专利名称：消除空冷凝汽器热回流和结构风影响的设计方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用冷却空气使与其交叉流动的电站汽轮机排出的低参数蒸汽凝结成饱和水的换热器-直接空冷凝汽器的冷空气足量供应和抑制载有热量的空冷凝汽器出口空气向入口回流的综合设计方法及相应的设备和装置。特别是涉及电厂内大量建筑结构导致对空冷凝汽器环境风的影响、考虑自然风和结构引起的环境风影响时空冷凝汽器的设计方法及消除或减弱其影响可用的设备和装置。本发明属于直接空冷凝汽器或塔式间接空冷凝汽器及电厂总体布置和结构设计，也是消除热回流和不利结构风影响的空冷凝汽器附属设备领域，还是电厂及附近结构物结构导致的环境风和自然风对户外使用空气冷却热介质系统能力影响进行分析、评价及其设计优化和对已有系统进行改造的方法。
2.背景技术目前，公知的空冷凝汽器设计考虑环境风的影响仅以缩小模型的风洞实验分析不同风向和对应横风速度对空冷凝汽器出力降低的影响，并由这一影响关系确定与厂址主导风向相关的最优布置。尚没有考虑电厂结构物形成的结构致风时空冷凝汽器的设计规范和消除结构致风对空冷凝汽器不良影响的总体设计思想和设计原则。
现将最近有关文献(马义伟等电站空冷若干专题的讨论第一集哈尔滨工业大学能源工程与工程学院)空冷凝汽器设计中的思想摘录如下防止热风再循环采用将挡风墙高度由过去的风机平台以上2米提高到蒸汽分配管中心线处等措施；海勒系统的冷却元件传统采用立式布置，近期有人提出采用塔内水平布置是完全可能的，这样可以减少大风对空冷器的影响；在自然通风塔内布置直接空冷凝汽器管束引起人们的关注，在工程中得到试验性应用；强迫通风直接空冷凝汽器管束的布置要考虑风向的影响一般是通过风洞试验以求得解决；空冷器的热风再循环(或称热回流)是指空冷器排出的热气流在某些特定的条件下被风机吸入，提高了进入空冷器冷空气的温度，导致空冷器冷却能力的下降。
空冷器的热风再循环和管内凝结水的冻结是空冷器运行的两大危害，在设计和运行中应给以特殊的注意。
某文献对热风再循环给Matimba电站所造成的危害进行了介绍在南非Matimba电站直接空冷凝汽器所产生的热风再循环引起人们的关注，该电站的大面积的空冷凝汽器在某些风速和气温的条件下促进了热风再循环现象的发生。
当风从凝汽器的西部吹来时，由凝汽器排放的热空气流被吹向凝汽器东部空气的吸入口，进而被风机吸入吹向凝汽器管束，此部分热空气导致凝汽器真空的显著恶化.当风速达到13kmph(3.6m/s)时，此热风再循环可通过控制汽轮机而得到解决，此措施虽可保持汽轮机的正常运行，但其发电功率则下降了约40％。
使情况更为恶化的是，在此低负荷下汽轮机流量大为减少，引起汽轮机的排汽温度接近跳闸温度212°F(100℃).当风速超过13kmph(3.6m/s)时，则汽轮机的排汽温度达到跳闸温度，由热风再循环而引起汽轮机的停运，在一年中约占2％。从1991年1月至1992年9月，损失的发电量约为338000MWh。
又有文献对热风再循环给Matimba电站所造成的危害也进行了介绍马廷巴电厂的直接空冷系统的设备布置是经过风洞试验而确定的，为防止热空气回流在空冷凝汽器迎风侧安装有挡风板.投产几年来运行情况是良好的.但自5号机投产以来，尤其是6号机投入以后，发生了在夏季大于6m/s的西南风(锅炉迎风侧)时，炉间风速较高，时间虽短促，但由于热风回流，汽机背压急剧上升以至引起背压保护掉闸(一年1-2次)而受到影响的仅是1号和6号机(1-4号机组投产后，4台机运行时没有这个现象)。
在电厂设计前，南非电力公司给设计单位GEA公司提供这个方向的风和风速为零，目前双方正在努力解决这个问题，提出和正在实施的措施，电厂方面在1号机组，将汽机房A列到空冷凝汽器平台之间的水平封闭拆除来调整风的流向。并安装了4组每组4个测点来进行试验，观察风的流动情况，现已整理了一些数据，根据这些数据研究进一步的措施。
GEA公司提出加高1号和6号机组空冷凝汽器平台上的挡风板和加装1号和6号机组侧面(固定端和扩建揣)45米平台以下的挡风板，截堵不利于运行的气流。
曾提出如下的设计思想预防热风再循环问题的设计考虑为消除横向风和热风再循环对空冷装置性能的影响，在设计中应注意下列因素◆一年四季的风向及其分布；◆一年中风速的变化范围，持续时间，频率；◆在高温和非常高的环境气温下的风速和风向；◆电站的最终布置；◆电站机组台数◆汽轮机特性和跳闸装置◆锅炉的布置和尺寸，各台锅炉的距离；◆相对于锅炉和汽轮机的冷却系统的布置；◆通过翅片管束的风速；◆吸入空气的速度；◆翅片管束的排列，对ACC管束长度，A形结构；◆对DIDC塔内塔外的排列。
