CN209246727U - 自然通风逆流式冷却塔导风管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自然通风逆流式冷却塔导风管，包括进风口模块、导风模块、出风口模块、安装凹槽、阻尼降噪垫。在冷却塔淋水填料区下方的集水池内安装多个导风管，每个导风管包括1个进风口模块、多个导风模块及1个出风口模块；导风模块上部为弧形面，二侧为下垂面，下垂面底部在集水池工作水面以下，导风模块弧形面顶部距集水池工作水面的高度为冷却塔进风口高度的35%，进风口模块、导风模块及出风口模块相嵌连接在冷却塔内支撑立柱之间，进风口模块在淋水填料区边缘下，出风口模块在淋水填料区中心区域内，多个出风口模块以水填料区中心向四周分散分布。提高了冷却塔中心区域的传热传质强度，提高了冷却塔的冷却效率。

Description

自然通风逆流式冷却塔导风管

技术领域

本发明涉及一种提高冷却塔效率的节能技术，具体涉及自然通风逆流式冷却塔导风管。

背景技术

自然通风逆流式冷却塔是以双曲线冷却塔为代表的一种蒸发冷却装置，水在其内与流过的空气进行热交换、质交换，致使水温下降。自然通风逆流式冷却塔是水在塔内填料中，塔内的水从上到下，塔内的空气从下到上进行反流。冷却塔的三个阶段：淋水区将布水器送到塔内填料顶，由于水温比较高，可以继续向空气传递热量；塔内的顶端的填料水与底部的热气进行交换，俗称逆流段；当填料达到底部的集水池，热水会被冷却变成冷水，逆流式的冷却塔广泛在一些大型的冷却循环水中使用。包括火电领域，为汽轮电机的冷端提高冷源。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，高效冷却塔需要燃烧的煤就少，可节约燃料减低二氧化碳排放。

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域，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阻力与垂直向阻力构成，横向阻力占雨区阻力的比例约为60%（参考文献：作者：赵顺安等，《海水冷却塔》，中国水利水电出版社2007年1月）。塔外空气由进气口进入塔内后，在淋雨区其沿径向其温度和湿度不断加大，减小了冷却塔中心区域的传热传质驱动力。在冷却塔雨区内受下落雨滴的阻力和空气向上的转向分流影响，雨区空气流速沿径向逐步减小。冷却塔内淋水区填料断面的空气流速形成内低外高的分布，集水池的水温外低内高的分布。这说明外界冷空气很难进入塔中心位置，以至于塔中心位置换热较差，使总体出塔水温升高。将环境空气有效地深入的送入冷却塔中心是强化冷却塔中心区域的传热传质强度的有效措施。冷却塔的效率越高，进出塔水温的温差就越大，出塔水温就下降。

有数据表明，对于使用汽轮发电机组的发电厂，冷却水温的下降和热效率的提高成正比关系，对于中压机组，冷却水温每下降一度能够提高效率0.47%；对高压机组提高0.35%；核电厂则提高0.7%。一般情况下，循环水温度升高1℃，发电煤耗约升高1g/kW.h，在夏天由于循环水温度升高而限制机组负荷时，循环水升高1℃，发电煤耗约升高3.6g/kW.h。西安热工研究所测试的结果表明：200MW机组循环水进出塔水温差每降低1℃，可节约标准煤1550t（按年发电200天计算）。可见出塔水温下降所带来的经济效益非常可观。

中国专利文献公开的“自然通风逆流式冷却塔进风口区域进风导流板”，授权公告号CN20217733U，授权公开日：2012.03.28。采用分层进风配风技术，该圆环形导板设置在冷却塔雨区内塔淋水填料区与集水池水面之间，将进风口区域分为上下两层，分层后，下层没有淋到雨，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，可使淋水填料断面的风速分布均匀性得到改善，可降低出水温度0.5℃～1.5℃。但是，由于冷却塔淋水填料区与集水池之间存在着大量的支撑立柱，支撑着淋水填料、配水喷淋系统、收水器等构件。在雨区中安装大面积的圆环形导板难于实现，同时大面积的圆环形导板将产生额外的进风阻力，影响总进风量。

