CN113250499B - 一种超大型自然通风海水冷却塔壳体及施工建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超大型自然通风海水冷却塔壳体及施工建造方法,包括上壳体(1)和下壳体(2),所述下壳体(2)为钢筋混凝土结构,包括斜支柱(3)和钢混壳体(4),所述上壳体(1)包括钢结构(5)和蒙皮(6),所述钢结构(5)为主结构,所述钢结构(5)设置在钢混壳体(4)上,所述蒙皮(6)固定在钢结构(5)内部、外部和上部,将钢结构(5)封闭在空腔内。本发明通过蒙皮固定在钢结构的内部、外部和上部,将钢结构封闭在空腔内,有效地隔绝钢结构和海水盐雾的接触,不需要特殊的防腐处理和维护,节省了大量的维修成本;本发明进一步采用玻璃钢装配板作为蒙皮,便于安装和拆卸,节约建设和维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及工业循环冷却技术领域,具体涉及核电、火电等行业海水冷却塔技术领域,特别涉及一种超大型自然通风海水冷却塔壳体及施工建造方法。
背景技术
冷却塔是工业循环冷却领域必不可少的换热设备。按照驱动空气进行汽水换热的动力来源划分,冷却塔可以分为机械通风冷却塔和自然通风冷却塔。按照汽水换热的冷却水水质划分,冷却塔可以分为海水冷却塔和淡水冷却塔。按照淋水面积(S)大小划分,冷却塔又分为小型(S<4000m2)、中型(4000m2≤S<8000m2)、大型(8000m2≤S<10000m2)和超大型冷却塔(S≥10000m2)。
自然通风逆流式海水冷却塔以海水作为冷却介质,以塔体高度产生的空气密度差为抽力,通过空气与冷却水之间的对流接触,将冷却水中的废热散发到空气中。由于需要塔内空气密度差产生抽力实现自然通风,自然通风海水冷却塔必须建造高大的双曲线型壳体,而且出于结构优化,降低成本的需要大多采用钢筋混凝土薄壳结构。例如,浙江国华浙能发电有限公司宁海电厂淋水面积为13000m2的海水冷却塔,塔高177.2m,就采用钢筋混凝土双曲线薄壳结构。天津国投津能发电有限公司北疆电厂淋水面积为12000m2的海水冷却塔,塔高165.3m,也采用钢筋混凝土双曲线薄壳结构。然而,钢筋混凝土结构虽然具有防风抗震性能高,结构安全性好的优点,但其自重较大,所需建筑材料较多,而且施工工艺复杂,高空支模较为困难,其表面还需刷涂料进行定期防腐处理,建设和维护成本均较高。
中国实用新型专利201820921572.7公开了一种钢结构和钢筋混凝土混合结构的自然通风冷却塔,上部为钢结构,钢结构内壁附着铝板或玻璃钢制成的蒙皮,下部为钢筋混凝土连接环梁和支撑柱。该实用新型在冷却塔体下部采用钢筋混凝土结构,上部选用钢结构,具有质量轻、成本低、抗震性能好、施工快的特点,但是钢结构的外侧及上部暴露在外,难以承受海水盐雾腐蚀,不适用于海水冷却塔。
发明内容
本发明要解决的技术问题:由于以海水作为冷却介质,海水冷却塔较淡水冷却塔更容易遭受腐蚀。一方面,下壳体的内表面由于布水管槽的喷洒布水而直接接触海水;另一方面,上壳体和整个冷却塔壳体外层由于上升空气带出的海水小液滴形成的盐雾而遭受腐蚀。为使海水冷却塔耐受海水及盐雾的腐蚀,通常在钢筋混凝土和金属部件表面多次涂刷涂料进行防腐。但由于超大型海水冷却塔内外表面较大,涂刷困难,维护成本很高。
针对现有技术存在的不足,本发明的目的之一是提供一种超大型自然通风海水冷却塔壳体,本发明的目的之二是提供一种超大型自然通风海水冷却塔壳体的施工建造方法。
本发明的技术方案:
本发明提供一种超大型自然通风海水冷却塔壳体,包括上壳体(1)和下壳体(2),所述下壳体(2)为钢筋混凝土结构,包括斜支柱(3)和钢混壳体(4),所述上壳体(1)包括钢结构(5)和蒙皮(6),所述钢结构(5)为主结构,所述钢结构(5)设置在钢混壳体(4)上,所述蒙皮(6)固定在钢结构(5)内部、外部和上部,将钢结构(5)封闭在空腔内。
