一种新型八爪冷却塔的制作方法

1.本发明涉及发电厂冷却塔提高冷却效率及湿热蒸汽零排放，具体是指一种新型八爪冷却塔。


背景技术：

2.冷却塔是发电厂生产发电过程中重要的传热，传质设备，世界上最早的钢筋混凝土冷却塔由时任荷兰国家矿产部的学者提出。1918年经过不懈努力，其提出的双曲线旋转薄壳冷却塔终于成为了现实。英国最早使用这种冷却塔。20世纪30年代以来在各国广泛使用，40年代在中国东北抚顺电厂、阜新电厂先后建成双曲线型冷却塔群。一个世纪以来。冷却塔的结构、换热方式延续至今没有实质性的改进。冷却塔作用是通过热质交换。将高温冷却水的热量散入大气中，将循环冷却水的温度降低。其冷却水作用主要靠冷热两股流体在塔内混合接触，借助两股流体间的水蒸汽分压力差，使热流体部分蒸发并自身冷却。
3.双曲线自然通风冷却塔的组成可分为塔筒结构和淋水装置两大部分。塔筒结构包括冷却塔贮水池、人字柱冷却塔进风口、通风筒等；淋水装置包括配水管和配水槽，喷溅装置、淋水填料、除水器等。冷却塔能否完好的工作是满负荷发电和安全发电的必要条件，只有冷却塔有足够的冷却效果，向汽轮发电机组的凝汽器提供足够冷却水，才能保证凝汽器的真空度。冷却水的温度愈低，等量蒸汽所做的功愈大，其有效利用率也就愈高。冷却塔能否达到应有的效果是发电能否省煤、省电、省水节约能源、降低发电成本的一项重要条件。
4.冷却塔塔筒的作用是组织气流，形成自然抽力，将冷空气吸入塔内，将塔内湿热蒸汽有组织地排向高空，减少湿热蒸汽涡流，减少通风阻力，循环水在冷却塔中以传热和蒸发的方式完成热交换。
5.冷却塔的配水系统为冷却塔的入口水经压力管道流经竖井，分流至各水槽管，再经喷溅装置形成水珠洒落到淋水填料上，淋水填料的作用是使进入冷却塔的热水尽可能的形成水膜，以增加水与空气的接触面积和接触时间，有利于水和空气的热质交换。
6.冷却塔的冷却幅度的变化完全依靠自然温度、湿度、风速所决定，在夏季冷却水的实际温度与设计的最佳温度相差较大，因受自然环境条件因素的影响及技术的缺失，循环冷却水换热效率低。这是困扰国内外企业及科研院所有待解决的技术难题。
7.北方寒冷地区进入冬季后，环境温度可降至
‑
35℃，昼间温差15℃，冷空气过低，日温差具有不确定性，致使循环水过度冷却，造成冷却塔配水系统、淋水系统及填料装置结冰而损坏。为防止循环冷却塔过度冷却严重结冰损坏设备，大部分机组的冷却塔进风口处都采用悬挂挡风板的方法。
8.而欧洲近年采用多层金属网冰幕防冻方法来阻挡冷空气，以减少进入冷却塔的进风量，从而控制循环冷却塔及其附属设备不结冰，达到保护设备的目的。冬季气温变化的规律是昼高夜低，致使机组真空呈现昼低夜高的趋势，与机组负荷变化趋势，昼高夜低的方向相逆。为确保循环冷却塔防冻的安全，悬挂挡风板的数量应满足负荷低谷后半夜时段环境温度最低，机组真空高时的安全运行需要，随着环境温度回升，机组负荷率逐渐升高，不利
于机组的经济运行。由于悬挂挡风板的工作受天气情况风向、风速的影响较大，无法达到根据环境温度、湿度及负荷的变化随时调整的要求。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是：1)湿热蒸汽回收零排放；2)夏季循环水冷却不受自然界温度、湿度影响；3)北方寒冷冬季，解决冷却塔冻害与汽轮机热效率之间的矛盾，以满足生产需要。
10.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种新型八爪冷却塔，包括塔体、进风口、排气窗、湿热蒸汽出口一、湿热蒸汽出口二、负压变频风机一、负压变频风机二、引风筒、竖井管道、压力管道、喷雾嘴一、水池、原水源管道、上水管路、喷雾嘴二、循环水出口暗渠、水力发电机、贮水池、深井泵、塔支柱、金属网、喷雾嘴三、支管管路、八爪风道一、空气冷却区、八爪风道二、帽檐，塔体顶部采用封闭式设计并设有三个或多个排气窗，排气窗下方的塔体墙壁上按排气量设有多个湿热蒸汽出口一，湿热蒸汽出口一两侧设有湿热蒸汽出口二，一侧的湿热蒸汽出口二下方通过八爪风道一连接有贮水池，另一侧的湿热蒸汽出口二下方通过八爪风道二连接有水池；湿热蒸汽出口一下方设有负压变频风机二，负压变频风机二下方设有压力管道，压力管道下部加装有多个喷雾嘴一，负压变频风机二下方的压力管道底部连接有插入贮水池的竖井管道，压力管道与竖井管道的连接管路上加装有引风筒；
