CN110132028A - 双曲线冷却塔防风防冰降噪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双曲线冷却塔防风防冰降噪系统包括导风模块、安装支撑结构、基础承力结构、挡风墙、维修观察门、挡水檐。多块导风模块在冷却塔进风口外，导风模块安装倾角与冷却塔塔筒底部倾角一致，形成以冷却塔为中心的圆台侧环形导风屏障，圆台侧环形导风屏障有多层，最外层设置在挡风墙上，最内层设置在冷却塔进风口上檐外；多层圆台侧环形导风屏障形成的进风通道宽度由内往外逐步递增，递增比例与冷却塔塔筒底部倾角成正比例关系，总有效宽度与冷却塔进风口高度一致；圆台侧环形导风屏障的层数、挡风墙的高度与冷却塔进风口高度成正比例关系。避免侧风带来的不利影响，同时可以避免冬季冰冻，可以有效消除从进风口传播的落水噪声。
Description
技术领域
本发明涉及工业循环水冷却的节能和环境保护技术领域，特别是涉及一种双曲线冷却塔防风防冰降噪系统。
背景技术
在电厂中，凝汽器的低温状态是由冷却水循环来保证的。冷却塔性能的优劣会在很大程度上影响电厂的经济性和稳定性。电厂的冷源损失是各个环节损失中最大的一项。如果冷却塔运行不稳定，将会使循环冷却水的温度升高，而冷却水的温度升高将使凝汽器的真空下降，汽轮机组的工作效率下降，从而导致发电的煤耗量增减，直接影响了电厂的热效率。双曲线冷却塔的冷却性能受环境侧风的影响，侧风存在会破坏了冷却塔周向进风均匀性，且产生纵向漩涡和横向漩涡，使得塔内各处传热传质强度不均，使空气流动性能减弱，降低了冷却塔的冷却能力。受侧风的影响，冷却效率的相对变化量要大于通风量。实验研究表明：冷却塔冷却数随外界侧风风速的增加先减少后增大，当侧风风速为4m/s时，冷却数达到最低，与无风工况相比，其值降低20%左右，出塔水温较无风时约升高0.65～0.85℃。《工业循环水冷却设计规范》GBT50102-2014中指出，以发电厂为例，冷却塔冷却后水温每降低1℃发电煤耗可降低1g（kW.h）以上。据各地气象参数有关统计，内陆地区室外大多数平均风速在2～5m/s之间，外界侧风减低冷却塔冷却效率现象普遍存在。
在气候寒冷的地区修建的冷却塔，冬季运行中的最大危害是冷却塔的结冰。受环境侧向风的影响，进风口处将一部分下落水滴带出塔外，部分水滴被风吹洒到人字支柱上，在人字支柱的塔内侧结冰。或洒落在进风口前地面上，造成塔周围地面结冰。部分从雨区下落的水滴溅落在筒壁沿冷却塔筒壁下流，在进风口上檐或挡水檐边缘滞留，遇冷空气而结冰。形成边缘挂冰冰帘，严重时连同塔筒人字柱柱一起冻结成一堵冰墙。进风口处结冰除对塔筒壁下缘和人字支柱的混凝土有破坏作用外，还影响冷却塔的进风，使塔的冷却效果降低。
双曲线冷却塔的噪声来源于塔中相当于暴雨强度的高密度落水对池水的大面积连续性直接撞击。其声源属于中高频、高强、稳态噪声。在电厂中，双曲线冷却塔淋水噪声成为重要的噪声源。当双曲线冷却塔距离居民区较近时，冷却塔噪声将影响了居民的日常生活。目前，冷却塔的噪声控制为主是在冷却塔进风口处设置出风消声器或设置高大的声屏障，导致增加进风阻力，影响冷却塔的通风量降低冷却塔的冷却效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止自然侧风对冷源损失、防结冰及的控制噪声传播的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统。
本发明的技术方案是：一种双曲线冷却塔防风防冰降噪系统包括导风模块、安装支撑结构、基础承力结构、挡风墙、维修观察门、垂直挡水檐。多块导风模块紧靠安装在冷却塔进风口外同一高度，导风模块安装倾角与冷却塔塔筒底部的倾角一致，形成一层以冷却塔为中心的圆台侧环形导风屏障；圆台侧环形导风屏障有多层，最外层圆台侧环形导风屏障设置在挡风墙上，最内层圆台侧环形导风屏障设置在冷却塔进风口上檐外，形成内高外低的阶梯式排列的多层圆台侧环形导风屏障；多层圆台侧环形导风屏障形成的进风通道宽度由内往外递增，递增比例与冷却塔塔筒底部的倾角成正比，多层圆台侧环形导风屏障形成的进风通道总宽度与冷却塔进风口高度一致。
