CN108981415B - 一种冷却塔瓣式防冻调节装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于自然通风冷却塔的瓣式防冻调节装置及调节方法，该装置包括固定旋转轴、挡风板、中央支撑柱、卷扬机以及钢丝绳等附件。挡风板能够在卷扬机驱动钢丝绳的牵引下绕的旋转轴自由转动，进而调节和控制冷却塔进风，达到防冻和控制运行的效果；通过调节空冷塔内部流场而非改变散热器附近流场达到有效防冻调节效果，降低了散热器附近风速变化而导致的散热器局部冰冻风险。该装置的应用大大扩展了自然通风冷却塔的适用范围，增强了系统运行灵活性和冷却能力可扩展性。

Description

一种冷却塔瓣式防冻调节装置及调节方法

技术领域

本发明涉及热电厂冷却塔温度调节技术领域，具体为一种冷却塔瓣式防冻调节装置及调节方法。

背景技术

冷却塔是热电厂的主要设备，冷却塔要保持良好的通风，用于调节冷却塔的温度，现有的调节方式主要有机械通风方和自然通风方式。

相对机械通风方式，结构复杂，制造安装困难，需要能源进行驱动，运行成本大，自然通风方式具有节能优势，工程中散热器竖直塔外布置的间接空冷系统应用较多。

然而自然通风冷却方式也有一定的适用条件，对于类似我国新疆等极端气候条件的适应性差，较难满足北方寒冷地区防冻要求，对于光热电站等极工况变化较多的情况适应性差，尤其是散热器位于冷却塔的底部，冬季寒冷空气大量掠过散热器，造成部分散热器中冷却介质过冷甚至冻结。

在冷却塔高度尺寸一定的前提下，冷却塔的阻力决定了掠过散热器的风速大小，空冷塔防冻可以从增大系统阻力入手，常规防冻控制是在散热器外侧安装百叶窗，但是由于百叶窗距离散热器距离过近，往往会造成控制区域边缘局部风速过大，一定条件下甚至加剧冰冻风险。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种冷却塔瓣式防冻调节装置，该装置安装于自然通风冷却塔内，可开启和关闭为任意开度，用于自然通风冷却塔通风能力调节以及冬季防冻。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种冷却塔瓣式防冻调节装置，包括多个扇形的挡风板、驱动装置、中央支撑柱和多个旋转轴；

其中，旋转轴水平安装在冷却塔的内壁上，且位于同一水平高度，挡风板与旋转轴转动连接，中央支撑柱设置在冷却塔的中心，用于对挡风板的水平状态进行限位，当多个挡风板均为水平状态时，多个挡风板拼接成一个圆形部件对冷却塔的进风口封闭，驱动装置与挡风板连接，用于控制挡风板开启状态。

优选的，所述挡风板对称的两端与旋转轴铰接，当挡风板位于水平状态，挡风板的弧形边与冷却塔的内部相匹配，挡风板的顶端设置在中央支撑柱上。

优选的，还包括滑轮组和钢丝绳，所述冷却塔的内壁上还设置有与挡风板数量相同的滑轮组，每个滑轮组包括多个定滑轮，多个定滑轮自上而下固定在冷却塔的内壁上，最下端的定滑轮位于挡风板的下端，钢丝绳的一端与驱动装置连接，另一端自下而上依次穿过多个定滑轮与挡风板的顶端连接。

优选的，所述驱动装置为卷扬机，每个挡风板通过钢丝绳连接一个卷扬机，或多个挡风板分为多个区，每个区的多个挡风板连接一个卷扬机。

优选的，所述挡风板的顶端还设置有定位装置，中央支撑柱的顶部圆周均布有多个定位凹槽，当挡风板位于水平状态，定位装置位于定位凹槽中。

优选的，所述挡风板上还设置有多个带有挡风盖的风机，风机用于增大冷却塔内气流的速度和流量。

优选的，所述挡风板的弧形边设置有橡胶密封条；两个挡风板相邻的两个侧边上，其中一个侧边上设置有橡胶密封条。

优选的，所述挡风板的数量与冷却塔外空冷散热器的冷却扇段数相同。

本申请还公开了一种冷却塔瓣式防冻调节装置的调节方法，当冷却塔的外部环境温度高于0℃时，驱动装置驱动挡风板旋转，使冷却塔的外部的冷空气通过散热器自冷却塔的底部进入冷却塔中，对冷却塔下端的散热器进行降温；

