一種間冷塔用可氣側自均流的分柱防凍式冷卻單元的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于火/核電站間接空冷領域，特別涉及一種間冷塔用可氣側自均流 的分柱防凍式冷卻單元。
【背景技術】
[0002] 隨著我國水資源管理制度的日趨嚴格，間接空冷塔作為火/核電站的一種冷卻方 式，逐漸應用于我國西北、華北等干旱缺水地區(qū)。通常間接空冷塔內(nèi)的循環(huán)水通過冷卻三角 型散熱器以對流換熱的方式，將熱量傳遞給環(huán)境空氣。因此其冷卻極限為環(huán)境空氣干球溫 度，冷卻能力相對較低，特別是夏季炎熱工況，極易造成間接空冷電站出力不足的現(xiàn)象。同 時由于間冷塔運行在我國冬季比較寒冷的西北和華北地區(qū)，冬季冷卻柱散熱管束的局部過 冷是影響間冷塔安全運行的主要問題。
[0003] 根據(jù)現(xiàn)有的研宄表明，間冷塔冷卻特性受進風空氣流場結構及其進風量影響較 大，而環(huán)境自然風的存在則會直接改變進塔空氣流場結構及其進風量的大小，并最終影響 間冷塔的整體冷卻性能及其水溫分布。
[0004] 如圖1所示，為現(xiàn)有的間接空冷電站用自然通風間接空冷塔，三角型冷卻單元1在 進風口外側豎直布置。如圖2所示，為現(xiàn)有間冷塔三角型冷卻單元的縱向投影。由圖2可 知，三角型冷卻單元豎直布置在間冷塔塔殼2下方的間冷塔支柱3和封板4的外側，由散熱 冷卻柱5和進氣百葉窗6組成，其中進氣百葉窗6為板片結構，水平布置在三角型冷卻單元 外側；循環(huán)水自冷卻柱下方水管7進入冷卻柱上水側管束后經(jīng)下水側管束流出，而環(huán)境空 氣8則橫掠散熱管束以對管內(nèi)循環(huán)水進行冷卻。如圖3所示，為現(xiàn)有間冷塔一個三角型冷 卻單元的橫截面結構示意圖。由圖2、圖3可知，現(xiàn)有三角型冷卻單元的進氣百葉窗6,水平 橫接在兩冷卻柱外端。由圖3可知，兩個結構相同的冷卻柱和一個進氣百葉窗6組成一個 三角型冷卻單元，因其呈三角形狀，又稱之為冷卻三角。由于現(xiàn)有間冷塔用三角型冷卻單元 即冷卻三角內(nèi)并無任何均流措施，在環(huán)境風條件下，冷卻三角進氣百葉窗處空氣速度出現(xiàn) 偏離時，必然造成兩冷卻柱通風量及冷卻性能的差異。如圖4所示，為現(xiàn)有冷卻三角的一側 冷卻柱的橫截面結構示意圖，冷卻柱采用的翅片管束式散熱器，通常為4排管或6排管。
[0005] 如圖5所示，為現(xiàn)有間冷塔冷卻三角布置方式的半塔橫截面示意圖。由圖5可知， 沿間冷塔半塔周向，冷卻三角可組成五個冷卻扇段，沿整塔周向則可組成十個冷卻扇段。為 研宄環(huán)境自然風14的影響，將迎風側最頭端的冷卻三角的周向角度0定義0°，將背風側 最后一個三角型冷卻單元的周向角度定義為180°。基于該預定義，間冷塔半塔五個扇段的 周向角度依次為：第一扇段15,涵蓋的扇角范圍為0°~36° ;第二扇段16,涵蓋的扇角范 圍為36°~72° ;第三扇段17,涵蓋的扇角范圍為72°~108° ;第四扇段18,涵蓋的扇角 范圍為108°~144° ;第五扇段19,涵蓋的扇角范圍為144°~180°。如圖5所示，各冷 卻三角沿間冷塔周向均勻布置，冷卻三角中心線20的一側延長線過間冷塔中心21。
[0006] 為方便說明環(huán)境自然風14對間冷塔各冷卻三角的冷卻性能的影響，現(xiàn)將一個冷 卻三角的兩個冷卻柱分別預定義為冷卻柱9和0 +2冷卻柱13,其中0 冷卻柱9位于 周向角度9較小一側，9+2冷卻柱13位于周向角度0較大一側。無環(huán)境自然風影響時， 環(huán)境空氣幾乎全部能夠沿間冷塔徑向自然流動進入冷卻三角，并依次流經(jīng)冷卻柱9和 0 +2冷卻柱13,完成換熱。此時，進氣百葉窗和冷卻柱所圍成的冷卻三角內(nèi)置空腔內(nèi)的空氣 流場結構關于冷卻三角中間對稱面12對稱，其0_i冷卻柱9和0 +2冷卻柱13冷卻性能完 全相同。
