加力通風(fēng)直接空冷塔的制作方法
【專利摘要】加力通風(fēng)直接空冷塔，本發(fā)明屬于熱交換領(lǐng)域，特別涉及空冷式發(fā)電的空冷島與空氣驅(qū)動(dòng)方式。由于氣溫冬夏差別，晝夜差別，頻繁的自然風(fēng)，再加上風(fēng)速、風(fēng)向的多重變幻，使單純的自然通風(fēng)、簡(jiǎn)單的機(jī)力輔助通風(fēng)的空冷塔，很難以滿足現(xiàn)今的空冷要求，本發(fā)明采用在自然通風(fēng)筒下部周圍布置由軸流風(fēng)機(jī)和翅片管等組成的冷凝三角。使本發(fā)明在大幅提高空冷塔夏季冷卻能力的同時(shí)，大幅削弱大風(fēng)的危害，并可利用冬季空冷塔內(nèi)的過剩抽力，通過軸流風(fēng)機(jī)回收其能量，反轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)可抽出塔內(nèi)熱空氣，融通意外凍結(jié)的翅片管。本發(fā)明可配套于各種規(guī)模的直接空冷和間接空冷機(jī)組。
【專利說明】加力通風(fēng)直接空冷塔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱交換領(lǐng)域，特別涉及以空氣為冷卻介質(zhì)的空冷式發(fā)電的的自然通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)的空氣驅(qū)動(dòng)動(dòng)方式。
【背景技術(shù)】
[0002]由于水資源的日益短缺，利用空氣通過金屬表面直接或間接冷凝汽輪機(jī)乏汽，能大幅降低火力電站和核能電站用水量的空冷式發(fā)電，已在我國(guó)及全球廣泛采用。
[0003]由于空氣的熱容僅為水的1/4，密度僅為水的1/1000，空冷式發(fā)電的汽機(jī)乏汽進(jìn)入大氣環(huán)境的方式，只能由空氣溫度升高的熱焓帶走，空氣用量就特別巨大，所以汽機(jī)背壓與大氣環(huán)境關(guān)系特別密切。
[0004]而我國(guó)北方正好處于北半球西風(fēng)帶內(nèi)，一年到頭頻繁的吹風(fēng)，有的地區(qū)累計(jì)長(zhǎng)達(dá)3?4千小時(shí)，加上冬嚴(yán)寒夏酷熱，晝夜溫差達(dá)十幾二十?dāng)z氏度?，F(xiàn)行的電廠空冷方式，導(dǎo)致汽機(jī)背壓不斷的大幅度波動(dòng)，這既不經(jīng)濟(jì)安全又浪費(fèi)能源。
[0005]在夏季高溫時(shí)段，空氣在散熱器中溫升減小，無論機(jī)力通風(fēng)還是自然通風(fēng)，其冷卻能力均出現(xiàn)大幅降低，通常的辦法是采用噴水增濕降溫，利用水在散熱器上的蒸發(fā)提高冷卻效果，但汽機(jī)滿負(fù)荷背壓仍在20?30kPa之間，這不僅帶來水資源的消耗，還由于空氣中的塵土、雜質(zhì)在散熱器翅片上的結(jié)垢難以清除，反而還要降低不噴水時(shí)的空冷效果。
[0006]吹風(fēng)時(shí)段，自然通風(fēng)空冷塔使水平流動(dòng)的自然風(fēng)，在空冷塔外形成嚴(yán)重的非均勻壓力場(chǎng)，僅能通過關(guān)小正對(duì)來風(fēng)方向的百葉窗，以部份減小對(duì)空冷塔冷卻性能的干擾，由于這種源自濕式?jīng)鏊乃?nèi)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，仍不能改變夏季自然風(fēng)使空冷塔圓周進(jìn)風(fēng)總量大幅減少的結(jié)果，常常使汽機(jī)背壓迅速上升到30?40kPa以上，電廠只能被迫降低負(fù)荷，以防跳閘事故發(fā)生。
[0007]冬季時(shí)段，氣溫常在-10?_30°C之間，有的地區(qū)甚至達(dá)到_40°C以下，雖然通過關(guān)小空冷島的百葉窗、或停掉風(fēng)機(jī)，可以大幅減小冷空氣流量，由于冬季空氣密度，比夏季酷熱時(shí)段高20?30%，在散熱器中溫升又高達(dá)50?70°C，達(dá)夏季高溫時(shí)段的2?4倍，使自然通風(fēng)塔產(chǎn)生出300?400Pa的過剩抽風(fēng)能力，風(fēng)力風(fēng)向即使小幅度的隨機(jī)變化，很容易造成局部過量進(jìn)風(fēng)而凍壞散熱翅片管，為防止此事件發(fā)生，通常采取人為提高汽機(jī)背壓到8?IOkPa以上，以犧牲熱效率，減少發(fā)電量，來實(shí)現(xiàn)冬季防凍目標(biāo)。
[0008]由于上述原因，空冷式發(fā)電機(jī)組的汽機(jī)平均背壓，通常比濕式水冷發(fā)電機(jī)組高1(冬季)?3(夏季)倍，加上風(fēng)的影響，致使空冷式發(fā)電的kwh煤耗，比濕式水冷發(fā)電高5?7%，小機(jī)組甚至達(dá)10%以上。