发明内容

为了克服淋雨区对进风的阻力，有效提高冷却塔的效率。本发明提供一种自然通风逆流式冷却塔导风管，可将环境空气直接送人冷却塔热交换差的中心区域，能满足提高冷却塔中心区域的传热传质强度要求，而且具有安装简便、造价低等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自然通风逆流式冷却塔导风管，包括进风口模块、导风模块、出风口模块、安装凹槽、阻尼降噪垫。在冷却塔淋水填料区下方的集水池水面上安装多个导风管，每个导风管包括1个进风口模块、多个导风模块及1个出风口模块；导风模块上部为弧形面，二侧为下垂面，下垂面底部在集水池工作水面以下，导风模块弧形面顶部距集水池工作水面的高度为冷却塔进风口高度的35%；进风口模块、导风模块及出风口模块相嵌连接在冷却塔内支撑立柱之间，进风口模块在淋水填料区边缘下，出风口模块在淋水填料区中心区域内，多个出风口模块以水填料区中心向四周分散分布，多个导风管的总导风通道截面积大于冷却塔进风口有效面积的5%。所述的安装凹槽固定在冷却塔内支撑立柱之间的两侧立面，连接多个内支撑立柱形成通长的导风管安装凹槽。

干燥低温的环境空气由进风口模块至出风口模块的传输过程中，避免了淋雨区阻力的影响，也同时与池面的冷却水进行热、质交换。由于冷却塔雨区中部湿热的低密度气体与进风口干冷的高密度气体形成密度差，导风管内的空气流速将高于导风管外雨区冷却空气的流速。根据集水池的水温具有外低内高的分布的特点，淋水填料区中心区域内的多个出风口模块在淋水填料区中心相对集中，往四周区域适当分散，有利于提高整体热交换效率。当总导风通道截面积相当于进风口面积5%，可降低出水温度0.6℃以上。总导风通道截面积越大，环境新风进风量越多，可将更多的环境空气有效地深入的送入冷却塔中心区域，冷却塔的出水水温的降低幅度越大。

所述的导风模块下垂面底部为直角平面，下垂面与直角平面之间设置加劲肋，导风模块安放时，直角平面嵌入安装凹槽，直角平面与安装凹槽底部为动配合。所述的进风口模块系在导风模块的基础上外端的上部弧形切斜角，成为外低内高的进风端，斜角角度为45°，内端为与导风模块的相嵌接口。所述的出风口模块为矩形管，内端为与导风模块的相嵌接口，接口部分与导风模块的导风通道相通，矩形管宽度与导风模块宽度一致，矩形管四周高度与出导风模块顶部高度一致，矩形出口面积大于导风通道截面积的20%，矩形管两侧及外端底部为内折直角平面，下部与直角平面之间设置加劲肋。矩形管顶部与出导风模块弧形面顶部高度一致，防止冷却塔中心区域的热气进入出风口模块内而影响风速，顶部出风口面积大于导风通道截面积，可降低矩形出口的落水阻力，提高出风速度。

在淋水填料区至集水池工作水面中的雨区中，主要热交换在雨区的上部完成，越接近工作水面，热交换越少。在雨区冷却塔外围空气流速较高，空气温度和含湿量相对较小，表明外围空气的吸热吸湿能力未被充分利用。设置导风模块导致适当降低外围空气的进风量，但对外围空气的热交换基本上不造成影响。塔外空气由人字柱进气口进入塔内后，进气空气的温度和湿度不断加大，形成向上转向分流的趋势，在满足导风有效面积的情况下，控制导风模块高度， 将导风模块高度限制在冷却塔进风口下部（高度不超过35%）。而进风口模块设置在淋水填料区边缘下，距冷却塔人字柱进风口尚有数米的距离，进风口模块的进风端为外低内高的斜角，也降低了进风口模块对进风空间的影响。

