具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔。干冷段和濕冷段沿垂直方向集成布置在冷卻塔內(nèi)，所述干冷段包括干冷冷卻單元，設(shè)有冷卻三角進(jìn)行空氣—循環(huán)水間壁式換熱；所述濕冷段由上至下依次包括配水區(qū)、填料區(qū)、雨區(qū)和集水池，采用空氣—循環(huán)水混合換熱方式。水側(cè)流動系統(tǒng)包括循環(huán)水分配系統(tǒng)和預(yù)冷系統(tǒng)。本發(fā)明能夠根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件及現(xiàn)場工況等實際情況靈活選擇冷卻塔運(yùn)行模式，包括純干冷運(yùn)行方式、純濕冷運(yùn)行方式、干濕聯(lián)合串聯(lián)運(yùn)行方式、干濕聯(lián)合并聯(lián)運(yùn)行方式及預(yù)冷干冷運(yùn)行方式，保證冷卻塔連續(xù)安全高效運(yùn)行，既可以節(jié)水又可以在夏季高溫時提供較低的出塔水溫，也可在冬季時有效預(yù)防干冷冷卻單元的凍結(jié)問題。
【專利說明】
具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于冷卻塔技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力、石化、冶金、制藥等生產(chǎn)領(lǐng)域中，眾多生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的熱量必須及時散出以保證生產(chǎn)過程持續(xù)高效運(yùn)行。
[0003]以熱電廠為例，凝汽器是一種將汽輪機(jī)排汽冷凝成液態(tài)水的裝置，其冷卻效果，包括冷卻速率和冷凝溫度，是評價熱電廠經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率。凝汽器優(yōu)良的冷卻效率可以促進(jìn)能源的高效利用，促進(jìn)電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排。
[0004]傳統(tǒng)熱電廠的冷端多采用閉式濕冷系統(tǒng)，冷卻循環(huán)冷卻水通過表面式凝汽器將汽輪機(jī)排汽熱量帶出，溫度升高后，在濕冷塔中以對流及蒸發(fā)換熱的方式將自身熱量釋放到環(huán)境中。此種冷卻系統(tǒng)效率較高，但由于循環(huán)冷卻水自身與空氣接觸蒸發(fā)及空氣攜帶水滴等原因，冷卻循環(huán)過程中會出現(xiàn)循環(huán)冷卻水水質(zhì)下降及循環(huán)冷卻水水量減少等現(xiàn)象，需要持續(xù)補(bǔ)充經(jīng)過精處理的循環(huán)冷卻水。另外，濕式冷卻塔出口空氣處于飽和狀態(tài)，若與外界冷空氣混合會導(dǎo)致水分析出，產(chǎn)生水霧，對電廠周圍環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。
[0005]由于水資源的匱乏，北方缺水地區(qū)的熱電廠難以采用傳統(tǒng)濕冷冷卻系統(tǒng)，故多采用空冷冷卻系統(tǒng)。空冷系統(tǒng)主要分為直接和間接兩種型式。直接空冷系統(tǒng)無需循環(huán)冷卻水，汽輪機(jī)排汽直接通過表面式凝汽器將自身熱量散到環(huán)境中。間接空冷中，循環(huán)冷卻水與空氣的傳熱過程依然在表面式凝汽器中進(jìn)行，故循環(huán)冷卻水水質(zhì)下降和水量損失很小。很明顯空冷系統(tǒng)具有巨大的節(jié)水優(yōu)勢，但其存在固有缺陷。在采用機(jī)械通風(fēng)的直接空冷系統(tǒng)中，軸流風(fēng)機(jī)的耗電量約占電廠發(fā)電量的I %?1.5%。同時旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)也會產(chǎn)生噪音污染。間接空冷系統(tǒng)中，循環(huán)冷卻水經(jīng)過兩次換熱，換熱效果差。若循環(huán)冷卻水與汽輪機(jī)排汽進(jìn)行接觸換熱，則又加大了循環(huán)冷卻水的精處理成本。在夏季，環(huán)境空氣的干球溫度較高時，上述兩種空冷系統(tǒng)與環(huán)境空氣之間換熱溫差減小，導(dǎo)致電廠機(jī)組背壓升高，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降。
[0006]在國家大力號召節(jié)能減排、建設(shè)資源節(jié)約型社會的大背景下，在能源、電力、化工等領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)高效冷卻可以顯著提高能源利用效率，節(jié)省水和化石能源等重要資源。本發(fā)明在現(xiàn)有的干冷和濕冷基礎(chǔ)上，綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展了新型聯(lián)合冷卻系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔。
[0008]塔體通過支撐結(jié)構(gòu)支撐在地面上，干冷段和濕冷段沿垂直方向集成布置在塔體內(nèi)，且干冷段位于濕冷段的上方；