[0009]實(shí)用新型ZL201020667597.2，變抽力自然通風(fēng)塔專利，通過采用增加可動(dòng)風(fēng)筒和塔筒直徑來提高夏季自然通風(fēng)塔的抽風(fēng)能力，但在風(fēng)力太大的地區(qū)，出于大風(fēng)安全考慮，不可能大幅增加可動(dòng)風(fēng)筒高度。
[0010]實(shí)用新型ZL201020500302.2，馭風(fēng)空冷塔專利，通過在塔內(nèi)構(gòu)造徑向分隔幕和在塔壁上部設(shè)置出氣門，來克服環(huán)境風(fēng)對(duì)自然通風(fēng)空冷塔冷卻效果的破壞，對(duì)于已建成的自然通風(fēng)塔，顯然不可能再去設(shè)置出氣門。
[0011]發(fā)明專利200910083854.X，火力發(fā)電聯(lián)合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)專利，試圖減小高溫、大風(fēng)對(duì)空冷式發(fā)電機(jī)組的不利影響。由于蒸汽冷凝單元和散熱翅片管的布置方式等問題，使其難以商業(yè)化。
[0012]此外，上述專利對(duì)于在冬季運(yùn)行存在的問題還缺乏較好的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]鑒于現(xiàn)行自然及機(jī)力輔助通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)，使發(fā)電機(jī)組夏季、吹風(fēng)時(shí)段、冬季汽機(jī)背壓高，kwh熱耗、成本高，已有專利改進(jìn)方案的不足。本發(fā)明向社會(huì)公開一種，能克服現(xiàn)行裝置缺點(diǎn)的，加力通風(fēng)直接空冷塔。
[0014]1.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，組成散熱器的冷凝三角如圖2所示，由蒸汽分配管(I)、翅片管(2)、冷凝水收集管(3)、軸流風(fēng)機(jī)(4)組成；驅(qū)動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)(4)的電機(jī)為電動(dòng)發(fā)電兩用電機(jī)；翅片管(2)的管間距如圖3、圖4所示，翅片管(22)與翅片管(23)之間的列間距A、翅片管(24)與翅片管(25)之間的列間距A，翅片管(23)與翅片管(24)之間的列間距B的比值:Α/Β = 0.2~0.35、或0.3~0.5、或
0.5~0.7、或0.7~0.99 ;翅片管(22)、翅片管(23)、翅片管(24)、翅片管(25)截面采用圓形；將若干冷凝三角按圖5、圖6所示的方式，與入口蒸汽總管(5)、環(huán)形蒸汽總管(6)、風(fēng)筒(7)組成加力通風(fēng)直接空冷塔。
[0015]2.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，加力通風(fēng)直接空冷塔的散熱器由6~12個(gè)、或13~30個(gè)、或31~100冷凝三角組成。
[0016]3.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，一個(gè)冷凝三角中的軸流風(fēng)機(jī)⑷的數(shù)量為I~3·臺(tái)、或4~6臺(tái)、或7~30臺(tái)；軸流風(fēng)機(jī)⑷出風(fēng)口到翅片管(2)之間的空氣通道為一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)一個(gè)獨(dú)立通道、或兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)共用一個(gè)通道、或三臺(tái)及以上軸流風(fēng)機(jī)一個(gè)通道。
[0017]4.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，風(fēng)簡(jiǎn)(7)外形為圓柱形、或雙曲線形、或橢圓形；風(fēng)筒高度為筒頂出口直徑的的0.3~0.6倍、或0.6~
1.0倍、或I~6倍。
[0018]5.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，組成冷凝三角的軸流風(fēng)機(jī)(4)如圖7所示，在一側(cè)設(shè)轉(zhuǎn)軸，可以開啟，并大于90°的角度。
[0019]6.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，在軸流風(fēng)機(jī)
(4)進(jìn)口設(shè)置隔風(fēng)簾。
[0020]7.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，軸流風(fēng)機(jī)(4)采用多葉片低轉(zhuǎn)數(shù)的驅(qū)動(dòng)空氣的、或被空氣驅(qū)動(dòng)的兩用型葉片。