◆风墙的设计(ACC)；◆干式冷却装置的占地面积和尺寸。
文献曾提出空冷器的不恰当布置及举例有许多热风再循环问题是由于空冷器的不正确的布置而产生的，举例如下◆空冷器来流空气速度高；◆空冷器布置于热源的下风向；◆空冷器布置于下风向的巨大建筑物之前◆两空冷器布置间隔小；◆不恰当的布置鼓风式和引风式空冷器的标高◆同类型空冷器布置在不同的标高；◆排出的热空气速度低；◆在总平面布置中，对夏季主导风向的不恰当的分析。
但目前，只提出了风对空冷凝汽器的不良影响的现象，没有从产生机理找到原因，更没用针对原因提出一系列的解决技术方案和规范的设计方法。
3.发明内容电厂中自然风受空冷凝汽器本身和其附近结构物的影响改变了原来的流向、流速和流量分布等特性，这种风(以下称结构风，以区别于没受结构影响的自然风)对空冷凝汽器将产生限制冷却风进入和促使出口热风向入口回流的不良影响。
为了克服现有的电站汽轮机用空冷凝汽器设计上没有一整套考虑电厂结构风时空冷凝汽器的设计规范和消除结构风对空冷凝汽器不良影响的总体设计思想以及设计原则和方法的不足，本发明使用计算流体力学方法对空冷凝汽器及附近的流场进行数值模拟，结合空气动力学实验分析和空冷凝汽器工作原理，提出一整套火电厂用空冷凝汽器机组在考虑电厂内部和附近结构物形成结构风对空冷凝汽器总体能力的影响时的设计思想、原则和方法。同时提出一些在设计中推荐使用并通过计算证明有效的设备和装置。以较彻底地从根源上解决现行空冷凝汽器设计的不足。
3.1技术方案本发明解决其技术问题所采用的技术方案是3.1.1进行克服结构风环境对空冷凝汽器(以下简称ACC)不利影响的优化设计结构风可造成冷却风机进风不利，空冷凝汽器出口热空气回流等影响。优化设计通过分析结构风对空冷凝汽器产生的不利影响及其原因，提出消除或减弱结构风带来的不良影响的方案。优化新建结构物结构风的思想、方法和原则是优化设计的核心。
优化新建结构物结构风的思想、方法和原则1)优化新建结构物结构风，营造各种风向和风速下空冷凝汽器风机所需的冷风来源通道1.1)营造冷风风道厂房方向来风最大限度的让炉后来风越过厂房，直接以最简洁的路径到达ACC风机入口。
◆改造锅炉房紧身封闭的外形，使结构风改善有益于空冷凝汽器；◆在锅炉和集控室上方加装可把爬过锅炉房和集空室的炉后来风导入A列与ACC之间过道的翼形导板阵列；◆集中炉后来风并分散至各ACC风机；◆除氧间、汽机房斜屋顶。
◆合理确定空冷凝汽器阵列平台高度
1.2)保证整体冷风风量足够厂房方向及相反方向来风通过以下措施使风道断面最优◆变化ACC与A列距离◆变化ACC高度1.3)少用阻挡可能对空冷凝汽器运行不利的结构风的方法，而是尽量多地将其引导进入风机入口，成为不花或少花动力的冷却风，或引向ACC热风散去方向，以冷却、隔离或托起热风，防止热风向风机入口处回流。可应用于各方向来风。
1.4)限制由ACC平台上方风墙引下至风机入口平面水平方向冷风风量和速度，保证各风机吸入足够冷风的条件使用倾斜式平面或曲面引导风墙替代公知的平面挡风墙，使原垂直于ACC安装平台平面的旨在阻挡对管束出口不良影响的横风和无风时阻挡管束出口热风向风机入口回流的挡风墙变成将管束出口热风导向ACC上方中央以利集中散去并被冷却，同时其外表面引导侧面横风按需要比例的去补充冷却风供应和推动热风远离的导风墙。这可以通过优化选择ACC平台上方风墙的分流器位置，使各风向最大设计工况风速下由风墙引下至风机入口平面水平方向冷风的风量和风速最优化，使对最边缘风机进风量不受影响或是进风状态最优。
1.5)优化发电厂总平面布置，按最大发电量时的风向优化总平面，最大限度的减少不利结构风对空冷凝汽器性能的不良影响。
2)营造各种风向和风速下空冷凝汽器排出热风的通道和冷却热风用的冷风来源通道迎着汽机房来风◆热风散离通道和ACC外冷却风(或隔离风)通道通畅和断面最优◆与3.1.1中1)关于厂房方向来风营造冷风风道及相反方向来风保证整体冷风风量足够的措施相同。厂房方向来风的冷风通道也是反方向来风平台下不能进入风机多余冷风量离去的通道。
3)各种风向和风速条件下空冷凝汽器出口热空气向入口回流的消除或减小和凝汽器出口热风直接离去的引导3.1)优化风墙的位置和形状引导可能回流的热空气向热风中心靠拢；在排出热风和风机入口冷风源之间加入横向来的冷却风，隔离热风与冷风，并冷却边缘热风(与横风同向边缘)。
3.2)留有迎厂房方向来风时热风离散和冷横风将其托起离去的通道，防止迎厂房方向来风时在A列通道边缘的热回流。
4)对付横风时风机的压头裕量选择选择风机最大全压升时考虑进出口由于横风影响形成的阻力增加。
