CN108519002A - 一种冷却水塔 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种冷却塔，相对于现有的冷却塔来说，具有更好的冷却效果。该冷却塔包括：塔体，塔体的内部设置有配水系统、挡水器、淋水填料装置以及支撑框架；塔体的底部设置有冷水池，塔体的塔壁上均匀分布有通风设备；配水系统、挡水器以及淋水填料装置均由支撑框架支撑，且配水系统、挡水器以及淋水填料装置均与塔体的塔壁可拆卸连接；挡水器设置于配水系统上部，且挡水器上设置有通气孔；配水系统包括输送装置以及喷洒装置，输送装置贯穿淋水填料装置，且喷洒装置设置于淋水填料装置的上方；淋水填料装置包括填料托架以及淋水填料，淋水填料根据塔壁沿径向至中央坚井不同区域的气水比特征作不等高分区布置。

Description

一种冷却水塔

技术领域

本申请涉及发电领域，尤其涉及一种冷却水塔。

背景技术

冷却水塔是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽会发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等目的。从而散去工业中产生的余热，降低水温的政法散热装置，以保证系统的正常运行。随着火电厂电力生产活动的日趋频繁，冷却水塔发挥出来的冷却作用也更加显著，有效控制了水温过高造成的不利影响。

现在热电厂的冷却水塔都采用双曲线外形，塔形比较高，由于上下的空气压差，就有风从塔底进入，从塔顶流出。将从汽轮发电机冷凝器中出来的热水达到水塔中部喷射成水滴状，水滴下落，冷风上升，从而冷却了热水，而加热了空气，使得空气在水塔中的流动更快，冷却热水的效果更好。被冷却的水滴下落到塔底的水池内收回，重新打入汽轮发电机的凝结器，继续循环。

一定装机容量(功率)的燃煤发电机组在设计时就确定了它的汽轮机蒸汽用量、冷却倍率、循环水流量和冷却塔的冷却能力。即便留有一定的设计余量，但是由于设计余量的有限和冷却塔使用年代已久，冷却塔各部件老化而导致功能衰退，尤其是机组经过增容改造后，原设计条件已不能满足机组满发经济运行(尤其是机组技改增容后)的要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种冷却水塔，相对于现有的冷却塔来说，具有更好的冷却效果。

本申请实施例提供了一种冷却塔，具体包括：

塔体，所述塔体的内部设置有配水系统、挡水器、淋水填料装置以及支撑框架；

所述塔体的底部设置有冷水池，所述塔体的塔壁上均匀分布有通风设备，所述通风设备设置于所述冷水池与所述淋水填料装置的中间位置；

所述配水系统、所述挡水器以及所述淋水填料装置均由所述支撑框架支撑，且所述配水系统、所述挡水器以及所述淋水填料装置均与所述塔体的塔壁可拆卸连接；

所述挡水器设置于所述配水系统上部，且所述挡水器上设置有通气孔；

所述配水系统包括输送装置以及喷洒装置，所述输送装置贯穿所述淋水填料装置，且所述喷洒装置设置于所述淋水填料装置的上方；

所述淋水填料装置包括填料托架以及淋水填料，所述淋水填料根据所述塔壁沿径向至所述中央坚井不同区域的气水比特征作不等高分区布置。

可选地，所述淋水填料为片状结构，且所述淋水填料的上下表面均匀分布有凸起花纹。

可选地，所述淋水填料包括：斜折波形填料、S波形填料和/或双向波形填料。

可选地，所述不等高分区布置包括：

第一分层、第二分层以及第三分层；

所述第一分层与所述塔壁的距离为第一预设距离，且所述第一分层与所述喷洒装置的距离为第二预设距离；

所述第二分层设置与所述第一分层的下部，且所述第二分层与所述喷洒装置的距离为第三预设距离；

所述第三分层设置与所述第二分层的下部，且所述第三分层与所述喷洒装置的距离为第四预设距离，所述第二预设距离小于所述第三预设距离，所述第三预设距离小于所述第四预设距离。

