冷却塔的制作方法

文档序号:4562957阅读:255来源:国知局
专利名称:冷却塔的制作方法
技术领域
本发明涉及一种冷却塔,尤其涉及一种用于冷却发电厂的热水的冷却塔,此外,这种冷却塔还可适用于化工、冶炼、船舶、食品、纺织等行业的冷却塔和含水气体的冷却节水和节能中。
背景技术
我国是一个产煤大国。因此我国的电力生产基本上以火力发电为主,随着国民经济的不断发展,用电量大幅度增长,火力发电的发展十分迅速。但是我国又是一个水资源十分贫乏的国家,尤其在三北地区和内地的很多省份,天气干燥、降雨量少。尽管国家采取了南水北调,引黄入京等等重大措施,但每年水的缺口越来越大,火力发电厂是用水大户,也是耗水大户,所以节水、节能是目前当务之急。
发电厂需要大量的冷却水,大部分的电厂其供水方式为循环式供水冷却,而循环水冷却又分为冷却塔冷却和冷却池冷却,通常情况下火力发电厂都以冷却塔冷却为主,冷却塔的耗水主要以蒸发损耗、风吹损耗、排污损耗为主,三者的总耗水量约为发电厂总耗水量的30%-50%。所以从冷却塔节水入手,是抓住电厂耗水、耗能的主要关键。蒸发水损耗是三种水损耗中的大头,但对于蒸发水损耗的回收,目前在国内外尚无可靠先进的技术应用在电厂的节水、节能中,据资料表明每年全国的蒸发水损耗量约20亿立方,很多新建电厂苦于无充足水资源,国家不予立项批准。
如图1所示,它是一个传统的冷却塔,包括一塔体200、一底座100,塔体200的中层有一喷淋散热装置210,在底座100的四周有若干人字架构成的进风口120,这样的冷却塔存在上述的缺陷。

发明内容
本发明的目的就是要在不增加能源的情况下提高冷却效率,这样可使循环水温比原冷却塔降低2-4℃左右,可使单台煤耗减少几仟吨至上万吨。更进一步的目的是使冷却塔蒸发的水能够回收,回收率可达到60%-90%。
根据本发明,提供一种冷却塔,它包括一具有一内室和入风口的底座、一具有一外壳和一通道的塔体、一将需降温的水送入塔体内的输送装置和一连接于所述输送装置的喷射装置,所述入风口、内室和通道流体连通,其特征在于,还包括一安装在塔体通道中的在所述喷射装置之上的汽水分离装置,所述汽水分离装置包括至少一个表面凹凸的疏水波导板,使小颗粒的水汽撞击这些凹凸表面之后变成能够由于自重而回入冷却塔内的较大的水滴或水流。
在上述的冷却塔中,所述底座内容纳一气流加速装置,从而在所述内室的外周形成若干气道,各气道的入口构成所述空气入口。
在上述的冷却塔中,所述气流加速装置包括若干阿基米德螺旋机翼型导流板,从而构成若干阿基米德螺旋型气道。
在上述的冷却塔中,所述阿基米德螺旋机翼型导流板的外周延伸到所述底座之外。
在上述的冷却塔中,所述喷射装置为塔体外壳内的连接于输送装置的将水喷射成雾状的喷雾装置。
在上述的冷却塔中,所述喷雾装置包括至少一个喷嘴,并在塔体内安装成至少一层。
在上述的冷却塔中,所述至少一个喷嘴安装在塔体的中层。
在上述的冷却塔中,所述汽水分离装置安装在塔体的顶部,并包括层叠成环状体的多个所述疏水波导板和设置在环状体上面形成覆盖体的所述疏水波导板,环状体中的两两疏水波导板之间形成波折形间隙,在环状体的内侧形成一内腔,所述内腔分别与所述波折形间隙和所述塔体的通道流体连通。
还提供一冷却塔,它包括一具有一内室和入风口的底座、一具有一外壳和一通道的塔体、一将需降温的水送入塔体内的输送装置和一连接于所述输送装置的喷射装置,所述入风口、内室和通道流体连通,其特征在于,所述喷射装置包括安装在塔体外壳内的连接于输送装置的将水喷射成雾状的喷雾装置。