5)有横风时各风机单元冷风进风量的保证与均衡在1)-4)的基础上垂直平面挡风墙上部或中间的某部位或下部设导风墙与导风板；
改变阵列中各风机风筒进风口的高度，形成四周距地面高，中间距地面低的参差布置；在ACC风机单元阵列周围，平台下一定范围内设固定的一组或多组翼型导风板，攻角自上而下逐渐减小；参差布置的风机风筒使阵列各风机沿垂直地面方向分层取风，将来风横向扰动后易于导入迎风侧布置的风机内。
引导风墙和翼型导风板使边缘风机免受垂直风墙引下横向来风在转向处形成的漩涡形气流和中间风机进风量大的影响，使冷风易于导入迎风侧前排风机，提高空冷岛边缘风机单元的效率，力争全部单元效率均达最高。
3.1.2设计中推荐使用并通过计算有效的设备和装置3.1.2.1机翼形上升型结构风引下导流板阵列该阵列涉及一系列的断面为机翼形的导风板，其第一个的放置位置为锅炉房上方，高度和向锅炉房顶深入尺寸由模拟计算得出。原则是导风板与上升气流的攻角小于临界值，导风板和锅炉房顶与近汽机房侧的墙面交线之间的距离应能保证引下足够的风量供给空冷岛风机群。每个翼形导风板的弦长应能易于加工、安装和保证强度，翼形断面形状可选标准形状，并经模拟计算后确定。
后一机翼形导风板与前一导风板的连接原则是后一个的头部应位于已被前一个经转向了的尾部气流当中，后一个处于此气流当中的攻角应小于临界值。
机翼形导风板的水平总宽度至少应与其下部的锅炉房宽度相同。整体宽度是有若干分段集合而成。
机翼形导风板可以以任何耐腐蚀的强度足够的材料制成。
机翼形导风板在可移动转轴上和一个槽形孔上用高强螺栓固定，以利调整。其结构如图6示。
机翼形导风板的支固框架与锅炉房顶和封闭侧墙统一协调考虑。
机翼形导风板的导风性能应通过全场的结构风模拟计算分析在1、3、6、9米风速和不同风向校核。
上述机翼形导风板也应用于锅炉房中间的炉后来风时由于集中控制室、煤仓间形成上升气流的向下引导。其结构和设计原则与用在锅炉房上的相似，只是布置位置不同。
3.1.2.2空冷凝汽器平台挡风板下翼形导风板空冷凝汽器平台风墙的下部翼形导风板也是机翼形导风板的结构，但其反向布置，使用它的目的在于将横向被风墙引下的气流及横风直接形成的与迎风的最边缘的一排风机入口风筒垂直的气流引向这排风机的入口，这一目的是与平台风墙的下部结构共同作用实现的。
其结构和设计原则与用在锅炉房上的相同，只是布置位置不同。
3.1.2.3空冷凝汽器基本换热单元阵列风机入口参差风筒空冷凝汽器基本换热单元阵列各风机入口参差风筒是为使空冷凝汽器基本换热单元的风机能在无风或有横风情况下尽量能使不同位置的风机从不同高度吸入冷却空气，避免各风机对同层空气的争抢。
所谓参差风筒是在同一个凝汽器基本换热单元阵列中的各不同位置的风机使用不同长度的入口风筒。风筒入口部分和延长部分可以做在一起，也可以分开制作，最后组装在一起。为制作方便，延长部分可做成具有固定长度的基本模数单元，设计时根据需要的长度选用不同数量组合。
风筒入口部分的轴线可以垂直于地面也可以稍有倾斜。
空冷凝汽器的支撑钢结构平台应考虑参差风筒的固定。
设计中应校核参差风筒中长风筒对风机入口阻力的影响。
参差风筒相互间的布置原则是风机阵列的边缘风机的风筒入口距地面远，较近中间的距地面逐渐增近。总的组合从下面看上去与倒置的圆馒头或锅贴饼子相似，精确尺寸应根据计算流体力学模拟计算结果确定。
风机阵列的参差风筒如图3示。
3.1.2.4曲面引导风墙根据专利申请号为200520127540.2的专利曲面风墙可作为这里的曲面引导风墙，它一方面可阻挡对空冷凝汽器空气出口有不利影响的横风，由于曲面引导风墙外侧可在不同高度设置分流装置，因此它又可以有计划的将横风按需要比例分别引向风机入口处和热风出口处，既可以使风机得到适当的入口冷风，又可以将一部分横风引向热风边缘，去冷却热风或阻止热风回流。分流装置可以采用螺丝钉或其他方式固定在风墙基面上，风墙上的孔与分流装置上的孔对应，墙上的孔自上而下按一定模数统一确定，以便在试运期间调整。
曲面引导风墙分流装置可用任何合适的材料和结构制作，只要它能有足够的刚度、强度和寿命。
曲面引导风墙分流装置是分段制作，分段安装的。
作为曲面引导风墙的几个例子示于图4中。其中方案1是角形的分流装置，并与墙体合二而一。方案2是到弧形分流装置，按分配比例装在需要位置。方案3分流装置在风墙最顶端，将100％的被阻挡的横风全部转向风机入口。
3.2本发明的有益效果是采用本发明的设计思想、方法和原则，并应用上述设备和装置将使目前的空冷凝汽器最大限度地克服结构风的不良影响和减少热回流，并使风机入口风量得到满足，从而使空冷凝汽器的换热效率无论是在无风还是有风情况下均得到提高。
4.