当环境侧向风吹向冷却塔进风口时，被倾斜的圆台侧环形导风屏障所导往冷却塔中部，不能直接进入多层圆台侧环形导风屏障之间的进风通道。进入进风通道的空气系通过塔内、外空气密度差所产生的压差而稳定进入冷却塔内部的。形成无风的工况条件，保证塔内空气温度场和流场的均匀性。稳定冷却塔的工作环境，按照设计冷却能力正常运行，稳定出水温度。
当进风通道总宽度与冷却塔进风口高度一致时，由于进风通道的有效面积大于冷却塔进风口的有效面积，进风通道的风速低于原冷却塔进风口的风速，进风通道进风动压损失小于原冷却塔进风风动压损失。在增加。虽然因增设圆台侧环形导风屏障会产生的额外阻力系数，但因进风风速降低而减少的进风动压损失可以大于圆台侧环形导风屏障会产生额外静压损失，由此避免因设置圆台侧环形导风屏障而增加冷却塔通风阻力，不会影响冷却塔的通风量及热力性能。
冷却塔塔筒底部的倾角分别为16℃、17℃、18℃、19℃、20℃时，从内到外各层圆台侧环形导风屏障之间的进风通道设置宽度分别按照1:1.11、1:1.12、1:1.13、1:1.14、1:1.15的比例递增。
多个进风通道之间宽度从内到外按比例相应增加，既可降低进风通道的阻力系数，也可降低设置成本。由于导风模块安装倾角与冷却塔塔筒底部倾角一致，能够有效阻挡冷却塔池水水面噪声直接往外传播。噪声通过导风隔声吸声模块吸收后再反射、折射，圆台侧环形导风屏障外的声环境能够满足噪声控制要求。
当冷却塔进风口高度在5m～10m时，圆台侧环形导风屏障为四层，挡风墙的高度为2.5m，导风模块的长度为进风口高度的42%～52%。当冷却塔进风口高度在5m以下时，圆台侧环形导风屏障为三层，挡风墙的高度为2m，导风模块的长度为进风口高度的52～62%。当冷却塔进风口高度在10m以上时，圆台侧环形导风屏障为五层，挡风墙的高度为3m，导风模块的长度为进风口高度的32%～42%。双曲线冷却塔的进风口高度愈高，进风风量愈大，增加圆台侧环形导风屏障的层数，增加圆台侧环形导风屏障之间进风通道数，缩短进风通长度，能降低进风通道的阻力系数。导风模块的长度为进风口高度的比例在下限时，能够满足基本的防风防冰降噪设计要求。导风模块的长度为进风口高度的比例在上限时，会增加进风通道长度，能够进一步提高防风防冰降噪设计要求，但将会稍微提高进风风压阻力。
基础承力结构由基础、支柱、基础环梁、顶部环梁形成以冷却塔为中心的同心圆的整体钢筋混凝土基础承力结构，支柱顶部平面设置支承钢板。所述的挡风墙砌筑在支柱、基础环梁、与顶部环梁之间，维修观察门设置在挡风墙中，观察窗设置在维修观察门上部。在挡风墙外就可以透过采光隔声玻璃观察了解设备工作情况，减少设备噪声对操作人员的影响，满足工作面的观察，以利于管理人员对冷却塔系统的操作、维护。
安装支撑结构包括主承力型钢、导风模块支撑安装架、加强板等，主承力钢型安装在支柱顶部的支承钢板与冷却塔进风口顶部环梁之间，导风模块支撑安装架设置在主承力型钢上。由于导风模块倾斜安装，导风模块所承受的阵风荷载远低于垂直安装，双曲线冷却塔进风口底部环梁结构设计已经考虑了塔筒底部倾角的阵风荷载，所以将主承力型钢安装在支柱顶部的支承钢板与冷却塔进风口底部环梁之间，基础承力结构已经承担了圆台侧环形导风屏障的大部分阵风荷载，不会对冷却塔整体抗阵风荷载不造成影响。
垂直挡水檐安装在冷却塔内淋水填料区以下，进风口顶部以上的内塔壁上，垂直挡水檐上部与内塔壁之间的安装缝隙填堵防水胶。当侧向风未能通过进风口进入冷却塔雨区内部，保证塔内空气温度场和流场的均匀性。落水不飘散热气不散耗，冷却塔内部雨区的冷热交换区域可保持在10℃以上，形成温暖的不能冰冻的内部环境。在进风口上檐内壁设挡水檐，防止沿筒壁流下的水流与从进风口进入的冷空气接触形成人字支柱结冰。
导风模块包括有吸声功能或没有吸声功能的导风模块，有吸声功能导风模块为导风隔声吸声模块，没有吸声功能的导风模块为金属或非金属板材等工程板材制成的导风板模块。
当冷却塔所处位置不需要控制噪声传播时，导风模块为导风板模块；当冷却塔局部出风口方向有噪声敏感点需要控制噪声传播时，导风模块可根据所处方向选择部分安装导风吸声隔声模块或导风板模块。
本发明相对现有技术的有益效果是：
不影响冷却塔的进风通风量及热力性能；可防止环境侧风对热力性能的影响，稳定循环冷却水的温度，提高冷却塔的效率；能够有效防止冷却塔进风口冬季结冰；降噪效果可满足声环境规范要求。
