CN112212710A - 一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，包括双曲线形自然通风塔筒、直接空冷换热器和自支撑旋转导风装置，自支撑旋转导风装置由内侧支撑板和外侧分体导风装置组成，内侧支撑板内端位于相邻两冷却柱外端衔接面外，外端为悬吊框架；外侧分体导风装置安装在悬吊框架上，沿高度分成1~60块；外侧分体导风装置可在执行机构控制下根据环境风速、风向、风温等旋转0~60°起导流作用，配合内侧支撑板的整流作用，并通过二者间的缝隙消除背风侧旋涡，提高直接空冷塔的冷却性能；外侧分体导风装置的分层结构既便于安装维护，也能提高强度；严寒环境中，外侧分体导风装置可相对直接空冷塔径向偏转90°，从而减少进风量，防止直接空冷循环水冻结。

Description

一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔

技术领域

本发明属于火/核电站自然通风直接空冷塔领域，特别涉及一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔。

背景技术

自然通风直接空冷系统利用双曲线形自然通风塔筒的抽力作用抽吸环境空气，使其与汽轮机排汽进行热交换，将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。三角形换热器是直接空冷塔的核心组件，其性能直接关系到直接空冷系统的经济性和稳定性；环境风是影响三角形换热器性能的主要因素，特别是侧风条件下环境风以一定角度进入三角形换热器不仅会导致侧风面三角形换热器的通风量大大降低，还会影响三角形换热器内部气流分布的均匀性，甚至会产生气流漩涡并导致热风回流现象，进而降低自然通风直接空冷塔的冷却性能。

中国申请专利，申请号202010663801.1，公开了一种带有可分体旋转导风装置的直接空冷塔，包括双曲线形自然通风塔筒、由三角形换热器组成的直接空冷换热器和导风装置，导风装置包括导风模块组及其执行机构，导风模块组由竖直布置的分体导风模块及分体导风模块与空冷塔之间、相邻分体导风模块之间可使环境风通过并形成射流的射流间隙组成，其中靠近三角形换热器的分体导风模块内端位于相邻两冷却柱外端衔接面外侧；环境风条件下，执行机构可根据导风装置所处区域环境风风向、风速按导风模块组调整各分体导风模块旋转角度，在对迎风侧三角形换热器导风的同时，通过射流间隙射流消除分体导风模块背风侧旋涡，减小对背风侧三角形换热器的不利影响，系统提高直接空冷塔的冷却性能；该发明采用可分体旋转导风装置对环境风进行导流，但各分体导风模块在高度方向上为一个整体，各分体导风模块在大风环境中受力较大，安装及控制难度较高；本发明通过在直接空冷塔的三角形换热器外沿直接空冷塔径向设置自支撑旋转导风装置，一方面能够在环境风条件下适应环境风向和风速，通过外侧分体导风装置的导流作用和内侧支撑板的整流作用系统调节直接空冷塔周围空气流场，提高直接空冷塔的换热性能；另一方面通过将外侧分体导风装置在高度方向上分层，不仅便于安装和检修，还能够有效提高导风装置的强度，增强其对大风环境的适应能力，提高导风装置的安全性和稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现在技术尚存在的自然通风直接空冷塔侧风条件下冷却能力降低以及现有导风设施不能适应环境风向变化的问题，提供了一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，包括自然通风塔筒、直接空冷换热器和自支撑旋转导风装置，自支撑旋转导风装置由内侧支撑板和外侧分体导风装置组成，内侧支撑板在直接空冷换热器外侧沿径向布置，其外端设有悬吊框架，外端分体导风装置通过旋转轴固定在悬吊框架上，可依据其所在区域环境风风向、风速，由执行机构控制旋转0~60°，起到对环境风的导流作用，配合内侧支撑板的整流作用，并通过外侧分体导风装置与内侧支撑板间的缝隙，有效消除侧风条件下导风装置背风侧的旋涡，从而改善直接空冷塔周围及三角形换热器内部的空气流场结构，提高直接空冷塔的冷却性能；此外，严寒气象条件下，外侧分体导风装置可旋转到垂直于直接空冷塔径向状态，从而减少冷却三角单元进风量，防止冷却管束冻结。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，包括自然通风塔筒、直接空冷换热器和自支撑旋转导风装置，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n _d 组塔筒外呈环形布置的三角形换热器组成，其中n _d 为整数且n _d =10~300；所述自支撑旋转导风装置沿直接空冷塔周向间隔n _l 个三角形换热器布置，其中n _l 为整数且n _l =1~n _d /2；所述自支撑旋转导风装置由内侧支撑板和外侧分体导风装置组成；所述内侧支撑板在直接空冷换热器的外侧沿径向竖直布置，其内端位于相邻两冷却柱外端衔接面外，其外端为悬吊框架；所述外侧分体导风装置安装在内侧支撑板外端的悬吊框架上，沿高度分成N块，其中N为整数且N=1~60；所述外侧分体导风装置设有旋转轴，可由执行机构控制其绕旋转轴旋转；环境风影响下，所述外侧分体导风装置相对直接空冷塔径向偏转0~60°时，起到对环境风的导流作用；严寒气象条件下，所述分体导风装置相对直接空冷塔径向偏转90°后，沿直接空冷塔径向形成进风遮挡，可减少三角形换热器的进风量，防止直接空冷循环水冻结。

