CN105674764A - 冷却塔内外空气导流装置及导流方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及一种冷却塔内外空气导流装置及导流方法。塔内上部会常态化的存在窝风区域，影响上升抽力，影响空气阻力，进而影响整个水塔的进风量。本发明组成包括：塔筒（</b><b>1</b><b>），塔筒底部与集水池（</b><b>2</b><b>）连接，集水池内具有人字柱（</b><b>3</b><b>），人字柱与所述的塔筒连接，塔筒内最底层为填料层（</b><b>4</b><b>），填料层与集水池之间具有淋雨区（</b><b>5</b><b>），淋雨区周向具有进风口（</b><b>6</b><b>），所述的进风口周向布置具有降噪导向双功能板（</b><b>7</b><b>），填料层上部布置喷嘴（</b><b>9</b><b>），喷嘴通过管道与上部的配水槽（</b><b>8</b><b>）连接，配水槽顶部平面，布置除水器（</b><b>10</b><b>），除水器上部布置塔内空气导流装置，塔内空气导流装置包括导流板（</b><b>11</b><b>）或空气导轨（</b><b>12</b><b>）。本发明应用于冷却塔空气导流。</b>

Description

冷却塔内外空气导流装置及导流方法

技术领域：

本发明涉及一种冷却塔内外空气导流装置及导流方法。

背景技术：

冷却塔广泛应用于空调、石化、冶金及电力行业。它的作用是将挟带废热的介质（可以是蒸汽、冷却气体或冷却水）在塔内与空气进行热交换，使温度较高的介质通过传热或传质，将废热传给空气并散发到大气中，从而降低介质本身的温度。满足系统安全稳定运营的要求。

以发电站广泛采用的自然通风冷却水塔为例进行说明；电厂热力效率提高的主要途径有两个方向，一是提高汽轮机入口蒸汽参数（压力、温度），二是降低汽轮机冷端参数（温度、压力）。冷却水塔就是降低并稳定冷端参数的主要设施。冷却塔效率的高低，直接影响发电效率的高低。据统计和理论分析得知，冷却水塔效率提高5-10%，出塔水温降低1-1.5度，将降低汽轮机排气压力0.4-0.6kpa，降低发电煤耗1-1.5克；研究并提高冷却塔的效率，是有实际意义的；影响冷却塔效率的因素有设计因素、气象因素、运行因素、维护因素；它们之间还互相影响。

传统水塔设计过程中，在当地气象条件制约下，根据配套发电机组需要的换热容量、冷却水流量和出入塔水温作为基础参数，经计算确定水塔的高度、直径、进风口参数、填料及面积、配水及喷淋装置。传统水塔的填料，一般采用等高，均匀配水的布置方式。这样布置的优点是，简洁、便于安装和维护。但从实际测试和运行的情况看，这种布置方式，塔中心区温度较高，湿度较大，热交换效率有待改善。

近十几年来，针对填料等高布置和均匀配水的不足，有的机构和设计单位，对塔内空气不均匀流动与冷却水接触的不均匀性进行研究，提出并试验了填料不等高布置，配水不均匀布置的课题，取得成果；采用不等高布置填料和不均匀配水的实体塔，改善了塔内热交换工况，提高了水塔的冷却效率。

年发明的“自然通风冷却塔的空气动力涡流调节装置”，2008年发明的“中心区具有空气调节装置的自然通风冷却水塔及调节方法”。优化了水塔进风口，起到了增加水塔进风量和提高塔内空气流稳定、均匀运行的作用。

通过以上水塔进风口安装导向板（空气动力涡流调节装置）、采用不等高填料和不均匀布水配水技术，传统水塔除水器标高以下的优化技术已经较为完善。进一步提高水塔效率的途径，自然引申到除水器上部的优化可能性上。

