CN111780575A - 一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，包括双曲线形自然通风塔筒、直接空冷换热器、导风防冻装置；直接空冷换热器由三角形换热器组成，导风防冻装置包括导风防冻模块组和执行机构，导风防冻模块组由竖直布置的导风防冻模块组成，各导风防冻模块均设有旋转轴；环境风条件下，导风防冻装置可根据其所处区域环境风风向、风速使各导风防冻模块旋转一定角度，对环境风进行导流，减小环境侧风对三角形换热器的不利影响，提高直接空冷塔换热性能；冬季严寒天气，各导风防冻模块可在执行机构控制下相对直接空冷塔径向偏转90°，靠近三角形换热器的导风防冻模块构成围墙，阻断三角形换热器进风通道，防止因温度过低导致冷却管束冻裂。

Description

一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔

技术领域

本发明属于火/核电站直接空冷领域，特别涉及一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔。

背景技术

自然通风直接空冷技术借助空冷塔自然对流作用抽吸环境风，使空气流经空冷凝汽器外表面，将空冷凝汽器内的汽轮机排汽冷却成水，凝结水再经凝结泵送回汽轮机的回热系统，具有初期投资费用低、冷却效率高、节能环保、维修工作量小等优点，近年来，自然通风直接空冷技术逐渐被富煤缺水地区的热电厂所采用；环境风对于自然通风直接空冷塔的通风量、空冷塔和凝汽器中的空气流场具有重要影响，特别是侧风条件会大大降低自然通风直接空冷塔的通风量，严重影响直接空冷塔的冷却效率；而直接空冷塔在冬季严寒天气下运行时，又极易发生冷却管束冻结、破裂等事故，影响直接空冷机组的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的是为了克服现在技术尚存在的直接空冷塔受环境风影响大、现有导风设施不能适应环境风向变化且在严寒天气散热器管束易出现冻结开裂现象的问题，提供一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，不仅可以依据导风防冻装置所处区域环境风的风速、风向等环境气象条件，通过执行机构将导风防冻装置中的各导风防冻模块旋转一定角度，对环境风进行导流，改善三角形换热器内部空气流场结构，还可以在冬季严寒天气下使导风防冻模块旋转90°，阻断导风防冻装置所处区域的三角形换热器的进风通道，防止因温度过低导致冷却管束冻裂，保证系统安全稳定运行。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，包括自然通风塔筒、直接空冷换热器、导风防冻装置，其特征在于：所述自然通风塔筒为双曲线形结构；所述直接空冷换热器由塔筒外呈环形布置的n _d 组三角形换热器组成，其中n为整数且n=10~300；所述导风防冻装置布置在三角形换热器外侧，沿直接空冷塔周向等间距布置；所述导风防冻装置由导风防冻模块组及执行机构组成；所述导风防冻模块组由导风防冻模块组成；所述导风防冻模块沿直接空冷塔径向依次向外竖直布置，其中靠近三角形换热器的导风防冻模块内端位于相邻两冷却柱外端衔接面上；所述导风防冻模块均设有旋转轴；所述同一导风防冻装置中各导风防冻模块，由同一执行机构控制旋转，相对直接空冷塔径向最大偏转90°；所述导风防冻模块旋转90°后，与相邻导风防冻模块组相同径向位置的导风防冻模块构成围墙。

所述三角形换热器由两个呈一定夹角α竖直布置的冷却柱构成，其中α=30°~60°；两个冷却柱之间通过配汽管道连接。

所述导风防冻装置的数量n _z ，按照直接空冷塔三角形换热器个数n，优选为n、n/2、n/3、n/4、n/5、n/6、n/7、n/8、n/9、n/10、n/11、n/12中的整数。

