CN106643205A - 环形填料布置的干湿混合大型冷却塔及火电厂冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环形填料布置的干湿混合大型冷却塔及火电厂冷却系统，属于能源与动力工程领域。冷却塔部分包括冷却塔塔筒，所述冷却塔塔筒的下方由外之内依次设置有干区进风口冷却单元、干区塔内垂直冷却单元、湿区填料区及湿区空心区；所述干区塔内垂直冷却单元的上部设置有干区塔内水平冷却单元；所述湿区空心区的顶部具有盖板，湿区中心区的底部为湿式集水池，其中，所述湿区的配水区和填料区均为环形。本发明通过设计全新的结构，依靠干区不同结构的冷却单元及环形结构的填料区和配水区，极大的降低了风阻，保证通风冷却效果，并提高了湿区的换热性能。

Description

环形填料布置的干湿混合大型冷却塔及火电厂冷却系统

技术领域

本发明涉及能源与动力工程领域，具体的说，是涉及环形填料布置的干湿混合大型冷却塔及火电厂冷却系统。

背景技术

在我国富煤少水的地区，例如内蒙、甘肃、山西、新疆等地。由于这些地区水资源比较匮乏，一般采用空冷火力发电机组。相对于湿冷机组而言，空冷机组一般还要配置小型湿式冷却塔或机械通风湿式冷却塔，原因如下：

1、小汽轮机一般采用汽动驱动形式。环境温度的变化将导致主汽轮机真空降低，如果小汽轮机与主汽轮机共用凝汽器，小汽轮机的功率极易受到环境风的影响，在极限情况下，不足以驱动机组给水泵，使得机组的负荷受到限制；所以小汽轮机一般配备独立的小型自然通风湿式冷却塔或机械通风湿式冷却塔，使得整个系统较为复杂，投资和造价高，增加了维修维护的工作量。

2、电厂里的转动机械(主汽轮机、小汽轮机、磨煤机及所有的泵与风机)几乎都需要温度合适的冷却水进行冷却，防止出现各类轴瓦温度超高，以至于导致烧瓦事故。空冷机组无法提供温度合适的冷却水，因此电厂一般会设计有专门的小型湿冷冷却塔或机械通风湿式冷却塔提供冷却水源。

综上所述，空冷机组设计及建造过程中，一般配备空冷凝汽器和干式冷却塔(又叫空冷塔)，外加小型自然通风湿式冷却塔或机械通风湿式冷却塔，存在功能相同的部件重复设计、占地面积大、系统复杂、维修维护工作量大等缺点。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供环形填料布置的干湿混合大型冷却塔。本发明通过设计全新的结构，在干式冷却塔内部区域设置湿式冷却单元，替代空冷机组系统中原有的小型自然通风湿式冷却塔或机械通风湿式冷却塔的功能，简化空冷机组的冷却系统，减少设备投资，形成集成化的干湿混合冷却塔。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案

环形填料布置的干湿混合大型冷却塔，包括冷却塔塔筒，

所述冷却塔塔筒的下方的由外之内依次设置有干区进风口冷却单元、干区塔内垂直冷却单元、湿区填料区及湿区空心区；

所述干区塔内垂直冷却单元的上部设置有干区塔内水平冷却单元；

其中，所述湿区空心区的顶部具有盖板，湿区中心区的底部为湿式集水池。

优选的，干区进风口冷却单元为间隔设置，相邻两个干区进风口冷却单元之间的区域没有设置干区进风口冷却单元；

使得冷却塔内的干区从轴向方向看去成为未设置干区进风口冷却单元的A区及设置了干区进风口冷却单元的B区。(即A区有两侧的垂直冷却单元和顶部的水平冷却单元，B区有两侧的垂直冷却单元和进风口冷却单元，A区和B区共用垂直冷却单元)。