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本发明所涉及的没有改变电厂原结构外形仅增加部分设备的电厂及其应用的空冷凝汽器基本结构形式和采取结构风控制后的总体布置和设备配置情况；图中只是适当的选择了空冷岛凝汽器6的高度和它到汽机房前墙的距离和将锅炉1和8后边方向来风形成的上升气流导下的机翼形导风板阵列2和3。这样形成了炉后来风时供给空冷凝汽器冷却风的通道。
图2是本发明所涉及的改变了电厂原结构外形并增加部分设备的电厂及其应用的空冷凝汽器基本结构形式和采取结构风控制后的总体布置和设备配置情况。这时，炉后来风时的空冷凝汽器的冷热风道齐备而且界限分明。消除了原来的热风回流。当从相反方向来风时，厂房的斜屋顶、机翼形导风板阵列将构成空冷凝汽器热风顺利离去的良好通道。空冷凝汽器平台下方由于厂房前方来风形成的没被风机吸入的多余气流沿斜屋顶上升，托起空冷凝汽器排出的被横风吹得倾斜了的热气流，使它们远离风机入口，消除了空冷凝汽器迎风后沿的热回流。
图3是本发明均衡横风对风机阵列中不同位置风机进风量的参差风筒的方案示意图。图中3是阵列中最外一圈风机的进风筒，他们距地面最高，4是稍靠内一圈的风机的进风筒，5是更里边的，6是最中间的。这样，当有横风来时，沿垂直风墙引下的气流转向第一排风机入口时受稍靠内一圈的风机的进风筒外壁的阻挡和扰动，降低了向内部的流动速度，变得容易被最外边的风机吸入。其他风机吸入的将是较低层气流。起到均衡各风机吸入空气量的作用。由于可能固定风筒的钢结构下降距离有限，各风筒间的高差不可能太大。
图4是曲面引导风墙的三种应用方案示意图，大风时由图3风墙1的垂直平面引下的气流可能过剩，这时，可使用如图4所示的曲面风墙1和2，将横风在垂直风墙上形成的向下气流分流一部分向上。
图4中方案1是平面折角式，在折角处将击到墙上的风分别向上和向下导向。方案2和3的原理相同。导风分流装置的位置由模拟计算确定。
图5是机翼形导流板用在垂直风墙下部，将气流导入边缘风机的方案示意图。当采取上述措施仍不能满足边缘风机进风量时，可采用机翼形导流板，如图3中7所示。图5是它的局部放大图。其中1钢结构；2边缘风机风筒；3风墙下端向风机入口的导流部分；4机翼形导流板。
图6是翼形导风板的结构，为看清楚内部结构，图中将上翼面1抬高；2是架设在下部基础结构上的机翼固定板，上面有按模数布置整齐的一系列圆孔，用以通过高强螺栓连接机翼装配上安装板3。安装板上有圆弧孔和一个圆孔，改变安装板和机翼固定板间孔的相对位置即可少量的调整机翼的位置。以形成最优的气流引下功能。机翼的上下面和安装板都固定在一个框架上，图中没用画出这一框架，它可以任何合适的材料和结构制成，只要满足机翼导流板要求的强度和刚度以及总体结构要求即可。
5.具体实施方式
5.1克服结构风环境对空冷凝汽器(以下简称ACC)不利影响的优化设计结构风可能造成冷却风机进风不利，空冷凝汽器出口热空气回流等影响。优化设计应通过分析具体电厂总体结构布置可能形成的结构风对空冷凝汽器产生的不利影响及其原因，提出包括消除或减弱结构风不良影响措施的空冷凝汽器设计方案和总体配合方案。
5.1.1目标在约束条件允许范围内，年各种风向及风速下的基本换热单元阵列中各单元换热效率的趋于均衡并最优，基本消除热回流。
基本换热单元换热效率EiEi=t2-t1ts-t2]]>其中t1单元风机平均进风温度t2单元风机平均出风温度ts单元凝结水饱和温度
5.1.2约束总平面布置的可变更范围平台高度限制布置空冷凝汽器场地限制风机风压和功率裕度5.1.3输入初始的基本换热单元数及其排列对应年干球气温的风向、风速、气压统计资料和机组对应干球气温的负荷分布模型近期及远景规划和可供布置空冷凝汽器基本换热单元的场地面积与位置平台高度限制近期和远期空冷凝汽器周边地形或建筑物位形尺寸5.1.4输出主厂房及空冷凝汽器布置不同方向的年保证高端干球大气温度下的全基本换热单元阵列各单元相对换热效率。
建议的平台高度及风墙尺寸与形状。
建议的周围建筑结构的形状与导风及挡风建筑物形状及形成流道。