水塔内部位于填料层和除水器上部的空气流动，过去少有研究。这是因为，水塔的热交换过程，主要在填料区，该区间完成的热交换量占水塔总交换量的70%，淋雨区占20%，喷淋装置区占10%。其他区域对水塔效率没有多少影响。这样的统计和分析是客观的，结论也是正确的。但这样的分析，忽略了水塔喷淋层上部运行工况变化对水塔整体运行工况的影响。水塔除水器上部，由于塔内热交换的不均匀性，由于塔顶自然风的作用形成的不稳定性，由于空气上升过程中的相互作用，塔内上部会常态化的存在窝风区域，影响上升抽力，影响空气阻力，进而影响整个水塔的进风量。进风量的变化，反过来全过程地影响水塔淋雨区、填料区、喷淋装置的效率，虽然它们发挥作用的热交换比重还是20%、70%、10%，基本稳定；但整体效率会随总体进风量的变化发生变化。因而，对水塔除水器上部的运行工况，需要我们以新的视角重新关注、重新认识、重新研究。

发明内容：

本发明的目的是提供一种冷却塔内外空气导流装置的导流方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种冷却塔内外空气导流装置，其组成包括：塔筒，所述的塔筒底部与集水池连接，所述的集水池内具有人字柱，所述的人字柱与所述的塔筒连接，所述的塔筒内最底层为填料层，所述的填料层与集水池之间具有淋雨区，所述的淋雨区周向具有进风口，所述的进风口周向布置具有降噪导向双功能板，所述的填料层上部布置喷嘴，喷嘴通过管道与上部的配水槽连接，所述的配水槽顶部平面布置有除水器，所述的除水器上部布置有塔内空气导流装置，所述的塔内空气导流装置包括采用玻璃钢、pvc塑料、铝合金、钢板或混泥土的导流板或空气导轨。

所述的冷却塔内外空气导流装置，所述的塔内导流板安装在除水器上端，所述的导流板形状为矩形、平行四边形、梯形或菱形，所述的导流板的横剖面采用翼形或平板模式，所述的导流板的长度取除水器标高处水塔内径的0.05-0.4，所述的导流板的宽度相当于水塔进风口高度0.05-0.75，所述的导流板与水塔中心直径方向成0~65°或0~-65°，所述的导流板与所述的除水器上层平面成15~80°。

所述的冷却塔内外空气导流装置，所述的空气导轨安装在塔筒内壁，所述的空气导轨为螺旋形，所述的空气导轨高度为除水器平面半径的0.01~0.2，所述的空气导轨螺旋的螺距为半径的0.6~1。导轨数量根据水塔直径大小，可选择2~8根，所述的空气导轨沿圆周方向均匀布置。

一种利用权利要求1-3所述的冷却塔内外空气导流装置的导流方法，该方法包括如下步骤：

包含塔内导流和塔外导流两部分，利用导流板或导轨引导空气按预期的轨迹运动，塔内在除水器上端布置导流板或空气导轨，塔外在进风口布置导流板；导流板横剖面设计成翼型或平板型，通过模拟确定导流板的参数，空气在冷却塔抽力作用下，沿进风口导流板预设的方向进入冷却塔，在淋雨区作定向旋转上升运动，通过填料层、喷淋区和除水器，再次被塔内的导流板引导，形成旋转上升的气流，在塔筒内向上运动直至离开冷却塔出口；它们单独或配合使用，使冷却塔内的空气形成旋转的稳定气流，降低阻力，提高进风量，完成对冷却塔内外的空气导流。

一种冷却塔内外空气导流装置，其组成包括：集水池，所述的集水池上端具有淋雨区，所述的淋雨区周向具有降噪导向双功能板，所述的淋雨区上端具有填料层，所述的填料层上端具有配水管，所述的配水管通过管路与所述的集水池连接，所述的配水管上安装有一组喷头，所述的配水管上端具有除水器，所述的除水器上端安装有玻璃钢、pvc塑料、铝合金、钢板或混泥土导流板，所述的导流板形状为矩形、平行四边形、梯形或菱形，所述的导流板的横剖面采用翼形或平板模式，所述的导流板的长度取除水器标高处水塔内径的0.05-0.4，所述的导流板的宽度相当于水塔进风口高度0.05-0.75，所述的导流板水塔中心直径方向成0~65°或0~-65°，所述的导流板与所述的除水器上层平面成15~80°。