优选的是,所述下壳体(2)内设有除水器(7)、除水器搁置梁(8)、配水管槽(9)、喷溅装置(10)、淋水填料(11)、填料托架(12)、托架横梁(13)和立柱(14)。
优选的是,所述蒙皮(6)的材料为玻璃钢,优选地,所述玻璃钢面纱为聚酯材料。
优选的是,所述钢结构(5)为双曲线形结构。
优选的是,所述钢结构(5)设置有爬梯(15)。
优选的是,所述钢结构(5)为单层或双层网壳钢桁架。
优选的是,所述钢结构(5)上设置多个固定片(5-1),所述固定片上开设有螺纹孔(5-2)。
优选的是,所述蒙皮(6)包括多个装配板(6-1),所述装配板(6-1)包括面板(6-1-1),所述面板(6-1-1)四周均设置侧边(6-1-2),所述侧边(6-1-2)上设置有螺纹孔(6-1-3),优选地,所述装配板(6-1)的宽为2-4m,长为2-4m。
本发明还提供上述大型自然通风海水冷却塔壳体的施工建造方法,包括如下步骤:s1、建造斜支柱(3)和钢混壳体(4),s2、制作钢结构(5)并安装在钢混壳体(4)上,根据需要安装爬梯(15),s3、将蒙皮(6)固定在钢结构(5)上。
本发明还提供上述大型自然通风海水冷却塔壳体的施工建造方法,包括如下步骤:s1、建造斜支柱(3)和钢混壳体(4),s2、制作钢结构(5)并安装在钢混壳体(4)上,根据需要安装爬梯(15),s3、将装配板(6-1)固定在钢结构(5)上。
优选的是,步骤s3所述装配板(6-1)通过固定螺栓(17)连接在钢结构(5)上。
优选的是,步骤s3还包括在相邻装配板侧边(6-1-2)和固定片(5-1)形成的空腔内填充有密封橡胶条(16)。
优选的是,步骤s1所述斜支柱(3)和钢混壳体(4)采用模板浇筑法建造。
优选的是,步骤s2所述钢结构(5)制作采用分段制作、模块配装的方法。
本发明的有益效果:
(1)本发明通过蒙皮固定在钢结构的内部、外部和上部,将钢结构封闭在空腔内,有效地隔绝钢结构和海水盐雾的接触,无需特殊的防腐处理和维护,节省了大量的维修成本;本发明进一步采用玻璃钢装配板作为蒙皮,便于安装和拆卸,节约建设和维护成本。
(2)本发明采用分段制作、模块配装的方法可将钢结构主要的建造工作在地面完成,且不需要混凝土的固化时间,减少了高空作业难度和危险性,建造工期可以大大缩短。
(3)上壳体钢结构和蒙皮的采用大大减轻了壳体整体重量,使下壳体基础承重减少,进而进一步减少了钢筋混凝土使用量。
附图说明
图1为实施例1冷却塔双层网格壳体示意图
图2为钢结构和蒙皮连接示意图
图3为装配板结构示意图
图4为装配板与钢结构连接示意图
图中标记说明如下:1.上壳体、2.下壳体、3.斜支柱、4.钢混壳体、5.钢结构、5-1.固定片、5-2、螺纹孔、6.蒙皮、6-1.装配板、6-1-1.面板、6-1-2.侧边、6-1-3.螺纹孔、7.除水器、8.除水器搁置梁、9.配水管槽、10.喷溅装置、11.淋水填料、12.填料托架、13.托架横梁、14.立柱、15.爬梯、16.密封橡胶条、17.螺栓、18.缝隙。
具体实施方式
本发明的目的之一在于提供一种超大型自然通风海水冷却塔壳体。
具体而言,一种超大型自然通风海水冷却塔壳体,包括上壳体(1)和下壳体(2),所述下壳体(2)为钢筋混凝土结构,包括斜支柱(3)和钢混壳体(4),所述上壳体(1)包括钢结构(5)和蒙皮(6),所述钢结构(5)为主结构,所述钢结构(5)设置在钢混壳体(4)上,所述蒙皮(6)固定在钢结构(5)内部、外部和上部,将钢结构(5)封闭在空腔内。
