CN202177333U - 自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，该进风导流板设置在冷却塔淋雨区内，与冷却塔具有相同的垂直中心轴，导流板由一段圆锥面形导板与圆环形导板相接组成，在圆环形导板的外边沿一周上设置有挡水板，在导流板或者挡水板上设置有用于泄水的孔或者缝隙。通过在冷却塔中设置本实用新型的进风导流板，使进入冷却塔的空气流分层，部分空气可免受或者减小所受的淋雨阻力，从而使进入冷却塔中心区域的空气流量较不分层有所增加，使淋水填料断面的风速分布的不均匀性得到改善，从而提高冷却塔的效率。

Description

自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板

技术领域

本实用新型属于火/核电领域，涉及提高冷却塔的效率的技术，具体涉及自然通风逆流式冷却塔的进风口区域填料断面配风均化导流板。 

背景技术

自然通风逆流式冷却塔是一种蒸发冷却装置，主要用于火/核电领域，为汽轮电机的冷端提供冷源。冷却塔的效率高(冷却塔的出塔水温低)，汽轮机的效率就能提高，若发同样的电，高效的冷却塔需要燃烧的煤就少，可节约燃料减低二氧化碳排放。如图1所示，自然通风逆流式冷却塔主要由塔筒1、淋水填料2、配水管3、喷头4、收水器5及集水池6等组成，淋水填料2与集水池6之间是淋雨区7，空气流由人字柱8形成的进风口进入塔筒1。热水进入冷却塔后经过配水系统将水喷洒在淋水填料的顶面上，与空气进行传热传质，热传给空气，空气温度湿度增大，密度减小，在塔内外的空气密度差的浮力作用下，空气由进风口流入，经过淋雨区、淋水填料区和喷淋区的热质交换后，再经过塔筒将水中的热逸向大气。通风量的大小与空气密度差成正比与冷却塔的气流阻力成反比。冷却塔的热交换主要有三个区构成，喷淋区、淋水填料区和淋雨区，其中喷淋区与淋水填料的换热量约占整个冷却塔换热量的80％，淋雨区约占20％。冷却塔的阻力主要包括淋水填料、气流转向、塔内的结构、淋雨区阻力及出口动能损失，其中淋雨区阻力占整塔阻力的比例约为40％，淋雨区的阻力由横向与垂向阻力构成，横向阻力占雨区阻力的比例约为60％(参考文献：[1]作者：赵振国等，《冷却塔》，中国水利水电出版社1997年6月出版；[2]作者：赵顺安等，《海水冷却塔》，中国水利水电出版社2007年1月出版)。由于淋雨区的阻力，冷却塔内淋水填料断面的空气流速形成内低外高，集水池的水温外低内高的分布，因此，优化淋水填料断面风速，减少冷却塔的阻力就可以提高冷却塔的效率。 

要提高自然通风逆流式冷却塔效率，主要提高淋水填料的换热效率、减小冷却塔的气流阻力或增大冷却塔的通风量、以及改善淋水填料断面的风速分布。目前采用的方法有两种，一种是通过数值模拟的手段，对冷却塔的配水配风进行优化(参考文献：[3]作者：赵顺安等，《逆流式自然通风冷却塔二维数值模拟优化设计》，水利学报，2003年第10期；[4]作者：黄东涛等，《逆流式冷却塔填料及淋水分布的数值优化设计》，应用力学学报，2000，17(1)，P.102-109)，主要是调整淋水填料在塔内的布置高度和喷头的喷水密度，通过各种方案优化可获得约0.1～0.3℃的冷却塔出塔水温降低；第二种是在冷却塔的四周增加导风叶片(参考文献：[5]作者：徐士倩等，《水冷塔空气涡流导引装置的数值模拟》，北京大学学报(自然 科学版)，2011年第一期)，该方案仅在有自然风影响时，可减缓横向自然风对冷却塔的影响程度，无自然风时，并不能改善冷却塔内雨区的空气的分布，不能改善冷却塔的效率。 

上述两个技术可用于新建的自然通风逆流式冷却塔优化设计也可用于已经建成塔的更新改造。第一种技术方案改变了冷却塔淋水填料断面的气流阻力分布，对于冷却塔内的配风有所改善，但由于未能对引起冷却塔内风速分布不均匀(塔中心区域风速低外区风速高)主要原因的雨区采取措施，所以，改善是非常有限。第二种技术方案改变了冷却塔进风口区域的进风条件，在有自然风作用时，可以减缓横向自然风对冷却塔的运行效率的影响，在无自然风时，对冷却塔的淋水断面的风速分布基本没有影响，更不能增大冷却塔内的通风量。两个方案的一个共同点是，没有关注占冷却塔总阻力的约40％主要引起淋水填料断面风速分布不均匀主要因素的淋雨区进行塔内的配风优化，因而，不可能对冷却塔的运行效果有实质性改变。 

发明内容

本实用新型的目的是为了使淋水填料断面的风速分布的不均匀性得到改善，从而提高冷却塔的效率，提出了一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板。 

一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板包括：由一段圆锥面形导板与圆环形导板相接组成的导流板，以及在圆环形导板的外边沿一周上设置的挡水板。所述的导流板与冷却塔具有相同的垂直中心轴。 