可选地，所述输送装置包括：

中央竖井以及冷却塔进水方沟；

所述中央竖井与所述冷却塔进水方沟可拆卸连接，且所述中央竖井贯穿所述第三分层；

所述冷却塔进水方沟贯穿所述冷却塔一侧的塔壁，且所述冷却塔进水方沟设置于所述冷水池上方。

可选地，所述喷洒装置包括：

配水管道以及喷水装置；

所述配水管道与所述喷水装置可拆卸连接；

所述配水管道与所述喷水装置配套均匀布置于所述淋水填料装置的上部。

可选地，所述配水管道分为第一分区、第二分区、第三分区以及第四分区；

所述第一分区为以所述中央坚井为中心，径向半径为第一预设值的区域；

所述第二分区为径向半径在所述第一预设值与第二预设值之间的区域；

所述第三分区为径向半径在所述第二预设值与第三预设值之间的区域；

所述第四分区为径向半径在所述第三预设值与所述塔壁之间的区域，所述第一预设值小于所述第二预设值，所述第二预设值小于第三预设值。

可选地，所述喷水装置包括喷溅装置以及与所述喷水管道连接的转接口；

第一转接口的口径为第四预设值，所述第一转接口为所述第一分区对应转接口；

第二转接口的口径为第五预设值，所述第二转接口为所述第二分区对应转接口；

第三转接口的口径为第六预设值，所述第三转接口为所述第三分区对应转接口；

第四转接口的口径为第七预设值，所述第四转接口为所述第四分区对应的转接口，所述第四预设值小于所述第五预设值，所述第五预设值小于所述第六预设值，所述第六预设值小于所述第七预设值。

可选地，所述喷溅装置包括：

旋转式喷溅装置和/或水轮机式喷溅装置。

可选地，所述填料托架为高强度玻璃钢托架。

综上所述，可以看出，数据表明近进风口区域的风速明显高于塔中心区域，并且逐渐降低，这主要是由于冷却塔的抽力作用特征决定的，另外由于塔外的干空气进入塔内后，在淋水运行时，越向中心区域其空气的含湿量就越高，空气密度增大，也就加大了抽风的阻力。因此，将冷却塔内的淋水填料根据所述塔壁沿径向至所述中央坚井不同区域的气水比特征作不等高分区布置，达到各区域配水配风相对合理平衡，从而提高冷却塔的冷却效果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的冷却塔的剖面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的冷却塔中的淋水填料的不等高分区布置结构示意图；

图3为本申请实施例提供的冷却水塔中配水管道的分区结构示意图；

图4为本申请实施例提供的冷却塔中配水管道的分布结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种冷却水塔，相对于现有的冷却塔来说，具有更好的冷却效果。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先对冷却塔的分类以及工作原理进行说明：

冷却塔一般分为开式冷却塔和闭式冷却塔；

开式冷却塔的冷却原理：通过将循环水以喷雾方式，喷淋到玻璃纤维的填料上，通过谁与空气的接触，达到换热，再有风机带动塔内气流循环，将与谁换热后的热气流带出，从而达到冷却。

闭式冷却塔的冷却原理：在间壁式换热器外喷淋水并强制通风，热从间壁式换热器内的被冷却流体中经壁面传给壁面外的喷淋水，在通过喷淋水与空气的强制对流传给空气，而喷淋水向空气的传热，主要是由喷淋水政法的潜热和喷淋水与空气的嫌热交换组成。由于被冷却流体在间壁式换热器内与外界工艺设备间闭式循环流动。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的冷却塔的剖面结构示意图，具体包括：

塔体100，所述塔体100的内部设置有配水系统101、挡水器102、淋水填料装置103以及支撑框架104；

具体的，塔体100指冷却塔的外壳体，机械通风冷却塔和风筒式自然通风冷却塔的塔体是封闭的，其作用是起到支承、围护和组织合适的气流功能；开放式冷却塔的塔体沿塔高做成开敞的，使空气自然进入塔内。

支撑框架104，用于对冷却塔内部的各个装置进行支撑，例如所述配水系统101、所述挡水器102以及所述淋水填料装置103，都是由支撑框架104进行支撑的。

所述塔体100的底部设置有冷水池200，所述塔体100的塔壁上均匀分布有通风设备105，所述通风设备105设置于所述冷水池200与所述淋水填料装置103的中间位置；

冷水池200，冷却塔在将热水经过冷却后存储于冷水池200，方便水资源的循环利用。

通风设备105，本实施例中，通风设备(通风口)设置于冷却塔的底部，可以通过冷却塔的高度产生压强使得空气从底部的通风口进入冷却塔内，进而对淋水填料装置103上喷溅的水滴进行冷却，同时，也可以在冷却塔的地步设置用电机带动的风机(鼓风式则设在下部)，利用风机转动产生设计的空气流量(即风量)，将空气送入冷却塔内部。另外在机械通风冷却塔中，可以在冷却塔的塔体风筒内设置通风设备，以保证足够的空气与水进行热交换，达到冷却效果。