当冷却塔的外部环境温度低于0℃时，卷扬机驱动挡风板旋转至水平状态，挡风板顶端位于中央支撑柱上，多个挡风板拼接成一个圆形结构，阻挡冷却塔的外部的冷空气进入冷却塔中，停止冷空气与散热器进行对流换热。

优选的，当挡风板调节至最大进风状态，冷却塔自然抽力所抽取的冷空气量不能满足散热器的冷却要求时，将挡风板顺时针旋转至水平状态，然后开启挡风板上的风机，风机产生的抽力，使冷却塔的外部的冷空气通过散热器进入冷却塔中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

该冷却塔瓣式防冻调节装置，包括安装在冷却塔侧壁上多个挡风板，挡风板能够在卷扬机驱动钢丝绳的牵引下绕的旋转轴自由转动，进而调节和控制冷却塔进风量，达到对散热器防冻和控制运行的效果。通过调节空冷塔内部流场而非改变散热器附近流场达到有效防冻调节效果，降低了散热器附近风速变化而导致的散热器局部冰冻风险。该装置的应用大大扩展了自然通风冷却塔的适用范围，增强了系统运行灵活性和冷却能力可扩展性。

附图说明

图1为冷却塔瓣式防冻调节装置结构示意图；

图2为花瓣式挡风板的安装示意图；

图3为花瓣式挡风板的结构示意图；

图4为中央支撑柱的俯视图；

图5为中央支撑柱的正视图；

图6为花瓣式挡风板打开状态的示意图；

图7为花瓣式挡风板关闭状态的示意图；

图8为花瓣式挡风板调节状态的示意图；

图9为花瓣式挡风板混合通风状态的示意图；

图中：其中：1为卷扬机；2为挡风板；3为钢丝绳；4为中央支撑柱；5为冷却塔壁；6为定滑轮；9为旋转轴；10为钢丝绳固定点；11为定位装置；12为胶密封条；13为风机；14为定位凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1和2所示，一种冷却塔瓣式防冻调节装置，包括卷扬机1、多个挡风板2、中央支撑柱4和转动轴9。

冷却塔内侧壁上水平设置有多个转动轴9，多个转动轴9形成一个多边形的环形结构，挡风板2为扇形结构，其底边与冷却塔侧壁向匹配，挡风板2与旋转轴9铰接，连接处位于挡风板2的两个对称角形成的直线位置，挡风板2能够围绕旋转轴转动，多个挡风板2在水平状态能够拼接为一个圆形结构。

冷却塔内设置有多个卷扬机1，每个卷扬机1通过钢丝绳3分别与一个挡风板2的顶角连接，能够驱动挡风板2围绕旋转轴9转动；冷却塔内侧壁上设置有多个定滑轮，多个定滑轮沿同一竖线间隔设置，最下端的定滑轮6与旋转轴9位于同一水平高度，最下端的定滑轮和最上端的定滑轮的距离等于挡风板2的长度，挡风板2的顶角设置有钢丝绳固定点10，钢丝绳3自下而上依次穿过多个个定滑轮6与钢丝绳固定点10连接。

所述定滑轮的数量优选为3个。

花瓣式挡风板数量的设置可以根据项目需要灵活设置，优选与塔外空冷散热器的冷却扇段分区数保持一致，便于与空冷塔冷却扇段调节措施有机结合。

如图4和5所示，冷却塔的中心设置有中央支撑柱4，中央支撑柱4设置在地面上，其上端设置有限位盘，限位盘上圆周均布有多个定位凹槽14，挡风板2顶角上设置有定位装置11，当挡风板2位于水平状态，定位装置11则位于定位凹槽14中，对挡风板2的水平位置进行限位。