所述的导流板上设置有用于泄水的孔或者缝隙。 

所述的进风导流板设置在冷却塔淋雨区内，根据冷却塔的淋水面积可设置一个或多个。 

本实用新型的优点与积极效果在于：通过对自然通风逆流式冷却塔进风口区域采用分层进风配风优化技术，分层后，下层没有淋雨，空气可免受淋雨阻力，从而使进入冷却塔中心区域的空气流量较不分层有所增加，使淋水填料断面的风速分布的不均匀性得到改善，从而提高冷却塔的效率，通过进风口区域分层配风优化技术后，可使出塔水温降低0.5～1.5℃。本实用新型的进风导流板可适用于新建的冷却塔，也适用于已经建成的冷却塔的改造更新，适用于有横向自然风条件，也适用于无横向自然风条件，并可与其它配风配水的优化技术叠加应用而不减弱其它技术的效果，是一种发电厂节能减排提高能效的简便技术，具有一定的社会经济意义。 

附图说明

图1是现有的自然通风逆流式冷却塔的结构示意图； 

图2是本实用新型进风导流板的结构示意图； 

图3a是使用本实用新型进风导流板将进风口空气流两分层的导流板的结构示意图； 

图3b是图3a中A-A剖面所示的导流板的第一种结构示意图； 

图3c是图3a中A-A剖面所示的导流板的第二种结构示意图； 

图4a是使用本实用新型进风导流板将进风口空气流三分层的导流板的结构示意图； 

图4b是图4a中B-B剖面所示的导流板的第一种结构示意图； 

图4c是图4a中B-B剖面所示的导流板的第二种结构示意图； 

图5a是图3a所示的导流板支撑在集水池地板上的示意图； 

图5b是图3a所示的导流板支撑在填料支撑柱上的示意图； 

图5c是图3a所示的导流板吊挂在填料支撑梁上的示意图； 

图6a是图4a所示的导流板支撑在集水池地板上的示意图； 

图6b是图4a所示的导流板支撑在填料支撑柱上的示意图； 

图6c是图4a所示的导流板吊挂在填料支撑梁上的示意图。 

图中： 

1-塔筒；2-淋水填料；3-配水管；4-喷头；5-收水器；6-集水池；7-淋雨区；8-人字柱；9-进风导流板；10-导流板；11-挡水板；12-泄水孔；13-板间泄水缝；14-第二进风导流板；15-导流板支撑柱；16-填料支撑柱；17-吊挂；18-圆锥面形导板；19-圆环形导板；20-垂直中心轴；21-挡水板支柱。 

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。 

一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，设置在冷却塔淋雨区内，用于对进风口的空气进行分层，使淋水填料断面空气流速均化。 

如图2所示，所述的进风导流板主要包括导流板10和挡水板11。导流板10由一段圆锥面形导板18与圆环形导板19相接组成，且导流板10与冷却塔具有相同的垂直中心轴20。圆环形导板19水平放置。在圆环形导板19的外边沿一周上设置有挡水板11。 

所述的进风导流板可在冷却塔淋雨区内设置一个或多个，具体根据冷却塔的淋水面积设定。如图3a所示，为设置了一个进风导流板的冷却塔，进风导流板将进风口空气分为两层：上进风层空气流和下进风层空气流。相对于不设置进风导流板的情况，使用了进风导流板后，下进风层空气流受到的淋雨的阻力减小，相对就增大了整个冷却塔的通风量和中心区域的通风量，使淋水填料断面不均匀的风速分布，得到较大的改善，冷却塔的冷却效果得到改善。 

如图3a所示，设置一个进风导流板9的时候，导流板10的圆锥面形导板18的圆锥底面的外径大于等于冷却塔底壳的直径，内半径为冷却塔底壳半径的0.70～0.71倍，圆环形导板19的外径介于冷却塔底壳直径与1/2倍冷却塔进风口高度处的人字柱8的断面的内径之间，圆环形导板19的高度处于四分之一至二分之一倍冷却塔进风口高度处，锥面最高处于0.70～0.71倍进风口高度处。 

如图4a所示，对于较大淋水面积的冷却塔，设置了两个进风导流板，将进风口空气分为三层，包括：上进风层空气流、下进风层空气流和中心进风层空气流，其中，中心进风层空气流受到的淋雨的阻力更加减小。第一个进风导流板9的设置同上面如图3a所示的设置，在设置了第一个进风导流板9的基础上，在冷却塔中心淋雨区再设置一个第二进风导流板14，第二进风导流板14的圆锥面形导板18的外径大于等于0.71倍冷却塔底壳直径，内半径为冷却塔底壳半径的0.49～0.50倍，水平圆环形导板19的外径介于0.71倍塔底壳直径与0.71倍塔底壳直径加3m之间，该圆环形导板19的高度处于0.15～0.25倍进风口高度处，锥面最高处于0.35～0.36倍进风口高度处。第二进风导流板14的圆环形导板19的外沿与第一进风导流板9的圆锥面形导板18的最高处的内沿垂直对应。 