所述的淋水填料区中心区域与淋水填料区半径（面积）相关。淋水填料区半径越大，冷却塔进风口至淋水填料区中部的沿径向的路径越长，空气流速沿径向逐步减小，淋水填料区中部高温高湿范围比例将越大。根据淋水填料区的不同半径，界定淋水填料区的中心区域范围，满足环境新风进风量要求，以优化冷却塔中心区域的传热传质过程。当淋水填料区半径在30m以下时，淋水填料区中心区域为以冷却塔中点为圆心，半径为淋水填料区半径47%的范围内，当淋水填料区半径在30m以上时，每增加5m，淋水填料区中心区域的半径增加2%。

当淋水填料区半径在30m~35m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径47%~49%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在15.90m~17.85m之间。

当淋水填料区半径在35m~40m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径49%~51%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在17.85m~19.60m之间。

当淋水填料区半径在40m~45m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径51%~53%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在19.60m~21.15m之间。

当淋水填料区半径在45m~50m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径53%~55%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在21.15m~22.50m之间。

当淋水填料区半径在50m~55m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径55%~57%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在22.50m~23.65m之间。

当淋水填料区半径在55m~60m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径57%~59%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在23.65m~24.60m之间。

当淋水填料区半径在60m~65m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径59%~61%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在24.60m~25.35m之间。

当淋水填料区半径在65m~70m之间时，淋水填料区中心区域的半径为淋水填料区半径61%~63%的范围内，淋水填料区中心区域边缘距离淋水填料区边缘在25.35m~25.90m之间。

所述的导风管采用防腐耐候超薄材质时，在导风模块上部设置阻尼降噪垫。导风模块外表设置阻尼降噪垫，可降低雨区对导风管击打的噪声，降低噪声辐射强度，减少对声环境的影响。导风管采用防腐耐候超薄材质，以适应雨区的使用条件。

本发明的有益效果是，可将环境空气直接送人冷却塔热交换差的中心区域，在导风管内气流不受到淋雨的阻力影响，相对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了较大的改善，提高了冷却塔中心区域的传热传质强度，提高了冷却塔的冷却效率。既适用于新建的冷却塔，也适用于已经建成的冷却塔节能改造。既适用于受侧向风影响的工作环境，也适用于无风的工作环境。并可与防侧向风的导风系统或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。而且具有安装简便，造价低，节能效果显著的高性价比优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1 是本发明实施例的正剖视构造图。

图2 是导风管分布构造图。

图3 是导风管安装正视构造图。

图4 是导风管安装侧视构造图。

图5 是导风管安装俯视构造图。

图中1.导风管，2.进风口模块、21.斜角，3.导风模块，31.弧形面，32.相嵌接口，33.下垂面，34.直角平面，35.加劲肋，4.出风口模块，41.矩形管，42.矩形出口，5.安装凹槽，6.阻尼降噪垫，7.冷却塔，71.淋水填料区，72.中心区域，73.集水池，74水面，75.支撑立柱。

具体实施方式

在图1、2所示的实施例中，一种自然通风逆流式冷却塔导风管（1），包括进风口模块（2）、导风模块（3）、出风口模块（4）、安装凹槽（5）、阻尼降噪（6）。在冷却塔（7）淋水填料区（71）下方的集水池（73）水面上安装多个导风管（1），每个导风管（1）包括1个进风口模块（2）、多个导风模块（3）及1个出风口模块（4），导风模块（3）上部为弧形面（31），二侧为下垂面（33），下垂面（33）底部在集水池（73）工作水面（74）以下，导风模块（3）弧形面（31）顶部距集水池（73）工作水面（74）的高度为冷却塔（7）进风口高度的35%；进风口模块（2）、导风模块（3）及出风口模块（4）相嵌连接在冷却塔（7）内支撑立柱（75）之间，进风口模块（2）在淋水填料区（71）边缘下，出风口模块（4）在淋水填料区（71）中心区域（72）内，多个出风口模块（4）以淋水填料区（71）中心向四周分散分布，多个导风管（1）的总导风通道截面积大于冷却塔（7）进风口有效面积的5%。安装凹槽（5）固定在冷却塔（7）内支撑立柱（75）之间的两侧立面，连接多个内支撑立柱（75）形成通长的导风管（1）安装凹槽（5）。