11.塔体两端设有塔支柱，一端的塔支柱侧部加装有金属网，金属网一侧设有支管管路，支管管路侧部连接有多个喷雾嘴三，支管管路端部连接有插入贮水池的深井泵；另一端的塔支柱上开设有进风口，塔支柱侧部设有侧部带有喷雾嘴二的上水管路，上水管路端部连接有原水源管道，进风口和上水管路间形成空气冷却区；
12.贮水池一侧连接有循环水出口暗渠，循环水出口暗渠处设有水力发电机。
13.本发明与现有技术相比的优点在于：1)使湿热蒸汽零排放；2)夏季通过喷雾降温改变冷却塔进风口干、湿球温度，增加进风量的方法，达到降低循环水的温度，提高冷却塔冷却效率；3)在冬季借用寒冷的空气及温度的变化差，利用喷雾结冰自动调风装置，自动控制冷却塔进风口的进风量，不论自然温度如何变化，确保寒冷天气淋水区域不结冰的情况下，昼夜冷却水温度控制在凝汽器“最佳”真空内运行。
14.作为改进，负压变频风机一做功后湿热蒸汽由湿热蒸汽出口一进入八爪风道二连接的水池，混合于水待分配使用。
15.作为改进，负压变频风机一在冬季工作时，做功吸入湿热蒸汽出口二出口内的蒸汽，排入八爪风道一连接的贮水池，混合于水循环使用。
16.作为改进，竖井管道内的高温循环水分配至压力管道的多个分支管路内，经喷雾嘴一喷出，在下落过程完成传导、蒸发后进入贮水池。
17.作为改进，进风口外设有帽檐，帽檐下方安装有一周的上水管路与原水源管道连接，上水管路上的喷雾嘴二采用向内、多层喷雾减少盲区以扩大空气冷却区，通过进风口由负压变频风机二所产生的负压区经由引风筒从淋水区域到达负压区。
18.作为改进，塔支柱的进风口外帽檐下方安装一周金属网，金属网外侧设有喷雾嘴三构成的喷雾机构，喷雾机构由贮水池内的深井泵提供水源流经支管管路分配到每个喷雾
嘴三中并喷出雾化水，洒落到金属网上形成带有孔径的冰膜。
19.作为改进，新型八爪冷却塔的自动控制系统采用智能温度控制仪，主要有温度传感器、时间继电器、冰膜厚度调节器和连接水泵电机的交流接触器，通过传感器检测循环水温度，设定下限启动，上限停止，循环水温度达到下限时，智能温度控制仪按程序指令连接电源，时间继电器计时，水泵启动运行。
附图说明
20.图1是一种新型八爪冷却塔的结构示意图。
21.如图所示：1、塔体，2、进风口，3、排气窗，4、湿热蒸汽出口一，5、湿热蒸汽出口二，6、负压变频风机一，7、负压变频风机二，8、引风筒，9、竖井管道，10、压力管道，11、喷雾嘴一，12、水池，13、原水源管道，14、上水管路，15、喷雾嘴二，16、循环水出口暗渠，17、水力发电机，18、贮水池，19、深井泵，20、塔支柱，21、金属网，22、喷雾嘴三，23、支管管路，24、八爪风道一，25、空气冷却区，26、八爪风道二，27、帽檐。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
23.本发明在具体实施时，一种新型八爪冷却塔，包括塔体1、进风口2、排气窗3、湿热蒸汽出口一4、湿热蒸汽出口二5、负压变频风机一6、负压变频风机二7、引风筒8、竖井管道9、压力管道10、喷雾嘴一11、水池12、原水源管道13、上水管路14、喷雾嘴二15、循环水出口暗渠16、水力发电机17、贮水池18、深井泵19、塔支柱20、金属网21、喷雾嘴三22、支管管路23、八爪风道一24、空气冷却区25、八爪风道二26、帽檐27，所述塔体1顶部采用封闭式设计并设有三个或多个排气窗3，所述排气窗3下方的塔体1墙壁上按排气量设有多个湿热蒸汽出口一4，所述湿热蒸汽出口一4两侧设有湿热蒸汽出口二5，所述一侧的湿热蒸汽出口二5下方通过八爪风道一24连接有贮水池18，另一侧的湿热蒸汽出口二5下方通过八爪风道二26连接有水池12；所述湿热蒸汽出口一4下方设有负压变频风机二7，所述负压变频风机二7下方设有压力管道10，压力管道10下部加装有多个喷雾嘴一11，所述负压变频风机二7下方的压力管道10底部连接有插入贮水池18的竖井管道9，所述压力管道10与竖井管道9的连接管路上加装有引风筒8；