优选的是,所述下壳体(2)内设有除水器(7)、除水器搁置梁(8)、配水管槽(9)、喷溅装置(10)、淋水填料(11)、填料托架(12)、托架横梁(13)和立柱(14)。通过将塔内组件全部设置在下壳体(2)内,利用钢筋混凝土自重较大和承载力较高的特点,在完全承受全塔重量的同时,重心较低,有利于防风抗震。
优选的是,所述蒙皮(6)的材料为玻璃钢,优选地,所述玻璃钢面纱为聚酯材料。能够提供玻璃钢光滑的表面,并保护玻璃钢装配板免遭紫外线降解和海水腐蚀。
优选的是,所述钢结构(5)为双曲线形结构。
优选的是,所述钢结构(5)设置有爬梯(15),由于蒙皮(6)将钢结构(5)封闭在空腔中,有利于爬梯(15)的防腐和检修安全。
优选的是,所述钢结构(5)为单层或双层网壳钢桁架,网壳钢桁架采用三向交叉桁架结构,通过力学优化,在满足稳定性要求的前提下,网壳钢桁架用钢量较少。
优选的是,所述钢结构(5)上设置多个固定片(5-1),所述固定片上开设有螺纹孔(5-2)。
优选的是,所述蒙皮(6)包括多个装配板(6-1),所述装配板(6-1)包括面板(6-1-1),所述面板四周均设置侧边(6-1-2),所述侧边上设置有螺纹孔(6-1-3),优选地,所述装配板(6-1)的宽为2-4m,长为2-4m。装配板为方框结构,便于安装和拆卸,在局部损害时,仅需更换部分装配板,节约了建设和维护成本。
本发明的目的之一是提供上述大型自然通风海水冷却塔壳体的施工建造方法,包括如下步骤:s1、建造斜支柱(3)和钢混壳体(4),s2、制作钢结构(5)并安装在钢混壳体(4)上,根据需要安装爬梯(15),s3、将蒙皮(6)固定在钢结构(5)上。
本发明的目的之一是提供上述大型自然通风海水冷却塔壳体的施工建造方法,包括如下步骤:s1、建造斜支柱(3)和钢混壳体(4),s2、制作钢结构(5)并安装在钢混壳体(4)上,根据需要安装爬梯(15),s3、将装配板(6-1)固定在钢结构(5)上。
优选的是,步骤s3所述装配板(6-1)通过固定螺栓(17)连接在钢结构(5)上。具体来说,首先,将相邻两块装配板侧边上的螺纹孔(6-1-3)与钢结构上固定片上螺纹孔(5-2)对齐,然后通过固定螺栓(17)连接固定。
优选的是,步骤s3还包括在相邻装配板侧边(6-1-2)和固定片(5-1)形成的空腔内填充有密封橡胶条(16),进一步优选的是,用密封胶填充相邻装配板(6-1)的缝隙(18),形成对上壳体的双重密封,进一步隔绝钢结构和海水盐雾的接触,减少海水盐雾对钢结构的腐蚀。
优选的是,步骤s1所述斜支柱(3)和钢混壳体(4)采用模板浇筑法建造。
优选的是,步骤s2所述钢结构(5)制作采用分段制作、模块配装的方法。具体来说,首先将上壳体(1)所有钢结构(5)按照设计图纸分成若干组成模块,然后各模块在地面焊接组装,最后由吊装设备将各模块按从低到高的顺序依次安装在钢混壳体(4)上,在此过程中,根据检修需要安装爬梯(15)。分段制作、模块配装的方法可将钢结构主要的建造工作在地面完成,且不需要混凝土的固化时间,减少了高空作业难度和危险性,建造工期可以大大缩短,
下面将通过具体的实施例对本发明自然通风海水冷却塔壳体及施工建造方法进行具体说明。
实施例1
一种超大型自然通风海水冷却塔壳体,如图1-图4所示,包括上壳体(1)和下壳体(2),所述下壳体(2)为钢筋混凝土结构,包括支撑柱(3)和钢混壳体(4),所述上壳体(1)包括钢结构(5)和蒙皮(6),所述钢结构(5)焊接在钢混壳体(4)上,所述钢结构(5)为双层网壳钢桁架,其中网格尺寸为4m,网壳厚度为5m,所述钢结构(5)上设置多个固定片(5-1),所述固定片(5-1)上开设有螺纹孔(5-2),所述蒙皮(6)包括多个玻璃钢装配板(6-1),玻璃钢装配板(6-1)通过螺栓(17)固定在钢结构(5)内部、外部和上部,将钢结构(5)封闭在空腔内,所述玻璃钢装配板(6-1)包括面板(6-1-1),所述面板四周均设置侧边(6-1-2),所述侧边(6-1-2)上设置有螺纹孔(6-1-3),所述玻璃钢装配板(6-1)的宽为2m,长为2m,所述钢结构(5)设置有爬梯(15),上壳体(1)内没有任何构件,在下壳体(2)内设有除水器(7)、除水器搁置梁(8)、配水管槽(9)、喷溅装置(10)、淋水填料(11)、填料托架(12)、托架横梁(13)和立柱(14)。
