CN107084627A - 大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，属于大型逆流冷却塔用配水设备技术领域。它解决了现有技术设计不合理等问题。本大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置包括位于本装置中心的中央竖井，中央竖井上部设有一层围设在中央竖井周向外侧的呈圈形的单层内圈配水结构等。本大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置的优点在于：打破了传统的冷却塔外圈配水所采用的统一配水模式，采用多级外圈配水管替代了传统的外圈配水槽，且外圈配水通过多级、分区域、对称的布置形式，可以有效的解决冷却塔冬季运行时外圈配水不均所造成的结冰问题，提高了机组运行的安全性与稳定性。

Description

大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置

技术领域

本发明属于大型逆流冷却塔用配水设备技术领域，尤其是涉及一种大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置。

背景技术

对于我国目前运行600MW级的水冷机组而言，其冷却塔的设计淋水面积一般不低于9000m2，属于大型冷却塔。我国东北地区由于冬季气温低且冬季寒冷期时间长，需要考虑到冷却塔冬季防冻的问题，冷却塔的配水设计一般采用内外圈配水方式，其内外圈淋水面积比45%：55%，冬季运行期间的设计冷却循环倍率为夏季工况的60%-65%左右，一般配置两台50%容量的循环水泵。我国东北地区的电厂一般来讲需要承担冬季供热的任务，其机组实际排汽量远低于夏季的排汽量。冬季运行工况下，只运行外圈配水时，一般运行一台循环水泵即可满足机组运行背压的要求。但此时50%的冷却水量对应55%的淋水面积，其循环冷却水量偏低，造成冷却塔最外围配水水头不足、淋水密度偏低，极易造成冷却塔外围淋水区域结冰现象的发生，这会造成冷却塔人字柱钢筋保护层脱落、钢筋裸露，威胁冷却塔的安全运行。同时由于频繁的结冰问题，大块冰块跌落时会带下大量的冷却塔填料，导致冷却填料损毁严重、更换频繁，不但影响冷却塔的冷却效果，同时也增加了电厂的运营成本。如天气温度突降，挡风板调整不及时，冰柱会由水池内檐支柱一直冻到水塔顶部，不仅影响机组的运行真空，也直接影响水塔的使用寿命。当冷却塔结冰比较严重时，往往需要人工进行除冰，大块冰柱的跌落也会给电厂冷却塔运行维护人员的安全造成威胁。同时，在环境温度升高时，大量冰块会同时跌落到塔盆内，并在循环水回水滤网处聚集，容易造成循环水回水滤网的堵塞、循环水泵跳闸，进而造成机组跳机的事故。冷却塔冬季结冰问题给机组运行安全性、经济性均带来不利影响。。

冬季冷却塔运行期间结冰的主要原因是由于环境温度及负荷变动等因素的影响，循环水量不足且外围淋水不均所造成的。目前针对冷却塔结冰问题的解决方式主要采用两种：一种是采用新型机械控制的可调挡风板，通过控制调整挡风板的开度去调节机组循环水的温度，进而达到控制冷却塔结冰；另一种方式是采用冷却塔加装防冻管，通过在冷却塔外围形成水帘，减少进入冷却塔内部冷风量的方式来控制冷却塔的结冰问题。对于采用机械控制可调挡风板的冷却塔而言，其实际运行过程中由于采用挡风板部分开启的运行方式，虽然减小了冷却塔的进风量，但其开启部分的进塔冷风风速大大提高，该区域冷却塔的结冰状况依然十分严重。而采用防冻喷水管的冷却塔，其实际的冷却塔冷却水量要远高于机组运行所需的冷却水量，虽然部分解决了冷却塔的结冰问题，但该运行方式对机组的经济性产生一定的影响。同时上述两种方法均未从根本上解决冬季运行期间影响冷却塔结冰的外圈配水不均的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，防冻效果好的大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，包括位于本装置中心的中央竖井，中央竖井上部设有一层围设在中央竖井周向外侧的呈圈形的单层内圈配水结构，中央竖井上自低于与单层内圈配水结构连接的连接处沿中央竖井纵向向下方向设有若干层高度不同的围设在中央竖井周侧的呈圈形的单层外圈配水结构，单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构一起沿中央竖井纵向向下的方向依次按照由高到低且由内向外的顺序呈无交错的上下错位配置。通过设置以中央竖井为中心的单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构组合，实现多级、分区域的配水布置形式，使得冷却塔在冬季寒冷季节运行时，在不同的负荷工况下均能由外到内依次满足冷却塔淋水区域需要的淋水量，外圈淋水能够充分达到防冻所需要的淋水密度，解决了冷却塔冬季运行期间由于淋水不均所造成的结冰问题，同时，由于单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构采用无交错的上下错位布置，可以有效的节约冷却塔的冷却空间5%左右，提升冷却塔的冷却能力。

