CN110567292A - 一种冷却塔系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷却塔系统，其包括冷却塔、风仓和集热壳；集热壳设于冷却塔的外壁并与冷却塔的外壁围合形成风道，风道的下端为与外部空气连通的进风口，顶端与风仓连通，集热壳能够收集外部热量以提升风道内的温度；风仓设有喷气口，喷气口设于冷却塔的顶端出口。该冷却塔系统能够在提高冷却塔的冷却能力的同时，保证较高的稳定性和经济性。

Description

一种冷却塔系统

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，具体涉及一种冷却塔系统。

背景技术

湿冷塔作为湿冷机组的重要组成部分，是影响汽轮机凝汽器背压，降低汽轮机汽耗率的关键设备。然而由于各种内外部因素导致冷却塔冷却能力不足，特别是夏季高温情况下冷却能力的不足对汽轮机经济、安全、稳定运行带来不利条件。

目前，提高湿冷机组冷却塔冷却能力的方案较多，常见的是通过布置在冷却塔顶部和底部的机械动力，比如风机，鼓风机等，强化冷却塔内部的空气流动，进而提高冷却塔冷却性能。这类方案需要消耗大量的电力，且设备投资和维护量大，年运行费用高昂，不利于电厂经济性运行；另一种就是通过改变环境风的流动方式，整合环境风资源，使环境风利用率最大化。这类方案在全年运行期间稳定性差，对气候的依赖性强，容易失效。

因此，如何能够在提高冷却塔的冷却能力的同时，保证较高的稳定性和经济性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷却塔系统，能够在提高冷却塔的冷却能力的同时，保证较高的稳定性和经济性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种冷却塔系统，其包括冷却塔、风仓和集热壳；所述集热壳设于所述冷却塔的外壁并与所述冷却塔的外壁围合形成风道，所述风道的下端为与外部空气连通的进风口，顶端与所述风仓连通，所述集热壳能够收集外部热量以提升所述风道内的温度；所述风仓设有喷气口，所述喷气口设于所述冷却塔的顶端出口。

外部空气由风道底部的进风口进入风道内后，集热壳能够收集外部热量提升风道内的温度，即由进风口进入风道内的空气被加热使得空气在风道内形成烟囱效应，进而使得外部空气能够源源不断地由进风口进入风道，在被加热后通入风仓内，冷却塔的高度越高、风道越长，烟囱效应越明显。如此一来，在集热壳的集热作用下，风道内的空气将持续升温流动，以持续将外部空气加热并输送至风仓内。

进入风仓内的热气能够由喷气口向冷却塔的顶端出口喷出，并与冷却塔内排出的湿饱和空气混合后，使得顶端出口处的空气温度升高，由于热胀冷缩的作用使得此处的气体的密度减小、压力减小，进而使得冷却塔内与冷却塔的顶端出口处形成压差(冷却塔内的压力较大)，能够加速冷却塔内的空气向顶端出口移动，进而加快冷却塔内的气体流速，在相同时间内，增加与冷却塔内的冷却液进行热交换的风量，可有效提高冷却塔的冷却效果，并最终提高汽轮机效率。

该冷却塔系统通过设于冷却塔外壁的风道向风仓提供热风，然后将热风喷至冷却塔的顶端出口与饱和湿烟气混合，增加了冷却塔内和环境的空气密度差，强化冷却塔的自然抽吸能力，增加冷却塔内的空气流量，提升冷却效果，并且，集热壳无需额外设置放置空间，可提升冷却塔外表面的空间的附加值。并且，集热壳收集外部热量并提升风道内的空气的温度，升温后的空气进入风仓，在此过程中，无需额外提供动力，经济性好、且稳定性高。

另外，风仓内的热气由喷气口喷出并与冷却塔的顶端出口的湿饱和空气混合后，使湿饱和空气变成非饱和的湿空气，能减少冷却塔的顶端出口空气和冷却塔外的空气混合过程中的“白烟”形成，进而减少“白烟”污染。