一种利用权利要求4所述的冷却塔内外空气导流装置的导流方法，该方法包括如下步骤：

包含塔内导流和塔外导流两部分，利用导流板或导轨引导空气按预期的轨迹运动，塔内在除水器上端布置导流板或空气导轨，塔外在进风口布置导流板；导流板横剖面设计成翼型或平板型，通过模拟确定导流板的参数，空气在冷却塔抽力作用下，沿进风口导流板预设的方向进入冷却塔，在淋雨区作定向旋转上升运动，通过填料层、喷淋区和除水器，再次被塔内的导流板引导，形成旋转上升的气流，在塔筒内向上运动直至离开冷却塔出口；它们单独或配合使用，使冷却塔内的空气形成旋转的稳定气流，并通过靠近出风口的风机增加进风量，完成对冷却塔内外的空气导流。

本发明的有益效果：

本发明无论是塔内空气导流装置单独使用，还是与冷却塔进风口导向装置“空气动力涡流调节装置”配合使用，都能引导塔内空气有规则运动，形成稳定的旋流，减少了阻力，在相同的设计、气象、运行、维护条件下，增加进风量3-8%（在环境风速为0-3m/s条件下）。环境风速大于3m/S时，相对于没有加装塔内导向装置的冷却塔，进风量差异会大于8%。

本发明塔内空气导流装置与冷却塔进风口导向装置“空气动力涡流调节装置”配合使用，使进风口的空气流动与填料层上部的空气导流作用互相配合、互相影响；既降低了自然风的不利影响，增加了冷却介质与空气的接触面积，还提高了进塔和塔内空气流动的均匀性及稳定性，增加了进风量，提高了气水比（在相同的设计、气象、运行、维护条件下，在环境风速为3m/s条件下，增加进风量5-8%以上），获得了综合提高冷却塔冷却效率的效果。

本发明塔内空气导流装置技术，可以单独在任何冷却塔内部布置和使用。也推荐与冷却塔进风口“空气动力涡流调节装置”配合使用，使进风口导向板的数量、角度、高度和宽度与塔内导流装置相耦合，获得比单独使用单一技术更好的效果；在相同的设计、气象、运行、维护条件下，增加进风量8%以上，提高冷却塔效率8%-30%。

附图说明：

附图1是本发明中导流板应用于自然通风塔的结构示意图。

附图2是本发明中空气导轨应用于自然通风塔的结构示意图。

附图3是本发明中导流板应用于机械通风塔的结构示意图。

附图4是附图1中I-I剖面图。

附图5是附图1中II-II剖面图。

附图6是本发明导流板可选形状示意图。

附图7是本发明导流板的剖面图。

附图8是附图4的III-III剖面图。

具体实施方式：

实施例1：

一种如附图1所述的冷却塔内外空气导流装置，其组成包括：塔筒1，所述的塔筒底部通过人字柱与集水池2连接，所述的集水池内具有人字柱3，所述的人字柱与所述的塔筒连接，所述的塔筒内部底层为填料层4，所述的填料层与集水池之间具有淋雨区5，所述的淋雨区周围具有进风口6，所述的进风口具有降噪导向双功能板7，所述的填料层4上部布置喷嘴9，所述的喷嘴，通过管道与配水槽8连接，所述的除水器与空气导流装置连接，所述的空气导流装置包括以玻璃钢、pvc塑料、铝合金、钢板或混泥土为主材的导流板11或空气导轨12。

实施例2：

如附图1所述的冷却塔内外空气导流装置，所述的导流板安装在除水器上端，所述的导流板形状为矩形、平行四边形、梯形或菱形，所述的导流板的横剖面采用翼形或平板模式，所述的导流板的长度取除水器标高处水塔内径的0.05-0.4，所述的导流板的宽度相当于水塔进风口高度0.05-0.75，所述的导流板与水塔中心直径方向成0~65°或0~-65°，所述的导流板与所述的除水器上层平面成15~80°。