优选地，单层内圈配水结构包括若干个围设在中央竖井的周向外侧的内圈配水组件；单层外圈配水结构包括若干个围设在中央竖井的周向外侧的外圈配水组件。

优选地，内圈配水组件包括一个与中央竖井连接的配水槽，配水槽的纵向一侧或两侧沿由内向外的方向间隔设有若干根内圈配水支管,每根内圈配水支管上间隔设有若干个内圈配水喷头；外圈配水组件包括一根与中央竖井连接的外圈配水总管，外圈配水总管的纵向一侧或两侧沿由内向外的方向间隔设有若干根外圈配水支管,每根外圈配水支管上间隔设有若干个外圈配水喷头。结构简单、安装、拆卸、维护方便。

优选地，当内圈配水支管分设在配水槽的纵向两侧时，位于配水槽的纵向两侧的所有内圈配水支管呈一一对应的对称设置。保证了喷淋的均匀分布。

优选地，外圈配水总管和中央竖井之间设有虹吸罩。虹吸罩的设置，使每一级的单层外圈配水结构的外圈配水均可以实现虹吸配水，这就保证了各级单层外圈配水结构中的配水的均匀性与稳定性。

优选地，当外圈配水支管分设在外圈配水总管的纵向两侧时，位于该外圈配水总管的纵向两侧的所有外圈配水支管呈一一对应的对称设置。使喷淋范围更均匀，避免了喷淋死角的出现。

优选地，各层单层外圈配水结构所包含的外圈配水总管的数量相同，且不同层内的外圈配水总管沿中央竖井周向外侧地安装角度分布位置也都相同。提高安装的方便性、利于检修。

优选地，单层内圈配水结构所包含的配水槽的数量与每个单层外圈配水结构内所包含的外圈配水总管的数量相同，且每个配水槽的安装角度位置与其相近的外圈配水总管的安装角度位置存在相同的角度差。配水槽和外圈配水总管的间隔设置，进一步增加了喷淋的均匀分布。

优选地，所有内圈配水组件的大小、形状相同；位于同一层的单层外圈配水结构内的所有外圈配水组件的大小、形状相同。方便了安装，降低了安装成本。

优选地，各层单层外圈配水结构所包含的外圈配水组件的总数量都相同。便于配置、安装。

与现有技术相比，本大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置的优点在于：以中央竖井为中心的单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构组合设置，打破了传统的冷却塔外圈配水所采用的统一配水模式，采用多级外圈配水管替代了传统的外圈配水槽，且外圈配水通过多级、分区域、环形对称的布置形式，可以有效的解决冷却塔冬季运行时外圈配水不均所造成的结冰问题，提高了机组运行的安全性与稳定性；单层外圈配水结构和中央竖井之间采用了梯级式的虹吸结构设置，使得冷却塔外圈配水在实际运行过程中依据实际的循环冷却水量，其淋水由外至内逐级进行自动配水，运行过程中无需人为干预，运行方式灵活；单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构采用无交错的上下错位布置来取代内外圈配水槽传统的上下层叠加的布置结构，这样冷却塔的单层内圈配水结构即可设计成更小尺寸的结构，可以有效的节约冷却塔的冷却空间5%左右，提高冷却塔的冷却能力。

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，下面描述中的附图仅仅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提供了本发明实施例中的总俯视图。