下面结合附图和实施例对本发明进一步的说明。
附图说明
图1是本发明第一实施例的俯视图。
图2是图1的侧视图。
图3是本发明第一实施例的局部侧视构造图。
图4是本发明第一实施例的局部正视图。
图5是挡水檐局部侧视构造图。
图6是本发明第二实施例的局部侧视构造图。
图7是本发明第三实施例的局部侧视构造图。
图8是本发明第四实施例的俯视图。
附图标记说明：1.导风模块，11.圆台侧环形导风屏障，12.进风通道，13.导风吸声隔声模块，14.导风板模块，2.安装支撑结构，21.主承力型钢，22.支撑安装架，23.加强板，3.基础承力结构，31.基座，32.支柱，33.基础环梁，34.顶部环梁，35.支承钢板，36.挡风墙，37.维修观察门，38.观察窗，4.垂直挡水檐，41.防水胶，42.淋水填料区，43.上檐，44.塔壁；5.冷却塔，51.进风口，52.顶部环梁，53.地面，54.噪声敏感点。
具体实施方式
在图1、2、3、4所示的第一实施例中，一种双曲线冷却塔防风防冰降噪系统包括导风模块（1）、安装支撑结构（2）、基础承力结构（3）、挡风墙（36）、维修观察门（37）、挡水檐（4）。多块同规格的导风模块（1）紧靠安装在冷却塔（5）进风口（51）外同一高度，导风模块（1）安装倾角与冷却塔（5）塔筒底部的倾角一致，形成一层以冷却塔（5）为中心的圆台侧环形导风屏障（11）；圆台侧环形导风屏障（11）有多层，各层圆台侧环形导风屏障（11）的安装高度及与冷却塔（5）进风口（51）的距离均不相同，最外层圆台侧环形导风屏障（11）设置在挡风墙（36）上，最内层圆台侧环形导风屏障（11）设置在冷却塔（5）进风口（51）上檐外（43）；多层圆台侧环形导风屏障（11）形成的进风通道（12）宽度由内往外递增，递增比例与冷却塔（5）塔筒底部的倾角成正比，多层圆台侧环形导风屏障（11）形成的进风通道（12）总宽度与冷却塔（5）进风口（51）高度一致。
当冷却塔（5）塔筒底部的倾角分别为16℃、17℃、18℃、19℃、20℃时，从内到外各层圆台侧环形导风屏障之间的进风通道设置宽度分别按照1:1.11、1:1.12、1:1.13、1:1.14、1:1.15的比例递增。
当冷却塔（5）进风口（51）高度在5m～10m时，圆台侧环形导风屏障（11）为四层，挡风墙（36）的高度为2.5m，导风模块（1）的长度为进风口（51）高度的42%～52%。
基础承力结构（3）包括基础（31）、支柱（32）、基础环梁（33）、顶部环梁（33）形成以冷却塔（5）为中心的同心圆的整体钢筋混凝土基础承力结构（3），支柱（32）顶部平面设置支承钢板（35）。所述的挡风墙（36）砌筑在支柱（32）、基础环梁（33）与顶部环梁（33）之间，维修观察门（37）设置在挡风墙（36）中，观察窗（38）设置在维修观察门（37）上部。
安装支撑结构包括主承力型钢（21）、导风模块（1）支撑安装架（22）、加强板（23），主承力钢型（21）安装在支柱（32）顶部的支承钢板（34）与冷却塔（5）进风口（51）顶部环梁（52）之间，导风模块（1）支撑安装架（22）设置在主承力型钢上（21）。
导风模块（1）包括有吸声功能或没有吸声功能的导风模块（1），有吸声功能导风模块（1）为导风吸声隔声模块（13），没有吸声功能的导风模块（1）为金属或非金属板材等工程板材制成的导风板模块（14）。当冷却塔（5）所处位置不需要控制噪声传播时，导风模块（1）为导风板模块（14）；当冷却塔（5）局部进风口（51）方向需要控制噪声传播时，导风模块（1）可根据所处方向选择部分安装导风吸声隔声模块（13）或导风板模块（14）。
图5所示的垂直挡水檐（4）安装在冷却塔（5）淋水填料区（42）以下，进风口（51）顶部以上的内塔壁（44）上，垂直挡水檐（4）上部与内塔壁（44）之间的安装缝隙填堵防水胶。
图6所示的第二实施例中，当冷却塔（5）进风口（51）高度在5m以下时，圆台侧环形导风屏障（11）为三层，挡风墙（36）的高度为2m，导风模块（1）的长度为进风口（51）高度的52～62%。
图7所示的第三实施例中，当冷却塔（5）进风口（51）高度在10m以上时，圆台侧环形导风屏障（11）为五层，挡风墙（36）的高度为3m，导风模块（1）的长度为进风口（51）高度的32%～42%。