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。

所述内侧支撑板由平板或波纹板或加肋板制成，外敷在自支撑钢构架上。

所述内侧支撑板高度与三角形换热器高度相等，宽度为一个三角形换热器进风口宽度l _s 的0.2~5倍，其内端与相邻两冷却柱外端衔接面之间的距离d ₁的范围为0≤d ₁≤l _s 。

所述悬吊框架由延伸出内侧支撑板的沿直接空冷塔径向水平布置的悬挑梁组成，其中位于顶端和底端的悬挑梁分别与内侧支撑板的顶端和底端平齐，中间的悬挑梁在高度方向上等间距分布。

所述外侧分体导风装置由平板或波纹板或加肋板制成，通过旋转轴固定在内侧支撑板外端的悬吊框架上。

所述外侧分体导风装置内外端间距L小于周向相邻两自支撑旋转导风装置旋转轴之间的最小周向距离L _Z 。

所述外侧分体导风装置旋转轴位于分体导风装置内端、外端或距分体导风装置内端一定距离l _n 处，其中l _n 的范围是0<l _n <L。

所述执行机构为电动执行机构或气动执行机构或链传动机构。

所述执行机构为气动执行机构或电动执行机构时，由电动机或旋转气缸、传动轴、驱动杆构成，驱动杆与外侧分体导风装置有驱动连接点，驱动连接点到旋转轴的距离d ₂的范围为0<d ₂≤l _max ，其中l _max 为分体导风装置旋转轴到内端距离l _n 和分体导风装置旋转轴到外端距离l _w 中的较大者；所述执行机构为链传动机构时，由电动机、链条、齿轮构成，齿轮固定在外侧分体导风装置块旋转轴上，由电动机通过链条带动外侧分体导风装置旋转。

与已有的技术相比，本发明的有益效果是：一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，包括自然通风塔筒、直接空冷换热器和自支撑旋转导风装置，自支撑旋转导风装置由内侧支撑板和外侧分体导风装置组成，内侧支撑板在直接空冷换热器外沿径向布置，内侧支撑板外端设有悬吊框架，外侧分体导风装置通过旋转轴固定在悬吊框架上，可在执行机构控制下根据环境风风速、风向旋转0~60°，通过外侧分体导风装置的导流作用及内侧支撑板的整流作用，改善直接空冷塔散热器周围的流场结构，提高直接空冷塔的冷却性能；当直接空冷塔在严寒气象条件下运行时，可通过将外侧导风装置旋转到与直接空冷塔径向垂直状态，从而减小三角形换热器进风量，防止直接空冷循环水冻结；另一方面，通过将外侧分体导风装置沿高度分成多层，不仅便于安装和维护，同时也有助于提高整个导风装置的强度，从而提升导风装置对大风等恶劣天气的抵抗能力。

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为直接空冷塔结构示意图。

图2为带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔结构俯视图。

图3为自支撑旋转导风装置结构示意图。

图4为采用电动执行机构或气动执行机构的自支撑旋转导风装置结构示意图。

图5为自支撑旋转导风装置外侧分体导风装置偏转90°的状态示意图。

图6为采用链传动的自支撑旋转导风装置结构示意图。

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-相邻冷却柱外端衔接面，6-自支撑旋转导风装置，7-内侧支撑板，8-外侧分体导风装置，9-环境风，10-配汽管道，11-自支撑钢构架，12-悬挑梁，13-内侧支撑板内端，14-内侧支撑板外端，15-外侧分体导风装置内端，16-外侧分体导风装置外端；17-外侧分体导风装置旋转轴；18-电动机或旋转气缸，19-传动轴，20-驱动杆，21-驱动连接点，22-电动机，23-链条，24-齿轮。