[0009]所述干冷段包括干冷冷卻單元2，干冷冷卻單元2設(shè)有冷卻三角作為散熱器，所述冷卻三角是由兩排空冷翅片管束組成30°?120°的“Λ”型，再在底部裝有百葉窗形成“Λ”型;一定數(shù)量的冷卻三角水平布置，鋪設(shè)在干冷段；
[0010]所述濕冷段由上至下依次包括配水區(qū)4、填料區(qū)5、雨區(qū)7和集水池8;配水系統(tǒng)3位于配水區(qū)4頂部;填料區(qū)5設(shè)置單層或多層填料，或者留空；
[0011]塔體底部設(shè)有空氣入口，塔體的內(nèi)部，對應(yīng)空氣入口設(shè)有入口百葉窗9;
[0012]水側(cè)流動系統(tǒng)包括循環(huán)水分配系統(tǒng)和預(yù)冷系統(tǒng);所述循環(huán)水分配系統(tǒng)的循環(huán)水總進(jìn)口管道17分為兩路，分別為干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19和濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20，干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19連接至干冷冷卻單元2的進(jìn)水口，濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20連接至配水系統(tǒng)3的進(jìn)水口 ；干冷段循環(huán)水出口管道21連接至干冷冷卻單元2的出水口，濕冷段循環(huán)水出口管道23連接至集水池8的出水口，干冷段循環(huán)水出口管道21和濕冷段循環(huán)水出口管道23匯合后連通至循環(huán)水總出口管道18;干冷段循環(huán)水出口管道21上設(shè)有旁通管道22連接至配水系統(tǒng)3的進(jìn)水口 ；所述預(yù)冷系統(tǒng)，預(yù)冷水入口管道24連接至配水系統(tǒng)3的進(jìn)水口，預(yù)冷水出口管道25連接至集水池8的出水口 ；
[0013]其中，循環(huán)水總出口管道18上設(shè)有循環(huán)水栗27，預(yù)冷水出口管道25上設(shè)有預(yù)冷水栗26，各管道上分別設(shè)有閥門。
[0014]優(yōu)選地，所述冷卻三角平行排列組成多個矩形組塊排布在干冷段；或所述冷卻三角組成多個同心圓呈輻射狀分布在干冷段;或所述冷卻三角呈矩形與輻射狀的組合分布，外側(cè)的冷卻三角組成多個同心圓呈輻射狀分布，中部的冷卻三角平行排列組成多排矩形組塊。
[0015]優(yōu)選地，所述塔體采用雙曲線結(jié)構(gòu)，或采用豎直線與雙曲線的一支相組合而成的結(jié)構(gòu)。
[0016]具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔的應(yīng)用:
[0017]干冷段和濕冷段采用單獨(dú)運(yùn)行或聯(lián)合運(yùn)行的方式；
[0018]濕冷段采用空氣一循環(huán)水混合換熱方式，水側(cè)流動為，循環(huán)水自上往下依次經(jīng)過配水區(qū)4、填料區(qū)5和雨區(qū)7，其中，循環(huán)水經(jīng)由配水系統(tǒng)3分配，經(jīng)過配水區(qū)4噴淋至填料區(qū)5，經(jīng)由填料區(qū)5流至雨區(qū)7，循環(huán)水在配水區(qū)4、填料區(qū)5及雨區(qū)7與空氣進(jìn)行換熱，最后流入集水池8 ；空氣側(cè)流動為，空氣從塔外由空氣入口進(jìn)入塔內(nèi)，通過入口百葉窗9后，在雨區(qū)7受熱上升，依次通過雨區(qū)7、填料區(qū)5和配水區(qū)4進(jìn)行換熱；
[0019]干冷段采用空氣一循環(huán)水間壁式換熱方式，干冷冷卻單元2的空冷翅片管束，管內(nèi)流體為循環(huán)水，管外翹片間流體為空氣，在冷卻塔內(nèi)自然對流產(chǎn)生的抽吸作用下，空氣自下而上流過干冷冷卻單元2，將水側(cè)熱量帶走。
[0020]優(yōu)選地，干冷段與濕冷段采用以下的運(yùn)行方式對循環(huán)水進(jìn)行冷卻:
[0021]I)冬季防凍運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料單層布置，循環(huán)水分為兩路分別獨(dú)立經(jīng)過干冷段和濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19、濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20、干冷段循環(huán)水出口管道21和濕冷段循環(huán)水出口管道23的閥門處于開啟狀態(tài);旁通管道22和預(yù)冷系統(tǒng)中的預(yù)冷水入口管道24的閥門處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗9處于打開狀態(tài)；
[0022]2)春、秋季純干冷運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料單層布置或置空，循環(huán)水只進(jìn)入干冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，在干冷段進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19和干冷段循環(huán)水出口管道21的閥門處于開啟狀態(tài)，濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20、旁通管道22，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道24的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，入口百葉窗9處于打開狀態(tài)；