在图3、4、5所示的实施例中，所述的导风模块（3）下垂面（33）底部为直角平面（34），下垂面（33）与直角平面（34）之间设置加劲肋（35），导风模块（3）安放时，直角平面（34）嵌入安装凹槽（5），直角平面（34）与安装凹槽（5）底部为动配合。

所述的进风口模块（2）系在导风模块（3）的基础上外端的上部弧形切斜角（21），成为外低内高的进风端，斜角角度为45°，内端为与导风模块（3）的相嵌接口（32）。

所述的出风口模块（4）为矩形管（41），内端为与导风模块（3）的相嵌接口（32），接口部分与导风模块（3）的导风通道相通，矩形管（41）宽度与导风模块（4）宽度一致，矩形管（41）四周高度与导风模块（4）顶部高度一致，矩形出口（42）面积大于导风通道截面积的20%，矩形管（41）两侧及外端底部为内折直角平面（34），下部与直角平面（34）之间设置加劲肋（35）。

当淋水填料区（71）半径在30m以下时，淋水填料区（71）中心区域（72）为以冷却塔（7）中点为圆心，半径为淋水填料区（71）半径47%的范围内。当淋水填料区（71）半径在30m以上时，每增加5m，淋水填料区（71）中心区域（72）的半径增加2%。

所述的导风管（1）采用防腐耐候超薄材质时，在导风模块（3）上部设置阻尼降噪垫（6）。

应当理解，在不脱离本发明的范围内，可以对上述实施例做出多种改变。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自然通风逆流式冷却塔导风管，包括进风口模块、导风模块、出风口模块、安装凹槽、阻尼降噪垫，其特征是：在冷却塔淋水填料区下方的集水池水面上安装多个导风管，每个导风管包括1个进风口模块、多个导风模块及1个出风口模块；导风模块上部为弧形面，二侧为下垂面，下垂面底部在集水池工作水面以下，导风模块弧形面顶部距集水池工作水面的高度为冷却塔进风口高度的35%；进风口模块、导风模块及出风口模块相嵌连接在冷却塔内支撑立柱之间，进风口模块在淋水填料区边缘下，出风口模块在淋水填料区中心区域内，多个出风口模块以水填料区中心向四周分散分布，多个导风管的总导风通道截面积大于冷却塔进风口有效面积的5%。

2.根据权利要求1所述的自然通风逆流式冷却塔导风管，其特征是：所述的安装凹槽固定在冷却塔内支撑立柱之间的两侧立面，连接多个内支撑立柱形成通长的导风管安装凹槽。

3.根据权利要求1所述的自然通风逆流式冷却塔导风管，其特征是：所述的导风模块下垂面底部为直角平面，下垂面与直角平面之间设置加劲肋，导风模块安放时，直角平面嵌入安装凹槽，直角平面与安装凹槽底部为动配合。

4.根据权利要求1所述的自然通风逆流式冷却塔导风管，其特征是：所述的进风口模块系在导风模块的基础上外端的上部弧形切斜角，成为外低内高的进风端，斜角角度为45°，内端为与导风模块的相嵌接口。

5.根据权利要求1所述的自然通风逆流式冷却塔导风管，其特征是：所述的出风口模块为矩形管，内端为与导风模块的相嵌接口，接口部分与导风模块的导风通道相通，矩形管宽度与导风模块宽度一致，矩形管四周高度与出导风模块顶部高度一致，矩形出口面积大于导风通道截面积的20%，矩形管两侧及外端底部为内折直角平面，下部与直角平面之间设置加劲肋。

6.根据权利要求1所述的自然通风逆流式冷却塔导风管，其特征是：当淋水填料区半径在30m以下时，淋水填料区中心区域为以冷却塔中点为圆心，半径为淋水填料区半径47%的范围内；当淋水填料区半径在30m以上时，每增加5m，淋水填料区中心区域的半径增加2%。

7.根据权利要求1所述的自然通风逆流式冷却塔导风管，其特征是：所述的导风管采用防腐耐候超薄材质时，在导风模块上部设置阻尼降噪垫。