CN105783572A - 一种用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，该装置由若干片导流板组成，导流板环绕排列在空冷塔外部，与空冷散热器等高。该导流板组与空冷塔底部散热器外缘切线成一定角度A(该角度随环境风向变化而变化)。当环境风吹来，该装置根据环境风向调整角度A，将环境空气导流从而形成一个涡流，使得冷却空气在散热器各个扇段分布较为均匀，增强冷却空气与翅片管的对流。并且，该涡流在一定程度上减弱了横向穿堂风的强度。该空气导流装置在整体上减弱了环境风对空冷塔热力性能的影响，提高了间接空冷机组的经济性和安全性。

Description

一种用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置

【技术领域】

本发明属于热能交换和空气动力领域，涉及一种间接空冷塔，具体是一种用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置。

【背景技术】

发电厂空冷技术作为当前一种有效节水型火力发电技术，在水资源较为匮乏地区的电力工业的广泛应用是大势所趋。展望未来，电厂空冷技术前景依然看好，它不仅能应用于缺水地区，即便在水源充沛的地区，从减少水资源消耗、促进水资源可持续利用的角度来讲，也具有非常高的实际应用价值。

当前用于发电厂的空冷系统主要有三种：直接空冷系统、带混合式凝汽器的间接空冷系统(海勒式)和带表面式凝汽器的间接空冷系统(哈蒙式)。

直接空冷系统节水效果最为显著，但热经济性相对较差，“以煤换水”是其显著特征，夏季高温时段尤为显著：直接空冷机组在夏季高温高背压下运行时，突来的环境大风足可引起机组背压陡增甚至发生跳机事故。

间接空冷系统对夏季热风的防范能力要优于直接空冷系统，具有噪音小、受环境大风影响较小等优点。图1为国内普遍应用的间冷系统流程示意图(SCAL型)。

SCAL型间接空冷系统与常规湿冷系统基本相似，不同之处在于间冷系统采用干式冷却塔替代自然通风冷却塔，用除盐水替代循环水，用密闭式循环冷却水系统代替替代循环冷却水系统。冷却水温度变化时体积也发生变化，故需设置膨胀水箱，水箱顶部与冲氮系统连接，一定压力的氮气既可以对冷却水体积的变化起补偿作用，还可使冷却水避免与空气接触，从而保证冷却水的水质。冷却塔底部设有贮水箱和两台水泵，可向冷却塔内的空冷散热器充水。空冷散热器垂直布置在空冷塔外围，散热器由椭圆形钢管外绕椭圆形钢翅片或嵌套矩形钢翅片的管束组成。椭圆形钢管及外部翅片均进行外表面整体镀锌处理。散热器安装在干冷塔中，整个系统采用自然通风方式冷却。

相关运行数据及性能试验结果表明，环境风通过风向角的改变影响各个扇段进风口的静压，从而对间冷系统性能产生影响。进风口压力变化使得各个扇段进风量不同，对应扇段的出水温度也发生变化，从而间冷塔的总体出塔水温和机组背压发生变化。相关数值计算和性能试验结果表明，出塔水温最低的扇段总是在迎风面扇段，出塔水温最高的扇段在后侧面扇段。

环境风速对间冷系统的影响非常明显，塔内温度场、塔内外压力场随风速变化较大。尽管环境风速增加，迎风面扇段的进风量增大，出水温度降低，散热能力增加。但侧面扇段的进风量减小得更多，且由于环境风速增加间冷塔顶部的出口阻力增加，使得空冷塔的抽吸能力降低。此外，局部穿堂风的存在还可能使得塔内热气流份额减少，空气密度差减小，相应自然对流的推动力减小。因此当环境风速增加时，间冷塔的整体散热能力降低，机组背压增加。尤其是大风时，冷却塔整体散热能力迅速相抵，背压急剧上升，严重影响机组运行经济性和安全性。

【发明内容】

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，该装置能够使空冷塔各个扇面进风量差异减小，降低出塔水温，并减小横向穿堂风对空冷塔整体性能的影响。最终在整体上提升间接发电机组的运行安全性和经济性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，包括环绕排列在空冷塔底部散热器外缘的若干导流板，导流板沿圆周均匀分布，相邻两片导流板之间的间距为5m～10m，每片导流板与空冷塔底部散热器外缘切线之间的夹角30°～90°，且能够根据环境风向的变化进行调整。

