專利名稱：一種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣冷卻技術(shù)，具體涉及ー種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水冷式發(fā)電廠機(jī)組發(fā)電效率較高，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽發(fā)電效率只能達(dá)到40%多，仍有約50%多的蒸汽作為乏汽排出，用大量的冷卻水將這ー熱量帶出，在冷卻塔中水與空氣直接接觸換熱，水被冷卻，重新進(jìn)入冷凝器中吸熱。被冷卻塔抽出排到空中的空氣含水量高，常規(guī)水冷機(jī)組采用自然通風(fēng)冷卻塔，循環(huán)水損失(蒸發(fā)、風(fēng)吹、和排污損失)約占電廠耗水量的80%。我國エ業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)在南方，煤炭主要產(chǎn)于北方，如在煤礦周圍發(fā)電通過輸變電路送到南方，不但節(jié)約運(yùn)輸巨大的費(fèi)用，也大幅度減小城市污染。但北方一般缺水，使水冷式發(fā) 電廠在許多煤炭產(chǎn)地?zé)o法使用，只能將煤炭遠(yuǎn)距離運(yùn)送到用電多的南方?？绽錂C(jī)組消耗水少，是解決富煤缺水地區(qū)發(fā)電的解決方案，濕冷機(jī)組排氣壓カ取決于空氣的濕球溫度，空冷機(jī)組排氣壓カ取決于空氣的干球溫度，空冷機(jī)組比濕冷機(jī)組背壓比高2 3倍。夏天環(huán)境溫度越高，冷凝水溫度越高，機(jī)組背壓越高，排汽壓力越高，發(fā)電效率越低。直冷式采用在風(fēng)機(jī)前噴水或噴霧，降低冷凝水溫度，提高真空度；但空氣冷凝系統(tǒng)直接暴露在大氣中，帶走管道熱量同時，也帶走周圍空氣的熱量，消耗水量多。間冷式給換熱器噴水，空冷塔排出的是飽和濕空氣，消耗水量也多。冬季與夏季相反，冷凝水溫度越低，應(yīng)該說發(fā)電效率越高，但環(huán)境溫度過低時造成水管凍裂。為了解決水管凍裂問題，采用提高排氣溫度或限制進(jìn)氣的辦法，雖然解決了水管凍裂問題，但是以降低發(fā)電效率為代價。濕冷機(jī)組為了提高效率追求長的末級葉片，空冷機(jī)組為了適應(yīng)高背壓和背壓變化大的特點，提高末級葉片的根部反動度，設(shè)計成短、寬、粗、壯，提高葉片的剛度與強(qiáng)度，以兼顧小流量、高背壓和大流量、低背壓的兩種極端エ況。空冷機(jī)組是以増加能源消耗的代價來節(jié)約水資源，機(jī)組熱效率降低3 5%，要達(dá)到與濕冷機(jī)組相同的額定功率，新汽流量増加3 5%，供電煤耗増加3 5%。環(huán)境溫度變化大吋，冷凝水溫度、排汽壓カ變化大，對機(jī)組沖擊大，低壓缸軸承受カ變化大?？绽渌鋮s，無論換熱器在塔內(nèi)還是塔側(cè)，換熱器排列成三角形以增加換熱面積，但換熱面積增加有限，為了提高換熱面積，空冷塔直徑體積大，造價高，且塔ロ直徑大排氣易受風(fēng)的影響，提高冷卻水溫度。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)上述缺陷，本發(fā)明提出一種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)受環(huán)境影響小，發(fā)電效率尚。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。一種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括位于地面上的煙囪，位于地面下的換熱室、冷卻水池、儲氣箱和地下進(jìn)氣管道，所述煙 底部與所述換熱室外層頂部連接，所述換熱室包括內(nèi)層空腔和內(nèi)外夾層的空氣腔，所述內(nèi)層空腔頂部設(shè)有熱水箱，所述空氣腔內(nèi)設(shè)有換熱器，所述換熱器進(jìn)水管與所述熱水箱連接，所述換熱器出水管與所述冷卻水池連接；所述換熱室外層的下部設(shè)有進(jìn)氣ロ，所述地下進(jìn)氣管道與所述儲氣箱入口連接，所述儲氣箱出氣ロ與所述換熱器進(jìn)氣ロ連接。上述技術(shù)方案的特點和進(jìn)ー步改進(jìn)在于所述地下進(jìn)氣管道外層部分設(shè)有水套，所述水套的上端與所述熱水箱連接，所述水套的下端與所述冷卻水池連接。所述換熱器上設(shè)有噴淋器，所述噴淋器上設(shè)有噴淋調(diào)節(jié)閥。 所述空氣腔被分成多個區(qū)域，每個區(qū)域豎直設(shè)置多個隔層，每個隔層空間放置有換熱器。