定位装置为水平设置的定位柱，定位柱的直径与定位卡槽相匹配。

挡风板2上设置有多个风机，用于对冷却塔进行辅助通风，将自然通风改变为混合通风方式。

多个风机13的数量为4个，该风机为带挡风盖辅助风机，用于增大冷却塔内冷空气的风速和流量。

挡风板2的底边和其中一个侧边上安装有橡胶密封条12，侧边上的橡胶密封条12用于对相邻两个挡风板2之间的拼接缝隙进行密封，底边的橡胶密封条12用于是挡风板和冷却塔的内壁密封。

下面对本发明提供的一种冷却塔瓣式防冻调节装置的调节方法进行详细的阐述。

如图6所示，自然通风状态下，开启卷扬机1，通过钢丝绳使挡风板2围绕旋转轴9转动，直至挡风板2打开至最大状态，即挡风板的顶角与挡风板的侧壁接触，外界环境冷空气由塔底部经散热器进入塔内，流经散热器时与热媒发生热交换而升温，然后热空气被抬升至塔顶排出，最大限度利用冷却塔风筒导风作用。

如图8示，当冷却任务较小时，需要控制冷却塔外部冷空气的进风量，则通过卷圆机控制挡风板的开启角度，进而控制冷空气的进风量，对散热器进行降温。

当需要调节某一扇区的进风特性时，可通过卷扬机松脱启闭钢丝绳的方法调整挡风板的开度，挡风板开度的减小，相应扇区以及冷却塔进风阻力将不断增大，冷却换热能力不断下降。调节风量时进风口处风速比较均匀，避免了塔外调节时容易造成局部风速过大的弊端。

由于对阻力的调节是通过改变塔内流场而实现的，与常规百叶窗或防冻卷帘调节方式不同，塔外散热器的进风保持均匀状态，不会引起散热器局部风速的突然增大。

如图7示，冬季或环境气温较低时，需要防冻控制时，挡风板可以调节为开度为0％，即挡风板为水平状态，此时挡风板处于全关闭状态，挡风板顶部的挡风板定位装置放置于中央支撑柱顶面定位凹槽14内，所有的挡风板拼接成一个圆形，阻挡冷空气进入冷却塔中，阻挡气流进入冷却塔中，进而停止冷却塔抽风与散热器的热交换，避免造成散热器过冷导致内部冷冻的问题。

如图9示，极端环境高温条件下，依靠自然通风方式无法完成冷却任务时，将挡风板调整为全关闭状态后，开启风机13进行辅助通风，将自然通风方式改变为混合通风方式，通过风机进行抽风，提高冷空气的风速和风量，能够有效降低散热器内部介质温度。

本申请公开了一种应用于自然通风冷却塔的瓣式防冻调节装置及调节方法，该装置包括固定旋转轴、挡风板、中央支撑柱、卷扬机以及钢丝绳等附件。挡风板能够在卷扬机驱动钢丝绳的牵引下绕的旋转轴自由转动，进而调节和控制冷却塔进风，达到防冻和控制运行的效果；通过调节空冷塔内部流场而非改变散热器附近流场达到有效防冻调节效果，降低了散热器附近风速变化而导致的散热器局部冰冻风险。该装置的应用大大扩展了自然通风冷却塔的适用范围，增强了系统运行灵活性和冷却能力可扩展性。

该冷却塔瓣式防冻调节装置安装于自然通风冷却塔内，可开启和关闭为任意开度，用于自然通风冷却塔通风能力调节以及冬季防冻。该装置可同步实现机械辅助通风，并且通过巧妙设计显著减少了辅助风机对塔内流场影响，可安装应用于自然通风间接空冷系统或自然通风直接空冷系统的自然通风冷却塔内，适用于散热器竖直布置的新建自然通风冷却塔或现有自然通风冷却塔的技术改造。