优选的，相邻的A区和B区，其所对应的圆心角及自身弧长均相同。

优选的，所述干区塔内水平冷却单元仅设置于A区上方，B区上方未设置。

优选的，湿区填料区和配水区均为环形。

优选的，所述湿区填料区的外径为d，内径为d2，湿式集水池的直径为d1，冷却塔塔筒底部直径为D，其中d2＜d＜d1＜D。

优选的，所述d＝(0.2-0.5)D。

优选的，冷却塔塔筒中雨区的高度与干区进风口冷却单元的高度相同。

优选的，所述d2＝(0.2-0.5)d。

在提供上述冷却塔方案的同时，本发明还提供了一种火电厂冷却系统，该火电厂冷却系统内安装有上述的冷却塔。

本发明的有益效果是:

(1)湿区部分填料是环形布置，填料中间设置了空心区，空心区的存在降低了雨区的通风阻力，在保证冷却效果的前提下，可节省填料材料，降低投资。

(2)从A区和B区进入湿区的空气具有不同的温度，进而在雨区形成温度差，强化了湿区内的空气流动，增强了湿区的换热效果，可以降低湿区冷却水温。

(3)A区上方设置了水平冷却单元，B区进口设置了进风口冷却单元，使得从A区和/或B区进入干区的外界冷空气均经过一组冷却单元，保证了干区内的通风均匀，强化了干区的换热效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的C-C向视图；

图3图2中D-D视图；

图4图2中E-E视图；

其中，1冷却塔塔筒；2干区塔内垂直冷却单元；3填料区；4干区进风口冷却单元；5干区塔内水平冷却单元；6盖板；7空心区；8湿式集水池；9配水区；10雨区。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1：环形填料布置的干湿混合大型冷却塔，冷却塔包括干区和湿区两部分。

如图1所述，干区内设置有多个冷却单元，冷却单元按照水平方向和垂直方向分别布置在干区的不同位置处。具体来说，竖直设置的冷却单元为干区塔内垂直冷却单元2，水平设置的冷却单元为干区塔内水平冷却单元5，在冷却塔塔筒1底部周圈设置的冷却单元为干区进风口冷却单元4。

湿区包括配水区9、填料区3、空心区7、雨区10和湿式集水池8。

干区的进风口高度H(图1所示)参考空冷塔的设计规程，具体高度由机组容量计算确定。

如图2所示，干区可以分为两个基本区域，分别为A区和B区，A区和B区均为多个，其几何尺寸相同，A区和B区等距离交错布置，A区和B区内均设置有不同的冷却单元，形成冷却机构，而每一个冷却机构均由等尺寸的冷却单元按照相同排布方式安装。

在图2所示的A区中，进风口位置不布置冷却单元，在A区的上部和两侧均布置冷却单元；外界冷空气进入塔内A区之后，按照图3所示的三个方向流动，流经A区的左侧空间、右侧空间及上部空间。

在A区中，外界冷风分别与位于A区左侧(图3中的干区塔内垂直冷却单元2)、右侧(图3中的干区塔内垂直冷却单元2)及上部空间(图1和图3中所示的干区塔内水平冷却单元5)完成热交换，从而实现降低冷却单元内水温的目的。

在图2所述的B区中，冷却单元分别布置在进风口，以及B区的左右两侧，而B区的上部空间并不布置干区塔内水平冷却单元5；则外界冷空气进入塔内B区之后，按照图4所示的三个方向流动，即左侧空间、右侧空间及上部空间。

在B区中，外界冷风分别与位于B区左侧(图4中的干区塔内垂直冷却单元2)、右侧(图4中干区塔内垂直冷却单元2)及进风口位置(图1、图2和图4中所示干区进风口冷却单元)完成热交换，从而实现降低冷却单元内水温的目的。

A区和B区共用垂直冷却单元，A区和B区中冷却单元的布置方式，可保证外界冷风进入干区后自下而上流动时均流经一组冷却单元(在A区经过水平冷却单元，在B区经过进风口冷却单元)，在一定程度保证了干区内的不同位置处阻力的一致性和风温的均匀性，从而均衡了干区内不同位置处的压差，实现干区内部的换热均匀。

所述干湿混合冷却塔的湿区构造与普通的自然通风逆流湿式冷却塔类似，最大的不同之处：该干湿混合冷却塔的湿区部分填料和配水是环形布置，成为环形结构的填料区3，填料区3中间存在一个空心区7。

