图1)。存在如下问题：

1、塔内部温度场及流场不均匀，降低了冷却效率

塔内温度分布如下：

由于塔的直径较大，塔内垂直于塔的轴线方向，空气温度分布不均，轴线附近空气温度低，贴壁区域空气温度高，平均温度较低。如图1中虚线所组成的三角形为塔内部较低温度区域示意。

塔内空气的对流及扩散，高温的贴壁区空气向低温的轴线区域传热。导致塔内轴线附近温度从塔底到塔顶是升高的，而塔内贴壁附近温度从塔底到塔顶是降低。轴线区域由于上热下冷，基本不会形成自然通风驱动力；贴壁区域，沿着塔高的增加，温度降低，自然通风驱动力下降。这两个原因导致自然通风效果不理想。

塔内部的流场与温度场不均匀，降低了塔内外的空气温度差及密度差，进一步降低了通风量，影响传热效果。除此之外，普通间冷塔还存在如下缺点：

2、矮胖型冷却塔，仅在塔底四周布置冷却三角，没有充分利用塔内面积，布置的换热面积偏小。造成了占地面积大，征地成本高。

3、普通间冷塔的冷却三角垂直于地面，其冷却管的翅片则平行于地面。当环境风速大时，会形成穿堂风，影响换热效果

冷却三角布置在间冷塔筒内部

冷却三角布置在间冷塔筒内部的工作原理如图2所示，由塔筒21及水平布置冷却三角22组成。这种布置方式，存在如下问题：

1、冷却三角仅仅水平布置在塔筒内，布置面积有限。为了达到预期的换热效果，必须增大塔筒直径，增加初投资及建设费用；

2、塔内进风口高度区域，侧风环境下容易形成穿堂风，影响整个塔的通风量。

3、大面积的水平冷却三角支撑比较困难。

发明内容

本发明的目的就是克服目前间冷塔设计中的不足，在有限的占地面积内，尽可能多的布置冷却三角，保证有足够的空气自然循环动力。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:

冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，包括一个塔筒，在所述的塔筒底部直径外缘处周向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角I，塔筒内部径向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角II，塔筒内部周向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角III；所述的垂直冷却三角I、垂直冷却三角II、垂直冷却三角III形成一个花瓣状，且在水平方向上将冷却塔进风口高度下的区域分均分成多个互相间隔的区域，其中在垂直冷却三角III和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域上方设置水平冷却三角。

所述的垂直冷却三角I、垂直冷却三角II、垂直冷却三角III的高度与冷却塔的进风口高度相等；

所述的垂直冷却三角I、垂直冷却三角II、垂直冷却三角III在水平方向上将冷却塔进风口高度下的区域分均分成6～10个互相间隔的区域A和区域B，其中区域A是垂直冷却三角III和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域，区域B是垂直冷却三角I和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域。

所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III在塔筒内部围城一个带空隙的多边形区域C。其多边端点到塔中心的距离为r，与塔半径R的比值范围r/R＝0.2～0.8。

上述的相邻的垂直冷却三角之间以及垂直冷却三角与水平冷却三角之间没有空隙，不能漏风。

采取如上布置方式后，各区域的空气流动方向如下：

A区域内是冷风，冷风进入A区域后，可以向四个方向流动。

第一，向上流动穿过所述水平冷却三角；第二，继续向塔内部流动，穿过所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III；第三，向两侧流动穿过所述塔筒内部径向布置的垂直冷却三角II。每一方向上的空气流经的冷却三角的阻力都基本一致。

B区域内是热风，冷风可流经塔筒底部直径外缘处周向布置的垂直冷却三角I后变成热风进入B区域，B区域内还有从两侧A区域流过来的热风。B区域内的热风在向上流动。

C区域内是热风，所有A区域内流经所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III的热风汇集于此。C区域内的热风向上流动。

相比普通间冷塔，采用上述结构带来的收益：

1、在有限的空间内布置了足够多的冷却三角，并且冷风流经每一处冷却三角的阻力没有增大。

2、在总面积一定的前提下，可以大大缩小间冷塔直径，降低造价。

3、塔内流场和温度场更加均匀，塔内外的空气密度差更大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1冷却三角布置在间冷塔进风口；

图2冷却三角布置在冷却塔筒内部；

图3花瓣状布置的冷却三角俯视图；

图4图3中D—D视图。

图中：11塔筒，12冷却三角，21塔筒，22水平布置冷却三角，31塔筒，34垂直冷却三角I,32垂直冷却三角II,33垂直冷却三角III,35水平冷却三角,⊙表示向上流动；表示向塔内流动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

图1、图2表示的是现有技术中间冷塔按照换热器布置位置，其可布置在冷却塔的进风口(图1)，也可以布置在塔筒内部(图2)所示，其存在的缺陷在背景技术中已经指出，本发明在背景技术的基础之上，提出了一种花瓣状布置的间接冷却塔，本发明在有限的占地面积内，尽可能多的布置冷却三角，保证有足够的空气自然循环动力，具体如下：