可选地，所述集热壳包括光伏组件和隔板，所述光伏组件由多个光伏板拼接形成，所述隔板连接于所述光伏组件和所述冷却塔的外壁之间以形成所述风道。

可选地，所述风道的数量为至少两个，相邻两个所述风道之间设有所述隔板，且各所述风道的外壁分别设有所述光伏组件。

可选地，所述风道和所述风仓之间还设有开度调节件。

可选地，所述风仓与电厂的废气热源连通，并能够收集废气热源。

可选地，所述风仓沿周向设于所述冷却塔的顶端，且所述风仓沿周向设有多个所述喷气口。

可选地，各所述喷气口沿所述冷却塔的周向均匀布置。

可选地，所述冷却塔系统的电力来源包括厂内光伏发电系统和厂自备电，所述厂内光伏发电系统包括光伏配电室和设于厂内闲置场地的光伏模块，所述光伏模块包括多个光伏板，所述闲置场地包括冷却塔区域、煤仓区域、办公楼区域和除尘器区域中的至少一者。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的冷却塔系统的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是光伏组件的结构示意图。

附图1-3中，附图标记说明如下：

1-冷却塔，11-外壁，12-顶端出口，13-送风机，14-水池，15-填料，16-冷却液喷嘴；

2-风仓，21-喷气口；

3-集热壳，31-光伏板，32-隔板；

4-风道，41-进风口；

5-开度调节件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-3，图1是本发明实施例所提供的冷却塔系统的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是光伏组件的结构示意图。

本发明实施例提供了一种冷却塔系统，如图1所示，该冷却塔系统包括冷却塔1、风仓2和集热壳3，其中，冷却塔1为现有技术中的冷却塔1，用于通过通风与冷却液发生热交换进而降低冷却液的温度，其底部由下至上依次设有水池14、填料15和冷却液喷嘴16，冷却液喷嘴16将温度较高的冷却液喷至填料15，外部空气由塔底通入经过填料15与冷却液发生热交换并带走热量向上，最终从冷却塔1的顶端出口12排出，而填料15内的冷却液冷却后汇聚成液滴低落至水池14，参与循环冷却。集热壳3设于冷却塔1的外壁11并与冷却塔1的外壁11围合形成风道4，该风道4的下端为与外部空气连通的进风口41，顶端为与风仓2连通，集热壳3能够收集外部热量以提升风道4内的温度，而风仓2设有喷气口21，该喷气口21设于冷却塔1的顶端出口12。

详细的讲，外部空气由风道4底部的进风口41进入风道4内后，集热壳3能够收集外部热量提升风道4内的温度，即由进风口41进入风道4内的空气被加热使得空气在风道4内形成烟囱效应，进而使得外部空气能够源源不断地由进风口41进入风道4，在被加热后通入风仓2内，冷却塔1的高度越高、风道4越长，烟囱效应越明显。如此一来，在集热壳3的集热作用下，风道4内的空气将持续升温流动，以持续将外部空气加热并输送至风仓2内。

进入风仓2内的热气能够由喷气口21向冷却塔1的顶端出口12喷出，并与冷却塔1内排出的湿饱和空气混合后，使得顶端出口12处的空气温度升高，由于热胀冷缩的作用使得此处的气体的密度减小、压力减小，进而使得冷却塔1内与冷却塔1的顶端出口12处形成压差(冷却塔1内的压力较大)，能够加速冷却塔1内的空气向顶端出口12移动，进而加快冷却塔1内的气体流速，在相同时间内，增加与冷却塔1内的冷却液进行热交换的风量，可有效提高冷却塔1的冷却效果，并最终提高汽轮机效率。

另外，风仓2内的热气由喷气口21喷出并与冷却塔1的顶端出口12的湿饱和空气混合后，使湿饱和空气变成非饱和的湿空气，能减少冷却塔1的顶端出口12空气和冷却塔1外的空气混合过程中的“白烟”形成，进而减少“白烟”污染。