[0021]8.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，冷凝三角中的翅片管(2)采用圖8的豎直方式布置，可用于對(duì)液體的冷卻，即可用于間接空冷系統(tǒng)。
[0022]采用以上發(fā)明具有以下積極效果:
[0023]1.用配有電動(dòng)發(fā)電兩用電機(jī)的軸流風(fēng)機(jī)(4)取代傳統(tǒng)的只能減少風(fēng)量的百葉窗，組成的冷凝三角單元，大大增強(qiáng)了空冷塔的空氣流量的調(diào)節(jié)功能。夏季高溫時(shí)段，軸流風(fēng)機(jī)送風(fēng)與空冷塔抽風(fēng)相結(jié)合，可以使冷卻風(fēng)量成倍增加，進(jìn)而使散熱器總傳熱系數(shù)增加，初始溫差、汽機(jī)背壓大幅降低。
[0024]2.一個(gè)冷凝三角的軸流風(fēng)機(jī)與散熱翅片管之間布置對(duì)應(yīng)的獨(dú)立通道，便于在夏季吹風(fēng)時(shí)段，空冷塔散熱器圓周方向、高度方向風(fēng)壓大幅變化時(shí)，對(duì)進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行及時(shí)的、分別調(diào)控。正對(duì)來風(fēng)方向的冷凝三角，甚至可以利用風(fēng)機(jī)發(fā)電來阻滯風(fēng)量的灌入；側(cè)風(fēng)方向，風(fēng)機(jī)可以通過變頻系統(tǒng)分別送電，或滿功率、或部份功率運(yùn)行，以彌補(bǔ)自然風(fēng)降低的局部進(jìn)風(fēng)量，保證汽機(jī)低背壓運(yùn)行。
[0025]3.冬季氣溫低，冷卻空氣用量比夏天成倍減少，但對(duì)于大中型空冷電廠，其流量仍然十分巨大，空氣在散熱器內(nèi)溫升達(dá)40°C以上，空冷塔過剩抽力成倍增加，可利用配有電動(dòng)發(fā)電兩用電機(jī)的軸流風(fēng)機(jī)(4)，加載發(fā)電勵(lì)磁，控制其冷卻空氣的流量，并將其壓差勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能；冬季吹風(fēng)時(shí)，通過自動(dòng)控制回路,對(duì)每一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)加載不同的發(fā)電勵(lì)磁,對(duì)所對(duì)應(yīng)的局部散熱器的熱負(fù)荷進(jìn)行精確控制，既防止了冬天吹風(fēng)時(shí)段，散熱器凍壞，又回收了空冷塔產(chǎn)生的壓差勢(shì)能，同時(shí)還達(dá)到了空冷汽機(jī)在冬季，以濕冷機(jī)組的相同低背壓運(yùn)行的效果。
[0026]3.在無風(fēng)、或微風(fēng)和氣溫(TC?10°C時(shí)段，可以將軸流風(fēng)機(jī)⑷置于圖7所示的開啟位置，以降低自然通風(fēng)時(shí)的空氣流動(dòng)阻力。
[0027]4.圓形翅片管散熱系數(shù)，隨迎風(fēng)面風(fēng)速增大的衰減速率小于單排管和橢圓管，采用圓形翅片管有利于夏季大風(fēng)量運(yùn)行時(shí)提高冷卻效果；采用A < B的列間距，可有效提高圓形翅片管的放熱能力。
[0028]5.軸流風(fēng)機(jī)(4)設(shè)在空冷塔在外側(cè)，便于檢修；風(fēng)機(jī)進(jìn)口設(shè)置隔風(fēng)簾，用于冬季減少風(fēng)量和停車等需要時(shí)，調(diào)整、或切斷軸流風(fēng)機(jī)、冷凝三角與外界的空氣通道；風(fēng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，可以抽出塔內(nèi)的熱空氣，對(duì)意外凍結(jié)的散熱器進(jìn)行回暖解凍處理。
[0029]6.加力通風(fēng)直接空冷塔，可用于10麗?1500MW冷卻負(fù)荷的直接空冷系統(tǒng)。
[0030]7.調(diào)整冷凝三角中翅片管及熱介質(zhì)通道的形狀和方位，即圖8所示，本發(fā)明可用于間接空冷系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]附圖1，ZL200920242941.0專利，采用自然通風(fēng)的直接空冷凝汽器俯視圖。
[0032]附圖2，本發(fā)明所述的冷凝三角俯視圖，由蒸汽分配管(I)、翅片管(2)、冷凝水收集管(3)、軸流風(fēng)機(jī)(4)組成。
[0033]附圖3，組成翅片管⑵的放大俯視圖，以說明翅片管間距A、B間的關(guān)系。
[0034]附圖4，組成翅片管⑵軸向視圖，即附圖2中的G-G視圖，進(jìn)一步說明翅片管間距A、B間的關(guān)系。
