CN110242507A - 一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置 - Google Patents

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Abstract

发明名称一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置摘要本发明公开了一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，包括进风系统及空气能发电装置。其特征是：在冬季或者低温环境下，向冷却塔塔筒内部直接通风，由于塔内外空气密度存在差异，塔外空气加速流向塔筒内部，利用空气流动产生的动力进行发电。本发明的有益效果：利用空气能发电，增加了发电量；降低了冷却塔的抽力，改善了冷却塔在冬季或者低温环境下运行时结冰程度；降低了循环冷却水系统的电耗。

Description

一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置
技术领域
本发明属于火力发电厂和原子能发电及可再生能源利用领域，涉及一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置。
背景技术
自然通风逆流式冷却塔由于塔筒内外空气密度存在差异，在塔筒内外产生压差，致使塔外空气源源不断地流进塔筒内而无需通风机械提供动力，具有效率高、维护量小、运行费用低等特点。自然通风逆流式冷却塔目前是火力发电厂及核电厂应用最广泛和最重要的冷却设备之一。由于循环水系统及冷却塔的冷却能力是按照夏季当地最高环境温度下满足凝汽器真空需要进行设计的，因此，在冬季或环境温度较低时，冷却塔的冷却富余量很大，当天气寒冷、气温较低或凝汽器热负荷小时，冷却塔的某些部位可能结冰，影响正常运行。为此人们采取了一些防结冰措施，主要有：提高上塔水温、加大淋水密度、使用防冰管、控制入塔空气量等，这些措施有效解决了冷却塔冬季结冰问题，但是增大了冷却水量、提高了冷却水温，冷却塔的冷却效率大大降低了，提高了发电机组运行背压，增加了煤耗，牺牲了经济性。
发明内容
本发明针对自然通风逆流式冷却塔的冷却富余量大及冬季由于采取防结冰措施导致冷却塔冷却效率低等问题，提供一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置。根据计算得到的塔筒内部气流速度场、温度场、密度场和湿度场分布结果，向塔筒内部直接通风，由于塔筒内部空气密度的差异，塔外空气加速流向塔筒内部，利用空气流动产生的动力进行发电，同时降低了冷却塔的抽力，减少冷却塔下部进风，从而达到提高冷却塔出水温度，改善冷却塔在冬季运行时结冰情况，并降低循环冷却水系统的电耗，提高冷却塔的利用率和发电机组的发电效率的目的。本发明可运用于冷却塔技术设计、改造等。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明设置冷却塔塔内喷溅装置上方进风系统：进风系统的进风口设置在冷却塔塔筒上。进风管伸至塔筒内部。
进一步的，所述进风系统的进风口呈周向对称布置，还可以不对称布置。
本发明在进风管中设置风力发电机，风力发电机发出功率并入电网。
进一步的，所述风力发电机总发出功率与总进风通流面积、塔筒内外空气密度差成正比，即：
W=∝F△ρ
式中：
w为发电装置总发出功率；
∝系数；
F为总进风通流面积；
△ρ为塔内塔外空气密度差。
进一步的，所述风力发电机的进口布置风量调节装置，用来开启和关闭，具有调节风量大小的功能，调节风量大小的依据是以冷却塔填料层底部不结冰的池水温度，当池水温度小于5℃时，开大风量调节装置，增加进风量；当池水温度大于于10℃时，关小风量调节装置，减少进风量。
进一步的，所述风力发电机发电做功后的进塔空气经出风口排入冷却塔塔筒中，出风口优选设置在居塔心距离3/4R~R处，这种布置能够保证冷却塔内外圈上升热空气与冷空气充分混合，增加冷却塔外圈上升热空气阻力，避免冷却塔淋水出现局部过冷却。
进一步的，所述进风管材料采用包括玻璃钢、pvc塑料、铝合金或钢板等，所述的进风管形状为矩形、平行四边形或圆形。
本发明有益效果体现在
根据机组负荷、环境温度及塔筒内外气流温度场、密度场和湿度场的分布情况，利用塔内、塔外空气密度差异，塔外冷空气加速流向塔筒内部，利用空气流动产生的动力进行发电。
在冷却塔的塔筒内部通入塔外空气后，降低了塔筒内部空气密度，增大了空气流出阻力，减少了冷却塔的抽力，从而减少了从下部入塔的空气量，有效提高淋水温度，提高冷却塔在低温环境下的防冻性能；增大空气流出阻力、减少冷却塔抽力，相对于采用通过增开循环水泵、实行淋水填料分区运行减少淋水面积增加冷却塔外围填料淋水密度等来减少空气量的方式来讲，降低了循环冷却水系统的电耗。
除了在冬季环境温度低的情况下应用外，在春秋季节负荷低时，通过控制向在冷却塔的塔筒内部通入塔外空气的方式，取得增加发电收益，并保证汽轮机在经济背压下运行。
附图说明
图1为本发明中利用自然通风逆流式冷却塔塔筒进风空气能发电装置结构示意图；
图2为本发明中进风系统平面示意图；
图3为利用自然通风逆流式冷却塔塔底进风空气能发电装置结构示意图；
图中标号：1-进风口 2-风量调节装置 3-风力发电机 4-水池 5-填料层 6-喷溅装置7-除水层 8-塔筒 9-出风口。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的实施例1：如图1和图2所示，该种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置在冷却塔塔内喷溅装置6上方设置进风系统，4只进风系统的进风口1设置在冷却塔塔筒8上，呈周向对称布置。进风管沿塔内检查通道延伸至塔筒内部，各进风口1的进风量相同。