所述儲氣箱出氣ロ或換熱器進(jìn)氣ロ設(shè)有進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥。所述地下進(jìn)氣管道入口設(shè)有過濾器。所述儲氣箱為圍繞換熱室的環(huán)形空間。 所述空氣腔出口和煙囪入口之間設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)，所述渦輪發(fā)電機(jī)的空氣出口上方設(shè)有散熱片，所述散熱片連接有熱管的冷端，所述熱管的熱端伸入所述熱水箱。本發(fā)明空氣冷卻系統(tǒng)部分設(shè)置于地面下，環(huán)境影響較??；可根據(jù)冷卻水溫和環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)進(jìn)氣量、噴淋水量、與冷空氣換熱的熱水量，使得冷卻水溫度較低且變化小，真空度變化小，對機(jī)組的沖擊小，水管不會凍裂，發(fā)電效率與水冷相當(dāng)。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明實施例第一種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例第二種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例第三種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)示意圖；其中，I、煙囪；2、熱水箱；3、熱水管；4、換熱器；5、噴淋器；6、冷卻水池；7、過濾器；8、熱水套；9、儲氣箱；10、散熱片；11、渦輪發(fā)電機(jī)；12、熱管。
具體實施例方式濕冷機(jī)組利用水蒸發(fā)散熱，排氣壓カ取決于空氣的濕球溫度，隨季節(jié)和晝夜的變化小?？绽錂C(jī)組排氣壓カ取決于空氣的干球溫度，隨季節(jié)和晝夜的變化大，在溫差變化大的季節(jié)，一天內(nèi)的排氣壓カ變化可達(dá)I 3倍。在常溫常壓下，水的比熱是1，空氣的比熱為0. 237，水的比熱是空氣的4. 2倍，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為6. I X 10_5，水的導(dǎo)熱系數(shù)為143乂10_5，水導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的23.4倍，水的汽化熱為40，相同質(zhì)量的空氣的體積比水大很多，空氣的冷卻能力比水小得多。采用空氣冷卻，將冷卻水溫度控制到接近水冷的冷卻水溫度，其發(fā)電效率也就接近水冷。應(yīng)從以下幾個方面著手，I)增加換熱面積；2)提高空氣流速；3)換熱空氣溫度較低且變化小；4)降低環(huán)境溫度影響。參考附圖1，包括位于地面上的煙囪1，位于地面下的換熱室、圍繞換熱室下面的環(huán)形冷卻水池6、圍繞換熱室的環(huán)形儲氣箱9、熱水箱2和地下進(jìn)氣管道，儲氣箱9的側(cè)面和下層裝有換熱片，用于交換儲氣箱9內(nèi)空氣熱量；地下進(jìn)氣管道入口通過風(fēng)向自動跟蹤得到進(jìn)氣孔與風(fēng)向背向，且在地下進(jìn)氣管道入ロ處設(shè)有過濾器7，用于過濾空氣。環(huán)形儲氣箱9上面和側(cè)面設(shè)置多個長、短進(jìn)氣管道，長進(jìn)氣管道呈蛇形，管道外層部分設(shè)有水套。長、短進(jìn)氣管道在不同季節(jié)進(jìn)行配合，使儲氣箱9內(nèi)的空氣溫度更為合理。環(huán)形儲氣箱9使得進(jìn)入每一換熱器的空氣溫度和壓カ基本一致，消除了空冷塔在有風(fēng)的條件下不同位置空氣溫度和壓カ不一致?lián)Q熱不合理的問題。容量巨大的環(huán)形儲氣箱9使進(jìn)入的空氣與原來儲存的空氣揉合，進(jìn)入換熱器的空氣溫度、壓カ變化小。地下進(jìn)氣長管道外層部分設(shè)有水套，水套的上端與熱水箱2連接，水套的下端與冷卻水池6連接，地下進(jìn)氣管道外壁的熱水與地下進(jìn)氣管道內(nèi)壁的冷空氣逆向流動，加熱冷空氣，熱水在加熱冷空氣的過程中逐漸冷卻，從水套下端的管道流進(jìn)冷卻水池；水套上設(shè)·有溫度調(diào)節(jié)裝置，溫度調(diào)節(jié)裝置根據(jù)冷卻水的溫度和環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)水套的進(jìn)、出水量，加熱冷空氣到合理溫度，既解決了水管凍裂問題，也使得機(jī)組保持較高的發(fā)電效率。