一种间冷塔用可气侧自均流的分柱防冻式冷却单元的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于火/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】
[0002] 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。
[0003] 根据现有的研宄表明，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。
[0004] 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。
[0005] 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 研宄环境自然风14的影响，将迎风侧最头端的冷却三角的周向角度0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。
[0006] 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冷却柱9和0 +2冷却柱13,其中0 冷却柱9位于 周向角度9较小一侧，9+2冷却柱13位于周向角度0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，并依次流经冷却柱9和 0 +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0_i冷却柱9和0 +2冷却柱13冷却性能完 全相同。
[0007] 根据实际运行状况，间冷塔总是受到或大或小的环境自然风的不利影响，为保证 机组的安全运行，间冷塔设计时，一般考虑4m/s或6m/s环境自然风的影响。如图6所示， 为在4m/s的环境侧风下，塔侧中的第三扇段17的多个冷却三角空气流场结构示意图。如 图6可知，4m/s的环境侧风造成塔侧空气周向速度较大，从而使冷却三角进气百叶窗处空 气速度偏离无环境风时的流向。以冷却三角空气入口面竖直中心线22处空气速度23为 例，其偏离冷却三角中间对称面12 -定角度0d。冷却三角进气百叶窗6处进风速度的径 向偏离，会在冷却三角内置空腔内引起空气的低速涡流区域，降低其一侧冷却柱的通风量。 如图6所示，4m/s的环境自然风在所分析冷却三角进气百叶窗位置引起进风速度的径向偏 离，造成该冷却三角空腔内存在一定的低速空气涡流区域，降低了 04冷却柱9的通风量， 弱化了 冷却柱9的冷却性能。如图7所示，为在4m/s环境侧风条件下，冷却三角的0 冷却柱9的下水侧管束出口水温24和0 +2冷却柱13的下水侧管束出口水温25。由图7可 知，0_i冷却柱9的出塔水温平均比0 +2冷却柱13的出塔水温高约3. 5°C。
[0008] 如图8所示，为在4m/s的环境侧风下，半塔各冷却三角空气入口进风径向偏离度 0d的周向变化曲线图。由图8可知，在第二扇段16、第三扇段17和第四扇段18的塔侧范 围内，冷却三角的进风偏离度都比较大，基本在45°~70°范围之内，远大于迎风侧第一 扇段15和背风侧第五扇段19内冷却三角的进风偏离度。根据上述4m/s的环境侧风下第 三扇段17的空气流场结构和出水温度分布的结果来类推，在冷却三角进风偏离度大的第 二扇段和第四扇段内，4m/s环境侧风同样会在在0 冷却柱9进风侧引起低速的空气涡流 区域，继而降低其进风流速，减小其的通风量，从而弱化0 4冷却柱9的冷却性能，并最终造 成0 冷却柱9的出塔水温明显升高，也使相应冷却三角的整体冷却性能弱化。
[0009] 由于环境侧风造成同一冷却单元内两冷却柱出水温度的不平衡，在冬季环境气温 较低工况下，极易出现冷却单元内某一冷却柱局部过冷并产生散热管束冻结的现象。以图 7所示环境侧风14的影响为例，在冬季工况下，0 +2冷却柱13的出塔水温平均比0 冷却 柱9的出塔水温低3°C~4°C，0 +2冷却柱13的局部过冷导致其内散热管束更容易发生冻 结。
[0010] 因此，研发一种间冷塔用可气侧自均流的分柱防冻式冷却单元，在环境自然风条 件下，减小进风偏离在冷却单元空腔内所形成的低速空气涡流区域，以降低进风偏离对某 一冷却柱的不利影响，平衡两冷却通风量及其冷却性能，在夏季时，可防止某一冷却柱出水 水温过高，以降低冷却单元的平均出水水温，提高冷却单元的整体冷却性能，在冬季时，可 防止另一冷却柱出水水温过低，避免局部过冷造成散热管束冻结的现象，保障冷却单元运 行的安全性，对于间冷塔运行的经济性和安全性具有重要的意义。 【实用新型内容】
[0011] 本实用新型的目的是提供一种间冷塔用可气侧自均流的分柱防冻式冷却单元，通 过自均流平板在其内形成两个结构对称的空气流道，以在环境自然风条件下，从冷却单元 进气百叶窗处即进行气侧空气流场的自均流，从而减小进风偏离在其内所形成的低速空气 涡流区域，平衡两冷却柱通风量及冷却性能，降低进风偏离对某