图2提供了本发明实施例中的内圈配水支管呈垂直设置在配水槽上时的局部俯视图。

图3提供了本发明实施例中的内圈配水支管呈环形设置在配水槽上时的局部俯视图。

图4提供了本发明实施例中的中央竖井与配水槽、外圈配水总管连接时的结构示意图。

图中，中央竖井1、内圈配水组件21、配水槽22、内圈配水支管23、内圈配水喷头24、外圈配水组件31、外圈配水总管32、外圈配水支管33、外圈配水喷头34、虹吸罩4。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1至4所示，本大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，包括位于本装置中心的中央竖井1，中央竖井1上部设有一层围设在中央竖井1周向外侧的呈圈形的单层内圈配水结构，中央竖井1上自低于与单层内圈配水结构连接的连接处沿中央竖井1纵向向下方向设有若干层高度不同的围设在中央竖井1周侧的呈圈形的单层外圈配水结构，单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构一起沿中央竖井1纵向向下的方向依次按照由高到低且由内向外的顺序呈无交错的上下错位配置，通过设置以中央竖井1为中心的单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构组合，实现多级、分区域的配水布置形式，使得冷却塔在冬季寒冷季节运行时，在不同的负荷工况下均能由外到内依次满足冷却塔淋水区域需要的淋水量，外圈淋水能够充分达到防冻所需要的淋水密度，解决了冷却塔冬季运行期间由于淋水不均所造成的结冰问题，同时，由于单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构采用无交错的上下错位布置，可以有效的节约冷却塔的冷却空间5%左右，提升冷却塔的冷却能力。

具体地，这里的单层内圈配水结构包括若干个围设在中央竖井1的周向外侧的内圈配水组件21；单层外圈配水结构包括若干个围设在中央竖井1的周向外侧的外圈配水组件31；这里的内圈配水组件21包括一个与中央竖井1连接的配水槽22，配水槽22的纵向一侧或两侧沿由内向外的方向间隔设有若干根内圈配水支管23,每根内圈配水支管23上间隔设有若干个内圈配水喷头24；外圈配水组件31包括一根与中央竖井1连接的外圈配水总管32，外圈配水总管32的纵向一侧或两侧沿由内向外的方向间隔设有若干根外圈配水支管33,每根外圈配水支管33上间隔设有若干个外圈配水喷头34，结构简单、安装、拆卸、维护方便；这里的当内圈配水支管23分设在配水槽22的纵向两侧时，位于配水槽22的纵向两侧的所有内圈配水支管23呈一一对应的对称设置，保证了喷淋的均匀分布，内圈配水支管23既可以垂直设在配水槽22的两侧也可也呈扇形对称设置在配水槽22两侧，这可以根据现场的实际施工状况进行选择，不影响冷却塔的冷却效果；这里的外圈配水总管32和中央竖井1之间设有虹吸罩4，虹吸罩4的设置，使每一级的单层外圈配水结构的外圈配水均可以实现虹吸配水，这就保证了各级单层外圈配水结构中的配水的均匀性与稳定性；这里的当外圈配水支管33分设在外圈配水总管32的纵向两侧时，位于该外圈配水总管32的纵向两侧的所有外圈配水支管33呈一一对应的对称设置，使喷淋范围更均匀，避免了喷淋死角的出现；这里的各层单层外圈配水结构所包含的外圈配水总管32的数量相同，且不同层内的外圈配水总管32沿中央竖井1周向外侧地安装角度分布位置也都相同，提高安装的方便性、利于检修；这里的单层内圈配水结构所包含的配水槽22的数量与每个单层外圈配水结构内所包含的外圈配水总管32的数量相同，且每个配水槽22的安装角度位置与其相近的外圈配水总管32的安装角度位置存在相同的角度差，配水槽22和外圈配水总管32的间隔设置，进一步增加了喷淋的均匀分布,优选地，每个单层外圈配水结构包括四个外圈配水组件31，即每层的外圈配水设置四根外圈配水总管32，其单根外圈配水总管32只负责其临近90°区域，即分别向其左右两侧45°区域配水，使得冷却塔配水区域划分更加的细化，同时可以保证同级配水管道的四根外圈配水总管32其配水量的一致性，提高了冷却塔配水的均匀性。

进一步地，这里的所有内圈配水组件21的大小、形状相同；位于同一层的单层外圈配水结构内的所有外圈配水组件31的大小、形状相同，方便了安装，降低了安装成本；这里的各层单层外圈配水结构所包含的外圈配水组件31的总数量都相同，便于配置、安装。