[0023]3)夏季運(yùn)行方式為a)?c)中任意一種:
[0024]a)夏季空氣預(yù)冷運(yùn)行方式:引入外部冷卻水開啟預(yù)冷系統(tǒng)，填料單層布置，循環(huán)水只經(jīng)過干冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，在濕冷段進(jìn)行預(yù)冷卻后，在干冷段與循環(huán)水進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19和干冷段循環(huán)水出口管道21，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道24和預(yù)冷水出口管道25的閥門均處于開啟狀態(tài);濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20、濕冷段循環(huán)水出口管道23和旁通管道22的閥門處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗9處于打開狀態(tài)；
[0025]b)夏季干濕聯(lián)合串聯(lián)運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料三層布置，全部循環(huán)水依次經(jīng)過干冷段、濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段進(jìn)行換熱；此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19、旁通管道22和濕冷段循環(huán)水出口管道23的閥門均處于開啟狀態(tài)，循環(huán)水分配系統(tǒng)中濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20、干冷段循環(huán)水出口管道21，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道24和預(yù)冷水出口管道25的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗9處于打開狀態(tài)；
[0026]c)夏季干濕聯(lián)合并聯(lián)運(yùn)行方式，預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料三層布置，循環(huán)水分為兩路分別獨(dú)立經(jīng)過干冷段、濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19、濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20、干冷段循環(huán)水出口管道21和濕冷段循環(huán)水出口管道23的閥門均處于開啟狀態(tài)，旁通管道22和預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道24和預(yù)冷水出口管道25的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗9處于打開狀態(tài)；
[0027]4)干冷段檢修時的純濕冷運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料三層布置，循環(huán)水只經(jīng)濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，在濕冷段進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20和濕冷段循環(huán)水出口管道23的閥門處于開啟狀態(tài)，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19、旁通管道22，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道24和預(yù)冷水出口管道25的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗9處于打開狀態(tài)。
[0028]本發(fā)明的有益效果為:
[0029](I)冷卻塔塔形采用單段或雙段雙曲線，依靠自然對流作用，可以在塔內(nèi)形成自下向上下的抽吸力，無需風(fēng)機(jī)驅(qū)動空氣流動，節(jié)約設(shè)備投資及運(yùn)行所需電能；
[0030](2)干冷段、濕冷段沿垂直方向集成布置在同一個冷卻塔內(nèi)，充分利用塔內(nèi)空間，節(jié)省土地資源的使用；同時增強(qiáng)了塔內(nèi)的抽吸力，滿足更大的熱負(fù)荷需求；
[0031](3)采用循環(huán)水分配系統(tǒng)和預(yù)冷系統(tǒng)調(diào)節(jié)干冷段、濕冷段的運(yùn)行模式，具有高效的氣水換熱性能，使得冷卻塔在復(fù)雜氣象條件下能連續(xù)高效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能效果；