实施例3：

如附图2所述的冷却塔内外空气导流装置，所述的空气导轨安装在塔筒内壁，所述的空气导轨为螺旋形，所述的空气导轨高度为除水器平面半径的0.01~0.2，所述的空气导轨螺旋的螺距为半径的0.6~1。导轨数量根据水塔直径大小，可选择2~8根，所述的空气导轨沿圆周方向均匀布置。

实施例4：

一种利用权利要求1-3所述的冷却塔内外空气导流装置的导流方法，该方法包括如下步骤：

包含塔内导流和塔外导流两部分，利用导流板或导轨引导空气按预期的轨迹运动，塔内在除水器上端布置导流板或空气导轨，塔外在进风口布置导流板；导流板横剖面设计成翼型或平板型，通过模拟确定导流板的参数，空气在冷却塔抽力作用下，沿进风口导流板预设的方向进入冷却塔，在淋雨区作定向旋转上升运动，通过填料层、喷淋区和除水器，再次被塔内的导流板引导，形成旋转上升的气流，在塔筒内向上运动直至离开冷却塔出口；它们单独或配合使用，使冷却塔内的空气形成旋转的稳定气流，降低阻力，提高进风量，完成对冷却塔内外的空气导流

实施例5：

一种如附图3所述的冷却塔内外空气导流装置，其组成包括：集水池13，所述的集水池上端具有淋雨区14，所述的淋雨区周围具有降噪导向双功能板15，所述的淋雨区上端具有填料层16，所述的填料层上端具有配水管17，所述的配水管通过管路与所述的集水池连接，所述的配水管上安装有一组喷头18，所述的配水管上端具有除水器19，所述的除水器上端安装有玻璃钢导流板20，所述的导流板形状为矩形、平行四边形、梯形或菱形，所述的导流板的横剖面采用翼形或平板模式，所述的导流板的长度取除水器标高处水塔内径的0.05-0.4，所述的导流板的宽度相当于水塔进风口高度0.05-0.75，所述的导流板与水塔中心直径方向成0~65°或0~-65°，所述的导流板与所述的除水器上层平面成15~80°。

实施例6：

一种利用权利要求4所述的冷却塔内外空气导流装置的导流方法，该方法包括如下步骤：

包含塔内导流和塔外导流两部分，利用导流板或导轨引导空气按预期的轨迹运动，塔内在除水器上端布置导流板或空气导轨，塔外在进风口布置导流板；导流板横剖面设计成翼型或平板型，通过模拟确定导流板的参数，空气在冷却塔抽力作用下，沿进风口导流板预设的方向进入冷却塔，在淋雨区作定向旋转上升运动，通过填料层、喷淋区和除水器，再次被塔内的导流板引导，形成旋转上升的气流，在塔筒内向上运动直至离开冷却塔出口；它们单独或配合使用，使冷却塔内的空气形成旋转的稳定气流，并通过靠近出风口的风机增加进风量，完成对冷却塔内外的空气导流。

实施例7：

一种冷却塔塔内外空气导流方法；在传统冷却塔内部，在填料层和除水器上部，沿水塔壁内侧，布置一定数量的空气导向装置，对传统的冷却塔，采用导流板方式；导流板的形状，可以矩形，选择玻璃钢材料，导流板横剖面，为平板，每块导流板的长度，相当于除水器标高处水塔内径的0.12，宽度相当于水塔进风口高度0.2；导流板与水塔中心直径方向成25度；同时，导流板还与除水器顶部平面成70度角。

实施例8：

一种冷却塔塔内外空气导流方法；在传统冷却塔进风口，安装空气动力涡流调节装置，同时在冷却塔内部，在填料层和除水器上部，沿水塔壁内侧，布置一定数量的空气导向装置。对已有的冷却塔，采用导流板方式；导流板的形状选为矩形，选择玻璃钢材料，导流板横剖面，为平板；导流板的长度，等于除水器标高处水塔内径的0.12，宽度等于水塔进风口高度0.2。导流板与水塔中心直径方向成25度角；同时，导流板还与除水器顶部平面成70度角。

Claims (7)