建议方案不同主风向空气动力场断面空气流线及温度分布图。
5.1.5优化设计软件及优化设计过程
1)根据已知条件，使用计算流体动力学方法建立空冷凝汽器周边足够大范围的空冷凝汽器和周围环境的三维模型，在保证值要求的最大干球温度、最大排热量工况下，模拟不同风向和风速下的空气动力场，检查空冷凝汽器冷热风通道和热回流状况，并计算各基本换热单元效率。
考虑约束的方法可按以下范围进行总平面布置的可变更范围平台高度限制布置空冷凝汽器场地限制风机风压和功率裕度计算中的风速应根据计算风向时最高发生概率和无风之间取若干点进行，但应包括无风。
2)在约束范围内，改变环境及空冷凝汽器结构，使空冷凝汽器各基本换热单元效率趋于均衡。
3)添加远期结构物和空冷凝汽器，校核本期和远期空冷凝汽器各基本换热单元相对效率。
4)选择最优方案5)提出用户应改进或考虑问题。
5.1.6优化新建结构物结构风方法和原则1)优化新建结构物结构风，营造各种风向和风速下空冷凝汽器风机所需的冷风来源通道1.1)营造冷风风道厂房方向来风
最大限度的让炉后来风越过厂房，直接以最简洁的路径到达ACC风机入口。
◆改造锅炉房紧身封闭的外形，使结构风改善有益于空冷凝汽器；◆在锅炉和集控室上方加装可把炉后来风爬过锅炉房和集空室的向上气流导向A列与ACC之间过道的翼形导板阵列；◆集中炉后来风并分散至各ACC风机；◆除氧间、汽机房斜屋顶。
◆合理确定空冷凝汽器阵列平台高度1.2)保证整体冷风风量足够厂房方向及相反方向来风通过以下措施使风道断面最优◆变化ACC与A列距离◆变化ACC高度1.3)少用阻挡可能对空冷凝汽器运行不利的结构风的方法，而是尽量多地将其引导进入风机入口，成为不花或少花动力的冷却风，或引向ACC热风散去方向，以冷却、隔离或托起热风，防止热风向风机入口处回流。可应用于各方向来风。
1.4)限制由ACC平台上方风墙引下至风机入口平面水平方向冷风风量和速度，保证各风机吸入足够冷风的条件使用倾斜式平面或曲面引导风墙替代公知的平面挡风墙，使原垂直于ACC安装平台平面的旨在阻挡对管束出口不良影响的横风和无风时阻挡管束出口热风向风机入口回流的挡风墙变成将管束出口热风导向ACC上方中央以利集中散去并被冷却，同时其外表面引导侧面横风按需要比例的去补充冷却风供应和推动热风远离的导风墙。这可以通过优化选择ACC平台上方风墙的分流器位置，使各风向最大设计风速下由风墙引下至风机入口平面水平方向冷风的风量和风速最优化，使对最边缘风机进风量不受影响或是进风最优状态。
1.5)优化发电厂总平面布置，按最大发电量时的风向优化总平面，最大限度的减少不利结构风对空冷凝汽器的不良影响。
2)营造各种风向和风速下空冷凝汽器排出热风的通道和冷却热风用的冷风来源通道迎着汽机房来风◆热风散离通道和ACC外冷却风(或隔离风)通道通畅和断面最优◆与5.1.6中1)关于厂房方向来风营造冷风风道及相反方向来风保证整体冷风风量足够的措施相同。厂房方向来风的冷风通道也是反方向来风平台下不能进入风机多余冷风量离去的通道。
3)各种风向和风速条件下空冷凝汽器出口热空气向入口回流的消除或减小和凝汽器出口热风直接离去的引导3.1)优化风墙的位置和形状引导可能回流的热空气向热风中心靠拢；在排出热风和风机入口冷风源之间加入横向来的冷却风，隔离热风与冷风，并冷却边缘热风(与横风同向边缘)。
3.2)留有迎厂房方向来风时热风离散和横向冷风将其托起离去的通道，防止迎厂房方向来风时在A列通道边缘的热回流。
4)对付横风时风机的压头裕量选择选择风机最大全压升时应考虑进出口由于受横风影响形成的阻力增加。
5)有横风时各风机单元冷风进风量的保证与均衡在1)-4)的基础上垂直平面挡风墙上部或中间的某部位或下部设导风墙与导风板；改变阵列中各风机风筒进风口的高度，形成四周距地面高，中间距地面低的参差布置；在ACC风机单元阵列周围，平台下一定范围内加固定的一组或多组翼型导风板，攻角自上而下逐渐减小；参差布置的风机风筒使阵列各风机沿垂直方向分层取风，将来风横向扰动后易于导入迎风侧布置的风机内。