本实施例所提供的冷却塔系统，通过设于冷却塔1外壁11的风道4向风仓2提供热风，然后将热风喷至冷却塔1的顶端出口12与饱和湿烟气混合，增加了冷却塔1内和环境的空气密度差，强化冷却塔1的自然抽吸能力，增加冷却塔1内的空气流量，提升冷却效果，并且，集热壳3无需额外设置放置空间，可提升冷却塔1外表面的空间的附加值。并且，集热壳3收集外部热量并提升风道4内的空气的温度，升温后的空气进入风仓2，在此过程中，无需额外提供动力，经济性好、且稳定性高。

在上述实施例中，集热壳3包括光伏组件和隔板32，其中，光伏组件由多个光伏板31拼接形成，隔板32连接于光伏组件和冷却塔1的外壁11之间以围合形成上述风道4，各光伏板31之间通过密封胶粘接形成一个完整的平面(如图3所示)，在高强度太阳光的照射下，光伏板31的表面温度较高，由进风口41进入风道4内的空气温度相对较低，能够与光伏板31发生换热使风道4内的空气温度升高，在风道4内部形成强烈的烟囱效应。

当然，本实施例中，集热壳3还可以通过设有玻璃板、铁皮等实现外部热量的收集，当阳光直射玻璃板、铁皮时能够使得风道4内部的空气温度升高。而将集热壳3设置为具有光伏组件的方案，可在能够提升风道4内的温度的同时，光伏板31还能够产生电力，该部分电力可入网，亦可作为厂用电，增加电厂的经济效益。并且，由于风道4内的冷空气与光伏组件发生换热后能够降低各光伏板31的温度，有利于提高光伏板31的发电效率，提高对太阳能的利用。

具体的，光伏组件可设于冷却塔1底部入风口上方的外壁11面向阳侧一定高度范围内布置，具体的高度位置在此不做具体限制，可根据现场冷却塔1的具体位置情况进行设置。如光伏组件可根据当地太阳角度，半周向设计布置在冷却塔1外壁11的向阳面，达到最高程度太阳能利用。

在上述实施例中，风道4的数量为至少两个，相邻两个风道4之间设有上述隔板32，且各风道4的外壁11分别设有光伏组件。也就是说，至少两个风道4沿冷却塔1的周向布置，每个风道4对应设有至少一个光伏组件，一个光伏组件包括至少两块形成的一列光伏板31。如此设置，可减小单个风道4的截面积，由于光伏组件沿周向设于冷却塔1的外壁11，当有阳光照射时，该光伏组件能够收集足够的热量以使与其对应的风道4内的空气温度升高，而在不同的时间，阳光照射的角度会发生变化，部分被阳光照射的光伏组件所产生的热量能够使得与其对应的风道4内的空气温度升高，则该风道4内能够形成烟囱效应，热空气通入风仓2内，而部分光伏组件由于光照不足所产生的热量不足以使与其对应的风道4内形成烟囱效应，则该风道4内的空气将不流通。如此设置可将光伏组件和风道4小型化，灵活性好，避免发生所有的光伏组件均用于加热一个风道4，造成热量损失的情况。

也就是说，集热壳3可包括上述由光伏板31粘接形成的平面结构的光伏组件以及隔板32形成，隔板32用于隔离风道4与外部空气，同时隔板32还用于隔离相邻两个风道4，具体的，可将该隔板的侧面与冷却塔1外壁11面垂直设置。同时，该隔板32还可以用于布置光伏发电系统的电力电缆或其他设备，以为电力电缆或其他设备提供支撑和防护。

