[发明专利]一种中低位集水高效节能自然通风逆流式冷却塔

说明书

技术领域

本发明属于火/核电领域，涉及提高发电厂的发电效率，具体来说，是一种中低位集水高效节能自然通风逆流式冷却塔。

背景技术

自然通风逆流式冷却塔是一种蒸发冷却装置，主要用于火/核电领域，为汽轮电机的冷端提供冷源。冷却塔的效率高（冷却塔的出塔水温低），汽轮机的效率就能提高，若发同样的电，高效的冷却塔需要燃烧的煤就少，可节约燃料减低二氧化碳排放，可节约能源。自然通风逆流式冷却塔由塔筒1、淋水填料2、配水系统3及集水池4等组成，如图1所示。热水进入冷却塔后经过配水系统3将水喷洒在淋水填料2的顶面上，与空气进行传热传质，热传给空气，空气温度湿度增大，密度减小，在塔内外的空气密度差的浮力作用下，空气由进风口流入，经过雨区5、淋水填料2和喷淋区7的热质交换后，再经过塔筒1将水中的热逸向大气。通风量的大小与密度差成正比与冷却塔的气流阻力成反比；其中，喷淋区7与淋水填料2的换热量约占整个冷却塔换热量的80%，雨区5约占20%。冷却塔的阻力主要包括淋水填料2、气流转向、塔内的结构、雨区5阻力及出口动能损失；其中，雨区5阻力占整塔阻力的约40%，雨区5的阻力由横向与垂向阻力构成，横向阻力占雨区5阻力的约60%^［1、2］。由于雨区5的阻力，冷却塔内淋水填料2断面的空气流速形成内低外高，因此，要提高自然通风逆流式冷却塔效率，主要提高淋水填料2的换热效率、减小冷却塔的气流阻力（或增大冷却塔的通风量）和改善淋水填料2断面的风速分布。目前采用的方法有两种，一种是通过数值模拟的手段，对冷却塔的配水配风进行优化^［3、4］，主要是调整淋水填料2在塔内的布置高度和喷头的喷水密度，通过各种方案优化可获得约0.1～0.3℃的冷却塔出塔水温降低；第二种是在冷却塔的四周增加导风叶片^［5］，该方案仅在有自然风影响时，可减缓横向自然风对冷却塔的影响程度，无自然风时，并不能改善冷却塔内雨区的空气的分布，不能改善冷却塔的效率。

上述两个技术可用于新建的自然通风逆流式冷却塔优化设计也可用于已经建成塔的更新改造。第一种技术方案改变了冷却塔淋水填料2断面的气流阻力分布，对于冷却塔内的配风有所改善，但由于未能对引起冷却塔内风速分布不均匀（塔中心区域风速低外区风速高）主要原因的雨区5采取措施，所以，改善是非常有限。第二种技术方案改变了冷却塔进风口区域7的进风条件，在有自然风作用时，可以减缓横向自然风对冷却塔的运行效率的影响，在无自然风时，对冷却塔的淋水填料2断面的风速分布基本没有影响，更不能增大冷却塔内的通风量。两个方案的的一个共同点，没有关注占冷却塔总阻力的约40%的雨区5如何减小；因而，不可能对冷却塔的运行效果有实质性改变。专利ZL201120254720.2针对上述问题提出了一环形导流板装置方案，对于提高冷却塔的效率具有较大的作用，但环形导流板实施有一定的难度。

［1］、赵振国著，冷却塔，中国水利水电出版社，1997年6月

［2］、赵顺安著，海水冷却塔，中国水利水电出版社，2007年1月

［3］、赵顺安等，逆流式自然通风冷却塔二维数值模拟优化设计，水利学报，2003年第10期

［4］、黄东涛等，逆流式冷却塔填料及淋水分布的数值优化设计，应用力学学报，2000,17（1），P.102-109

［5］、徐士倩等，水冷塔空气涡流导引装置的数值模拟，北京大学学报（自然科学版），2011年第一期

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种中低位集水高效节能自然通风逆流式冷却塔，在冷却塔的淋雨区中设置有集水组件，具体为：

令冷却塔两个相互垂直的纵截面为截面A与截面B，截面A的两侧分别为冷却塔前后方向，截面B的两侧分别为冷却塔左右方向；由此，在截面A的两侧对称设置有前方集水组件与后方集水组件；截面B的两侧对称设置有左方集水组件与右方集水组件；所述前方集水组件、后方集水组件均由n个集水板构成；左方集水组件与右方集水组件均由m个集水板构成。所述前方集水组件、后方集水组件、左方集水组件与右方集水组件中各个集水板的布置于雨区外围处。