上述玻璃钢装配板(6-1)为层合制品,其层合次序为:面纱;毡;粗纱;毡;粗纱;毡;面纱。其中,粗纱为玻璃单向无捻粗纱,其排列与部件的纵向一致以获得可能的最高强度和刚度。毡为玻璃原丝毡,在增加玻璃钢装配板尺寸的同时在纵向和偏轴向之间传递荷载。面纱为0.25mm聚酯面纱,能够提供玻璃钢装配板光滑的表面,并保护玻璃钢装配板免遭紫外线降解和海水腐蚀。
上述超大型自然通风海水冷却塔壳体的施工建造方法,包括如下步骤:s1、采用模板浇筑法建造下壳体(2),s2、与下壳体(2)同步制作钢结构(5),而且钢结构(5)采用分段制作、模块配装的方法建造施工,即将上壳体(1)所有钢结构(5)按照设计图纸分成若干组成模块,然后各模块在地面焊接组装,最后由吊装设备将各模块按从低到高的顺序依次安装在下壳体(2)上,在此过程中安装爬梯;s3、安装玻璃钢装配板(6-1),首先,将相邻两块装配板侧边上的螺纹孔(6-1-3)与钢结构上固定片的螺纹孔(5-2)对齐,中间塞入密封橡胶条(16),然后通过固定螺栓(17)连接固定,最后用密封胶将相邻两块面板(6-1-1)之间的缝隙(18)糊住,防止盐雾和水汽进入。
实验例1
将实施例1壳体应用于超大型自然通风海水冷却塔的建造,冷却塔设计参数如下:塔高200m(池壁顶0m),出口直径88.41m,喉部标高142.0m,喉部直径85.0m,下环梁高12.18m,下环梁直径136.0m,基础直径152.54m,水池深度2.5m,塔筒最小厚度0.24m,子午向立柱48根,立柱高度l4.68m,倾角18°,淋水面积约14000m2,塔筒体积约17000m3,塔筒表面积60000m2,设计使用年限50年。
技术经济分析如下:用于建造下壳体的钢筋混凝土用量约12000吨,用于建造上壳体用钢量大约为8160吨,玻璃钢装配板16250块,建设周期约9个月,单塔总造价约1.1亿元,玻璃钢装配板使用年限50年,中间无需维护。
将以上塔高为200m的超大型海水冷却塔在保持工艺参数和设计使用年限不变的情况下,采用全钢筋混凝土建造,塔体内外部涂刷防腐涂层,技术经济分析结果为:使用钢筋混凝土大约为30000吨,建设周期约13个月,单塔总造价约1.5亿元,防腐涂层使用年限12年,防腐涂层费用约为1850万元。
综上,和全钢筋混凝土建造的冷却塔相比,采用本发明建造的冷却塔,建设周期大大缩短、总造价大幅降低,且不需要特殊的防腐处理,减少大量的防腐涂层费用,同时本发明主要的建造工作在地面完成,减少了高空作业难度和危险性。
以上所述,仅是本发明实施的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等,均需要包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种通过蒙皮形成钢结构封闭空腔来提高超大型自然通风海水冷却塔壳体耐受海水及盐雾的腐蚀的方法,其特征在于,所述超大型自然通风海水冷却塔壳体包括上壳体(1)和下壳体(2),所述下壳体(2)为钢筋混凝土结构,包括斜支柱(3)和钢混壳体(4),所述上壳体(1)包括钢结构(5)和蒙皮(6),所述钢结构(5)为主结构,所述钢结构(5)设置在钢混壳体(4)上,所述蒙皮(6)固定在钢结构(5)内部、外部和上部,将钢结构(5)封闭在空腔内;其中,所述蒙皮(6)的材料为玻璃钢,所述玻璃钢的面纱为聚酯材料;