工作原理：

本装在冬季运行时可通过关闭中央竖井1与配水槽22间的闸板的方式实现冷却塔外圈单独冷却的运行方式，循环冷却水通过循环水泵加压后进入机组凝汽器进行换热升温后，经管道输送至中央竖井1内，中央竖井1上连接多个设于不同高度上的不同级的外圈配水组件31中的外圈配水总管32，按照冷却塔配水由外至内的顺序由下至上依次安装，随着中央竖井1内水位逐步上升，机组循环冷却水会由下至上依次淹没设于各高度的不同级的外圈配水总管32，这样的设置方式保证了冷却塔的配水总是优先满足外圈配水的水量，克服了传统的外圈统一配水方式下冬季运行时外圈水量不足造成的配水不均的问题，可有效的提高外圈配水淋水密度的均匀性，起到防止冷却塔冬季运行因外圈配水不均，冷却塔外围区域淋水密度低造成的结冰问题，冷却塔外圈配水实际设计的级数可根据冷却塔的淋水面积的大小以及机组冬季运行时不同工况下循环水泵运行方式，如一台高速、两台低速、一高一低等进行设置，对于内部填料高度采用不等高设计的冷却塔，其每一级的外圈配水总管32管径可根据其淋水区域内冷却塔填料的高度不同进行匹配选择，保证不同填料高度的淋水区域所需的淋水量，以保证冷却塔能够达到最佳的冷却效果；中央竖井1内针对每一级单层外圈配水结构设置了呈梯级配置的虹吸罩4，使每一级外圈配水均可以实现虹吸配水，这就保证了外圈配水各级配水管道配水的均匀性与稳定性；本装置在夏季运行时可以打开中央竖井1与内圈配水槽1间的闸板，实现全塔配水冷却，对于冷却塔不同季节及不同工况下运行方式的转换没有任何影响。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了中央竖井1、内圈配水组件21、配水槽22、内圈配水支管23、内圈配水喷头24、外圈配水组件31、外圈配水总管32、外圈配水支管33、外圈配水喷头34、虹吸罩4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，包括位于本装置中心的中央竖井（1），其特征在于，中央竖井（1）上部设有一层围设在中央竖井（1）周向外侧的呈圈形的单层内圈配水结构，中央竖井（1）上自低于与单层内圈配水结构连接的连接处沿中央竖井（1）纵向向下方向设有若干层高度不同的围设在中央竖井（1）周侧的呈圈形的单层外圈配水结构，单层内圈配水结构和所有单层外圈配水结构一起沿中央竖井（1）纵向向下的方向依次按照由高到低且由内向外的顺序呈无交错的上下错位配置。

2.根据权利要求1大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，单层内圈配水结构包括若干个围设在中央竖井（1）的周向外侧的内圈配水组件（21）；单层外圈配水结构包括若干个围设在中央竖井（1）的周向外侧的外圈配水组件（31）。

3.根据权利要求2大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，内圈配水组件（21）包括一个与中央竖井（1）连接的配水槽（22），配水槽（22）的纵向一侧或两侧沿由内向外的方向间隔设有若干根内圈配水支管（23）,每根内圈配水支管（23）上间隔设有若干个内圈配水喷头（24）；外圈配水组件（31）包括一根与中央竖井（1）连接的外圈配水总管（32），外圈配水总管（32）的纵向一侧或两侧沿由内向外的方向间隔设有若干根外圈配水支管（33）,每根外圈配水支管（33）上间隔设有若干个外圈配水喷头（34）。

4.根据权利要求3大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，当内圈配水支管（23）分设在配水槽（22）的纵向两侧时，位于配水槽（22）的纵向两侧的所有内圈配水支管（23）呈一一对应的对称设置。

5.根据权利要求3大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，外圈配水总管（32）和中央竖井（1）之间设有虹吸罩（4）。

6.根据权利要求3大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，当外圈配水支管（33）分设在外圈配水总管（32）的纵向两侧时，位于该外圈配水总管（32）的纵向两侧的所有外圈配水支管（33）呈一一对应的对称设置。

7.根据权利要求3大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，各层单层外圈配水结构所包含的外圈配水总管（32）的数量相同，且不同层内的外圈配水总管（32）沿中央竖井（1）周向外侧地安装角度分布位置也都相同。

8.根据权利要求7大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，单层内圈配水结构所包含的配水槽（22）的数量与每个单层外圈配水结构内所包含的外圈配水总管（32）的数量相同，且每个配水槽（22）的安装角度位置与其相近的外圈配水总管（32）的安装角度位置存在相同的角度差。

9.根据权利要求2至8任一大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，所有内圈配水组件（21）的大小、形状相同；位于同一层的单层外圈配水结构内的所有外圈配水组件（31）的大小、形状相同。

10.根据权利要求9大型逆流冷却塔冬季防冻配水装置，其特征在于，各层单层外圈配水结构所包含的外圈配水组件（31）的总数量都相同。