[0007] 根據(jù)實際運行狀況，間冷塔總是受到或大或小的環(huán)境自然風的不利影響，為保證 機組的安全運行，間冷塔設計時，一般考慮4m/s或6m/s環(huán)境自然風的影響。如圖6所示， 為在4m/s的環(huán)境側風下，塔側中的第三扇段17的多個冷卻三角空氣流場結構示意圖。如 圖6可知，4m/s的環(huán)境側風造成塔側空氣周向速度較大，從而使冷卻三角進氣百葉窗處空 氣速度偏離無環(huán)境風時的流向。以冷卻三角空氣入口面豎直中心線22處空氣速度23為 例，其偏離冷卻三角中間對稱面12 -定角度0d。冷卻三角進氣百葉窗6處進風速度的徑 向偏離，會在冷卻三角內(nèi)置空腔內(nèi)引起空氣的低速渦流區(qū)域，降低其一側冷卻柱的通風量。 如圖6所示，4m/s的環(huán)境自然風在所分析冷卻三角進氣百葉窗位置引起進風速度的徑向偏 離，造成該冷卻三角空腔內(nèi)存在一定的低速空氣渦流區(qū)域，降低了 04冷卻柱9的通風量， 弱化了 冷卻柱9的冷卻性能。如圖7所示，為在4m/s環(huán)境側風條件下，冷卻三角的0 冷卻柱9的下水側管束出口水溫24和0 +2冷卻柱13的下水側管束出口水溫25。由圖7可 知，0_i冷卻柱9的出塔水溫平均比0 +2冷卻柱13的出塔水溫高約3. 5°C。
[0008] 如圖8所示，為在4m/s的環(huán)境側風下，半塔各冷卻三角空氣入口進風徑向偏離度 0d的周向變化曲線圖。由圖8可知，在第二扇段16、第三扇段17和第四扇段18的塔側范 圍內(nèi)，冷卻三角的進風偏離度都比較大，基本在45°~70°范圍之內(nèi)，遠大于迎風側第一 扇段15和背風側第五扇段19內(nèi)冷卻三角的進風偏離度。根據(jù)上述4m/s的環(huán)境側風下第 三扇段17的空氣流場結構和出水溫度分布的結果來類推，在冷卻三角進風偏離度大的第 二扇段和第四扇段內(nèi)，4m/s環(huán)境側風同樣會在在0 冷卻柱9進風側引起低速的空氣渦流 區(qū)域，繼而降低其進風流速，減小其的通風量，從而弱化0 4冷卻柱9的冷卻性能，并最終造 成0 冷卻柱9的出塔水溫明顯升高，也使相應冷卻三角的整體冷卻性能弱化。
[0009] 由于環(huán)境側風造成同一冷卻單元內(nèi)兩冷卻柱出水溫度的不平衡，在冬季環(huán)境氣溫 較低工況下，極易出現(xiàn)冷卻單元內(nèi)某一冷卻柱局部過冷并產(chǎn)生散熱管束凍結的現(xiàn)象。以圖 7所示環(huán)境側風14的影響為例，在冬季工況下，0 +2冷卻柱13的出塔水溫平均比0 冷卻 柱9的出塔水溫低3°C~4°C，0 +2冷卻柱13的局部過冷導致其內(nèi)散熱管束更容易發(fā)生凍 結。
[0010] 因此，研發(fā)一種間冷塔用可氣側自均流的分柱防凍式冷卻單元，在環(huán)境自然風條 件下，減小進風偏離在冷卻單元空腔內(nèi)所形成的低速空氣渦流區(qū)域，以降低進風偏離對某 一冷卻柱的不利影響，平衡兩冷卻通風量及其冷卻性能，在夏季時，可防止某一冷卻柱出水 水溫過高，以降低冷卻單元的平均出水水溫，提高冷卻單元的整體冷卻性能，在冬季時，可 防止另一冷卻柱出水水溫過低，避免局部過冷造成散熱管束凍結的現(xiàn)象，保障冷卻單元運 行的安全性，對于間冷塔運行的經(jīng)濟性和安全性具有重要的意義。 【實用新型內(nèi)容】
[0011] 本實用新型的目的是提供一種間冷塔用可氣側自均流的分柱防凍式冷卻單元，通 過自均流平板在其內(nèi)形成兩個結構對稱的空氣流道，以在環(huán)境自然風條件下，從冷卻單元 進氣百葉窗處即進行氣側空氣流場的自均流，從而減小進風偏離在其內(nèi)所形成的低速空氣 渦流區(qū)域，平衡兩冷卻柱通風量及冷卻性能，降低進風偏離對某