CN109610895A - 一种钢结构冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够适应超大型冷却塔设计要求、进行环向加劲及改善气动性能的钢结构冷却塔。该钢结构冷却塔通过在塔筒内侧或者外侧加柔性或者刚性的预应力索梁，避免网壳面外局部变形，从而增加面内的整体协同受力作用，能显著提高体系刚度和承载力。进一步地，该钢结构冷却塔通过采用内置减阻板，减少空间钢桁架冷却塔桁架本身对于塔筒内部气流的阻塞效应，从而显著地提高了冷却塔内气流流通效率。

Description

一种钢结构冷却塔

技术领域

本发明涉及发电厂冷却塔的技术领域，特别是涉及一种钢结构冷却塔。

背景技术

冷却塔属于一种高效的冷却设备，利用其内部的循环系统达到冷却水循环利用的目的。冷却塔已经被大范围地应用在火电厂、核电厂等需要大量冷却水的热力系统中。随着我国核电发展的高速突进、单台机组的容量越来越大以及“上大压小”的政策，超大型间接冷却塔的需求日益突显。超大型间接冷却塔设计和建造已经成为国际上的研究热点和难点。

随着超大型间接冷却塔大型化的发展，传统的钢筋混凝土制造的超大型间接冷却塔竞争优势变小，逐步向全钢结构的冷却塔发展。全钢结构的冷却塔的优势包括：可以实现工厂化预制拼装，提高生产效率，保证结构质量；施工难度降低，施工质量得到保证，施工周期短；综合成本显著降低。

目前，钢结构冷却塔建设都采用单一双曲面或者钢桁架网格结构。随着塔高增加和塔筒直径增大，其传力途径变差、承载力显著下降、结构刚度明显降低，风荷载导致的振动非常突出，很难适用超大型冷却塔设计需求。进一步地，传统的钢冷却塔忽略了环向加劲的重要性，复杂的桁架对于塔筒内部气流阻塞效应明显，塔筒的风荷载的影响突出。

因此，针对现有技术中钢结构冷却塔无法适应超大型冷却塔设计要求、忽略环向加劲及气流阻塞的技术问题，有必要提供一种能够适应超大型冷却塔设计要求、进行环向加劲及改善气动性能的钢结构冷却塔。

发明内容

针对现有技术中钢结构冷却塔无法适应超大型冷却塔设计要求、忽略环向加劲及气流阻塞的技术问题，本发明实施例提供一种能够适应超大型冷却塔设计要求、进行环向加劲及改善气动性能的钢结构冷却塔。该钢结构冷却塔通过在塔筒内侧或者外侧加柔性或者刚性的预应力索梁，避免网壳面外局部变形，从而增加面内的整体协同受力作用，能显著提高体系刚度和承载力。进一步地，该钢结构冷却塔通过采用内置减阻板，减少空间钢桁架冷却塔桁架本身对于塔筒内部气流的阻塞效应，从而显著地提高了冷却塔内气流流通效率。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：一种钢结构冷却塔，包括：用于受力的承载力部、实现冷却功能的功能部和附属部；所述承载力部包括双层钢网格、三角加强壳和预应力索梁；所述双层钢网格和所述三角加强壳组成所述钢结构冷却塔的塔壁结构，所述预应力索梁设置于所述塔壁结构上；所述功能部包括集水池、喷水管网和冷凝区，所述冷凝区位于所述集水池和所述喷水管网之间；所述附属部包括设置于所述塔壁结构内的内置减阻板和设置于所述塔壁结构外的外挂格栅。