[0032](4)干冷段常年運(yùn)行，當(dāng)環(huán)境溫度過高或過低時啟用濕冷段進(jìn)行聯(lián)合冷卻，可以有效減少年運(yùn)行中濕冷的水蒸發(fā)損失，節(jié)省循環(huán)水的年運(yùn)行補(bǔ)水量；
[0033](5)夏季環(huán)境氣溫較高，循環(huán)水經(jīng)過濕冷段時，循環(huán)水直接裸露在空氣中，水質(zhì)會下降，在循環(huán)栗的作用下重新流入冷端時會使冷端的管道產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，故需要對循環(huán)水做進(jìn)一步水質(zhì)處理。同時循環(huán)水的蒸發(fā)引起水量減少，需要不斷補(bǔ)充新的循環(huán)水。本發(fā)明中預(yù)冷系統(tǒng)能預(yù)冷卻進(jìn)口空氣，則較好地解決了循環(huán)水質(zhì)下降及水量減少的問題，減少水質(zhì)處理的費(fèi)用，又能保證夏季環(huán)境氣溫較高時冷卻塔出口較低的循環(huán)水溫度；
[0034](6)冬季氣溫較低時，適當(dāng)?shù)貙⒀h(huán)水引入濕冷段加熱進(jìn)口空氣，使進(jìn)入干冷段的空氣溫度稍有提高，有效地減弱和避免干冷段散熱器凍結(jié)問題，保證冷卻塔連續(xù)安全高效運(yùn)行；
[0035](7)冷卻塔中填料采用分層布置，不同的運(yùn)行方式采用不同的布置層數(shù)，在滿足熱負(fù)荷的前提下，有效的降低空氣側(cè)的阻力；
[0036](8)檢修維護(hù)時可干冷段或濕冷段單獨(dú)運(yùn)行，避免冷卻塔完全停運(yùn)造成生產(chǎn)中斷，減少停運(yùn)的經(jīng)濟(jì)損失。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔結(jié)構(gòu)和流程示意圖。
[0038]圖2是本發(fā)明一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔外形示意圖。
[0039]圖3是干冷冷卻單元水平輻射狀布置的示意圖。
[0040]圖4是干冷冷卻單元水平矩形狀布置的示意圖。
[0041]圖5是填料分層示意圖。
[0042]標(biāo)號說明:1_塔體，2-干冷冷卻單元，3-配水系統(tǒng)，4-配水區(qū)，5-填料區(qū)，6-支撐結(jié)構(gòu)，7-雨區(qū)，8-集水池，9-入口百葉窗，1-F閥門，I1-A閥丨]，12-B閥丨I，13-C閥丨]，14-D閥丨I，15-E閥門，16-G閥門，17-循環(huán)冷卻水總進(jìn)口管道，18-循環(huán)冷卻水總出口管道，19-干冷段循環(huán)冷卻水進(jìn)口管道，20-濕冷段循環(huán)冷卻水進(jìn)口管道，21-干冷段循環(huán)冷卻水出口管道，22-旁通管道，23-濕冷段循環(huán)冷卻水出口管道，24-預(yù)冷水入口管道，25-預(yù)冷水出口管道，26-預(yù)冷水栗，27-循環(huán)水栗。
【具體實施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0044]如圖1-圖2所示一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔，塔體I采用雙曲線結(jié)構(gòu)，通過支撐結(jié)構(gòu)6支撐在地面上，支撐結(jié)構(gòu)6為“X”型柱或“人”字型柱；干冷段和濕冷段沿垂直方向集成布置在塔體I內(nèi)，且干冷段位于濕冷段的上方，使得干冷段設(shè)備的安裝高度高于傳統(tǒng)間接空冷中干冷段設(shè)備的高度。所述干冷段包括干冷冷卻單元2，干冷冷卻單元2設(shè)有冷卻三角作為散熱器，所述冷卻三角是由兩排空冷翅片管束組成30°?120°的“Λ”型，再在底部裝有百葉窗形成“Λ”型；100?2000個冷卻三角水平布置，鋪設(shè)在干冷段。其中，一種優(yōu)選方案如圖4所示，所述100?2000個冷卻三角平行排列組成多個矩形組塊排布在干冷段；另一種優(yōu)選方案如圖3所示，所述100?2000個冷卻三角呈矩形與輻射狀的組合分布，外側(cè)的冷卻三角組成多個同心圓呈輻射狀分布，中部的冷卻三角平行排列組成多排矩形組塊;所述同心圓的圓心在塔體I的軸心線上。
[0045]所述濕冷段由上至下依次包括配水區(qū)4、填料區(qū)5、雨區(qū)7和集水池8;配水系統(tǒng)3位于配水區(qū)4頂部;填料區(qū)5設(shè)置單層或多層填料，或者留空;集水池8位于塔體I的正下方。
[0046]塔體I底部設(shè)有空氣入口，塔體I的內(nèi)部，對應(yīng)空氣入口設(shè)有入口百葉窗9。
