CN108731504A - 一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔及工作方法，包括冷却塔本体，所述冷却塔本体的底部具有空气入口，顶端具有空气出口，所述空气入口上方的冷却塔本体的塔壳内呈放射状布满一层换热器，所述冷却塔本体底部的外围设置多个太阳反光镜，所述冷却塔本体的塔壳外表面涂覆集热涂层，所述太阳反光镜利用平面反射将太阳辐射汇集到集热涂层，本发明的空冷塔换热效率高，解决了电站空冷塔夏季工况下难以满足电厂对冷端负荷要求的问题。

Description

一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔及工作方法

技术领域

本发明涉及能源与动力工程技术领域，具体涉及一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔及工作方法。

背景技术

自然通风空冷塔作为冷端系统的主要设备之一，其性能的好坏在很大程度上影响发电厂的经济性和稳定性。低冷却效率的冷却塔将会使循环水的温度升高、凝汽器的真空度降低，导致汽轮机组的工作效率下降，从而降低整个机组的循环热效率。

自然通风空冷塔，由于不需要消耗水，无风机、维护费用低等优势，近年来越来越受位于干旱缺水地区热力发电厂的青睐。

由于空冷塔是通过表面换热器将管内热水的热量传输给换热器外流动的空气，属于间接换热，自然通风空冷塔的换热效率远低于湿冷塔。特别是西北地区，夏季炎热，冷却效率极低，而此时正值用电高峰，严重影响电厂的经济效益。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，增强了夏季炎热时空冷塔的换热效率，提高了电厂的经济效益。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，包括冷却塔本体，所述冷却塔本体的底部具有空气入口，顶端具有空气出口，所述空气入口上方冷却塔本体塔壳内呈放射状布满一层换热器,所述冷却塔本体底部的外围设置多个太阳反光镜，所述冷却塔本体的塔壳外表面涂覆集热涂层，所述太阳反光镜利用平面反射将太阳辐射汇集到集热涂层。

进一步的，所述冷却塔本体底部空气入口处的外径大于冷却塔本体顶端空气出口处的外径，冷却塔本体底部空气入口处的外径大于换热器布置圆周的直径。

进一步的，所述换热器采用水平布置，呈放射状分布，换热器为“人”字型结构。

进一步的，所述的太阳反光镜布置在冷却塔本体太阳照射率高的一侧，沿冷却塔本体底部外围布置半周。

进一步的，所述集热涂层采用太阳能吸热涂料，所述太阳能吸热涂料沿冷却塔本体的塔壳外表面涂覆半周，位于太阳反光镜所在的一侧。

进一步的，所述集热涂层在冷却塔本体塔壳上的高度高于换热器的安装高度。

进一步的，所述太阳能吸热涂料颜色为黑色，增强吸热效果。

进一步的，所述太阳反光镜上安装有太阳能光度计，用于监测太阳照射角度，并根据太阳照射角度及集热涂层高度实时调节太阳反光镜的角度。

本发明还公开了一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔的工作方法：

太阳光照射时，利用太阳反光镜将太阳辐射聚焦于集热涂层上，集热涂层集热后向冷却塔本体的塔壳传递热量，塔壳升温，塔壳温度高于冷却塔本体内空气温度，塔壳向冷却塔本体内空气传热，冷却塔本体内空气温度升高，增大了冷却塔本体内外空气温度差，也增大了冷却塔本体内外空气的自然通风浮升力，增强了冷却塔本体内外通风，提高了冷却效率，降低了循环水温度。

本发明的有益效果：

本发明的空冷塔，充分利用太阳能资源，增大塔内外的自然通风浮升力，增强塔内外通风，从而改善了空冷塔的换热性能，解决了电站空冷塔夏季工况下难以满足电厂对冷端负荷要求的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明整体结构主视示意图；

图2为本发明整体结构俯视示意图；

图3为本发明工作原理示意图；

其中，1.冷却塔本体，2.空气入口，3.换热器，4.空气出口，5.太阳反光镜，6.集热涂层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，夏季炎热，空冷塔冷却效率极低，而此时正值用电高峰，严重影响电厂的经济效益，针对上述问题，本申请提出了一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔。

本申请的一种典型实施方式中，如图1-3所示，一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，包括冷却塔本体1，所述冷却塔本体的底部具有空气入口2，所述空气入口的结构与现有的空冷塔结构相同，所述冷却塔本体顶端具有空气出口4，所述空气入口上方某一位置处的冷却塔本体的塔壳内呈放射状布满一层换热器3，所述换热器采用水平布置，具有“人”字型结构，增大了与空气的接触面积，提高了换热效率，所述冷却塔本体底部空气入口处的外径D大于冷却塔本体顶端空气出口处的外径d，冷却塔本体底部空气入口处的外径D大于换热器布置圆周的直径L，空气从底部的空气入口流入，从上方的空气出口流出，与换热器内的循环水进行热交换，降低循环水的温度。