所述导风防冻装置中的导风防冻模块组的数量等于直接空冷塔三角形换热器个数n与导风防冻装置的数量n _z 之比n/n _z 。

所述导风防冻模块组中导风防冻模块的数量为m，m=1，2，3，4，5，6，7，8。

所述导风防冻模块的旋转轴在每个导风防冻模块上的位置相同，位于距导风防冻模块内端一定距离aL处，其中L为导风防冻模块径向长度，0≤a≤1。

所述导风防冻模块组靠近三角形换热器的导风防冻模块径向长度L=nl _s /(n-2π a)，其中l _s 为一个三角形换热器进风口周向宽度。

所述导风防冻装置中的所有导风防冻模块，由一个执行机构控制旋转，旋转角度在-90°到90°之间。

所述直接空冷塔在冬季严寒天气运行时，导风防冻模块组中的各导风防冻模块旋转-90°或90°，沿径向位置最内侧导风防冻模块封闭相邻三角形换热器入口。

所述直接空冷塔在春、夏、秋温度较高季节运行时，导风防冻模块旋转角度由导风防冻装置所在直接空冷塔相对位置及该处风速、风向共同确定，迎风侧中心位置导风防冻装置中各导风防冻模块旋转角度为0°，由迎风侧向塔侧各导风防冻装置中导风防冻模块旋转角度依次增加；由塔侧向背风侧各导风防冻装置中导风防冻模块旋转角度依次减小。

与已有的技术相比，本发明的有益效果是：一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，包括自然通风塔筒、直接空冷换热器、导风防冻装置，导风防冻装置沿直接空冷塔周向布置在直接空冷换热器外侧，环境风条件下，该导风防冻装置可根据其所处区域环境风风向、风速调整各导风防冻模块沿径向旋转一定角度，调节直接空冷塔周围的空气流场，减弱环境侧风对直接空冷塔热力性能的影响；此外，在冬季严寒天气，可根据直接空冷塔运行状态使导风防冻装置内各导风防冻模块旋转90°，以此来阻断三角形换热器的进风通道，防止散热器管束因温度过低而冻裂。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔结构示意图。

图2为可变角度导风防冻装置结构示意图。

图3为环境风条件下导风防冻装置导风状态示意图。

图4为直接空冷塔在冬季严寒天气条件下运行时导风防冻装置阻断三角形换热器进风通道状态示意图。

图5为导风防冻模块旋转轴位于导风防冻模块中间某一位置的导风防冻装置结构示意图。

图6为导风防冻模块旋转轴位于导风防冻模块外端的导风防冻装置结构示意图。

图7为导风防冻模块旋转轴位于相邻冷却柱内交点径向延长线上的导风防冻装置结构示意图。

图中：1-自然通风塔筒；2-直接空冷换热器；3-三角形换热器；4-冷却柱；5-导风防冻装置；6-导风防冻模块组；7-环境风；8-相邻冷却柱外交点；9-相邻冷却柱内交点；10-配汽管道；11-导风防冻模块；12-导风防冻模块内端；13-导风防冻模块外端；14-导风防冻模块旋转轴；15-电动机或旋转气缸；16-传动轴；17-驱动杆；18-导风模块驱动连接点。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1~7所示，本发明一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，包括双曲线形结构的自然通风塔筒1、直接空冷换热器2和径向可变相同角度的导风防冻装置5，直接空冷换热器由10~300组塔筒外呈环形布置的三角形换热器3组成，三角形换热器3由两个呈三角形布置的冷却柱4构成，两个冷却柱4之间以配汽管道10连接；导风防冻装置5布置在三角形换热器3外侧，沿直接空冷塔周向间等间距布置；导风防冻装置5由1~8个导风防冻模块组6及其执行机构组成，导风防冻模块组6由导风防冻模块11组成，导风防冻模块11沿直接空冷塔径向依次向外竖直布置，其中靠近三角形换热器3的导风防冻模块内端12位于相邻两冷却柱4交点的径向延长线上；各导风防冻模块11均设有旋转轴14，导风防冻模块旋转轴14位于距导风防冻模块内端aL处，其中L为导风防冻模块内外端间距，0<L<1；执行机构采用电动执行机构或气动执行机构，同一导风防冻装置5中各导风防冻模块11由同一执行机构的电动机或旋转气缸15通过传动轴16、驱动杆17控制旋转，驱动杆17与导风防冻模块11有导风防冻模块驱动连接点18，各导风防冻模块驱动连接点18到各自旋转轴14的距离相同；环境风条件下，各导风防冻装置5可根据其所处区域环境风风速和风向调整各导风防冻模块11旋转一定角度，对环境风进行导流，也可在严寒天气下使导风防冻模块11旋转90°，阻断导风防冻装置5所在区域的三角形换热器3的进风口，避免散热器管束冻裂。