在上述实施例中，各风道4和风仓2之间还设有开度调节件5，该开度调节件5可控制风道4和风仓2的通断并可调节风量，当部分风道4内的温度较低时，与该风道4对应的开度调节件5将阻断该风道4和风仓2之间的通风，避免风仓2内的热气倒流入风道4内，当由于外部环境因素等导致的空气进入风道4内后升温较慢时，空气需要在风道4内停留时间较长，此时，减小开度调节件5的开度，减少风道4内的空气通入风仓2内的流量，进而延长空气在风道4内的停留时间，保证其加热效果。当然，本实施例中，对于该开度调节件5的具体结构不做限制，如将其设置为风门或阀门均可。

在上述实施例中，风仓2与电厂的废气热源连通，该风仓2能够收集废气热源。此处所述的废气热源是指电厂产生的多种温度较高的废热气，具体如何收集是本领域技术人员所熟知的现有技术，如通过管路将待排放的废热气输送至风仓2内。

也就是说，电厂的废热气通入风仓2内，并与由风道4送入风仓2内的热空气混合(称之为“热气”)一同通入冷却塔1的顶端出口12。如此设置，可回收利用电厂产生的废气热源内的热量，以进一步提升冷却塔1的冷却效果。

在上述实施例中，风仓2沿周向设于冷却塔1的顶端，且风仓2沿周向设有多个上述喷气口21。或者，还可以将风仓2设于地面等其它位置，而将风仓2设于冷却塔1的顶端可减小该冷却塔系统的整体占地空间，使得系统整体更为规整。

进一步的，如图2所示，各喷气口21沿冷却塔1的周向均匀布置，有利于热气均匀的喷向冷却塔1顶部排气口处的内测，与湿烟气混合均匀。具体的，对于喷气口21的数量不做限制，优选为4个或四个以上，如本实施例中，将其设置为六个，以优化热气和冷却塔1内的湿饱和烟气的混合程度。

在上述实施例中，冷却塔1包括送风机13，用于从外侧向塔底内提供风量。该送风机13的设置能够弥补冷却塔1在不利环境下的冷却能力，保证冷却塔1的冷却效果。

在上述实施例中，冷却塔系统的电力来源包括厂内光伏发电系统和厂自备电(厂内存储的备用电)，其中，厂内光伏发电系统包括光伏配电室和设于厂内闲置场地的光伏模块，光伏模块与上述光伏组件类似，包括多个光伏板31，闲置场地包括冷却塔1区域、煤仓区域、办公楼区域和除尘器区域中的至少一者，也就是说，厂内光伏发电系统包括上述设于冷却塔1的外壁的光伏组件。具体的，光伏模块可设于冷却塔1的外壁11(即上述集热壳的光伏组件)、煤仓的楼顶、办公楼的外壁11和屋顶、除尘器的顶部遮阳棚中的一个区域或多个区域。充分利用厂内的冷却塔1、煤仓、办公楼和除尘器等各处的闲置空间，铺设光伏板31以产生电力，光伏配电室可根据需要将各光伏模块所产生的电力分配至上述送风机13、厂内其他用电设备或并网供电。该厂内光伏发电系统充分利用了厂内的各闲置空间，为传统能源与新能源综合利用提供一个思路，增加了电厂闲置空间的附加值，同时提高电厂机组的整体效率。

具体的，冷却塔系统用电包括各个需要电力驱动的部件，如送风机13、冷却液喷嘴16、风仓2的喷气口21、光伏板31、开度调节件5等，以送风机13为例，如在白天运行时，该送风机13的电力来源可以是由全厂闲置空间的厂内光伏发电系统提供，夜间由于冷却塔1的冷却性能改善，送风机13可停止运行或者采用厂自备电。当然，该送风机13也可以通过电网供电，而通过厂内光伏发电系统和厂自备电为送风机13供电，可节约成本、提高经济性。