[0047]水側(cè)流動系統(tǒng)包括循環(huán)水分配系統(tǒng)和預(yù)冷系統(tǒng);所述循環(huán)水分配系統(tǒng)的循環(huán)水總進(jìn)口管道17分為兩路，分別為干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19和濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20，干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19連接至干冷冷卻單元2的進(jìn)水口，濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20連接至配水系統(tǒng)3的進(jìn)水口 ；干冷段循環(huán)水出口管道21連接至干冷冷卻單元2的出水口，濕冷段循環(huán)水出口管道23連接至集水池8的出水口，干冷段循環(huán)水出口管道21和濕冷段循環(huán)水出口管道23匯合后連通至循環(huán)水總出口管道18;干冷段循環(huán)水出口管道21上設(shè)有旁通管道22連接至配水系統(tǒng)3的進(jìn)水口 ；所述預(yù)冷系統(tǒng)，預(yù)冷水入口管道24連接至配水系統(tǒng)3的進(jìn)水口，預(yù)冷水出口管道25連接至集水池8的出水口。
[0048]其中，循環(huán)水總出口管道18上設(shè)有循環(huán)水栗27，干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道19上設(shè)有E閥門15，濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道20上設(shè)有D閥門14，干冷段循環(huán)水出口管道21上設(shè)有B閥門12，濕冷段循環(huán)水出口管道23上設(shè)有A閥門11，旁通管道22上設(shè)有C閥門13，預(yù)冷水入口管道24上設(shè)有G閥門16，預(yù)冷水出口管道25上設(shè)有預(yù)冷水栗26和F閥門10。
[0049]以下說明上述一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔的應(yīng)用。
[0050]濕冷段采用空氣一循環(huán)水混合換熱方式，水側(cè)流動為，循環(huán)水自上往下依次經(jīng)過配水區(qū)4、填料區(qū)5和雨區(qū)7，其中，循環(huán)水經(jīng)由配水系統(tǒng)3分配，經(jīng)過配水區(qū)4噴淋至填料區(qū)5，經(jīng)由填料區(qū)5流至雨區(qū)7，循環(huán)水在配水區(qū)4、填料區(qū)5及雨區(qū)7與空氣進(jìn)行換熱，最后到達(dá)集水池8;空氣側(cè)流動為，空氣從塔外由空氣入口進(jìn)入塔內(nèi)，通過百葉窗9后，在雨區(qū)7受熱上升，依次通過雨區(qū)7、填料區(qū)5和配水區(qū)4進(jìn)行換熱。
[0051]干冷段采用空氣一循環(huán)水間壁式換熱方式，干冷冷卻單元2的空冷翅片管束，管內(nèi)流體為循環(huán)水，管外翹片間流體為空氣，在冷卻塔內(nèi)自然對流產(chǎn)生的抽吸作用下，空氣自下而上流過干冷冷卻單元2，將水側(cè)熱量帶走。
[0052]干冷段與濕冷段優(yōu)選采用以下的運(yùn)行方式對循環(huán)水進(jìn)行冷卻:
[0053]I)冬季防凍運(yùn)行方式冬季，當(dāng)外界環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于零下時，干冷冷卻單元有發(fā)生凍結(jié)的危險，可將少部分循環(huán)水直接通過濕冷段進(jìn)行換熱后流出塔，絕大部分循環(huán)水直接進(jìn)入干冷段進(jìn)行換熱后流出塔。
[0054]此時，預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料單層布置，B閥門12和E閥門15處于開啟狀態(tài)，D閥門14和A閥門11處于部分開啟狀態(tài)，G閥門16、F閥門10和C閥門13處于關(guān)閉狀態(tài)，入口百葉窗9處于開啟狀態(tài)。從汽輪機(jī)凝汽器出來的循環(huán)水分為兩路分別獨(dú)立經(jīng)過干冷段和濕冷段，兩部分的流量比例可以由閥門的開度來調(diào)節(jié)?？諝庾韵露狭鬟^冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段與循環(huán)水進(jìn)行換熱后自塔頂流入大氣中；干冷段出口的循環(huán)水與濕冷段出口的循環(huán)水混合，經(jīng)循環(huán)水栗27回到汽輪機(jī)凝汽器冷卻汽輪機(jī)排汽。這樣，在滿足了機(jī)組熱負(fù)荷的條件下，又有效地避免干冷段出現(xiàn)循環(huán)冷卻水凍結(jié)現(xiàn)象。
[0055]2)春、秋季純干冷運(yùn)行方式:當(dāng)環(huán)境氣溫較低時，可采用干冷段單獨(dú)運(yùn)行方式。此時，預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料單層布置或置空，B閥門12和E閥門15處于完全開啟狀態(tài)，D閥門14、A閥門11、G閥門16、F閥門10和C閥門13處于完全關(guān)閉狀態(tài)，入口百葉窗9處于部分打開或全開狀態(tài)。從汽輪機(jī)凝汽器出來的循環(huán)水在冷卻塔內(nèi)只經(jīng)過干冷段的干冷冷卻單元2與空氣進(jìn)行換熱，在充分滿足熱負(fù)荷的條件下以達(dá)到節(jié)水的效果。
[0056]3)夏季運(yùn)行方式為a)?c)中任意一種:
[0057]a)夏季空氣預(yù)冷運(yùn)行方式:夏季外界環(huán)境溫度較高，冷卻塔換熱條件差，純粹的干冷運(yùn)行已不滿足熱負(fù)荷的要求，在外界環(huán)境有富余的環(huán)境水條件下，開啟預(yù)冷系統(tǒng)接入環(huán)境水作為預(yù)冷水，由預(yù)冷水入口管道24進(jìn)入冷卻塔的濕冷段，填料區(qū)5布置單層填料，充分利用預(yù)冷水的蒸發(fā)吸熱降低干冷段的進(jìn)口空氣溫度，使冷卻空氣具有更大的吸熱潛力，以保證干冷段能充分滿足熱負(fù)荷的要求。此時，B閥門12、E閥門15、G閥門16和F閥門10處于開啟狀態(tài)，D閥門14、A閥門11和C閥門13處于關(guān)閉狀態(tài)。從汽輪機(jī)凝汽器出來的循環(huán)水全部經(jīng)過干冷段與上升的空氣進(jìn)行間壁式換熱，溫度下降后的循環(huán)水在循環(huán)水栗27的作用下返回凝汽器冷凝汽輪機(jī)排汽。循環(huán)水只經(jīng)過干冷段，避免了循環(huán)水與空氣的直接接觸，降低了的循環(huán)水的處理成本。
[0058]b)夏季干濕聯(lián)合串聯(lián)運(yùn)行方式:夏季外界環(huán)境處于高溫、高濕時，冷卻塔換熱條件差，依靠預(yù)冷干冷運(yùn)行方式也難以滿足熱負(fù)荷的要求，此時可依靠濕冷段強(qiáng)大的蒸發(fā)冷卻能力，使全部循環(huán)水依次經(jīng)過干冷段、濕冷段，以保證較低的出塔水溫。預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，如圖5所示，填料三層布置，E閥門15、C閥門13和A閥門11處于全開狀態(tài)，F(xiàn)閥門10、B閥門12、D閥門14和G閥門16處于完全關(guān)閉狀態(tài)，入口百葉窗9處于完全打開狀態(tài)。
[0059]從汽輪機(jī)凝汽器出來的循環(huán)水先全部經(jīng)過干冷段的干冷冷卻單元2與空氣換熱，接著全部到達(dá)濕冷段與空氣進(jìn)行換熱傳質(zhì)后流入集水池8，最后經(jīng)循環(huán)水栗27回到汽輪機(jī)凝汽器冷卻汽輪機(jī)排汽。
[0060]c)夏季干濕聯(lián)合并聯(lián)運(yùn)行方式，預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，如圖5所示，填料三層布置，B閥門12、E閥門15、D閥門14和A閥門11處于開啟狀態(tài)，G閥門16、F閥門10和C閥門13處于關(guān)閉狀態(tài)，入口百葉窗9處于開啟狀態(tài)。從汽輪機(jī)凝汽器出來的循環(huán)水分為兩路分別獨(dú)立經(jīng)過干冷段和濕冷段，兩部分的流量比例可以由閥門的開度來調(diào)節(jié)。空氣自下而上流過冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段與循環(huán)水進(jìn)行換熱后自塔頂流入大氣中；干冷段出口的循環(huán)水與濕冷段出口的循環(huán)水混合，經(jīng)循環(huán)水栗27回到汽輪機(jī)凝汽器冷卻汽輪機(jī)排汽。
[0061]4)當(dāng)干冷段需要維護(hù)時，可采用濕冷段單獨(dú)運(yùn)行方式。此時，預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，如圖5所示，填料三層布置，D閥門14和A閥門11處于全開狀態(tài)，B閥門12、E閥門15、G閥門16、F閥門10和C閥門13處于完全關(guān)閉狀態(tài)，入口百葉窗9處于打開狀態(tài)。從汽輪機(jī)凝汽器出來的循環(huán)水在冷卻塔內(nèi)全部只經(jīng)過濕冷段與空氣進(jìn)行換熱，以滿足低出塔水溫的要求。
[0062]綜上，本發(fā)明所述是一種采用自然通風(fēng)方式的、用于降低循環(huán)冷卻水溫度的冷卻塔，冷卻塔以環(huán)境空氣為冷卻介質(zhì)，塔內(nèi)綜合運(yùn)用溫差傳熱(干冷)和蒸發(fā)冷卻(濕冷)兩種冷卻方式，結(jié)合實際氣象條件，采用多種運(yùn)行模式，既可以節(jié)水又可以在夏季高溫時提供較低的出塔水溫，也可在冬季時有效預(yù)防干冷冷卻單元的凍結(jié)問題，能夠應(yīng)用于能源、電力、化工、鋼鐵、制藥等領(lǐng)域中。
[0063]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到的是，干冷段、濕冷段循環(huán)水側(cè)還可根據(jù)實際情況進(jìn)行混合流動。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)知曉的是，干冷段與濕冷段之間的距離、循環(huán)水量和外部冷卻水量，以及填料的布置方式可以根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件及現(xiàn)場工況等實際情況進(jìn)行選取。