还提供一冷却塔,它包括一具有一内室和入风口的底座、一具有一外壳和一通道的塔体、一将需降温的水送入塔体内的输送装置和一连接于所述输送装置的喷射装置,所述入风口、内室和通道流体连通,其特征在于,所述底座内容纳一气流加速装置,从而在所述内室的外周形成若干气道,各气道的入口构成所述空气入口。


图1是现有技术的冷却塔;图2是本发明一个实施例的冷却塔,它分别示出了本发明的气流加速装置、无堵塞低压喷雾装置和层叠式波导疏水汽水分离装置;图3是部分剖开的图2所述附图的俯视图,它示出了本发明的汽水分离装置的俯视图、喷雾装置的俯视图、疏水波导板的俯视图和底座的内室;图4示出了水被喷雾装置喷射之后的效果图5是本发明汽水分离装置的一个实施例的部分剖开的立体图,它示出了由若干疏水波导板构成的环状体和有一疏水波导板构成的覆盖体以及在环状体内的内腔;图6示出了由两个疏水波导板构成的间隙或通道。
具体实施例方式
本发明与其他技术的区别在于在无动力也就是不需要电力、机械力和任何消耗能源的转换力的情况下提高冷却效率,从这个意义上讲就是节能。本发明的在不改动原冷却塔结构的基础上增设一些结构,故将现有技术改造成本发明成本极低,本发明具有广泛的使用价值。
如图1和2所示,本发明的冷却塔1包括一柱体形状的具有一内室13的底座10、一安装在底座10上的具有一外壳22和通道23的塔体20和一设置在塔体20的顶部的具有一内腔33的汽水分离装置30,这里要说明的是,该汽水分离装置30不一定要设置在塔体20的顶部,也可设置在塔体20的通道23上其它位置上。内室13、通道23和内腔33形成一流体连通的塔心。
底座10包括一气流加速装置11,以在底座10内和外周上分别形成若干进风通道16和进风口12,这些进风通道16与底座10的内腔13流体连通,在该实施例中,本发明的气流加速装置11由设置在底座10的环周上的若干阿基米德螺旋机翼型的导流板14构成。当然也可以用其它形状的导流板形成进风通道16,只要有利于将进风口12的空气导入内腔13即可。
该技术是解决原冷却塔的上升气流速度和气流流通量受环境、气候、冷却塔高度和热蒸发率所限制的状态。当已有技术中增加了螺旋导流增速装置后,由于若干由翼形导流板14构成的气流加速装置11的外径可以延伸至比原技术中的底座的外径要大,使原冷却塔空气入口面积得到了加大,并由机翼形导流板组成的向心矩阵形成流体力学性能优化的空气附面层,减少进气口的湍流和紊流以降低流阻,在塔内热蒸发气流的导引下,小流速、小流量在机翼附面层的作用下逐步加速成大流量、高流速,使底座10周围空气自然形成一个旋转气流场,随阿基米德几何线流向塔心。由于流速的增加提升了热气流的上升速率,进而由于沿翼形导流板14的流体动能加大,形成一个以自然蒸发热上升气流为动力的由特殊技术组成的流体加速装置来提高气流的进气量和流速,使底座10周围形成一个小环境下的龙卷风模态的旋转气流场,增强了进气入口的空气流量、流速,如此周而复始良性循环,达到不受气候环境的影响,自成小气候、优化进气环境,使无动力增加进气量、提高气流流速成为现实。同时,在底座内同样由机翼形导流板几何形状所决定,空气以旋转气流在塔内与喷淋冷却水接触,由于空气量的加大和旋转气流的切向横扫全直径贯通,整个塔径空气和水的接触面积大大增加,气流的均匀旋转上升,同时解决了塔内受气候风向影响和热空气自回流形成的气流闭锁死角现象。增加塔内冷却的实际有效面积使冷却水的温度比原冷却塔下降2-3℃,提高冷却效果,增加了透平机的作功效率,减少了煤耗,达到了节能目的。