所述配水系统101、所述挡水器102以及所述淋水填料装置103均由所述支撑框架104支撑，且所述配水系统101、所述挡水器102以及所述淋水填料装置103均与所述塔体100的塔壁可拆卸连接；

所述挡水器102设置于所述配水系统101上部，且所述挡水器102上设置有通气孔1021；

档水器102，将要排出塔外的湿空气中所携带的水滴，在冷却塔的塔内利用档水器102把水滴与空气分离，减少逸出(飘失)水量的损失和对周围环境的影响，并通过设置于挡水器102中的通气孔1021，将热空气排出。

所述配水系统101包括输送装置1011以及喷洒装置1012，所述输送装置1011贯穿所述淋水填料装置103，且所述喷洒装置1012设置于所述淋水填料装置103的上方；

所述淋水填料装置103包括填料托架(图1中未示出)以及淋水填料1031，所述淋水填料1031根据所述塔壁沿径向至所述中央坚井不同区域的气水比特征作不等高分区布置。

本申请中，填料托架针对冷却塔托架的运行环境，选用特殊原料，配以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂为粘结基体，经热固化连续成型工艺制成，例如高强度玻璃钢托架。具有优异的耐腐蚀性、耐老化性、耐低温性、耐疲劳性、过载安全性高等特点。相对于传统的水泥网格板与铸铁篦子具有通风效率高，重量轻，运输安全、安装方便等优点。

淋水填料装置103是热水在冷却塔内进行冷却的主要部件，需要冷却的热水经多次溅散成水滴或形成水膜，增加水与空气的接触面积和延长接触时间，促使热水与空气进行热交换，使水得到冷却。

具体的，本实施例中的淋水填料1031可以为片状结构、同时在淋水填料1031的上下表面均匀分布有凸起花纹，本实施例中具体不限定凸起花纹的型装置。

另外，本实施例中的淋水填料1031可以包括斜折波形填料、S波形填料和/或双向波形填料，具体不限定，例如淋水填料1031可以全部是斜折波形填料、也可以全部是S波形填料，也可以全部是双向波形填料，当然也可以是其中两种或三种的混合，具体不做限定。

结合参阅图1以及图2，图2为本申请实施例提供的淋水填料的不等高分区布置结构示意图，为了绘图简便以及方便表达，图2仅以1/4的淋水填料部分为例进行说明，淋水填料1031根据塔壁沿进项至中央竖井不同区域的气水比特征作不等高分区布置，具体的，该不等高分区布置包括：第一分层C1、第二分层C2以及第三分层C3，其中第一分层C1与塔壁的距离为第一预设距离(例如2米)，且第一分层C1与喷洒装置1012的距离为第二预设距离(本实施例中，设置第二预设距离为0.75米，当然也可以是其他的数值，具体不限定)，同时设置第一分层C1中淋水填料的厚度为1.4米；

第二分层C2设置与第一分层C1的下部，第二分层C1与喷洒装置1012的距离为第三预设距离(例如0.875米，当然也可以是其他的数值，只要比第二预设距离大，且比第四预设距离小即可)，同时设置第二分层C2中淋水填料的厚度为1.3米；

第三分层C3设置与第二分层C2的下部，且第三分层C3与喷洒装置1012的距离为第四预设距离(例如1米)，同时还可以设置第三分层C3中淋水填料的厚度为1.3米。

配水系统101的作用是将热水均匀地分布在整个淋水填料1031上。热水分布是否均匀，对冷却效果影响很大。如水量分配不均匀，不仅直接降低水的冷却效果，也会造成部分冷却水滴飞溅而飘逸出塔外，增加水量损失。

本实施例中，配水系统101包括输送装置1011以及喷洒装置1012，其中，输送装置1011贯穿淋水填装置103；

具体的，结合参阅图1以及图2，输送装置1011包括中央竖井10111以及冷却塔进水方沟10112；

所述中央竖井10111与所述冷却塔进水方沟10112可拆卸连接，且所述中央竖井10111贯穿所述第三分层C3；

所述冷却塔进水方沟10111贯穿所述冷却塔一侧的塔壁，且所述冷却塔进水方沟10111设置于所述冷水池200上方。

继续参阅图3，所述喷洒装置1012包括：

配水管道10121以及喷水装置10122；

所述配水管道10121与所述喷水装置10122可拆卸连接；

所述配水管道10121与所述喷水装置10122配套均匀布置于所述淋水填料装置的上部。

图3以及图4，图3为本申请实施例提供的冷却塔中配水管道的分区结构示意图，图4为本申请实施例提供的冷却塔中配水管道的分布结构示意图，配水管道10121分为第一分区S1、第二分区S2、第三分区S3以及第四分区S4；