具体实施方式

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1-3所示，本发明一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔包括自然通风塔筒1、直接空冷换热器2和自支撑旋转导风装置6，直接空冷换热器2由10~300组三角形换热器3组成，每组三角形换热器3由两个呈30~60°夹角布置的冷却柱4组成，冷却柱4之间通过配汽管道10连接，自支撑旋转导风装置6由内侧支撑板7和外侧分体导风装置8组成，内侧支撑板7在直接空冷换热器外沿向竖直布置，外敷在自支撑钢构架11上，内侧支撑板7内端13位于相邻两个冷却柱外端衔接面5上，外端13设有悬吊框架；外侧分体导风装置8布置在悬吊框架的悬挑梁12上，沿高度方向分成1~60块，各外侧分体导风装置内外端间距L小于相邻两个分体导风装置旋转轴之间的距离L _Z ，外侧分体导风装置设有旋转轴17，旋转轴位于各分体导风装置内端、外端或距分体导风装置内端一定距离l _n 处，其中l _n 的范围是0<l _n <L；环境风条件下，外侧分体导风装置8可由执行机构控制根据其所处区域环境风的风向、风速旋转0~60°，改善直接空冷塔进风口附近的流场，从而提高直接空冷塔的冷却性能。

实施例1采用电动执行机构或气动执行机构的自支撑旋转导风装置。

如图4所示，自支撑旋转导风装置6布置在自然通风直接空冷塔三角形换热器3的外侧，主要由内侧支撑板7和外侧分体导风装置8构成，内侧支撑板7外敷在自支撑钢构架11上，其内端13与相邻冷却柱外端衔接面5之间的距离为d ₁，外端14设有悬吊框架，悬吊框架由悬吊梁12构成，其一端固定在内侧支撑板7上；外侧分体导风装置8布置在内侧支撑板7外端悬吊框架的悬挑梁12上；外侧分体导风装置8设有旋转轴17，旋转轴17位于各分体导风装置8内端15、外端16或距分体导风装置内端一定距离l _n 处，其中l _n 的范围是0<l _n <L（L为外侧分体导风装置8内外端间距）；外侧分体导风装置8可由电动或气动执行机构控制绕其旋转轴17旋转；执行机构包括电动机或旋转气缸18、传动轴19、驱动杆20，驱动杆20与外侧分体导风装置有驱动连接点21，驱动连接点21与旋转轴17之间的距离d ₂的范围为0<d ₂≤l _max ，l _max 为分体导风装置旋转轴17到内端15距离l _n 和分体导风装置旋转轴17到外端16距离l _w 中的较大者。

无风条件下，自支撑旋转导风装置6的外侧分体导风装置处于图中虚线所示状态，此时借助自然通风塔筒1的抽力作用，环境空气可以以平行于外侧分体导风装置8和内侧支撑板7的方向进入三角形换热器3，并在三角形换热器3内部形成较为均匀的空气流场，能够实现较好的换热效果；环境风条件下，外侧分体导风装置8可在执行机构的作用下，根据其所处区域环境风的风速风向旋转0~60°，如当环境风为图中所示左侧来风时，外侧分体导风装置8旋转到图中实线所示状态，环境风9经过外侧分体导风装置8的导流作用改变方向，结合内侧支撑板7的整流作用，使环境风9以合适的角度进入三角形换热器3内部，从而改善三机型换热器3内部的空气流场结构，提高直接空冷塔的换热性能。

实施例2 严寒气象条件下外侧分体导风装置相对直接空冷塔径向偏转90°。

如图5所示，当直接空冷塔在严寒天气下运行时，自支撑旋转导风装置6的外侧分体导风装置8可在执行结构的作用下，旋转到相对直接空冷塔径向偏转90°的状态，于是周向相邻自支撑旋转导风装置的外侧分体导风装置可首尾相接构成一道围墙，从而减小三角形换热器的进风量，防止冷却柱散热管束内的循环水冻结，保证直接空冷系统安全稳定运行。