24.所述塔体1两端设有塔支柱20，一端的塔支柱20侧部加装有金属网21，所述金属网21一侧设有支管管路23，支管管路23侧部连接有多个喷雾嘴三22，所述支管管路23端部连接有插入贮水池18的深井泵19；另一端的所述塔支柱20上开设有进风口2，塔支柱20侧部设有侧部带有喷雾嘴二15的上水管路14，所述上水管路14端部连接有原水源管道13，所述进风口2和上水管路14间形成空气冷却区25；
25.所述贮水池18一侧连接有循环水出口暗渠16，循环水出口暗渠16处设有水力发电机17。
26.所述负压变频风机一6做功后湿热蒸汽由湿热蒸汽出口一4进入八爪风道二26连接的水池12，混合于水待分配使用。
27.所述负压变频风机一6在冬季工作时，做功吸入湿热蒸汽出口二5出口内的蒸汽，排入八爪风道一24连接的贮水池18，混合于水循环使用。
28.所述竖井管道9内的高温循环水分配至压力管道10的多个分支管路内，经喷雾嘴一11喷出，在下落过程完成传导、蒸发后进入贮水池18。
29.所述进风口2外设有帽檐27，帽檐27下方安装有一周的上水管路14与原水源管道13连接，上水管路14上的喷雾嘴二15采用向内、多层喷雾减少盲区以扩大空气冷却区25，通过进风口2由负压变频风机二7所产生的负压区经由引风筒8从淋水区域到达负压区。
30.所述塔支柱20的进风口2外帽檐27下方安装一周金属网21，金属网21外侧设有喷雾嘴三22构成的喷雾机构，喷雾机构由贮水池18内的深井泵19提供水源流经支管管路23分配到每个喷雾嘴三22中并喷出雾化水，洒落到金属网21上形成带有孔径的冰膜。
31.所述新型八爪冷却塔的自动控制系统采用智能温度控制仪，主要有温度传感器、时间继电器、冰膜厚度调节器和连接水泵电机的交流接触器，通过传感器检测循环水温度，设定下限启动，上限停止，循环水温度达到下限时，智能温度控制仪按程序指令连接电源，时间继电器计时，水泵启动运行。
32.本发明的工作原理：本方案是一种新型八爪冷却塔，其结构包括塔体、八爪风筒、负压变频风机、塔体支柱(进风口)、贮水池、压力管道、引风筒、喷淋系统、金属网等，进风口外侧安装喷雾降温装置及喷雾结冰自动调风装置等自动控制系统。
33.本方案的原理是不在受制于自然空气干、湿球温度变化影响，循环水换热后蒸发的湿热蒸汽，由负压变频风机组织气流形成稳定抽力，，将冷空气由进风口吸入塔内，将塔内湿热蒸汽有序组织经八爪风筒排入水池混合于水再利用，冬季直连排入贮水池混合于冷却水循环使用。
34.其中：1)循环水喷雾系统：采用直喷方式，利用封闭式竖井自身的压力，通过压力管道输入到喷嘴，喷出的雾化水滴直经在300—800微米为宜，水滴在下落过程中充分与周围冷空气接触，以蒸发传导和对流等方式完成热交换，同时无噪音。
35.2)引风筒：是指座落在竖井顶部的负压变频风机，在做功时产生的负压区用布满孔径的风筒罩在下部，其作用是将入塔冷空气，经过淋水区快速水平移动吸入到引风筒，对提高风速，增加风量，使淋水区全周均匀进风，提高循环水的冷却效率起到事半功倍的效果。