图8所示的第四实施例中，当冷却塔（5）进风口（51）方向有噪声敏感点（54）需要控制噪声传播，导风模块（1）可根据所处方向选择安装部分导风吸声隔声模块（13）或导风板模块（14）。
本发明不局限于上述实施例，也不局限于双曲线型冷却塔的防风防冰降噪。所属技术领域的技术人员从上述构思出发，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双曲线冷却塔防风防冰降噪系统包括导风模块、安装支撑结构、基础承力结构、挡风墙、维修观察门、垂直挡水檐，其特征是：多块导风模块紧靠安装在冷却塔进风口外同一高度，导风模块安装倾角与冷却塔塔筒底部的倾角一致，形成一层以冷却塔为中心的圆台侧环形导风屏障；圆台侧环形导风屏障有多层，最外层圆台侧环形导风屏障设置在挡风墙上，最内层圆台侧环形导风屏障设置在冷却塔进风口上檐外，形成内高外低的阶梯式排列的多层圆台侧环形导风屏障；多层圆台侧环形导风屏障形成的进风通道宽度由内往外递增，递增比例与冷却塔塔筒底部的倾角成正比，多层圆台侧环形导风屏障形成的进风通道总宽度与冷却塔进风口高度一致。
2.根据权利要求2所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：当冷却塔塔筒底部的倾角分别为16℃、17℃、18℃、19℃、20℃时，从内到外各层圆台侧环形导风屏障之间的进风通道设置宽度分别按照1:1.11、1:1.12、1:1.13、1:1.14、1:1.15的比例递增。
3.根据权利要求1所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：当冷却塔进风口高度在5m～10m时，圆台侧环形导风屏障为四层，挡风墙的高度为2.5m，导风模块的长度为进风口高度的42%～52%。
4.根据权利要求1所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：当冷却塔进风口高度在5m以下时，圆台侧环形导风屏障为三层，挡风墙的高度为2m，导风模块的长度为进风口高度的52～62%。
5.根据权利要求1所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：当冷却塔进风口高度在10m以上时，圆台侧环形导风屏障为五层，挡风墙的高度为3m，导风模块的长度为进风口高度的32%～42%。
6.根据权利要求1所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：基础承力结构由基础、支柱、基础环梁、顶部环梁形成以冷却塔为中心的同心圆的整体钢筋混凝土基础承力结构，支柱顶部平面设置支承钢板；所述的挡风墙砌筑在支柱、基础环梁、与顶部环梁之间，维修观察门设置在挡风墙中。
7.根据权利要求1所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：安装支撑结构包括主承力型钢、导风模块支撑安装架、加强板等，主承力钢型安装在支柱顶部的支承钢板与冷却塔进风口顶部环梁之间，导风模块支撑安装架设置在主承力型钢上。
8.根据权利要求1所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：垂直挡水檐安装在冷却塔淋水填料区以下，进风口顶部以上的内塔壁上，垂直挡水檐上部与内塔壁之间的安装缝隙填堵防水胶。
9.根据权利要求1所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：导风模块包括有吸声功能或没有吸声功能的导风模块，具有吸声功能导风模块为导风吸声隔声模块，没有吸声功能的导风模块由金属或非金属板材制成的导风板模块。
10.根据权利要求9所述的双曲线冷却塔防风防冰降噪系统，其特征在于：当冷却塔所处位置不需要控制噪声传播时，导风模块为导风板模块；当冷却塔局部出风口方向有噪声敏感点需要控制噪声传播时，导风模块可根据所处方向选择部分安装导风吸声隔声模块或导风板模块。
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