[发明专利]一种间冷塔用可气侧自均流的分柱防冻式冷却单元

说明书

技术领域

本发明属于火/核电站间接空冷领域，特别涉及一种间冷塔用可气侧自均流的分柱防冻式冷却单元。

背景技术

随着我国水资源管理制度的日趋严格，间接空冷塔作为火/核电站的一种冷却方式，逐渐应用于我国西北、华北等干旱缺水地区。通常间接空冷塔内的循环水通过冷却三角型散热器以对流换热的方式，将热量传递给环境空气。因此其冷却极限为环境空气干球温度，冷却能力相对较低，特别是夏季炎热工况，极易造成间接空冷电站出力不足的现象。同时由于间冷塔运行在我国冬季比较寒冷的西北和华北地区，冬季冷却柱散热管束的局部过冷是影响间冷塔安全运行的主要问题。

根据现有的研究表明，间冷塔冷却特性受进风空气流场结构及其进风量影响较大，而环境自然风的存在则会直接改变进塔空气流场结构及其进风量的大小，并最终影响间冷塔的整体冷却性能及其水温分布。

如图1所示，为现有的间接空冷电站用自然通风间接空冷塔，三角型冷却单元1在进风口外侧竖直布置。如图2所示，为现有间冷塔三角型冷却单元的纵向投影。由图2可知，三角型冷却单元竖直布置在间冷塔塔壳2下方的间冷塔支柱3和封板4的外侧，由散热冷却柱5和进气百叶窗6组成，其中进气百叶窗6为板片结构，水平布置在三角型冷却单元外侧；循环水自冷却柱下方水管7进入冷却柱上水侧管束后经下水侧管束流出，而环境空气8则横掠散热管束以对管内循环水进行冷却。如图3所示，为现有间冷塔一个三角型冷却单元的横截面结构示意图。由图2、图3可知，现有三角型冷却单元的进气百叶窗6，水平横接在两冷却柱外端。由图3可知，两个结构相同的冷却柱和一个进气百叶窗6组成一个三角型冷却单元，因其呈三角形状，又称之为冷却三角。由于现有间冷塔用三角型冷却单元即冷却三角内并无任何均流措施，在环境风条件下，冷却三角进气百叶窗处空气速度出现偏离时，必然造成两冷却柱通风量及冷却性能的差异。如图4所示，为现有冷却三角的一侧冷却柱的横截面结构示意图，冷却柱采用的翅片管束式散热器，通常为4排管或6排管。

如图5所示，为现有间冷塔冷却三角布置方式的半塔横截面示意图。由图5可知，沿间冷塔半塔周向，冷却三角可组成五个冷却扇段，沿整塔周向则可组成十个冷却扇段。为研究环境自然风14的影响，将迎风侧最头端的冷却三角的周向角度θ定义0°，将背风侧最后一个三角型冷却单元的周向角度定义为180°。基于该预定义，间冷塔半塔五个扇段的周向角度依次为：第一扇段15，涵盖的扇角范围为0°～36°；第二扇段16，涵盖的扇角范围为36°～72°；第三扇段17，涵盖的扇角范围为72°～108°；第四扇段18，涵盖的扇角范围为108°～144°；第五扇段19，涵盖的扇角范围为144°～180°。如图5所示，各冷却三角沿间冷塔周向均匀布置，冷却三角中心线20的一侧延长线过间冷塔中心21。

为方便说明环境自然风14对间冷塔各冷却三角的冷却性能的影响，现将一个冷却三角的两个冷却柱分别预定义为θ_-1冷却柱9和θ₊₂冷却柱13，其中θ_-1冷却柱9位于周向角度θ较小一侧，θ₊₂冷却柱13位于周向角度θ较大一侧。无环境自然风影响时，环境空气几乎全部能够沿间冷塔径向自然流动进入冷却三角，并依次流经θ_-1冷却柱9和θ₊₂冷却柱13，完成换热。此时，进气百叶窗和冷却柱所围成的冷却三角内置空腔内的空气流场结构关于冷却三角中间对称面12对称，其θ_-1冷却柱9和θ₊₂冷却柱13冷却性能完全相同。