作为本发明的进一步改进，所述预应力索梁包括预应力索、传力桁架、加强环撑杆和环梁。

作为本发明的进一步改进，所述预应力索梁包括设置于所述塔壁结构内的内置预应力索梁和设置于所述塔壁结构外的外置预应力索梁。

作为本发明的进一步改进，所述内置预应力索梁的传力桁架采用柔性结构或者刚性钢结构，所述外置预应力索梁的传力桁架采用刚性钢结构。

作为本发明的进一步改进，所述预应力索梁的外形包括一字型、V字型或者W字型。

作为本发明的进一步改进，所述内置预应力索梁的外形为V字型或者M字型，所述外置预应力索梁的外形为一字型。

作为本发明的进一步改进，所述双层钢网格包括斜杆和三角支撑。

作为本发明的进一步改进，所述承载力部包括多层预应力索梁。

作为本发明的进一步改进，所述内置减阻板悬挂于所述塔壁结构的内表面，所述外挂格栅贴附于所述塔壁结构的外表面。

本发明具有以下优点：

本发明实施例所提供的钢结构冷却塔通过在塔筒内侧或者外侧加柔性或者刚性的预应力索梁，避免网壳面外局部变形，从而增加面内的整体协同受力作用，能显著提高体系刚度和承载力。进一步地，该钢结构冷却塔通过采用内置减阻板，减少空间钢桁架冷却塔桁架本身对于塔筒内部气流的阻塞效应，从而显著地提高了冷却塔内气流流通效率。进一步地，该钢结构冷却塔通过采用三角支撑全塔加固的方式，充分发挥三角形结构稳定性，缩短传力路径，提高结构的承载能力和稳定性。进一步地，该钢结构冷却塔通过采用传力桁架和钢构造，具备了钢结构在工厂标准化制作和现场装配化作业所产生的生产效率高、施工周期短、受季节温度影响小、建造成本低等优势。

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中记载的一些实施例，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为本发明第一实施例中钢结构冷却塔的立体示意图；

图2为图1所示实施例中钢结构冷却塔的剖视图；

图3为图1所示实施例中内置预应力索梁的立体示意图；

图4为图1所示实施例中外置预应力索梁的立体示意图。

附图中的标记说明：

100、钢结构冷却塔 1、预应力索梁 3、双层钢网格

4、棱条 1-4、预应力索 1-1、环梁

1-2、传力桁架 1-3、加强环撑杆 5、内置减阻板

6、外挂格栅 7、喷水管网 8、冷凝区

9、集水池

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1和图2所示，本发明第一实施例中钢结构冷却塔的立体示意图和钢结构冷却塔的剖视图。该钢结构冷却塔100包括：用于受力的承载力部、实现冷却功能的功能部和附属部。在该实施例中，承载力部包括双层钢网格3、三角加强壳和预应力索梁1。其中，双层钢网格3和三角加强壳组成钢结构冷却塔100的塔壁结构。预应力索梁1设置于塔壁结构上。在该实施例中，功能部包括集水池9、喷水管网7和冷凝区8。其中，冷凝区8位于集水池9和喷水管网7之间。进一步地，功能区还可以包括堆料区和竖井(图中未示出)。在该实施例中，附属部包括设置于塔壁结构内的内置减阻板5和设置于塔壁结构外的外挂格栅6。

继续参照图1，在该实施例中，双层钢网格3包括斜杆和三角支撑。双层钢网格3和三角加强壳组成钢结构冷却塔100的塔壁结构。在该实施例中，钢结构冷却塔100采用三角支撑实现全塔加固的方式，充分发挥了三角形结构稳定性，缩短传力路径，提高结构的承载能力和稳定性。

继续参照图1和图2，承载力部包括多层预应力索梁1。具体地，预应力索梁1的个数根据钢结构冷却塔100的高度应当大于等于四个。预应力索梁1包括设置于塔壁结构内的内置预应力索梁和设置于塔壁结构外的外置预应力索梁。进一步地，最靠近钢结构冷却塔100基部的预应力索梁1应该设为外置预应力索梁，从而有效地减少内阻。在该实施例中，承载力部包括四个预应力索梁1，分别为三个内置预应力索梁和一个外置预应力索梁。其中，该外置预应力索梁相比其他3个内置预应力索梁，最靠近钢结构冷却塔100的基部。

预应力索梁的外形包括一字型、V字型或者W字型。在该实施例中，内置预应力索梁的形状不同于外置预应力索梁。如图3所示，内置预应力索梁的外形为V字型或者M字型。如图4所示，外置预应力索梁的外形为一字型。内置预应力索梁的形状虽然和外置预应力索梁的形状不同，但是，内置预应力的结构与外置预应力的结构所包含的部件结构相同。继续参照图3和图4所示，内置预应力索梁或者外置预应力索梁都包括预应力索1-4、传力桁架1-2、加强环撑杆1-3和环梁1-1。在该实施例中，内置预应力索梁的传力桁架1-2采用柔性结构或者刚性钢结构，外置预应力索梁的传力桁架1-2采用刚性钢结构。