所述第一分区S1为以所述中央坚井10112为中心，径向半径为第一预设值的区域；

所述第二分区S2为径向半径在所述第一预设值与第二预设值之间的区域；

所述第三分区S3为径向半径在所述第二预设值与第三预设值之间的区域；

所述第四分区S4为径向半径在所述第三预设值与所述塔壁之间的区域，所述第一预设值小于所述第二预设值，所述第二预设值小于第三预设值。

喷水装置10122包括喷溅装置以及与所述喷水管道连接的转接口；

第一转接口的口径为第四预设值，所述第一转接口为所述第一分区对应转接口；

第二转接口的口径为第五预设值，所述第二转接口为所述第二分区对应转接口；

第三转接口的口径为第六预设值，所述第三转接口为所述第三分区对应转接口；

第四转接口的口径为第七预设值，所述第四转接口为所述第四分区对应的转接口，所述第四预设值小于所述第五预设值，所述第五预设值小于所述第六预设值，所述第六预设值小于所述第七预设值。

为了便于理解，下面结合具体的实验结果进行说明，喷溅装置流量系数为0.92，主要在出水管口径方面作调整，以满足填料更换后对不同区域采用不同的出水口径，达到不同的淋水密度，使配水配风更趋合理均匀；

单嘴流量采用短管出流公式计算：

根据上式计算结果具体布置方案如下 Q＝3600μA√2gH

式中：Q—单嘴流量m3/h

μ—流量系数(由试验得出)

A—出水口截面积m2

g—重力加速度S2

H—工作净水头m

说明:喷溅装置的喷头的μ值取0.92，g值取9.8；

推导：Q＝3600μA√2gH＝3600×0.92×π/4d2×√2g×√H

＝3600×0.92×0.785d2×4.4272×√H

＝11510.37d2√H

式中：11510.37—常数

d-------------喷嘴出口直径m

H-------------工作净水头(即中央竖井供水标高减去配水管中心标高及管路阻力损失以后的净水头)；

根据上式计算结果，具体布置方案如下：

以中央坚井为中心，径向半径14.98M(第一预设值)以内(第一分区S1)喷嘴口径为Ф22mm(第四预设值)，满负荷时单嘴流量为4.88T/h，数量为672套，此区域流量为3279T/h；

半径14.98M到26.38M(第二预设值)之间(第二分区S2)，喷嘴口径为Ф24mm(第五预设值)，满负荷时单嘴流量为5.83T/h，数量为1412套，此区域流量为8231T/h；

半径26.38M到35.19M(第三预设值)之间(第三分区S3)，喷嘴口径为Ф26mm(第六预设值)，满负荷时单嘴流量为6.72T/h，数量为1624套，此区域流量为10913T/h；

半径35.19至塔壁之间(第四分区S4)，喷嘴口径为Ф28mm(第七预设值)，满负荷时单嘴流量为7.53T/h，数量为1536套，此区域流量为11566T/h。

上述数据在计算时已考虑了管道各部的阻力，总流量达33989T/h，满足夏季内外围同时供水的流量要求。这样布置，加大了塔壁边缘区的淋水密度和流量，可以解决盲区的问题，而不必再接加长配水管，因为塔壁至第一个喷嘴的距离不能小于喷溅半径，如小于喷溅半径，在大流量时，会造成大量壁流水，行成水濂而影响通风。

需要说明的是，上述所说的喷溅装置包括旋转式喷溅装置和/或水轮机式喷溅装置。旋转式喷溅装置，但是旋转装置都存在固定导流盘和旋转叶轮之间的间隙会因杂质造成转轮卡滞停转，影响喷溅效果，本实施例中通过改良扩大了固定导流盘直径，提升了固定导流盘高度，使固定导流盘的外径大于旋转叶轮内经，同时让固定导流盘的外缘覆盖于旋转叶轮的内缘之上，从而减少杂质卡滞叶轮的可能性。