本申请提供的冷却塔瓣式调节装置及方法作用面远离散热器柱面，通过调节空冷塔内部流场而非改变散热器附近流场达到风速调节效果，有效避免了控制区域边缘局部风速过大可能造成的次生冰冻危害。冷却塔瓣式调节装置及方法可单独使用，也可与百叶窗防冻控制系统联合使用于极端严寒和工况复杂的冷却塔系统。

该调节装置有效增强了自然通风间接空冷塔和自然通风直接空冷塔系统的运行灵活，强化了系统对负荷变化的适应能力，显著提高了系统防冻能力，有效扩展了自然通风空冷技术在北方寒冷地区和光热电站等领域的适用范围。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种冷却塔瓣式防冻调节装置，其特征在于，包括多个扇形的挡风板、驱动装置、中央支撑柱(4)和多个旋转轴(9)；

其中，旋转轴(9)水平安装在冷却塔的内壁上，且位于同一水平高度，挡风板(2)与旋转轴(9)转动连接，中央支撑柱(4)设置在冷却塔的中心，用于对挡风板(2)的水平状态进行限位，当多个挡风板均为水平状态时，多个挡风板拼接成一个圆形部件对冷却塔的进风口封闭，驱动装置与挡风板(2)连接，用于控制挡风板开启状态；

所述挡风板(2)对称的两端与旋转轴(9)铰接，当挡风板(2)位于水平状态，挡风板(2)的弧形边与冷却塔的内壁相接触，挡风板(2)的顶端设置在中央支撑柱(4)上，

还包括滑轮组和钢丝绳(3)；所述冷却塔的内壁上设置有与挡风板数量相同的滑轮组，每个滑轮组包括多个定滑轮，多个定滑轮自上而下固定在冷却塔的内壁上，最下端的定滑轮位于挡风板的下端以下，钢丝绳的一端与驱动装置连接，另一端自下而上依次穿过多个定滑轮与挡风板(2)的顶端连接；

所述挡风板(2)的顶端还设置有定位装置(11)，中央支撑柱(4)的顶部圆周均布有多个定位凹槽，当挡风板(2)位于水平状态，定位装置(11)位于定位凹槽(14)中；

所述冷却塔瓣式防冻调节装置的调节方法，当冷却塔的外部环境温度高于0℃时，驱动装置驱动挡风板旋转，使冷却塔的外部的冷空气通过散热器自冷却塔的底部进入冷却塔中，对冷却塔下端的散热器进行降温；

当冷却塔的外部环境温度低于0℃时，卷扬机驱动挡风板旋转至水平状态，挡风板顶端位于中央支撑柱上，多个挡风板拼接成一个圆形结构，阻挡冷却塔的外部的冷空气进入冷却塔中，停止冷空气与散热器进行对流换热；

当挡风板(2)调节至最大进风状态，冷却塔自然抽力所抽取的冷空气量不能满足散热器的冷却要求时，将挡风板(2)旋转至水平状态，然后开启挡风板上的风机(13)，风机(13)产生的抽力，使冷却塔的外部的冷空气通过散热器进入冷却塔中。

2.根据权利要求1所述一种冷却塔瓣式防冻调节装置，其特征在于，所述驱动装置为卷扬机(1)，每个挡风板通过钢丝绳(3)连接一个卷扬机，或多个挡风板(2)分为多个区，每个区的多个挡风板连接一个卷扬机(1)。

3.根据权利要求1所述一种冷却塔瓣式防冻调节装置，其特征在于，所述挡风板(2)上还设置有多个带有挡风盖的风机(13)，风机(13)用于增大冷却塔内气流的速度和流量。

4.根据权利要求1所述一种冷却塔瓣式防冻调节装置，其特征在于，所述挡风板的弧形边设置有橡胶密封条(12)；两个挡风板相邻的两个侧边上，其中一个侧边上设置有橡胶密封条(12)。

5.根据权利要求1所述一种冷却塔瓣式防冻调节装置，其特征在于，所述挡风板(2)的数量与冷却塔外空冷散热器的冷却扇段数相同。