煙囪I底部與換熱室外層頂部連接，換熱室包括內(nèi)層空腔和內(nèi)外夾層的空氣腔，內(nèi)層空腔頂部設(shè)有熱水箱2，熱水箱2入口連接有熱水管3，空氣腔被分成多個區(qū)域，每個區(qū)域豎直設(shè)置多個隔層，每個隔層空間中放置有換熱器4，換熱器4進(jìn)水管與熱水箱2連接，換熱器4出水管與冷卻水池6連接；換熱室外層的下部設(shè)有多個進(jìn)氣ロ，儲氣箱9的出氣ロ與換熱室進(jìn)氣ロ連接，空氣進(jìn)入換熱室后，被分配到各個換熱器。將空氣腔豎直分成多個隔層，便于需要用隔層空間的溫度調(diào)節(jié)，也便于在不停機(jī)的狀態(tài)下維修。儲氣箱9出氣ロ或換熱器進(jìn)氣ロ設(shè)有進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥根據(jù)冷卻水池中水的溫度和環(huán)境溫度調(diào)節(jié)進(jìn)氣ロ的進(jìn)氣量，使得冷卻水溫變化??；換熱器4上設(shè)有噴淋器5，噴淋器5包括位于換熱室外的水箱,位于換熱室內(nèi)的噴頭、換熱器下面的儲水皿和水泵,噴頭向換熱器的散熱片噴水，水泵將散落到儲水皿內(nèi)的水抽至上部管道或換熱室外部的水箱內(nèi)；噴淋器上設(shè)有噴淋調(diào)節(jié)閥，噴淋調(diào)節(jié)閥根據(jù)冷卻水池中水溫和環(huán)境溫度的大小開啟與關(guān)閉噴淋器及調(diào)節(jié)噴淋水量的大小，使得冷卻水溫達(dá)到合理溫度。上述換熱室內(nèi)外層和煙囪內(nèi)外層，由保溫材料制成或外表面涂有保溫材料。參考附圖2，與附圖I不同之處僅在于，煙囪I底部不直接與換熱室連接，而是通過一個傾斜的管道將分離兩地的煙囪I與換熱室連接。本發(fā)明實施例具有如下優(yōu)點首先，安裝和維修換熱室時，操作方便；其次，煙囪建造在另一基地上，減少了安裝在換熱室上面的畑 對基層的壓カ；最后，避免了畑 對換熱室外層的壓力，換熱室外層的材料可以減薄，降低成本。參考附圖3，附圖3在附圖I的基礎(chǔ)上，空氣腔出口和在煙囪I入口之間設(shè)有增加渦輪發(fā)電機(jī)11，渦輪發(fā)電機(jī)11的空氣出口上方設(shè)有散熱片10，散熱片10連接有熱管12的冷端，熱管12的熱端伸入熱水箱2內(nèi)。加熱通過渦輪做功后的空氣，提高煙囪I的抽力，增大發(fā)電機(jī)渦輪的壓差，發(fā)電功率高。主要用于嚴(yán)重缺水的地區(qū)，不裝噴淋裝置，冷卻水溫度高，從冷凝器出來的熱水溫度高，與環(huán)境溫度溫差大，熱能浪費(fèi)多，該系統(tǒng)可以回收部分電倉^:。本發(fā)明煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)具有如下特點I)在降溫相同的條件下水蒸發(fā)損失最小本發(fā)明噴淋水在管道和散熱片表面上汽化帶走熱量，空氣濕度増加，濕度増大后的空氣導(dǎo)熱系數(shù)提聞，比熱提聞，換熱能力提聞。越往上水管中的水溫度越聞，濕空氣越往上升溫度也越高，空氣相對濕度越小， 濕空氣攜帶熱量越多。熱水箱置于換熱器上面，且處于煙囪底部，空氣溫度達(dá)到最高，空氣相對濕度最小，煙囪底部濕空氣的溫度與煙囪ロ部溫度溫差較大，煙囪抽カ較大，空氣流速高，從煙囪中排出的是不飽和空氣，濕空氣中的水的吸熱能力得到很好發(fā)揮，在降溫相同的條件下水蒸發(fā)損失最小。2)空間利用率高換熱室內(nèi)安裝豎式換熱器，空氣從底部進(jìn)入，換熱行程長；換熱室內(nèi)安裝多排豎式換熱器，換熱面積大，閑置空間小，換熱室空間利用率高，解決目前空冷塔単位直徑換熱面積小的問題。3)受環(huán)境影響小將換熱室、冷卻水池、儲氣箱和地下進(jìn)氣管道安置在地面下，減小環(huán)境溫度對換熱裝置的直接影響；利用地面下溫度變化小的特性，使得進(jìn)入儲氣箱的空氣揉合，起到消除環(huán)境溫度劇烈變化的作用。4)冷卻水溫度變化小根據(jù)冷卻水溫、環(huán)境溫度的變化調(diào)節(jié)進(jìn)氣ロ的進(jìn)氣量、換熱器噴淋、加熱冷空氣等，降低環(huán)境溫度變化對冷卻水溫度的影響，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。溫度高時向換熱器表面噴淋水，降低冷卻水溫度；冬季利用換熱后需要冷卻的水加熱冷空氣，解決水管凍裂問題；且熱水也被冷卻，解決了極端環(huán)境溫度時冷卻水溫度變化大的問題。同時末級葉片設(shè)計與水冷的一祥或接近，發(fā)電效率提高。5)換熱面積大且空氣流速高采用豎式換熱器，在與空冷塔相同直徑的條件下?lián)Q熱面積大，或者說在換熱面積相同的條件下?lián)Q熱室直徑??；空氣與熱水逆向流動，換熱器下部與新鮮空氣換熱多，上部熱水箱空氣溫度高，煙囪底部與ロ部溫差大，且煙囪高度比空冷塔高，煙囪抽カ大，空氣流速聞；兩者結(jié)合就是換熱空氣流量大。