[0035]附圖5，加力通風(fēng)直接空冷塔的主視圖。
[0036]附圖6，加力通風(fēng)直接空冷塔的俯視圖。
[0037]附圖7，軸流風(fēng)機(jī)(4)處于開啟狀態(tài)的本發(fā)明俯視圖。
附圖8，本發(fā)明中，翅片管(2)采用豎直方式布置的冷凝三角單元立體視圖。
[0038]圖中:
[0039]1.蒸汽分配管。
[0040]2.翅片管。[0041]21.翅片管上的散熱翅片。
[0042]22.第一列翅片管。
[0043]23.第二列翅片管。
[0044]24.第三列翅片管。
[0045]25.第四列翅片管。
[0046]3.冷凝水收集管。
[0047]4.軸流風(fēng)機(jī)。
[0048]5.空冷島蒸汽進(jìn)口總管。
[0049]6.環(huán)形蒸汽總管。
[0050]7.風(fēng)筒。
[0051]A.翅片管第一、二列、或第三、四列之間的列間距。
[0052]B.翅片管第二、三列之間的列間距。
【具體實(shí)施方式】
[0053]以660MW空冷機(jī)組說明【具體實(shí)施方式】:
[0054]空冷塔零米直徑120米，出口直徑90米，空冷塔總高150米；熱空氣入口高度30米；冷凝三角高度30米，共計(jì)36個(gè)；散熱器總面積200萬平方米，迎風(fēng)面積16666平方米；翅化比120。
[0055]35°C氣溫，風(fēng)筒抽力90Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速2.7米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供全壓50Pa的送風(fēng)動(dòng)力，風(fēng)量585m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，消耗總功率3000kw，汽機(jī)背壓18kPa。
[0056]20°C氣溫，風(fēng)筒抽力lOOPa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速2.7米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供40Pa分壓，風(fēng)量585m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，消耗總功率2400kw，汽機(jī)背壓IOkPa ；
[0057]10°C氣溫，風(fēng)筒抽力106Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速2.7米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供35Pa分壓，風(fēng)量585m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，消耗總功率2100kw，汽機(jī)背壓6kPa。
[0058]5°C氣溫，風(fēng)筒抽力122Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速2.7米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供18Pa分壓，風(fēng)量585m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，消耗總功率lOOOkw，汽機(jī)背壓4.2kPa。
[0059](TC氣溫，風(fēng)筒抽力140Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速2.7米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供OPa分壓，風(fēng)量585m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，消耗總功率0.0Okw,汽機(jī)背壓3.6kPa。
[0060]_5°C氣溫，風(fēng)筒抽力165Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速1.8米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供-40Pa分壓，風(fēng)量390m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，發(fā)電回收總功率650kw，汽機(jī)背壓3.0kPa0
[0061]-15°C氣溫，風(fēng)筒抽力220Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速1.38米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供_95Pa分壓，風(fēng)量300m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，發(fā)電回收總功率1200kw，汽機(jī)背壓3.0kPa。