令填料区3的外径为d，内径为d2(即空心区7的外径)，集水池直径为d1，整个冷却塔的底部直径为D，则四个直径满足如下关系：d2＜d＜d1＜D。

其中，d＝(0.2-0.5)D，具体尺寸需要根据机组情况和电厂所需冷却水量而确定。

空心区7满足d2＝(0.2-0.5)d，具体尺寸需要根据机组情况和电厂所需冷却水量而确定。

湿区的填料高度介于1.25m到2.0m之间，具体高度需要根据机组情况和电厂所需冷却水量而确定。

为保证流经干区后的空气全部通过湿区的环形填料部分，在湿区的环形填料区位置增设顶部盖板6，防止冷风不经填料区和配水区而直接流出塔外。

湿区顶部盖板6直径为d2，应全部覆盖空心区7，材质为钢结构或玻璃钢制品。

所述干湿混合冷却塔湿区部分的填料采用环形布置方式；外界冷风经过干区吸热之后，温度升高，然后进入湿区的雨区、填料区和配水区进行进一步的吸热吸湿，从而降低湿区的水温，产生满足电厂要求的冷却水。

所述混合冷却塔湿区中雨区的高度与干区进风口冷却单元的高度相同，均为H，H值须满足电力设计行业冷却系统设计规范的基本要求，综合考虑机组具体情况而定。

湿区中，从A区进入雨区的空气和从B区进入雨区的空气，具有不同的温度(如图2所示)，从而在雨区形成温度差，增加了雨区气流的驱动力，可在一定程度上强化雨区的空气流动，达到降低湿区冷却水温的目的。

湿区填料采取环形布置的优势：

(1)大型机组的冷却塔直径大，外界冷风较难进入塔心位置，塔心位置处填料(直径为d2的圆形空心区7，图1所示)的冷却效率低，无法实现填料的充分利用，因此塔心位置处不布置填料，可有效降低湿区的通风阻力，提高换热效果。

(2)在湿区的塔心存在填料空心区7，在保证冷却效果的前提下，可节省填料材料，降低投资。

实施例2：一种火电厂冷却系统，该火电厂冷却系统内安装有冷却塔，其中，所述冷却塔为实施例1中所记载的干湿混合大型冷却塔。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种环形填料布置的干湿混合大型冷却塔，包括冷却塔塔筒，其特征在于：

所述冷却塔塔筒的下方由外之内依次设置有干区进风口冷却单元、干区塔内垂直冷却单元、湿区填料区及湿区空心区；

所述干区塔内垂直冷却单元的上部设置有干区塔内水平冷却单元；

其中，所述湿区空心区的顶部具有盖板，湿区中心区的底部为湿式集水池。

2.根据权利要求1所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：干区进风口冷却单元为间隔设置，相邻两个干区进风口冷却单元之间的区域没有设置干区进风口冷却单元；

使得冷却塔内的干区从轴向方向看去成为未设置干区进风口冷却单元的A区及设置了干区进风口冷却单元的B区。

3.根据权利要求2所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：相邻的A区和B区，其所对应的圆心角及自身弧长均相同。

4.根据权利要求2所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：所述干区塔内水平冷却单元仅设置于A区上方，B区上方未设置。

5.根据权利要求1所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：湿区的配水区和填料区均为环形。

6.根据权利要求1所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：所述湿区填料区的外径为d，内径为d2，湿式集水池的直径为d1，冷却塔塔筒底部直径为D，其中d2＜d＜d1＜D。

7.根据权利要求6所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：所述d＝(0.2-0.5)D。

8.根据权利要求1所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：冷却塔塔筒中雨区的高度与干区进风口冷却单元的高度相同。

9.根据权利要求7所述的干湿混合大型冷却塔，其特征在于：所述d2＝(0.2-0.5)d。

10.一种火电厂冷却系统，该火电厂冷却系统内安装有冷却塔，其特征在于：所述冷却塔为权利要求1-9任一项所述的干湿混合大型冷却塔。