具体的，以下针对本实施例所提供的冷却塔系统在不同环境条件下的工作情况进行详细说明。

(1)在夏季白天，冷却塔1的送风机13处于工作状态。

光伏组件处于高强度太阳辐射下，表面温度较高，进入风道4内的空气与光伏组件发生热交换后升温幅度较大，在风道4内部形成强烈的烟囱效应，此时，开度调节件5处于开启状态，风道4内的热空气源源不断地进入风仓2与废气热源混合，进一步提升热气温度，热气通过喷气口21喷入冷却塔1顶部出口12，降低顶端出口12的空气密度，形成局部负压，加速冷却塔1底部空气向上流通。

当太阳角度变化，及时关闭不能接受太阳辐射的光伏组件对应的开度调节件5，避免冷空气进入风仓2，同时也避免风仓2内的热气流入风道4内造成浪费。

(2)在春秋季节白天，冷却塔1的送风机13处于工作状态。

由于太阳辐射强度较低，风道4内空气温度较低，此时，开度调节件5处于较小开度的状态，控制进入风仓2的风量，同时加大废气热源进入风仓2，使风仓2内混合的空气能达到较高温度，以满足提高冷却塔1排气口处的空气温度。

当太阳角度变化，及时关闭不能接受太阳辐射的光伏组件对应的开度调节件5，避免冷空气进入风仓2，同时也避免风仓2内的热气流入风道4内造成浪费。

(3)在冬季，太阳辐射较低，环境温度较低，开度调节件5处于完全关闭状态，同时停止废气源供应。此时冷却塔1由于环境温度较低，冷却性能良好，送风机13停止工作，全厂光伏发电系统产生电力可用作其他厂设备或并网。

(4)在全年夜间，由于夜间环境温度较低，冷却塔1冷却性能良好，故送风机13停止工作，开度调节件5处于关闭状态，停止废气热源供应。

本实施例中所述的光伏板31可以是单晶硅材料或者多晶硅材料均可，在此不做具体限制。并且，对于各光伏板31的大小(如长度、宽度等)均不作要求。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种冷却塔系统，其特征在于，包括冷却塔(1)、风仓(2)和集热壳(3)；

所述集热壳(3)设于所述冷却塔(1)的外壁(11)并与所述冷却塔(1)的外壁(11)围合形成风道(4)，所述风道(4)的下端为与外部空气连通的进风口(41)，顶端与所述风仓(2)连通，所述集热壳(3)能够收集外部热量以提升所述风道(4)内的温度；

所述风仓(2)设有喷气口(21)，所述喷气口(21)设于所述冷却塔(1)的顶端出口(12)。

2.根据权利要求1所述的冷却塔系统，其特征在于，所述集热壳(3)包括光伏组件和隔板(32)，所述光伏组件由多个光伏板(31)拼接形成，所述隔板(32)连接于所述光伏组件和所述冷却塔(1)的外壁(11)之间以形成所述风道(4)。

3.根据权利要求2所述的冷却塔系统，其特征在于，所述风道(4)的数量为至少两个，相邻两个所述风道(4)之间设有所述隔板(32)，且各所述风道(4)的外壁(11)分别设有所述光伏组件。

4.根据权利要求2所述的冷却塔系统，其特征在于，所述风道(4)和所述风仓(2)之间还设有开度调节件(5)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的冷却塔系统，其特征在于，所述风仓(2)与电厂的废气热源连通，并能够收集废气热源。

6.根据权利要求1-4任一项所述的冷却塔系统，其特征在于，所述风仓(2)沿周向设于所述冷却塔(1)的顶端，且所述风仓(2)沿周向设有多个所述喷气口(21)。

7.根据权利要求6所述的冷却塔系统，其特征在于，各所述喷气口(21)沿所述冷却塔(1)的周向均匀布置。

8.根据权利要求1-4任一项所述的冷却塔系统，其特征在于，所述冷却塔系统的电力来源包括厂内光伏发电系统和厂自备电，所述厂内光伏发电系统包括光伏配电室和设于厂内闲置场地的光伏模块，所述光伏模块包括多个光伏板(31)，所述闲置场地包括冷却塔区域、煤仓区域、办公楼区域和除尘器区域中的至少一者。