即在本發(fā)明設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，不需要付出創(chuàng)造性勞動而作出的簡單變換，均應(yīng)在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔，塔體通過支撐結(jié)構(gòu)支撐在地面上，其特征在于，干冷段和濕冷段沿垂直方向集成布置在塔體內(nèi)，且干冷段位于濕冷段的上方； 所述干冷段包括干冷冷卻單元(2)，在干冷冷卻單元(2)設(shè)有冷卻三角作為散熱器，所述冷卻三角是由兩排空冷翅片管束組成30°?120°的“Λ”型，再在底部裝有百葉窗形成“Λ”型;一定數(shù)量的冷卻三角水平布置，鋪設(shè)在干冷段； 所述濕冷段由上至下依次包括配水區(qū)(4)、填料區(qū)(5)、雨區(qū)(7)和集水池(8);配水系統(tǒng)(3)位于配水區(qū)(4)頂部;填料區(qū)(5)設(shè)置單層或多層填料，或者留空； 塔體底部設(shè)有空氣入口，塔體的內(nèi)部，對應(yīng)空氣入口設(shè)有入口百葉窗(9); 水側(cè)流動系統(tǒng)包括循環(huán)水分配系統(tǒng)和預(yù)冷系統(tǒng);所述循環(huán)水分配系統(tǒng)的循環(huán)水總進(jìn)口管道(17)分為兩路，分別為干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)和濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)，干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)連接至干冷冷卻單元(2)的進(jìn)水口，濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)連接至配水系統(tǒng)(3)的進(jìn)水口；干冷段循環(huán)水出口管道(21)連接至干冷冷卻單元(2)的出水口，濕冷段循環(huán)水出口管道(23)連接至集水池(8)的出水口，干冷段循環(huán)水出口管道(21)和濕冷段循環(huán)水出口管道(23)匯合后連通至循環(huán)水總出口管道(18);干冷段循環(huán)水出口管道(21)上設(shè)有旁通管道(22)連接至配水系統(tǒng)(3)的進(jìn)水口；所述預(yù)冷系統(tǒng)，預(yù)冷水入口管道(24)連接至配水系統(tǒng)(3)的進(jìn)水口，預(yù)冷水出口管道(25)連接至集水池(8)的出水口； 其中，循環(huán)水總出口管道(18)上設(shè)有循環(huán)水栗(27)，預(yù)冷水出口管道(25)上設(shè)有預(yù)冷水栗(26)，各管道上分別設(shè)有閥門。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔，其特征在于，所述冷卻三角平行排列組成多個矩形組塊排布在干冷段;或所述冷卻三角組成多個同心圓呈輻射狀分布在干冷段;或所述冷卻三角呈矩形與輻射狀的組合分布，夕卜側(cè)的冷卻三角組成多個同心圓呈輻射狀分布，中部的冷卻三角平行排列組成多排矩形組塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔，其特征在于，所述塔體采用雙曲線結(jié)構(gòu)，或采用豎直線與雙曲線的一支相組合而成的結(jié)構(gòu)。4.權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔的應(yīng)用，其特征在于，干冷段和濕冷段采用單獨(dú)運(yùn)行或聯(lián)合運(yùn)行的方式； 濕冷段采用空氣一循環(huán)水混合換熱方式，水側(cè)流動為，循環(huán)水自上往下依次經(jīng)過配水區(qū)(4)、填料區(qū)(5)和雨區(qū)(7)，其中，循環(huán)水經(jīng)由配水系統(tǒng)(3)分配，經(jīng)過配水區(qū)(4)噴淋至填料區(qū)(5)，經(jīng)由填料區(qū)(5)流至雨區(qū)(7)，循環(huán)水在配水區(qū)(4)、填料區(qū)(5)及雨區(qū)(7)與空氣進(jìn)行換熱，最后流入集水池(8);空氣側(cè)流動為，空氣從塔外由空氣入口進(jìn)入塔內(nèi)，通過入口百葉窗(9)后，在雨區(qū)(7)受熱上升，依次通過雨區(qū)(7)、填料區(qū)(5)和配水區(qū)(4)進(jìn)行換熱； 干冷段采用空氣一循環(huán)水間壁式換熱方式，干冷冷卻單元(2)的空冷翅片管束，管內(nèi)流體為循環(huán)水，管外翹片間流體為空氣，在冷卻塔內(nèi)自然對流產(chǎn)生的抽吸作用下，空氣自下而上流過干冷冷卻單元(2)，將水側(cè)熱量帶走。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種具有空氣預(yù)冷及冬季防凍功能的自然通風(fēng)干濕聯(lián)合冷卻塔的應(yīng)用，其特征在于，干冷段與濕冷段采用以下的運(yùn)行方式對循環(huán)水進(jìn)行冷卻: 1)冬季防凍運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料單層布置，循環(huán)水分為兩路分別獨(dú)立經(jīng)過干冷段和濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)、濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)、干冷段循環(huán)水出口管道(21)和濕冷段循環(huán)水出口管道(23)的閥門處于開啟狀態(tài);旁通管道(22)，以及預(yù)冷系統(tǒng)中的預(yù)冷水入口管道(24)和預(yù)冷水出口管道(25)的閥門處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗(9)處于打開狀態(tài)； 