1.一种冷却塔内外空气导流装置，其组成包括：塔筒，其特征是：所述的塔筒底部与集水池连接，所述的集水池内具有人字柱，所述的人字柱与所述的塔筒连接，所述的塔筒内最底层为填料层，所述的填料层与集水池之间具有淋雨区，所述的淋雨区周向具有进风口，所述的进风口周向布置具有降噪导向双功能板，所述的填料层上部布置喷嘴，喷嘴通过管道与上部的配水槽连接，所述的配水槽顶部平面布置有除水器，所述的除水器上部布置塔内空气导流装置，所述的塔内空气导流装置包括采用玻璃钢、pvc塑料、铝合金、钢板或混泥土的导流板或空气导轨。

2.根据权利要求1所述的冷却塔内外空气导流装置，其特征是：所述的塔内导流板安装在除水器上端，所述的导流板形状为矩形、平行四边形、梯形或菱形，所述的导流板的横剖面采用翼形或平板模式，所述的导流板的长度取除水器标高处水塔内径的0.05-0.4，所述的导流板的宽度相当于水塔进风口高度0.05-0.75，所述的导流板与水塔中心直径方向成0~65°或0~-65°，所述的导流板与所述的除水器上层平面成15~80°。

3.根据权利要求1所述的冷却塔内外空气导流装置，其特征是：所述的空气导轨安装在塔筒内壁，所述的空气导轨为螺旋形，所述的空气导轨高度为除水器平面半径的0.01~0.2，所述的空气导轨螺旋的螺距为半径的0.6~1。

4.导轨数量根据水塔直径大小，可选择2~8根，所述的空气导轨沿圆周方向均匀布置。

5.一种利用权利要求1-3所述的冷却塔内外空气导流装置的导流方法，其特征是：该方法包括如下步骤

包含塔内导流和塔外导流两部分，利用导流板或导轨引导空气按预期的轨迹运动，塔内在除水器上端布置导流板或空气导轨，塔外在进风口布置导流板；导流板横剖面设计成翼型或平板型，通过模拟确定导流板的参数，空气在冷却塔抽力作用下，沿进风口导流板预设的方向进入冷却塔，在淋雨区作定向旋转上升运动，通过填料层、喷淋区和除水器，再次被塔内的导流板引导，形成旋转上升的气流，在塔筒内向上运动直至离开冷却塔出口；它们单独或配合使用，使冷却塔内的空气形成旋转的稳定气流，降低阻力，提高进风量，完成对冷却塔内外的空气导流。

6.一种冷却塔内外空气导流装置，其组成包括：集水池，其特征是：所述的集水池上端具有淋雨区，所述的淋雨区周向具有降噪导向双功能板，所述的淋雨区上端具有填料层，所述的填料层上端具有喷头，所述的喷头与配水管连接，所述的配水管上端具有除水器，所述的除水器上端安装有玻璃钢、pvc塑料、铝合金、钢板或混泥土导流板，所述的导流板形状为矩形、平行四边形、梯形或菱形，所述的导流板的横剖面采用翼形或平板模式，所述的导流板的长度取除水器标高处水塔内径的0.05-0.4，所述的导流板的宽度相当于水塔进风口高度0.05-0.75，所述的导流板水塔中心直径方向成0~65°或0~-65°，所述的导流板与所述的除水器上层平面成15~80°。

7.一种利用权利要求4所述的冷却塔内外空气导流装置的导流方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

包含塔内导流和塔外导流两部分，利用导流板或导轨引导空气按预期的轨迹运动，塔内在除水器上端布置导流板或空气导轨，塔外在进风口布置导流板；导流板横剖面设计成翼型或平板型，通过模拟确定导流板的参数，空气在冷却塔抽力作用下，沿进风口导流板预设的方向进入冷却塔，在淋雨区作定向旋转上升运动，通过填料层、喷淋区和除水器，再次被塔内的导流板引导，形成旋转上升的气流，在塔筒内向上运动直至离开冷却塔出口；它们单独或配合使用，使冷却塔内的空气形成旋转的稳定气流，并通过靠近出风口的风机增加进风量，完成对冷却塔内外的空气导流。