[0062]-25°C氣溫，風(fēng)筒抽力300Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速1.04米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供-175Pa分壓，風(fēng)量240m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，發(fā)電回收總功率1800kw，汽機(jī)背壓3.0kPa0
[0063]-35°C氣溫，風(fēng)筒抽力370Pa，迎風(fēng)面最大風(fēng)速0.86米，風(fēng)機(jī)數(shù)量72臺(tái)，風(fēng)機(jī)提供-255Pa分壓，風(fēng)量200m3/s，風(fēng)機(jī)直徑9.14米，發(fā)電回收總功率2200kw，汽機(jī)背壓3.0kPa0
【權(quán)利要求】
1.加力通風(fēng)直接空冷塔，由風(fēng)筒、散熱器、風(fēng)機(jī)等組成，其特征在于，組成散熱器的冷凝三角，由蒸汽分配管(I)、翅片管(2)、冷凝水收集管(3)、軸流風(fēng)機(jī)(4)組成；驅(qū)動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)(4)的電機(jī)為電動(dòng)發(fā)電兩用電機(jī)；翅片管(2)內(nèi)部的翅片管(22)與翅片管(23)之間的列間距A、翅片管(24)與翅片管(25)之間的列間距A，翅片管(23)與翅片管(24)之間的列間距B的比值:A/B = 0.2?0.35、或0.3?0.5、或0.5?0.7、或0.7?0.99 ;翅片管(22)、翅片管(23)、翅片管(24)、翅片管(25)截面采用圓形；將若干冷凝三角與環(huán)形蒸汽總管(6)、入口蒸汽總管(5)、風(fēng)筒(7)組成加力通風(fēng)直接空冷塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加力通風(fēng)直接空冷塔，其特征在于，組成散熱器的冷凝三角數(shù)量為6?12個(gè)、或13?30個(gè)、或31?100組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加力通風(fēng)直接空冷塔，其特征在于，一個(gè)冷凝三角中的軸流風(fēng)機(jī)⑷的數(shù)量為I?3臺(tái)、或4?6臺(tái)、或7?30臺(tái)；軸流風(fēng)機(jī)⑷出風(fēng)口到翅片管(2)之間的空氣通道為一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)一個(gè)獨(dú)立通道、或兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)共用一個(gè)通道、或三臺(tái)及以上軸流風(fēng)機(jī)一個(gè)通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加力通風(fēng)直接空冷塔，其特征在于，風(fēng)筒(7)外形為圓柱形、或雙曲線形、或橢圓形；風(fēng)筒高度為筒頂出口直徑的的0.3?0.6倍、或0.6?1.0倍、或I?6倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加力通風(fēng)直接空冷塔，其特征在于，組成冷凝三角的軸流風(fēng)機(jī)(4)在其一側(cè)設(shè)轉(zhuǎn)軸，使其可以旋轉(zhuǎn)開啟，并大于90°的角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加力通風(fēng)直接空冷塔，其特征在于，在軸流風(fēng)機(jī)(4)進(jìn)口設(shè)置隔風(fēng)簾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加力通風(fēng)直接空冷塔，其特征在于，軸流風(fēng)機(jī)(4)采用既可驅(qū)動(dòng)空氣又可被空氣驅(qū)動(dòng)的兩用型葉片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加力通風(fēng)直接空冷塔，其特征在于，組成冷凝三角中的翅片管(2)豎直布置,管內(nèi)介質(zhì)為液體。
【文檔編號(hào)】F28B1/06GK103712473SQ201210375369
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月8日
【發(fā)明者】李寧 申請(qǐng)人:李寧