传统的双曲面网格壳或柱面网格壳冷却塔刚度较低，对于能量集中在低频率的荷载(如风荷载)非常敏感，振动明显。在该实施例中，通过在钢结构冷却塔100的塔筒内侧或者外侧加柔性或者刚性的预应力索梁1，形成类似于套箍作用，有效地避免了网壳面外局部变形，增加面内的整体协同受力作用，从而显著提高体系刚度和承载力。

继续参照图1，内置减阻板5悬挂于塔壁结构的内表面，外挂格栅6贴附于塔壁结构的外表面。在该实施例中，内置减阻板5悬挂于塔壁结构的内层网架的内部，从而有效地降低网架对空气的阻塞效应。外挂格栅6可以具体贴附在塔壁结构的外表面的棱条4上。外挂格栅6的格栅具体的尺寸大小可以根据钢结构冷却塔100的塔筒结构来设置。

在该实施例中，钢结构冷却塔100通过采用内置减阻板5，减少空间钢桁架冷却塔桁架本身对于塔筒内部气流的阻塞效应，从而显著地提高了冷却塔内气流流通效率，进一步提高了冷却效率，同时又将双层钢网格3与塔筒内部湿润气流隔开，减少对双层钢网格3的腐蚀。在塔筒外部设置外挂格栅6，有效地增加传统钢网格冷却塔表面粗糙度，塔筒表面绕流经过双层钢网格3形成一层紊流，从而降低结构表面对于风荷载的敏感性，有效地降低风荷载效应。

进一步地，该实施例中的钢结构冷却塔100通过采用传力桁架和钢构造，具备了钢结构在工厂标准化制作和现场装配化作业所产生的生产效率高、施工周期短、受季节温度影响小、建造成本低等优势。

钢结构冷却塔100的工程应用过程为：将工业生产的待冷却的水流入喷水管网7并在冷凝区8进行冷却，待冷却的水与塔筒底部进入的冷空气接触后冷凝进入集水池9，从而完成冷却水的循环利用，加热的空气由于“烟囱效应”上升，在该过程中，内置减阻板5有利于气流上升。当风荷载作用于钢结构冷却塔100表面时，外挂格栅6扰乱钢结构冷却塔100表面的绕流，形成一层紊流，从而降低最大平均负压，有效降低结构不利荷载。预应力索梁1有效地提高结构刚度，使得结构不易发生振动变形。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述钢结构冷却塔包括：

用于受力的承载力部、实现冷却功能的功能部和附属部；

所述承载力部包括双层钢网格、三角加强壳和预应力索梁；所述双层钢网格和所述三角加强壳组成所述钢结构冷却塔的塔壁结构，所述预应力索梁设置于所述塔壁结构上；

所述功能部包括集水池、喷水管网和冷凝区，所述冷凝区位于所述集水池和所述喷水管网之间；

所述附属部包括设置于所述塔壁结构内的内置减阻板和设置于所述塔壁结构外的外挂格栅。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述预应力索梁包括预应力索、传力桁架、加强环撑杆和环梁。

3.根据权利要求2所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述预应力索梁包括设置于所述塔壁结构内的内置预应力索梁和设置于所述塔壁结构外的外置预应力索梁。

4.根据权利要求3所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述内置预应力索梁的传力桁架采用柔性结构或者刚性钢结构，所述外置预应力索梁的传力桁架采用刚性钢结构。

5.根据权利要求2所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述预应力索梁的外形包括一字型、V字型或者W字型。

6.根据权利要求5所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述内置预应力索梁的外形为V字型或者M字型，所述外置预应力索梁的外形为一字型。

7.根据权利要求1所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述双层钢网格包括斜杆和三角支撑。

8.根据权利要求1所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述承载力部包括多层预应力索梁。

9.根据权利要求1所述的一种钢结构冷却塔，其特征在于，所述内置减阻板悬挂于所述塔壁结构的内表面，所述外挂格栅贴附于所述塔壁结构的外表面。