本發(fā)明各實施例中的儲氣箱也可以采用以換熱室為中心的環(huán)形儲氣箱，冷卻水池也可以采用以換熱室為中心環(huán)形冷卻水池，因此更有利降低環(huán)境溫度對本發(fā)明煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)的影響。本發(fā)明煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)可用于表面式和混合式間接空冷機(jī)組，略加改變，也可用于直冷式空冷機(jī)組，且不需要風(fēng)機(jī)。本發(fā)明還有多種實施方式，但凡在本發(fā)明的精神和實質(zhì)范圍內(nèi)，所作的任何改變、等同替換和改進(jìn)，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括位于地面上的煙囪，位于地面下的換熱室、冷卻水池、儲氣箱和地下進(jìn)氣管道，所述煙 底部與所述換熱室外層頂部連接，所述換熱室包括內(nèi)層空腔和內(nèi)外夾層的空氣腔，所述內(nèi)層空腔頂部設(shè)有熱水箱，所述空氣腔內(nèi)設(shè)有換熱器，所述換熱器進(jìn)水管與所述熱水箱連接，所述換熱器出水管與所述冷卻水池連接；所述換熱室外層的下部設(shè)有進(jìn)氣口，所述地下進(jìn)氣管道與所述儲氣箱入口連接，所述儲氣箱出氣口與所述換熱室進(jìn)氣口連接。
2.如權(quán)利要求I所述的煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述地下進(jìn)氣管道外層部分設(shè)有水套，所述水套的上端與所述熱水箱連接，所述水套的下端與所述冷卻水池連接。
3.如權(quán)利要求I所述的煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器上設(shè)有噴淋器，所述噴淋器上設(shè)有噴淋調(diào)節(jié)閥。
4.如權(quán)利要求I所述的煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣腔被分成多個區(qū)域，每個區(qū)域豎直設(shè)置多個隔層，每個隔層空間放置有換熱器。
5.如權(quán)利要求I所述的煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣箱出氣口或換熱 器進(jìn)氣口設(shè)有進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥。
6.如權(quán)利要求I所述的煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述地下進(jìn)氣管道入口設(shè)有過濾器。
7.如權(quán)利要求I所述的煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣箱為圍繞換熱室的環(huán)形空間。
8.如權(quán)利要求I至7任意一項所述的煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣腔出口和煙囪入口之間設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)，所述渦輪發(fā)電機(jī)的空氣出口上方設(shè)有散熱片，所述散熱片連接有熱管的冷端，所述熱管的熱端深入所述熱水箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及空氣冷卻技術(shù)，公開了一種煙囪式空氣冷卻系統(tǒng)。系統(tǒng)包括位于地面上的煙囪，位于地面下的換熱室、冷卻水池、儲氣箱和地下進(jìn)氣管道，煙囪底部與換熱室外層頂部連接，換熱室包括內(nèi)層空腔和內(nèi)外夾層的空氣腔，內(nèi)層空腔頂部設(shè)有熱水箱，空氣腔內(nèi)設(shè)有換熱器，換熱器進(jìn)水管與熱水箱連接，換熱器出水管與冷卻水池連接；換熱室外層的下部設(shè)有進(jìn)氣口，地下進(jìn)氣管道與儲氣箱入口連接，儲氣箱出氣口與換熱室進(jìn)氣口連接。本發(fā)明空氣冷卻系統(tǒng)部分設(shè)置于地面下，環(huán)境影響較小，可根據(jù)冷卻水溫變化調(diào)節(jié)進(jìn)氣量、噴淋水量、與冷空氣換熱的熱水量，使得冷卻水溫度變化小，真空度變化小，對機(jī)組的沖擊小，水管不會凍裂，且發(fā)電效率高。
文檔編號F28B1/00GK102759280SQ20121026893
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者趙振海 申請人:趙振海