在进风管的进风口1处安装风力发电机3，风力发电机3优选采用微风启动发电机，发出功率并入电网，只要是利用空气流动作为动力，风力发电机3的驱动设备可以是叶片风机，还可以是轴流风机或者其他形式，不影响本申请的效果；发电装置总发出功率与总进风通流面积、塔内塔外空气密度差成正比，即：
W=∝F△ρ
式中：
w为发电装置总发出功率；
∝系数；
F为总进风通流面积；
△ρ为塔内塔外空气密度差。
风力发电机3的进口布置风量调节装置2，用来开启和关闭，具有调节风量大小的功能，调节风量大小的依据是以冷却塔填料层5底部不结冰的池水温度，当池水温度小于5℃时，开大风量调节装置2，增加进风量；当池水温度大于于10℃时，关小风量调节装置2，减少进风量。
发电做功后的进塔空气经出风口9排入冷却塔塔筒8中，出风口优选设置居塔心距离3/4R~R，这种布置能够保证冷却塔内外圈上升热空气与冷空气充分混合，增加冷却塔外圈上升热空气阻力，避免冷却塔淋水出现局部过冷却。
塔内进风管材料包括采用玻璃钢，减轻重量。
本发明的实施例（2）：如图3所示，该种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置在冷却塔塔内喷溅装置6上方设置进风系统，4只进风系统的进风口1设置在冷却塔塔外，呈周向对称布置，进风管布置在冷却塔水池4中并延伸至冷却塔中心区域，使得空气有效进入冷却塔塔筒8内部，该种布置方式在冬季采取关闭冷却塔内圈淋水的情况下，塔外空气通畅的进入冷却塔的塔筒8内部，降低了塔筒8内部空气密度，增大了空气流出阻力，减少了冷却塔的抽力，从而减少了从冷却塔下部淋水区域入塔的空气量。
发电装置和进口风量调节装置2与实施例（1）相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：设置冷却塔塔内喷溅装置上方进风系统，在进风管中设置风力发电机。
2.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：所述的进风系统的进风口设置在冷却塔塔筒上，呈周向对称布置，还可以不对称布置。
3.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：所述的进风管至塔筒内部。
4.根据权利 1 所述的一种利用利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：所述的进风系统的进风口设置数量为N,N＝2，3…n。
5.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：在进风管中设置风力发电机，安装位置可以在进风管的任何地方。
6.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：所述的风力发电机发出功率并入电网，只要是利用空气流动作为动力，所述的风力发电机的驱动设备可以是叶片风机，还可以是轴流风机或者其他形式，不影响本申请的效果。
7.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：发电装置总发出功率与总进风通流面积、塔内塔外空气密度差成正比，即：
W=∝F△ρ
式中：
w为发电装置总发出功率；
∝系数；
F为总进风通流面积；
△ρ为塔内塔外空气密度差。
8.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：所述的风力发电机的进口布置风量调节装置，用来开启和关闭，具有调节风量大小的功能；调节风量大小的依据是以冷却塔填料层底部不结冰的池水温度，当池水温度小于5℃时，开大风量调节装置，增加进风量；当池水温度大于于10℃时，关小风量调节装置，减少进风量；风力发电机的风量调节装置也可以布置在风力发电机的出口。
9.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：发电做功后的进塔空气经出风口排入冷却塔塔筒中；所述的出风口优选设置在居塔心距离3/4R~R处，这种布置能够保证冷却塔内外圈上升热空气与冷空气充分混合，增加冷却塔外圈上升热空气阻力，避免冷却塔淋水出现局部过冷却；出风口的布置也可以在塔中其他位置。
10.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：塔内进风管材料采用包括玻璃钢、pvc塑料、铝合金或钢板等；所述的进风管形状为矩形、平行四边形或圆形。
11.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：在冷却塔的塔筒内部通入塔外空气后，降低了塔内空气密度，增大了空气流出阻力，减少了冷却塔的抽力，从而减少了从下部入塔的空气量；所述的在冷却塔的塔筒内部通入塔外空气，其进风系统的进风口设置不限于在冷却塔塔筒上，凡是塔外空气不经过淋水形式进行气水传热传质交换直接进入塔筒内部，均属于向冷却塔的塔筒内部通入塔外空气的具体做法。
12.根据权利 1 所述的一种利用自然通风逆流式冷却塔空气能发电装置，其特征是：利用塔内、塔外空气密度差异，塔外空气流向塔筒内部，利用空气流动产生的动力进行发电。
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