如图1所示,原冷却塔在塔体200的中层设有喷淋层,需降温的水在一定压力下被泵送到塔中层,由喷淋水槽布置在塔内横截面上,喷淋水成线状而下与上升的空气进行接触,进行热交换达到散热目的。因喷淋水成线状下降时上升气流容易穿越其间隙,就成为无功泄漏,降低了换热效率。
如图2、3和4所示,在本发明的该实施例中,将原有喷淋方式改为喷雾方式,即将原喷淋层210改为无堵塞低压喷雾装置21,尽量不改动原进水管道布局的基础上改用至少一个无堵塞低压喷头25。这些喷头可以设置成一层或多层,可以设置在塔体通道中的任何位置。该技术应用于航空发动机,它的特点是将原喷淋水的大水滴经无堵塞低压喷咀转换成雾状,如图4所示,微小水滴在整个塔中层形成一个高密度、高笼罩的水雾区域,这样经底座10技术处理后均匀的具有穿透力的上升冷空气与水雾接触,其接触面积和接触机率大大增加,扩大了空气流与需冷却的水介质的热交换作用,热交换的效率成倍增加。使用本技术改造后的冷却水温比原冷却塔冷却水温降低2-4℃,每降低-1℃水温可节煤1.5g/kwh,一台300MKW机组年节煤可在10000T/H左右,同时由于应用了喷雾技术减少了水量循环,节约了电能。
本技术进而要解决的是冷却塔的水蒸汽逃逸使水资源流失的问题。在水喷淋和上升空气换热过程中随着热空气上升,把大量水微滴和水蒸汽通过冷却塔顶部带入大气中,形成水的蒸发损失。水蒸汽已成气态状要捕捉回收十分困难,如图2和5所示,本发明的实施例应用层叠式疏水波导板组合成高效汽水分离装置,安装在冷却塔顶部,当然也可以安装在塔体通道中在喷雾装置之上的其它位置。汽水分离装置30包括若干层叠成环状体的疏水波导板31和设置在环状体上面形成覆盖体的疏水波导板32,环状体中的两疏水波导板31之间形成波折形间隙33,见图6,这些波导板具有凹凸表面。覆盖体的疏水波导板32的横截面形状与环状体的疏水波导板31的横截面形状相同。汽水分离装置30的原理是当进气气流15随阿基米德螺旋翼形导流板14引导进入塔内成为旋转气流并和喷雾装置21喷射出的雾状水24接触后,通过热交换将雾状水中的热量传递给上升气流26,当被加热的上升气流中夹带着微滴水和水蒸汽,上升至塔顶和汽水分离装置30中的疏水波导板31和32接触时,由于气流速度提高到一定的值后与汽水分离装置中的疏水波导板31和32的凹凸表面碰撞,并进入层叠的疏水波导板31构成的间隙33中,层叠疏水波导板31的间隙或通道包括由疏水波导板的波纹表面构成的多道波导面和凹部构成的疏水通道,波导面用于引导夹带着微滴水和水蒸汽的气流34,疏水通道用于引导水流,这样水蒸汽和微小水滴在通道中与凹凸表面来回碰撞,在所有接触面上留下小水珠,不间断的气流碰撞使得小水滴变成大水滴,在自重力作用下通过波导面和疏水道形成水流,将这些水流引导流出层叠片的间隙面再回入冷却塔,此项技术的特点是无动力运行,用物理原理进行技术分离,分离效率高达60-90%。被分离出水蒸汽的气体35穿过层叠间隙进入大气,达到汽水分离作用。根据不同含水率的气流量和气流速度,必须对波导面和疏水结构即形状和间隙进行有针对性的设计,经计算组合成层叠式新颖汽水分离装置,才能保证在低阻损的工况下,达到高效汽水分离的效果。
最佳结构是,整个冷却塔节能、节水装置是由阿基米德螺旋机翼形导流片、无堵塞低压喷雾装置和层叠式疏水波导汽水分离装置组合而成,这三种技术的组合,使原有冷却塔在性能上有了大的突破;使原有的冷却塔性能得到了提升;使无法收集的水气得到回收再利用,这一项节水节能的经济价值得到普及应用后,其经济效益保护资源和资源再利用的价值是不可估量的。