实施例3采用链传动的自支撑旋转导风装置。

如图6所示，该实施例中采用链传动机构代替实施例中的电动执行机构或气动执行机构，内侧支撑板7和外侧分体导风装置8的结构及布置方式不变；采用链传动机构时，外侧分体导风装置旋转轴17上设有齿轮24，并由电动机22通过链条23连接，同样可以使外侧分体导风装置8根据其所处区域环境风的风速风向进行旋转，从而调节自然通风直接空冷塔周围和三角形换热器3内部的空气流场结构，提高自然通风直接空冷塔的冷却特性。

本发明一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，通过在自然通风直接空冷塔周围设置自支撑旋转的导风装置，依据各导风装置所处区域环境风的风速和风向，使外侧分体导风装置旋转0~60°，对环境风进行导流，配合内侧支撑板的整流作用，并通过内侧支撑板和外侧分体导风装置之间的空隙消除侧风下导风装置背风侧的旋涡，有效改善直接空冷塔周围及三角形换热器内部的空气流场结构，提高直接空冷塔的冷却性能；严寒天气下，通过将外侧分体导风装置旋转到垂直于直接空冷塔径向状态，可减小三角形换热器的进风量，防止冷却管束冻结；此外，通过采用自支撑结构并使外侧分体导风装置沿高度方向分层，不仅便于导风装置的安装及维护，还能够增强导风装置的强度，提高其对大风恶劣天气的抵抗能力，保证其安全稳定运行。

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)

1.一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，包括自然通风塔筒、直接空冷换热器和自支撑旋转导风装置，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n _d 组塔筒外呈环形布置的三角形换热器组成，其中n _d 为整数且n _d =10~300；所述自支撑旋转导风装置沿直接空冷塔周向间隔n _l 个三角形换热器布置，其中n _l 为整数且n _l =1~n _d /2；所述自支撑旋转导风装置由内侧支撑板和外侧分体导风装置组成；所述内侧支撑板在直接空冷换热器的外侧沿径向竖直布置，其内端位于相邻两冷却柱外端衔接面外，其外端为悬吊框架；所述外侧分体导风装置安装在内侧支撑板外端的悬吊框架上，沿高度分成N块，其中N为整数且N=1~60；所述外侧分体导风装置设有旋转轴，可由执行机构控制其绕旋转轴旋转；环境风影响下，所述外侧分体导风装置相对直接空冷塔径向偏转0~60°时，起到对环境风的导流作用；严寒气象条件下，所述分体导风装置相对直接空冷塔径向偏转90°后，沿直接空冷塔径向形成进风遮挡，可减少三角形换热器的进风量，防止直接空冷循环水冻结。

2.根据权利要求1所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，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所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述内侧支撑板由平板或波纹板或加肋板制成，外敷在自支撑钢构架上。

4.根据权利要求1所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述内侧支撑板高度与三角形换热器高度相等，宽度为一个三角形换热器进风口宽度l _s 的0.2~5倍，其内端与相邻两冷却柱外端衔接面之间的距离d ₁的范围为0≤d ₁≤l _s 。

5.根据权利要求1所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述悬吊框架由延伸出内侧支撑板的沿直接空冷塔径向水平布置的悬挑梁组成，其中位于顶端和底端的悬挑梁分别与内侧支撑板的顶端和底端平齐，中间的悬挑梁在高度方向上等间距分布。

6.根据权利要求1所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述外侧分体导风装置由平板或波纹板或加肋板制成，通过旋转轴固定在内侧支撑板外端的悬吊框架上。

7.根据权利要求1所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述外侧分体导风装置内外端间距L小于周向相邻两自支撑旋转导风装置旋转轴之间的最小周向距离L _Z 。

8.根据权利要求1所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述外侧分体导风装置旋转轴位于分体导风装置内端、外端或距分体导风装置内端一定距离l _n 处，其中l _n 的范围是0<l _n <L。

9.根据权利要求1所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述执行机构为电动执行机构或气动执行机构或链传动机构。

10.根据权利要求9所述的一种带有自支撑旋转导风装置的直接空冷塔，其特征在于：所述执行机构为气动执行机构或电动执行机构时，由电动机或旋转气缸、传动轴、驱动杆构成，驱动杆与外侧分体导风装置有驱动连接点，驱动连接点到旋转轴的距离d ₂的范围为0<d ₂≤l _max ，其中l _max 为分体导风装置旋转轴到内端距离l _n 和分体导风装置旋转轴到外端距离l _w 中的较大者；所述执行机构为链传动机构时，由电动机、链条、齿轮构成，齿轮固定在外侧分体导风装置块旋转轴上，由电动机通过链条带动外侧分体导风装置旋转。

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