36.3)喷雾降温系统：指在八爪冷却塔进风口外侧帽檐下方设置安装一周水管路，在水管路上安装有喷雾嘴，夏季用低温水做为空气冷却剂，低温水由喷雾嘴喷出，雾化成微小颗粒的水滴，流速较快，冷暖温差相遇，扰动空气运动产生风源，在喷雾区内形成空气冷却区，冷却区外的空气不断进入，微小水滴不断吸热，使较高的空气温度经过喷雾冷却区域温度降低，然后空气、水雾双流进入塔内，为循环水冷却提供了低温冷空气创造了条件(科学统计一公斤的水激发成浮游漂浮状态的人造雾，得到的效果等于溶解七公斤的冰，一般可达6℃—10℃的降温效，极端情况下可降温度为14℃)，喷嘴喷出的低温水是由冷却塔补充原水源提供，给一周水管路分配到各分支管路最后经喷雾嘴喷出，喷出的低温雾化水滴覆盖面达冷却塔进风口面积95％以上。雾化水总量小于蒸发消耗水总量。
37.4)在北方寒冷地区冬季采用喷雾结冰自动调风装置，使循环水温度实时满足凝汽器“最佳”真空度的需要。
38.喷雾结冰自动调风装置是在冷却塔进风口处用金属网进行围挡，金属网外侧帽檐下方安装喷雾装置，喷雾装置的喷嘴经输水管路连接贮水池内的水泵，水泵由智能温度控
制仪控制启动，喷嘴的喷水方向向外，背面朝向金属网。喷雾的水源来自循环水贮水池内的冷却水，经由水泵抽入到输水管路提供给喷嘴。在一定压力下，由喷嘴喷出形成微粒水滴，水滴与冷空气逆向而行，扰动空气，水滴分解颗粒均匀，漂移散落在金属网的骨架上，在冷空气的作用下逐渐凝结形成带有孔径的冰膜，使金属网孔径逐渐由大变小，进风量随之减少，循环水温度上升。水泵停止，喷雾即停止，管路内存水由深井泵自动溢出。而带孔径的冰膜却在自然温度变化升高过程及风经过冰膜孔径进入塔内时，冰膜的孔径在慢慢的升华，进风量随之增加，而当温度降低时，再自动给水喷雾，形成新一轮结冰升华过程，使循环冷却水的温度保持在最佳温度范围内运行。
39.自动控制系统采用智能温度控制仪，主要有温度传感器，时间继电器，冰膜厚度调节器和连接水泵电机的交流接触器，通过传感器检测循环水温度，设定下限启动，上限停止。循环水温度达到下限时，智能温度控制仪按程序指令连接电源，时间继电器计时，水泵启动运行。
40.达到设定温度上限时水泵自动停止
41.喷雾结冰自动调风装置，是利用自然界的三大资源：1)水，冷却塔贮水池的循环水；2)风，冬季的冷空气；3)负压，温度的变化及塔内的抽力。冰膜孔径周期性形成是遵循水的三态变化规律，从液态、固态、汽态的转化过程，使入塔进风量随着环境温度的变化自动调控匹配进风量，这是利用先进技术方法应对不同地区自然条件的无序变化。科学、合理、有序相结合，並使不可控的因素变可利用的资源，经实践捡验复杂的问题化整为零，真正实现了循环水温度精准可控。以上三项技术指标完成，才构成高效率节能冷却塔。
42.实施例：
43.建造一座八爪冷却塔、塔顶为封闭式并留有有多个安全排气窗。湿热蒸汽零排放方案，塔体墙壁上按排气量布置湿热蒸汽出口，负压变频风机做功后湿热蒸汽由湿热蒸汽出口进入经过八爪风道连接水池混合于水待分配使用。冬季负压变频风机做功吸入5湿热蒸汽出口内的蒸汽，排入八爪风道连接贮水池混合于水循环使用。
44.1)喷淋系统实施方案：高温循环水流经竖井管道(顶部为密封式)，分配各分支压力管道，经喷雾嘴喷出，下落过程完成传导、蒸发后进入贮水池。湿热蒸汽上升经负压变频风机引入到八爪风道排入水池混合于水。
45.2)夏季喷雾降温实施方案：在冷却塔进风口外帽檐下方安装一周上水管路与原水源管道连接，上水管路有喷雾嘴，采用向内、多层喷雾减少盲区以扩大空气冷却区，通过进风口由7负压变频风机所产生的负压区引风筒经淋水区域到达负压区。
46.3)喷雾结冰自动调风装置：在八爪冷却塔塔支柱进风口外帽檐下方安装一周金属网，金属网外侧安装喷雾系统，由贮水池内深井泵提供水源流经支管管路分配到喷雾嘴喷出雾化水，洒落到金属网上形成带有孔径的冰膜。
47.4)自动控制系统由plc可编程序完成。八爪冷却塔的所有动力用电来源于循环水出口暗渠，安装水力发电机。
48.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
49.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。