引导风墙和翼型导风板使边缘风机免受垂直风墙引下横向来风在转向处形成的漩涡形气流和中间风机进风量大的影响，使冷风易于导入迎风侧前排风机，提高空冷岛边缘风机单元的效率，力争全部单元效率均达最高。
5.1.7设计中可使用的设备和装置5.1.7.1机翼形上升型结构风引下导流板阵列该阵列涉及一系列的断面为机翼形的导风板，其第一个的放置位置为锅炉房上方，高度和向锅炉房顶深入尺寸由模拟计算得出。原则是导风板与上升气流的攻角小于临界值，导风板和锅炉房顶与近汽机房侧的墙面交线之间的距离应能保证引下足够的风量供给空冷岛风机群。每个翼形导风板的弦长应能易于加工、安装和保证强度，翼形断面形状可选标准形状，并经模拟计算后确定。
后一机翼形导风板与前一导风板的连接原则是后一个的头部应位于已被前一个经转向了的尾部气流当中，后一个处于此气流当中的攻角应小于临界值。
机翼形导风板的水平总宽度至少应与其下部的锅炉房宽度相同。整体宽度是有若干分段集合而成。
机翼形导风板可以以任何耐腐蚀的强度足够的材料制成。
机翼形导风板在可移动转轴上和一个槽形孔上用高强螺栓固定，以利调整。其结构如图6示。
机翼形导风板的支固框架与锅炉房顶和封闭侧墙统一协调考虑。
机翼形导风板的导风性能应通过全场的结构风模拟计算分析在1、3、6、9米风速和不同风向校核。
上述机翼形导风板也应用于锅炉房中间的炉后来风时由于集中控制室、煤仓间形成上升气流的向下引导。其结构和设计原则与用在锅炉房上的相似，只是布置位置不同。
5.1.7.2空冷凝汽器平台挡风板下翼形导风板空冷凝汽器平台风墙的下部翼形导风板也是机翼形导风板的结构，但其反向布置，使用它的目的在于将横向被风墙引下的气流及横风直接形成的与迎风的最边缘的一排风机入口风筒垂直的气流引向这排风机的入口，这一目的是与平台风墙的下部结构共同作用实现的。
其结构和设计原则与用在锅炉房上的相同，只是布置位置不同。
5.1.7.3空冷凝汽器基本换热单元阵列风机入口参差风筒空冷凝汽器基本换热单元阵列各风机入口参差风筒是为使空冷凝汽器基本换热单元的风机能在无风或有横风情况下尽量能使不同位置的风机从不同高度吸入冷却空气，避免各风机对同层空气的争抢。
所谓参差风筒是在同一个凝汽器基本换热单元阵列中的各不同位置的风机使用不同长度的入口风筒。风筒入口部分和延长部分可以做在一起，也可以分开制作，最后组装在一起。为制作方便，延长部分可做成具有固定长度的基本模数单元，设计时根据需要的长度选用不同数量组合。
风筒入口部分的轴线可以垂直于地面也可以少有倾斜。
空冷凝汽器的支撑钢结构平台应考虑参差风筒的固定。
设计中应校核参差风筒中长风筒对风机入口阻力的影响。
参差风筒相互间的布置原则是风机阵列的边缘风机的风筒入口距地面远，较近中间的距地面逐渐增近。总的组合从下面看上去与倒置的圆馒头或锅贴饼子相似，精确尺寸应根据计算流体力学模拟计算结果确定。
风机阵列的参差风筒如图3示。
5.1.7.4曲面引导风墙及其分流装置根据专利申请号为200520127540.2的专利曲面风墙可作为这里的曲面引导风墙，它一方面可阻挡对空冷凝汽器空气出口有不利影响的横风，由于曲面引导风墙外侧可在不同高度设置分流装置，因此它又可以有计划的将横风按需要比例分别引向风机入口处和热风出口处，既可以使风机得到适当的入口冷风，又可以将一部分横风引向热风边缘，去冷却热风或阻止热风回流。分流装置可以采用螺丝钉或其他方式固定在风墙基面上，风墙上的孔与分流装置上的孔对应，墙上的孔自上而下按一定模数统一确定，以便在试运期间调整。
曲面引导风墙分流装置可用任何合适的材料和结构制作，只要它能有足够的刚度、强度和寿命。
曲面引导风墙分流装置是分段制作，分段安装的。
作为曲面引导风墙的几个例子示于图4中。其中方案1时角形的分流装置，并与墙体合二而一。方案2是倒弧形分流装置，按分配比例装在需要位置。方案3分流装置在风墙最顶端，将100％的被阻挡的横风全部转向风机入口。
权利要求