实施例1导风防冻模块旋转轴位于导风防冻模块内端且布置在相邻冷却柱外交点的径向延长线上。

如图2所示，导风模块旋转轴14位于各导风模块11的内端，各导风模块旋转轴14均位于相邻两个冷却柱外交点8的径向延长线上，导风模块驱动连接点7位于导风模块11的中部，靠近三角形换热器的导风模块11固定在相邻两个冷却柱外交点端面处；当直接空冷塔在春、夏、秋等温度较高季节运行时，位于直接空冷塔迎风侧中心位置的导风防冻装置5可保持该状态，环境风的方向与各导风防冻模块11平行，可直接通过导风防冻装置区域以近似垂直角度通过进入三角形换热器3，在三角形换热器3内部形成均匀分布的空气流场，并取得较好的冷却效果。

如图3所示，为环境风条件下导风防冻装置5中各导风防冻模块11处于导风状态时的示意图；由电动执行机构或气动执行机构的电动机或旋转气缸15通过传动轴16和驱动杆17带动导风防冻装置各导风防冻模块11绕各自旋转轴14旋转，根据导风防冻装置5所处区域环境风的风速和风向控制各防导风防冻模块11的旋转角度，使环境风发生偏转，从而有效调节三角形换热器3内部空气流场，消除由于侧风条件导致的三角形换热器3内部气流漩涡及热风回流问题，使两侧受风更加均匀，改善其冷却效果。

如图4所示，为直接空冷塔在冬季严寒天气下导风防冻装置状态示意图；为避免冬季严寒天气运行时散热器管束出现结冰、冻裂等问题，导风防冻装置5内各导风防冻模块11可由电动机或旋转气缸15通过传动轴16驱动杆17带动旋转90°，从而靠近三角形换热器3的导风防冻模块11相互连接形成一道围墙，可以阻断三角形换热器3的进风通道，避免环境风进入三角形换热器3，防止因温度过低导致冷却管束结冰，保证直接空冷系统安全运行。

实施例2导风防冻模块旋转轴位于导风防冻模块中部且布置在相邻冷却柱外交点的径向延长线上。

如图5所示，该结构的导风防冻装置5的导风防冻模块旋转轴14位于导风防冻模块11的中部，且各导风防冻模块旋转轴14与驱动连接点18的距离相等，同样可实现由电动机或旋转气缸15通过传动轴16驱动杆17带动各导风防冻模块11绕各自旋转轴14在-90°~90°范围内以相同角度旋转；当转动90°时，各导风防冻模块处于图中虚线所示位置，其中靠近三角形换热器3的导风防冻模块可阻断三角形换热器3进风通道，从而解决冬季严寒天气下散热器防冻问题。

实施例3导风防冻模块旋转轴位于导风防冻模块外端且布置在相邻冷却柱外交点的径向延长线上。

如图6所示，该结构的导风防冻装置5的导风防冻模块旋转轴14位于导风防冻模块外端13，其运行方式与旋转轴14位于导风防冻模块内端或中部时类似，即电动机或旋转气缸15通过传动轴16驱动杆17控制各导风防冻模块11以相同角度旋转；当转动90°时，各导风防冻模块11处于图中虚线所示位置，导风防冻装置5内靠近三角形换热器3的导风防冻模块11首尾相接，在三角形换热器3外侧形成一道屏障，阻止环境风进入三角形换热器3内部，防止冷却管束冻裂。