本发明进一步的改进在于：

所述每片导流板均由钢筋混凝土竖直砌成。

所述每片导流板的高度与空冷散热器的高度相同。

所述导流板与控制器相连，根据进风角度调整导流板与空冷塔底部散热器外缘切线之间的夹角，使进风始终与散热器外缘切线垂直。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，导流板与空冷塔底部散热器外缘切线成一定角度，将来流冷却空气导流并形成涡流，使得冷却空气在空冷塔散热器各扇段尤其是后侧扇段分布较为均匀，提高冷却空气流经翅片管的绕流强度，增强流动换热特性，从而使得各散热扇段出水温度差异性减小。并且该涡流的形成在一定程度上减弱了横向穿堂风的强度，减少了因穿堂风导致机组背压飞升等运行事故的可能性。

【附图说明】

图1为传统带表面式凝汽器的空冷系统流程示意图；

图2为本发明的整体结构示意图。

其中：1为锅炉；2为过热器；3为汽轮机；4为表面式凝汽器；5为凝结水泵；6为凝结水精处理装置；7为凝结水升压泵；8为低压加热器；9为除氧器；10为给水泵；11为高压加热器；12为循环水泵；13为膨胀水箱；14为全钢制散热器；15为空冷塔；16为除铁器；17为发电机；18为导流板；A为导流板与空冷塔散热器切线夹角；S为相邻导流板的间距。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图2，本发明包括环绕排列在空冷塔15底部散热器外缘的若干导流板18，导流板18沿圆周均匀分布，相邻两片导流板18之间的间距为S，间距由空冷塔外周长根据导流板数目等分(以600MW等级间冷塔为例，间距约在5m～10m之间，最终由数值模拟和理论分析计算确定)，每片导流板18与空冷塔15底部散热器外缘切线之间的夹角为A，A为30°～90°，且能够根据环境风向的变化进行调整。每片导流板18均由钢筋混凝土竖直砌成。每片导流板18的高度与空冷散热器的高度相同。环境风向与导流板18和空冷塔15底部散热器外缘切线之间的夹角的关系根据数值模拟和理论分析计算确定，并加装在空气导流装置的控制程序中。

本发明的原理：

本发明应用于间冷塔，由若干片导流板组成，导流板环绕排列在空冷塔外部，与空冷散热器等高。导流板由钢筋混凝土竖直砌成，具有流线型特点。本发明与空冷塔底部散热器外缘切线成一定角度A(小于90°，且环绕空冷塔散热扇段角度不同)，该角度A随着环境风向的变化而变化，具有自调节特性。夏季高温时段，主导环境风以一定角度和一定速度吹向空冷塔散热器，该空气导流装置根据自带的优化控制程序，调整导流板与空冷塔底部散热器外缘切线的角度A，将来流冷却空气导流并形成涡流，使得冷却空气在空冷塔散热器各扇段尤其是后侧扇段分布较为均匀，提高冷却空气流经翅片管的绕流强度，增强流动换热特性，从而使得各散热扇段出水温度差异性减小。并且，该涡流的形成在一定程度上减弱了横向穿堂风的强度，减少了因穿堂风导致机组背压飞升等运行事故的可能性。此外，该空气导流装置还可以提高空冷塔散热器在冬季极寒大风时期的防冻能力。综合来讲，本空气导流装置可以降低冷却水出塔温度，提升间接空冷机组经济性和安全性。可广泛地应用于现有空冷塔的技术改造。

设计导流板的角度时：

首先，资料收集：间接空冷机组所在地的气象特征与环境条件，重点是冬、夏季及全年风向频率统计；空冷塔及周边建筑物的结构参数。

其次，现场性能试验，进行空冷塔性能诊断，确定空冷塔整体性能与设计保证值的差距。

最后，数值模拟和理论分析计算相结合，确定出各个环境风向对应的空气导流装置最优导流板角度和间距，并加装在空气导流装置的控制程序中，实现空气导流装置根据环境风向的自调节特性。

应用效果：

600MW间接空冷机组，夏季满负荷工况下，应用该空气导流装置，循环冷却水出塔温度可降低约0.3℃。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，其特征在于，包括环绕排列在空冷塔(15)底部散热器外缘的若干导流板(18)，导流板(18)沿圆周均匀分布，相邻两片导流板(18)之间的间距为5m～10m，每片导流板(18)与空冷塔(15)底部散热器外缘切线之间的夹角30°～90°，且能够根据环境风向的变化进行调整。

2.根据权利要求1所述的用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，其特征在于，所述每片导流板(18)均由钢筋混凝土竖直砌成。

3.根据权利要求1或2所述的用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，其特征在于，所述每片导流板(18)的高度与空冷散热器的高度相同。

4.根据权利要求1所述的用于间接空冷机组空冷塔的空气导流装置，其特征在于，所述导流板(18)与控制器相连，根据进风角度调整导流板(18)与空冷塔(15)底部散热器外缘切线之间的夹角，使进风始终与散热器外缘切线垂直。