1一种火电厂用空冷凝汽器机组在考虑并尽量消除电厂内部和附近结构物的结构致风(以下简称“结构风”)对空冷凝汽器总体能力的影响的设计方法和设计中应采用的相应设备和装置。其特征是通过使用计算流体力学方法对空冷凝汽器风环境的模拟计算，使用导风设备和装置营造最优的空冷凝汽器入口冷风和出口热风通道，使用风墙上的空气分流装置等设备控制边缘基本换热单元进风量和扼制出口热风向出口的回流，消除或减轻结构风对空冷凝汽器的不良影响。
2根据权利要求1所述设计方法和设计中应采用的相应设备和装置。其特征是主要设计原则方法之一是优化结构风，其一，营造各种风向和风速下空冷凝汽器风机所需的冷风来源通道让炉后来风越过厂房，直接以最简洁的路径到达ACC风机入口；改造锅炉房紧身封闭的外形，使结构风改善有益于空冷凝汽器；在锅炉和集控室上方加装可使炉后来风爬过锅炉房和集控室的向上气流导向A列与ACC之间过道的翼形导板阵列；集中炉后来风并分散至各ACC风机；除氧间、汽机房采用斜屋顶；合理确定空冷凝汽器阵列平台高度。其二，保证整体冷风风量足够厂房方向及相反方向来风时，合理选择ACC与A列距离使风道断面最优，同时变化ACC高度使风道断面最优。
3根据权利要求1和权利要求2所述设计方法和设计中应采用的相应设备和装置，其特征是少用阻挡可能对空冷凝汽器运行不利的结构风的方法，而是尽量多地将各方向来风引导进入风机入口，成为少花动力的冷却风；同时在满足风机进口冷却风下，尽量多地将各方向来风引向ACC出口热风散去方向，以冷却、隔离或托起热风，防止热风向风机入口处回流。
4根据权利要求1至3所述设计方法和设计中应采用的相应设备和装置，其特征是限制由ACC平台上方风墙引下至风机入口平面水平方向冷风风量和速度，保证各风机吸入足够冷风的条件；使用倾斜式平面或曲面引导风墙替代公知的平面挡风墙，使原垂直于ACC安装平台平面的旨在阻挡对管束出口不良影响的横风和无风时阻挡管束出口热风向风机入口回流的挡风墙变成将管束出口热风导向ACC上方中央以利集中散去并被冷却的导风墙；使用曲面风墙和其上面的分流器，通过其外表面引导侧面横风按需要比例的去补充冷却风供应和推动热风远离；可以通过优化选择ACC平台上方风墙的分流器位置，使各风向最大设计风速下由风墙引下至风机入口平面水平方向冷风的风量和风速最优化，使对最边缘风机进风状态最优。
5根据权利要求1至4所述设计方法和设计中应采用的相应设备和装置，其特征是营造各种风向和风速下空冷凝汽器排出热风的通道和冷却热风的冷风来源通道迎着汽机房来风时应使热风散离通道和ACC外冷却风(或隔离风)通道通畅和断面最优；厂房方向来风的冷风通道也是反方向来风平台下不能进入风机多余冷风量离去的通道；消除或减少各种风向和风速条件下空冷凝汽器出口热空气向入口的回流和引导凝汽器出口热风的直接离去；优化风墙的位置和形状，引导可能回流的热空气向热风中心靠拢；在排出热风和风机入口冷风源之间加入横向来的冷却风，隔离热风与冷风，并冷却边缘热风(与横风同向边缘)；留有迎厂房方向来风时热风离散和冷横风将其托起离去的通道，防止迎厂房方向来风时在A列通道边缘的热回流。
6根据权利要求1至5所述设计方法和设计中应采用的相应设备和装置，其特征是对付横风时，选择风机最大全压升时考虑风机的压头裕量选择，应对进出口由于横风影响造成的阻力增加，保证风机单元冷风进风量的均衡垂直平面挡风墙上部或中间的某部位或下部设导风墙与导风板；改变阵列中各风机风筒进风口的高度，形成四周距地面高，中间距地面低的参差布置；在ACC风机单元阵列周围，平台下一定范围内设固定的一组或多组翼型导风板，攻角自上而下逐渐减少。
7根据权利要求1至6所述设计方法和设计中应采用的相应设备和装置，其特征是优化发电厂总平面布置，按最大发电量时的风向优化总平面，最大限度的减少不利结构风对空冷凝汽器的不良影响。