2)春、秋季純干冷運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料單層布置或置空，循環(huán)水只進(jìn)入干冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，在干冷段進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)和干冷段循環(huán)水出口管道(21)的閥門處于開啟狀態(tài)，濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)、旁通管道(22)，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道(24)的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，入口百葉窗(9)處于打開狀態(tài)； 3)夏季運(yùn)行方式為a)?c)中任意一種: a)夏季空氣預(yù)冷運(yùn)行方式:引入外部冷卻水開啟預(yù)冷系統(tǒng)，填料單層布置，循環(huán)水只經(jīng)過干冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，在濕冷段進(jìn)行預(yù)冷卻后，在干冷段與循環(huán)水進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)和干冷段循環(huán)水出口管道(21)，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道(24)和預(yù)冷水出口管道(25)的閥門均處于開啟狀態(tài);濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)、濕冷段循環(huán)水出口管道(23)和旁通管道(22)的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；入口百葉窗(9)處于打開狀態(tài)； b)夏季干濕聯(lián)合串聯(lián)運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料三層布置，全部循環(huán)水依次經(jīng)過干冷段、濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段進(jìn)行換熱；此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)、旁通管道(22)和濕冷段循環(huán)水出口管道(23)的閥門均處于開啟狀態(tài)，循環(huán)水分配系統(tǒng)中濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)、干冷段循環(huán)水出口管道(21)，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道(24)和預(yù)冷水出口管道(25)的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗(9)處于打開狀態(tài)； c)夏季干濕聯(lián)合并聯(lián)運(yùn)行方式，預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料三層布置，循環(huán)水分為兩路分別獨(dú)立經(jīng)過干冷段、濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，依次經(jīng)濕冷段、干冷段進(jìn)行換熱；此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)、濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)、干冷段循環(huán)水出口管道(21)和濕冷段循環(huán)水出口管道(23)的閥門均處于開啟狀態(tài)，旁通管道(22)和預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道(24)和預(yù)冷水出口管道(25)的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗(9)處于打開狀態(tài)； 4)干冷段檢修時的純濕冷運(yùn)行方式:預(yù)冷系統(tǒng)關(guān)閉，填料三層布置，循環(huán)水只經(jīng)濕冷段，空氣自下而上流過冷卻塔，在濕冷段進(jìn)行換熱;此時，循環(huán)水分配系統(tǒng)中濕冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(20)和濕冷段循環(huán)水出口管道(23)的閥門處于開啟狀態(tài)，循環(huán)水分配系統(tǒng)中干冷段循環(huán)水進(jìn)口管道(19)、旁通管道(22)，以及預(yù)冷系統(tǒng)中預(yù)冷水入口管道(24)和預(yù)冷水出口管道(25)的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài);入口百葉窗(9)處于打開狀態(tài)。
【文檔編號】F28F25/08GK105865221SQ201610391117
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】陳林, 黃顯威, 黃鈺琛, 楊立軍, 杜小澤, 楊勇平
【申請人】華北電力大學(xué)