水轮机式喷溅装置，喷溅效果更佳，水滴更细，喷溅装置交叉喷溅，彻底消除了中空现象，喷溅均匀性更好，和壁管连接无振动感，提高了运行的稳定性。

需要说明的，冷却塔当然还可以包括其他的一些装置，例如空气分配装置(图中未示出)，空气分配装置是指进风口、百叶窗及导风板等，目的是引导空气均匀地分布于冷却塔的整个截面上，不使空气在塔内产生不均及涡流、回流等，保证水与空气均匀地接触。

需要说明的是，上述的各个数值，均可以由其他数值进行替代，并不能作为对其的限定。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种冷却塔，其特征在于，包括：

塔体，所述塔体的内部设置有配水系统、挡水器、淋水填料装置以及支撑框架；

所述塔体的底部设置有冷水池，所述塔体的塔壁上均匀分布有通风设备，所述通风设备设置于所述冷水池与所述淋水填料装置的中间位置；

所述配水系统、所述挡水器以及所述淋水填料装置均由所述支撑框架支撑，且所述配水系统、所述挡水器以及所述淋水填料装置均与所述塔体的塔壁可拆卸连接；

所述挡水器设置于所述配水系统上部，且所述挡水器上设置有通气孔；

所述配水系统包括输送装置以及喷洒装置，所述输送装置贯穿所述淋水填料装置，且所述喷洒装置设置于所述淋水填料装置的上方；

所述淋水填料装置包括填料托架以及淋水填料，所述淋水填料根据所述塔壁沿径向至所述中央坚井不同区域的气水比特征作不等高分区布置。

2.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述淋水填料为片状结构，且所述淋水填料的上下表面均匀分布有凸起花纹。

3.根据权利要求2所述的冷却塔，其特征在于，所述淋水填料包括：斜折波形填料、S波形填料和/或双向波形填料。

4.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述不等高分区布置包括：

第一分层、第二分层以及第三分层；

所述第一分层与所述塔壁的距离为第一预设距离，且所述第一分层与所述喷洒装置的距离为第二预设距离；

所述第二分层设置与所述第一分层的下部，且所述第二分层与所述喷洒装置的距离为第三预设距离；

所述第三分层设置与所述第二分层的下部，且所述第三分层与所述喷洒装置的距离为第四预设距离，所述第二预设距离小于所述第三预设距离，所述第三预设距离小于所述第四预设距离。

5.根据权利要求4所述的冷却塔，其特征在于，所述输送装置包括：

中央竖井以及冷却塔进水方沟；

所述中央竖井与所述冷却塔进水方沟可拆卸连接，且所述中央竖井贯穿所述第三分层；

所述冷却塔进水方沟贯穿所述冷却塔一侧的塔壁，且所述冷却塔进水方沟设置于所述冷水池上方。

6.根据权利要求5所述的冷却塔，其特征在于，所述喷洒装置包括：

配水管道以及喷水装置；

所述配水管道与所述喷水装置可拆卸连接；

所述配水管道与所述喷水装置配套均匀布置于所述淋水填料装置的上部。

7.根据权利要求6所述的冷却塔，其特征在于，所述配水管道分为第一分区、第二分区、第三分区以及第四分区；

所述第一分区为以所述中央坚井为中心，径向半径为第一预设值的区域；

所述第二分区为径向半径在所述第一预设值与第二预设值之间的区域；

所述第三分区为径向半径在所述第二预设值与第三预设值之间的区域；

所述第四分区为径向半径在所述第三预设值与所述塔壁之间的区域，所述第一预设值小于所述第二预设值，所述第二预设值小于第三预设值。

8.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于，所述喷水装置包括喷溅装置以及与所述喷水管道连接的转接口；

第一转接口的口径为第四预设值，所述第一转接口为所述第一分区对应转接口；

第二转接口的口径为第五预设值，所述第二转接口为所述第二分区对应转接口；

第三转接口的口径为第六预设值，所述第三转接口为所述第三分区对应转接口；

第四转接口的口径为第七预设值，所述第四转接口为所述第四分区对应的转接口，所述第四预设值小于所述第五预设值，所述第五预设值小于所述第六预设值，所述第六预设值小于所述第七预设值。

9.根据权利要求8所述的冷却塔，其特征在于，所述喷溅装置包括：

旋转式喷溅装置和/或水轮机式喷溅装置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的冷却塔，其特征在于，所述填料托架为高强度玻璃钢托架。