CN108592650B - 一种优化的单侧进风机力塔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种优化的单侧进风机力塔，所述机力塔包括塔体、风机和填料，所述塔体设有进风口，所述填料分为迎风侧填料和背风侧填料，所述风机的中心线距离塔体迎风侧内壁面的距离为B3，所述风机的中心线距离塔体背风侧内壁面的距离为B4，B3与B4的比值为
Figure DDA0002309268490000011
通过优化风机布置位置、进风口高度、填料高度及宽度和淋水密度等参数，达到减小进风死区，优化塔内的进风，充分利用塔内雨区和填料的冷却效果，从而提升整个机力塔的冷却性能。

Description

一种优化的单侧进风机力塔
技术领域
本发明涉及机械通风冷却塔技术领域，特别涉及一种优化的单侧进风机械通风逆流冷却塔。
背景技术
机械通风逆流冷却塔(简称机力塔)是依靠风机强迫通风使水冷却的冷却塔。机械通风冷却塔是目前使用最为广泛的一种冷却塔。机力塔的格数较多时一般分成多排布置，塔排之间拉开间距布置时为双侧进风冷却塔。当部分工程占地受限、场地布置紧张时，冷却塔排之间会采用背靠背布置，此时为单侧进风冷却塔。双侧进风机力塔两侧进风口均能进风，整个填料面进风较为均匀，配风效果较好。当机力塔采用单侧进风布置，即背靠背布置时，冷风从单面的进风口进入冷却塔，塔内背风面存在明显的进风死区。
图1是现有技术中单侧进风机力塔的平面布置图。受土地资源限制，在部分城市建设的电厂、化工厂等工程中，机力塔必须采用背靠背方式布置，因此只能从单侧进风。从图2可以看出，单侧进风的机力塔，热的循环水从配水系统5喷洒到填料4上，然后流到集水池7中。与此同时风机2从下往上与水流逆向送风，从而冷却填料4中水膜，降低循环水温。但是单侧进风的机力塔存在明显的进风死区6，极大地降低了机力塔的冷却性能。
采用单侧进风的机力塔布置不利于冷却塔的进风平衡配置，塔内淋水区域、填料区域造成较大的浪费，从而在部分季节特别是夏季，机力塔难以达到预期的冷却效果，造成出塔水温过高的现象，部分实测项目的冷效较设计值偏差约1～1.5度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种优化的单侧进风机力塔，通过优化风机布置位置、进风口高度、填料高度及宽度和淋水密度等参数，达到减小进风死区，优化塔内的进风，充分利用塔内雨区和填料的冷却效果，从而提升整个机力塔的冷却性能。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现：
一种优化的单侧进风机力塔，所述机力塔包括塔体、风机和填料，所述塔体设有进风口，所述填料分为迎风侧填料和背风侧填料，所述风机的中心线距离塔体迎风侧内壁面的距离为B3，所述风机的中心线距离塔体背风侧内壁面的距离为B4，B3与B4的比值为
Figure GDA0002309268480000021
Figure GDA0002309268480000022
机力塔的风机偏向背风侧布置，增加风在塔内的流动距离，增加迎风侧的宽度，提高迎风侧的冷却面积，提高机力塔的换热性能。
作为优选的技术方案，所述进风口高度H1与风机直径D的关系为0.75D＜＜H1＜＜D。进风口高度抬高有利于增大进风量，解决风在塔内流转半径不足，背风侧通风量减少的问题。
作为优选的技术方案，所述迎风侧填料的高度H2与背风侧填料的高度H3的比值为
Figure GDA0002309268480000023
填料按照不等高布置，避免背风区填料浪费，有效提高机力塔的冷却性能。
作为优选的技术方案，所述迎风侧填料的宽度B1与背风侧填料的宽度B2的比值为
Figure GDA0002309268480000024
作为优选的技术方案，所述迎风侧填料的淋水密度q1与背风侧填料的淋水密度q2的比值为
Figure GDA0002309268480000031
不同的淋水密度使得机力塔内迎风侧压降大，背风侧压降小，实现迎风侧风速较大区域产生较大的热交换，提升迎风侧换热性能。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、改变风机位置，使其偏向背风侧布置，可增加风在塔内的流动距离，增加迎风侧的宽度，提高机力塔的整体换热性能。
2、抬高进风口高度可增大通风量，提高风在机力塔内部流转半径，增大背风侧的通风量。
3、填料按照不等高布置并采用不均匀配水，有利于提高迎风侧区域换热性能，提高机力塔整体换热效率。
4、通过优化机力塔的各种结构参数，使得单侧进风机力塔的冷却水温降低了约0.5-1.5度。有利于降低发电机组的煤耗或汽耗，节能减排。
附图说明
图1是现有技术中单侧进风机力塔的平面布置图
图2是现有技术中单侧进风机力塔的剖面图
图3是本发明实施例中优化风机位置的示意图
图4是本发明实施例中优化进风口高度的示意图
图5是本发明实施例中优化填料高度和宽度的示意图
附图说明：1：塔体；2：风机；3：进风口；4：填料；5：配水系统；6：进风死区；7：集水池