8根据权利要求1至6所述设计方法和设计中应采用的相应机翼形上升型结构风引下导流板阵列设备和装置，其特征是阵列由一系列的断面为机翼形的导风板构成；第一个导流板的放置位置为锅炉房上方，高度和向锅炉房顶深入尺寸由模拟计算得出，原则是导风板与上升气流的攻角小于临界值，导风板和锅炉房顶与近汽机房侧的墙面交线之间的距离应能保证引下足够的风量供给空冷岛风机群；每个翼形导风板的弦长应能易于加工、安装和保证强度，翼形断面形状可选标准形状，并经模拟计算后确定；后一机翼形导风板与前一导风板的连接原则是后一个的头部应位于已被前一个经转向了的尾部气流当中，后一个处于此气流当中的攻角应小于临界值；机翼形导风板的水平总宽度至少应与其下部的锅炉房宽度相同，整体宽度是有若干分段集合而成；机翼形导风板可以以任何耐腐蚀的强度足购的材料制成；机翼形导风板在可移动转轴上和一个槽形孔上用高强螺栓固定，以利调整；机翼形导风板的支固框架与锅炉房顶和封闭侧墙统一协调考虑；亦可应用于锅炉房中间的炉后来风时由于集中控制室、煤仓间等所有地方形成上升气流的向下引导，其结构和设计原则与用在锅炉房上的相似，只是布置位置不同。
9根据权利要求1至6所述设计方法和设计中应采用的相应空冷凝汽器平台挡风板下翼形导风板设备和装置，其特征是导风板也是权利要求8机翼形导风板的结构，但其反向布置且布置位置不同；使用它的目的在于将横向被风墙引下的气流及横风直接形成的与迎风的最边缘的一排风机入口风筒垂直的气流引向这排风机的入口，这一目的是与平台风墙的下部结构共同作用实现的。
10根据权利要求1至6所述设计方法和设计中应采用的相应空冷凝汽器基本换热单元阵列风机入口参差风筒设备和装置，其特征是可使空冷凝汽器基本换热单元的风机能在无风或有横风情况下尽量能使不同位置的风机从不同高度吸入冷却空气，避免各风机对同层空气的争抢；在同一个凝汽器基本换热单元阵列中的各不同位置的风机使用不同长度的入口风筒；风筒入口部分和延长部分可以做在一起，也可以分开制作，最后组装在一起；为制作方便，延长部分可做成具有固定长度的基本模数单元，设计时根据需要的长度选用不同数量组合；风筒入口部分的轴线可以垂直于地面也可以稍有倾斜；空冷凝汽器的支撑钢结构平台应考虑参差风筒的固定；设计中应校核参差风筒中长风筒对风机入口阻力的影响；参差风筒相互间的布置原则是风机阵列的边缘风机的风筒入口距地面远，较近中间的距地面逐渐增近；总的组合从下面看上去与倒置的圆馒头或锅贴饼子相似，精确尺寸应根据计算流体力学模拟计算结果确定。
11根据权利要求1至6所述设计方法和设计中应采用的相应曲面引导风墙分流装置，其特征是于曲面引导风墙外侧可在不同高度设置分流装置，与墙体合二而一，风墙可是平面或曲面，而在迎风面或ACC风墙外侧与地面平行高度有一明显的折角或突起，并使垂直击在墙上的气流分向上下两侧，改变折角或突起的位置，可改变分流的比例；在平面风墙或曲面风墙上在迎风面或ACC风墙外侧与地面平行高度装有一片或两片前端连在一起的倒弧形板，两块倒弧形板近风墙侧，可采用各种形式的可拆连接或固定连接；改变分流装置的位置可改变分流的比例，一方面可阻挡对空冷凝汽器空气出口有不利影响的横风，又可以有计划的将横风按需要比例分别引向风机入口处和热风出口处，既可以使风机得到适当的入口冷风，又可以将一部分横风引向热风边缘，去冷却热风或阻止热风回流；曲面引导风墙分流装置可用任何合适的材料和结构制做，只要它能有足够的刚度、强度和寿命；曲面引导风墙分流装置是分段制作，分段安装的。
全文摘要
为了克服现有的电站汽轮机用空冷凝汽器设计上没有一整套考虑自然风和电厂结构物改变了原来自然风的流向、流速和流量分布等特性的空冷凝汽器的环境风的设计规范和消除它们对空冷凝汽器不良影响的总体设计思想和设计原则和方法的不足。本发明提出包括营造各种风向和风速下空冷凝汽器风机所需的冷风来源热风离去的良好通道；旨在消除或减小空冷凝汽器入口空气热回流和出口热风直接离去的阻挡和引导；对付横风时风机的压头裕量选择；有横风时各风机单元冷风进风量的保证与均衡等原则和方法。同时提出一些在设计中推荐使用并通过计算有效的设备和装置，如机翼形上升型结构风引下导流板阵列、风机入口侧方翼形导风板、空冷凝汽器基本换热单元阵列风机入口参差风筒、曲面引导风墙及其分流装置等。采用本发明可使空冷凝汽器的换热效率无论是在无风还是有风情况下均得到提高。
文档编号F28B1/06GK1786640SQ200510130268
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者王亮, 赵弦, 陆涛, 赵永辉 申请人:关晓春