实施例4导风防冻模块旋转轴位于导风防冻模块外端且布置在相邻冷却柱内交点的径向延长线上。

如图7所示，该结构下导风防冻模块旋转轴14位于相邻两个冷却柱内交点8的径向延长线上，与实施例1~3相比，该结构的导风防冻装置5优势在于各导风防冻模块11处于图中实线所示状态或在执行机构电动机或旋转气缸15通过传动轴16和驱动杆17控制下旋转一定角度时，不仅可以实现对环境风的导流，还可以起到均流作用，平衡三角形换热器3内部两侧的空气流量，使两侧冷却柱4受风更加均匀，改善冷却效果；当各导风防冻模块11旋转90°时，处于图中虚线所示状态，靠近三角形换热器3的导风防冻模块11内外端部相连，围绕在三角形换热器3进风口外侧，阻断该区域三角形换热器3的进风通道，防止因温度过低导致冷却管束结冰，保证系统稳定运行。

本发明一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，通过沿直接空冷塔周向设置可变角度的导风防冻装置，一方面在冬季严寒天气下可通过将导风防冻模块旋转90°，阻断三角形换热器的进风通道，防止因气温过低导致散热器管束结冰，影响系统的安全稳定运行；另一方面也可依据导风防冻装置所在区域的环境风的风速风向调节各导风防冻模块的旋转角度，改变直接空冷塔内外空气流场结构，强化三角形换热器内环境空气与汽轮机排汽的换热过程，提高直接空冷塔的换热性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，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案例的细节，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，均应将实施案例看作是示范性的，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 (10)

1.一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，包括自然通风塔筒、直接空冷换热器、导风防冻装置，其特征在于：

所述自然通风塔筒为双曲线形结构；所述直接空冷换热器由塔筒外呈环形布置的n _d 组三角形换热器组成，其中n为整数且n=10~300；所述导风防冻装置布置在三角形换热器外侧，沿直接空冷塔周向等间距布置；所述导风防冻装置由导风防冻模块组及执行机构组成；所述导风防冻模块组由导风防冻模块组成；所述导风防冻模块沿直接空冷塔径向依次向外竖直布置，其中靠近三角形换热器的导风防冻模块内端位于相邻两冷却柱外端衔接面上；所述导风防冻模块均设有旋转轴；所述同一导风防冻装置中各导风防冻模块，由同一执行机构控制旋转，相对直接空冷塔径向最大偏转90°；所述导风防冻模块旋转90°后，与相邻导风防冻模块组相同径向位置的导风防冻模块构成围墙。

2.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述三角形换热器由两个呈一定夹角α竖直布置的冷却柱构成，其中α=30°~60°；两个冷却柱之间通过配汽管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述导风防冻装置的数量n _z ，按照直接空冷塔三角形换热器个数n，优选为n、n/2、n/3、n/4、n/5、n/6、n/7、n/8、n/9、n/10、n/11、n/12中的整数。

4.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述导风防冻装置中的导风防冻模块组的数量等于直接空冷塔三角形换热器个数n与导风防冻装置的数量n _z 之比n/n _z 。

5.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述导风防冻模块组中导风防冻模块的数量为m，m=1，2，3，4，5，6，7，8。

6.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述导风防冻模块的旋转轴在每个导风防冻模块上的位置相同，位于距导风防冻模块内端一定距离aL处，其中L为导风防冻模块径向长度，0≤a≤1。

7.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述导风防冻模块组靠近三角形换热器的导风防冻模块径向长度L=nl _s /(n-2πa)，其中l _s 为一个三角形换热器进风口周向宽度。

8.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述导风防冻装置中的所有导风防冻模块，由一个执行机构控制旋转，旋转角度在-90°到90°之间。

9.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述直接空冷塔在冬季严寒天气运行时，导风防冻模块组中的各导风防冻模块旋转-90°或90°，沿径向位置最内侧导风防冻模块封闭相邻三角形换热器入口。

10.根据权利要求1所述的一种带可变角度导风防冻装置的直接空冷塔，其特征在于：所述直接空冷塔在春、夏、秋温度较高季节运行时，导风防冻模块旋转角度由导风防冻装置所在直接空冷塔相对位置及该处风速、风向共同确定，迎风侧中心位置导风防冻装置中各导风防冻模块旋转角度为0°，由迎风侧向塔侧各导风防冻装置中导风防冻模块旋转角度依次增加；由塔侧向背风侧各导风防冻装置中导风防冻模块旋转角度依次减小。

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