所述下壳体(2)内设有除水器(7)、除水器搁置梁(8)、配水管槽(9)、喷溅装置(10)、淋水填料(11)、填料托架(12)、托架横梁(13)和立柱(14);
所述蒙皮(6)包括多个装配板(6-1),所述装配板(6-1)包括面板(6-1-1),所述面板(6-1-1)四周均设置侧边(6-1-2),所述侧边(6-1-2)上设置有螺纹孔(6-1-3);
所述装配板(6-1)通过固定螺栓(17)连接在钢结构(5)上;
所述超大型自然通风海水冷却塔壳体通过包含下述步骤的方法进行施工建造以提高耐受海水及盐雾的腐蚀:s1、建造斜支柱(3)和钢混壳体(4),s2、制作钢结构(5)并安装在钢混壳体(4)上,根据需要安装爬梯(15),s3、将蒙皮(6)固定在钢结构(5)上,以便在钢结构的内部、外部和上部固定蒙皮,从而将钢结构封闭在空腔中,以避免所述钢结构与海水及盐雾的接触,防止海水及盐雾对钢结构的腐蚀;其中,步骤s3还包括在相邻装配板侧边(6-1-2)和固定片(5-1)形成的空腔内填充有密封橡胶条(16)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)为双曲线形结构。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)设置有爬梯(15)。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)设置有爬梯(15)。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)为单层或双层网壳钢桁架。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)为单层或双层网壳钢桁架。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)为单层或双层网壳钢桁架。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)为单层或双层网壳钢桁架。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法,其特征在于,所述钢结构(5)上设置多个固定片(5-1),所述固定片上开设有螺纹孔(5-2)。
10.根据权利要求1-8任一项所述的方法,其特征在于,步骤s1所述斜支柱(3)和钢混壳体(4)采用模板浇筑法建造。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤s1所述斜支柱(3)和钢混壳体(4)采用模板浇筑法建造。
12.根据权利要求1-8任一项所述的方法,其特征在于,步骤s2所述钢结构(5)制作采用分段制作、模块配装的方法。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤s2所述钢结构(5)制作采用分段制作、模块配装的方法。
14.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,步骤s2所述钢结构(5)制作采用分段制作、模块配装的方法。
15.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,步骤s2所述钢结构(5)制作采用分段制作、模块配装的方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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