所述的圆锥面形导板18与圆环形导板19可以是连续的板组成的结构，也可是由若干板块组合成的近似的圆锥面与圆环形的结构，可随便选择导流板是连续板的结构，还是板块组合的结构，或者这两种结构的组合。 

导流板10的圆锥面形导板18与圆环形导板19采用连续的板的结构时，在靠近圆环形导板19外沿的一周上设置有若干个圆形或矩形的泄水孔，用于将导流板10收集的淋雨泄入塔的集水池6。也可以在圆环形导板19上不设通孔，而在设置在圆环形导板19外沿上的挡水板11上设置若干缺口，将导流板10收集的淋雨泄向塔的集水池6。如图3b所示，为设置一个进风导流板时，在圆环形导板19上设置圆形通孔的示意图。如图4b所示，为设置两块进风导流板时，在圆环形导板19上设置圆形通孔的示意图。 

导流板10的圆锥面形导板18与圆环形导板19采用板块组合的结构时，板块之间留有径向缝隙，比如板块之间留0.2m～1.0m径向缝隙，将导流板10收集的淋雨泄入冷却塔集水池6。如图3c所示，为设置一块进风导流板时，采用板块组合的结构时的导流板10的示意图。如图4b所示，为设置两块进风导流板时，两块导流板都采用板块组合的结构时的示意图。 

本实用新型中的进风导流板可采用钢筋砼材料，可采用钢结构骨架外包或嵌金属或非金属硬板材料或软性不透水材料。在采用硬板材料时，可在板上放置消声材料降低冷却塔的淋水噪音。 

所述的进风导流板可采取悬吊于淋水填料2的支撑梁上，可在塔集水池6上做支架支撑，亦可与塔内的淋水填料的支撑柱固定在一起。如图5a所示与图6a所示，通过在集水池6的地板上做支撑柱15来支撑进风导流板。如图5b所示与图6b所示，通过固定在淋水填料2的支撑柱16上支撑进风导流板，对未能固定在填料支撑柱16的挡水板设置一个支撑在集水池6的地板上的支挡水板支柱16。如图5c所示与图6c所示，通过吊挂17将进风导流板悬吊于淋水填料2的支撑梁上。 

在冷却塔中使用了本实用新型的进风导流板后，可使出塔水温降低0.5～1.5℃(夏季降温少，冬季降温大)，提高发电厂汽轮机效率。以1000MW机组为例，在煤耗不增加的情况下，按每年5500小时运行，可多发电约825万度，若电价按0.5元计，年可获益约400万元，具有明显的经济价值与意义。新建发电机组，在保持与现有冷却塔效率相同的条件下，采用该技术可减少冷却塔淋水面积，节省投资约1000万元人民币。 

Claims (8)

1.一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的进风导流板设置在冷却塔淋雨区内，与冷却塔具有相同的垂直中心轴，进风导流板包括：由一段圆锥面形导板与圆环形导板相接组成的导流板，以及在圆环形导板的外边沿一周上设置的挡水板。

2.根据权利要求1所述的一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的一段圆锥面形导板是连续的板组成的一段圆锥面结构，所述的圆环形导板是连续的板组成的圆环形结构，且圆环形导板靠近外沿的一周上设置有圆形或矩形的泄水孔。

3.根据权利要求1所述的一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的一段圆锥面形导板是由板块组合成的近似一段圆锥面的结构，所述的圆环形导板是由板块组合成的近似圆环形的结构，所述的板块之间留有径向缝隙。

4.根据权利要求1所述的一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的挡水板上设置有泄水缺口。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的进风导流板采用钢筋砼材料，或采用钢结构骨架外包或嵌金属或非金属硬板材料或软性不透水材料。

6.根据权利要求1至4任一所述的一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的进风导流板支撑在设置在集水池地板上的支撑柱上，或者固定在淋水填料的支撑柱上，或者悬吊于淋水填料的支撑梁上。

7.根据权利要求1至4任一所述的一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的进风导流板在冷却塔中设置1个，圆环形导板位于四分之一至二分之一倍冷却塔进风口高度处，一段圆锥面形导板的最高处位于0.70～0.71倍冷却塔进风口高度处，圆环形导板的外径介于冷却塔底壳直径与1/2倍冷却塔进风口高度处的人字柱断面的内径之间，一段圆锥面形导板的圆锥底面的外径大于等于冷却塔底壳的直径，内半径为冷却塔底壳半径的0.70～0.71倍。

8.根据权利要求7所述的一种自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板，其特征在于，所述的进风导流板在冷却塔中还设置有第2个，第二个进风导流板的一段圆锥面形导板的外径大于等于0.71倍冷却塔底壳直径，内半径为冷却塔底壳半径的0.49～0.50倍，圆环形导板的外径介于0.71倍冷却塔底壳直径与0.71倍冷却塔底壳直径加3m之间，圆环形导板的高度处于0.15～0.25倍冷却塔进风口高度处，一段圆锥面形导板的最高处位于0.35～0.36倍冷却塔进风口高度处；第二个进风导流板的圆环形导板的外沿与第一个进风导流板的一段圆锥面形导板的最高处的内沿垂直对应。 

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