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图3所示，本发明实施例提供了一种优化的单侧进风机力塔，所述机力塔包括塔体1、风机2和填料4，所述塔体设有进风口3。因为单侧进风机力塔，风从进风口3进入机力塔后会在塔内形成迎风侧和背风侧，因此可将所述填料4分为迎风侧填料和背风侧填料。
常规机力塔的风机2布置在塔的正中心，即风机2中心线至机力塔两边内壁面的距离是相等的。这种形式的风机2布置位置，当机力塔单侧进风时，会存在进风流程较短，背风侧风量较少的问题。如图3所示，本发明优化了风机2的位置，风机2的中心线距离塔体迎风侧内壁面的距离为B3，距离塔体背风侧内壁面的距离为B4，B3与B4的比值为
Figure GDA0002309268480000041
设置风机2偏向于背风侧，能增加风在塔内的流动距离，增加迎风侧的宽度，部分背风侧的冷却面积将转化为迎风侧的冷却面积，有效提高机力塔的换热性能。
常规的机力塔的进风口高度H1为风机直径D的0.55倍，当单侧进风时，这种高度的进风口进风量不足，风在塔内流转半径不足，背风侧通风量少。如图4所示，经优化后，进风口高度H1与风机直径D的关系为0.75D≤H1≤D。从而能改善进风量，增大风在塔内的流转半径，使背风侧通风量增多。
常规机力塔塔内填料4为等高布置，且塔内配水使用相同的淋水密度，即单位时间单位面积从喷头喷洒到填料上的水量是相同的。填料4等高布置及淋水密度均匀布置，使得填料区域每个点的空气压降相同，不利于背风侧通风。如图5所示，本发明优化了迎风侧填料的高度H2和背风侧填料的高度H3，使这两者的比值为
Figure GDA0002309268480000051
迎风侧填料高度高于背风侧，不等高的布置方式，避免背风区填料浪费，有效提高机力塔的冷却性能。优选的，迎风侧填料的宽度B1与背风侧填料的宽度B2的比值为
Figure GDA0002309268480000052
另外还可优化填料4区域内的淋水密度，使得迎风侧填料的淋水密度q1与背风侧填料的淋水密度q2的比值为
Figure GDA0002309268480000053
可通过改变喷淋头的喷淋直径或调整配水系统中水管管径来调节淋水密度，如设置变径水管。不同的淋水密度使得机力塔内迎风侧压降大，背风侧压降小，实现迎风侧风速较大区域产生较大的热交换，提升迎风侧换热性能。同时，由于塔内压降不均匀，塔内风量会自动根据压降不同分配，更多的风量导向压降较低的背风侧，增加背风侧的空气流通量，从而提升机力塔的换热效果。
Figure GDA0002309268480000054
气象条件：气温为25度、湿度78％、气压为1个大气压、循环水为淡水；机力塔的规模为20m*20m*14m。设定这些参数后，通过流体力学数值模拟，可计算得到循环水的冷却水温较未优化前的冷却水温下降了1-1.2度。可见，通过优化机力塔的进风口高度、填料高度和宽度、淋水密度以及风机位置，可有效提高机力塔整体的换热效率，降低循环水温度。
如以2台600MW机组电厂进行计算，折合后电厂供电煤耗下降预计约0.8～1.5g/KW·h。以年运行5500h计，年耗煤量减少约9900吨，节省费用约550万元/年，而且因少烧了9900吨的标煤，大幅减少了碳排放。由此可见，本发明的技术方案能缓解常规单侧进风机力塔的进风不均衡，降低塔内淋水和填料区域的浪费。从而解决在部分季节特别是夏季，机力塔难以达到预期冷却效果的问题，确保发电机组安全稳定运行，避免夏季跳机等安全问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种优化的单侧进风机力塔，所述机力塔为抽风式机械通风冷却塔，包括塔体、风机和填料，所述塔体设有进风口，所述填料分为迎风侧填料和背风侧填料，所述风机装设于机力塔的顶部，其特征在于，所述风机的中心线距离塔体迎风侧内壁面的距离为B3，所述风机的中心线距离塔体背风侧内壁面的距离为B4，B3与B4的比值为
Figure FDA0002309268470000011
2.根据权利要求1所述的一种优化的单侧进风机力塔，其特征在于，所述进风口高度H1与风机直径D的关系为0.75D≤H1≤D。
3.根据权利要求1所述的一种优化的单侧进风机力塔，其特征在于，所述迎风侧填料的高度H2与背风侧填料的高度H3的比值为
Figure FDA0002309268470000012
4.据权利要求3所述的一种优化的单侧进风机力塔，其特征在于，所述迎风侧填料的宽度B1与背风侧填料的宽度B2的比值为
Figure FDA0002309268470000013
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种优化的单侧进风机力塔，其特征在于，所述迎风侧填料的淋水密度q1与背风侧填料的淋水密度q2的比值为
Figure FDA0002309268470000014
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