所述冷却塔本体底部的外围某圆弧位置处设置多个太阳反光镜5，所述太阳反光镜布置在冷却塔本体太阳照射率高的一侧，为了节约成本，提高利用率，太阳反光镜只布置半周，所述冷却塔本体的塔壳外表面某一高度处涂覆集热涂层6，所述集热涂层采用太阳能吸热涂料，只在太阳反光镜所在的一侧沿冷却塔本体塔壳的外表面涂覆半周，所述太阳能吸热涂料颜色为黑色，增强吸收太阳能热量的能力。太阳光线照射到太阳反光镜后，利用平面反射，将太阳辐射汇集到集热涂层。

所述集热涂层高度高于换热器的安装高度，使空冷塔内换热器上方空气温度高于换热器下方的空气温度，增强了空气从换热器下方到上方的流动，提高了换热效率。

所述集热涂层在塔壳上的高度、涂覆宽度及其厚度应当根据太阳反光镜布置的位置及周边环境的实际情况等进行确定。太阳反光镜的布置位置、角度需根据当地经纬度和日照角度进行选取。

所述太阳反光镜上安装有太阳能光度计，用于监测太阳照射角度，并根据太阳照射角度及集热涂层高度实时调节太阳反光镜的角度。

本发明还公开了一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔的工作方法：

太阳光照射时，利用太阳反光镜将太阳辐射聚焦于集热涂层上，集热涂层集热后向冷却塔本体的塔壳传递热量，塔壳升温，塔壳温度高于冷却塔本体内空气温度，塔壳向冷却塔本体内空气传热，冷却塔本体内空气温度升高，增大了冷却塔本体内外空气温度差，也增大了冷却塔本体内外空气的密度差(即自然通风浮升力)，增强了冷却塔本体内外通风，提高了冷却效率，降低了循环水温度。

本发明的空冷塔充分利用太阳能资源，用太阳能间接加热空冷塔内空气，增大塔内外空气密度差(即自然通风的浮升力)，增强塔内通风，从而改善自然通风空冷塔的换热性能，解决电站空冷塔夏季工况下难以满足电厂对冷端负荷要求的问题，尤其适合中国西北地区的使用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，包括冷却塔本体，所述冷却塔本体的底部具有空气入口，顶端具有空气出口，所述空气入口上方冷却塔本体塔壳内呈放射状布满一层换热器，所述冷却塔本体底部的外围设置多个太阳反光镜，所述冷却塔本体的塔壳外表面涂覆集热涂层，所述太阳反光镜利用平面反射将太阳辐射汇集到集热涂层。

2.如权利要求1所述的一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，所述冷却塔本体底部空气入口处的外径大于冷却塔本体顶端空气出口处的外径，冷却塔本体底部空气入口处的外径大于换热器布置圆周的直径。

3.如权利要求1所述的一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，所述换热器采用水平布置，呈放射状分布，换热器具有“人”字型结构。

4.如权利要求1所述的一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，所述的太阳反光镜布置在冷却塔本体太阳照射率高的一侧，沿冷却塔本体底部外围布置半周。

5.如权利要求4所述的一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，所述集热涂层采用太阳能吸热涂料，所述太阳能吸热涂料沿冷却塔本体的塔壳外表面涂覆半周，位于太阳反光镜所在的一侧。

6.如权利要求1所述的一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，所述集热涂层在冷却塔本体塔壳上的高度高于换热器的安装高度。

7.如权利要求1所述的一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，所述太阳能吸热涂料颜色为黑色。

8.如权利要求1所述的一种利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔，其特征在于，所述太阳反光镜上安装有太阳能光度计，用于监测太阳照射角度，并根据太阳照射角度及集热涂层高度实时调节太阳反光镜的角度。

9.一种权利要求1-8任一项所述的利用太阳能强化换热的自然通风空冷塔的工作方法，其特征在于：

太阳光照射时，利用太阳反光镜将太阳辐射聚焦于集热涂层上，集热涂层集热后向冷却塔本体的塔壳传递热量，塔壳升温，塔壳温度高于冷却塔本体内空气温度，塔壳向冷却塔本体内空气传热，冷却塔本体内空气温度升高，增大了冷却塔本体内外空气温度差，也增大了冷却塔本体内外空气的自然通风浮升力，增强了冷却塔本体内外通风，提高了冷却效率，降低了循环水温度。