如图3(俯视图)、图4所示，花瓣状布置的间接冷却塔，由塔筒31、塔筒底部直径外缘处周向布置的垂直冷却三角34、塔筒内部径向布置的垂直冷却三角32，塔筒内部周向布置的垂直冷却三角33以及水平冷却三角35组成；

在塔筒底部直径外缘处周向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角I34，塔筒内部径向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角II32，塔筒内部周向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角III33；所述的垂直冷却三角I34、垂直冷却三角II32、垂直冷却三角III33形成一个花瓣状，且在水平方向上将冷却塔进风口高度下的区域分均分成多个互相间隔的区域，其中在垂直冷却三角III33和相邻的两个垂直冷却三角II32围成的区域上方设置水平冷却三角。

冷却三角II32、冷却三角III33、冷却三角I34高度与冷却塔的进风口高度相等，在水平方向上将冷却塔进风口高度下的区域分均分成6～10个互相间隔的A或B区域(图3)。其中区域A是垂直冷却三角III和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域，区域B是垂直冷却三角I和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域。

在每个A区域垂直冷却三角的上部布置所述水平冷却三角35.

塔筒内部周向布置的垂直冷却三角33在塔筒内部围城一个带空隙的多边形区域C。其多边端点到塔中心的距离为r，与塔半径R的比值范围r/R＝0.2～0.8。

所有垂直冷却三角之间以及垂直冷却三角与水平冷却三角之间没有空隙，不能漏风。

如上布置方式在间冷塔进风口区域形成了若干A和B区域，在间冷塔中心形成了区域C。

如图3和4所示，采取如上布置方式后，各区域的空气流动方向如下：

区域A内是冷风，冷风进入区域A后，可以向四个方向流动。第一，向上流动穿过所述水平冷却三角35；第二，继续向塔内部流动，穿过所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III33；第三，向两侧流动穿过所述塔筒内部径向布置的垂直冷却三角II32。每一方向上的空气流经的冷却三角的阻力都基本一致。

区域B内是热风，冷风可流经塔筒底部直径外缘处周向布置的垂直冷却三角I34后变成热风进入区域B，区域B内还有从两侧A区域流过来的热风。区域B内的热风在向上流动。

区域C内是热风，所有区域A内流经所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III33的热风汇集于此。区域C内的热风向上流动。

本发明在有限的空间内布置了足够多的冷却三角，并且冷风流经每一处冷却三角的阻力没有增大。在总面积一定的前提下，可以大大缩小间冷塔直径，降低造价。塔内流场和温度场更加均匀，塔内外的空气密度差更大。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，包括一个塔筒，其特征在于：在所述的塔筒底部直径外缘处周向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角I，塔筒内部径向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角II，塔筒内部周向均匀间隔的布置一圈垂直冷却三角III；所述的垂直冷却三角I、垂直冷却三角II、垂直冷却三角III形成一个花瓣状，且在水平方向上将冷却塔进风口高度下的区域分均分成多个互相间隔的区域，其中在垂直冷却三角III和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域上方设置水平冷却三角；

所述的垂直冷却三角I、垂直冷却三角II、垂直冷却三角III在水平方向上将冷却塔进风口高度下的区域分均分成6~10个互相间隔的区域A和B区域；

所述的区域A是垂直冷却三角III和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域；

所述的区域A内是冷风，冷风进入区域A后，向四个方向流动；第一，向上流动穿过所述水平冷却三角；第二，继续向塔内部流动，穿过所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III；第三，向两侧流动穿过所述塔筒内部径向布置的垂直冷却三角II；每一方向上的空气流经的冷却三角的阻力都一致。

2.如权利要求1所述的冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，其特征在于：所述的垂直冷却三角I、垂直冷却三角II、垂直冷却三角III的高度与冷却塔的进风口高度相等。

3. 如权利要求1所述的冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，其特征在于：所述的B区域是垂直冷却三角I和相邻的两个垂直冷却三角II围成的区域。

4. 如权利要求3所述的冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，其特征在于：所述B区域内是热风，冷风流经塔筒底部直径外缘处周向布置的垂直冷却三角I后变成热风进入B区域，B区域内还有从两侧区域A流过来的热风；B区域内的热风在向上流动。

5. 如权利要求3所述的冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，其特征在于：所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III在塔筒内部围城一个带空隙的多边形区域C，所述多边形区域C的多边端点到塔中心的距离为r，与塔半径R的比值范围r/R=0.2~0.8。

6.如权利要求5所述的冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，其特征在于： 所述的多边形区域C内是热风，所有区域A内流经所述塔筒内部周向布置的垂直冷却三角III的热风汇集于此；多边形区域C内的热风向上流动。

7. 如权利要求1所述的冷却三角花瓣状布置的间接冷却塔，其特征在于：各个相邻垂直冷却三角之间以及垂直冷却三角与水平冷却三角之间没有空隙。