本发明的特点及优点是1.三种技术中的一种或任意的的组合应用以无动力为原则,起到的是节能、节电、节水达到以无换有,以少换多的创新发明。
2.不对原冷却塔做大的改动,适合老电厂改造,安全可靠、投资少。
3.为企业带来明显的经济效益,为国家保护水资源,回收水资源作出贡献。
4.节约煤耗,减少能源、资源的消耗,保护大气环境减少污染。
5.降低水温2-4℃,提高了机组的效率10%-30%左右,节水60%-90%,具有很高的社会效益和经济效益。为老电厂冷却塔改造打下良好的基础。
权利要求
1.一冷却塔,它包括一具有一内室和入风口的底座、一具有一外壳和一通道的塔体、一将需降温的水送入塔体内的输送装置和一连接于所述输送装置的喷射装置,所述入风口、内室和通道流体连通,其特征在于,还包括一安装在塔体通道中的在所述喷射装置之上的汽水分离装置,所述汽水分离装置包括至少一个表面凹凸的疏水波导板,使小颗粒的水汽撞击这些凹凸表面之后变成能够由于自重而回入冷却塔内的较大的水滴或水流。
2.如权利要求1所述的冷却塔,其特征在于,所述底座内容纳一气流加速装置,从而在所述内室的外周形成若干气道,各气道的入口构成所述空气入口。
3.如权利要求2所述的冷却塔,其特征在于,所述气流加速装置包括若干阿基米德螺旋机翼型导流板,从而构成若干阿基米德螺旋型气道。
4.如权利要求3所述的冷却塔,其特征在于,所述阿基米德螺旋机翼型导流板的外周延伸到所述底座之外。
5.权利要求1所述的冷却塔,其特征在于,所述喷射装置为塔体外壳内的连接于输送装置的将水喷射成雾状的喷雾装置。
6.如权利要求5所述的冷却塔,其特征在于,所述喷雾装置包括至少一个喷嘴,并在塔体内安装成至少一层。
7.如权利要求6所述的冷却塔,其特征在于,所述至少一个喷嘴安装在塔体的中层。
8.如权利要求1、2或5所述的冷却塔,其特征在于,所述汽水分离装置安装在塔体的顶部,并包括层叠成环状体的多个所述疏水波导板和设置在环状体上面形成覆盖体的所述疏水波导板,环状体中的两两疏水波导板之间形成波折形间隙,在环状体的内侧形成一内腔,所述内腔分别与所述波折形间隙和所述塔体的通道流体连通。
9.一冷却塔,它包括一具有一内室和入风口的底座、一具有一外壳和一通道的塔体、一将需降温的水送入塔体内的输送装置和一连接于所述输送装置的喷射装置,所述入风口、内室和通道流体连通,其特征在于,所述喷射装置包括安装在塔体外壳内的连接于输送装置的将水喷射成雾状的喷雾装置。
10.一冷却塔,它包括一具有一内室和入风口的底座、一具有一外壳和一通道的塔体、一将需降温的水送入塔体内的输送装置和一连接于所述输送装置的喷射装置,所述入风口、内室和通道流体连通,其特征在于,所述底座内容纳一气流加速装置,从而在所述内室的外周形成若干气道,各气道的入口构成所述空气入口。
全文摘要
一冷却塔,它包括一具有一内室和入风口的底座、一具有一外壳和一通道的塔体、一将需降温的水送入塔体内的输送装置和一连接于所述输送装置的喷射装置,所述入风口、内室和通道流体连通,其特征在于,还包括一安装在塔体通道中的在所述喷射装置之上的汽水分离装置,所述汽水分离装置包括至少一个表面凹凸的疏水波导板,使小颗粒的水汽撞击这些凹凸表面之后变成能够由于自重而回入冷却塔内的较大的水滴或水流。
文档编号F28C1/00GK1635325SQ20031012450
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者许仁忠 申请人:许仁忠
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