专利名称：冷却塔温度调控方法
技术领域：
本发明涉及电厂冷却塔，特别是关于自然通风冷却塔夏季降温、冬季消除冻害和减少排放的一系列方法。
背景技术：
冷却塔是发电厂生产发电过程中重要的传热传质设备，其作用是通过热质交换， 将高温冷却水的热量散入大气中，将循环冷却水的温度降低。其冷却水作用主要靠冷热两股流体在塔内混合接触，借助两股流体间的水蒸汽分压力差，使热流体部分蒸发并自身冷却。双曲线自然通风冷却塔的组成可分为塔筒结构和淋水装置两大部分。塔筒结构包括冷却塔贮水池、斜支柱(冷却塔进风口)、通风筒等；淋水装置包括配水管和配水槽、喷溅装置、淋水填料、除水器等。冷却塔夏季能否完好的工作是满负荷发电和安全发电的必要条件，只有冷却塔有足够的冷却效果，向汽轮发电机组的凝汽器提供足够冷却水，才能保证凝汽器的真空度。冷却水的温度愈低，等量蒸汽所做的功愈大，其有效利用率也就愈高。冷却塔能否达到应有的效率是发电能否省煤、省电、节约能源、降低发电成本的一项重要条件。冷却塔的配水系统为冷却塔的入口水经压力管道流经竖井，分流至各配水槽，再经喷溅装置形成均勻的水珠洒落到淋水填料上，淋水填料的作用是使进入冷却塔的热水尽可能地形成细小的水滴或薄的水膜，以增加水与空气的接触面积和接触时间，有利于水和空气的热质交换。冷却塔的冷却水温度的变化完全依靠自然温度、风速、大气压力所决定，在夏季冷却水的实际温度与设计的最佳温度相差较大，要想改变现状，需要二个条件1、冷却塔进风口周围要有湿球温度较低的冷气源，即空气冷却剂；2、要增加冷却塔进风口的进风量。我国北方地区进入冬季后，环境温度可降至零下10 30°C，致使循环水过度冷却，造成冷却塔配水系统、淋水系统及填料装置结冰而损坏。为防止循环冷却塔过度冷却严重结冰而损坏设备，大部分机组的冷却塔进风口处都采用悬挂挡风板的方式来阻挡冷空气，以减少进入冷却塔的进风量，从而控制循环冷却塔及其附属设备不结冰，达到保护设备的目的。冬季气温变化的规律是昼高夜低，致使机组真空呈现昼低夜高的趋势，与机组负荷变化趋势——昼高夜低的方向相逆。为确保循环冷却塔防冻的安全，悬挂挡风板数量应满足负荷低谷(后半夜时段)环境温度最低、机组真空值最高时的安全运行需要，随着环境温度回升，机组负荷率逐渐升高，机组真空值也逐渐降低，致使大部分时段循环水温度高于最佳温度，造成机组真空低于设计值，不利于机组的经济运行。由于悬挂挡风板的工作受天气情况、风向、风级的影响较大，无法达到根据环境温度、循环水温度的变化随时调整的要求。近年采用的快速喷雾结冰防寒法实际上替代了挡风板，在一段时间内冷却水温可控，但是由于金属网结冰后，形成的冰膜是孔洞，在溶化的过程中，溶化不均，部分区域形成无孔洞冰面，经过一段时间后，冰面越冻越厚，形成冰墙，失去了原有设计调整风量的功能。当自然温度升高时，连成一片的具有一定厚度的冰体会从上向下滑落，砸在金属网的下端， 致使金属网部分脱落，较大的冰块撒落在地，冬季又很难恢复。循环水在冷却塔中以传热和蒸发的两种方式与空气进行热交换。传热即直接将循环水的热量传递给空气使其温度升高；而蒸发是通过循环水向空气中蒸发，使空气湿度增大，称为潜热传递方式。由于空气在冷却塔中的温度升高且蒸发饱和压力随其温度增高而增大，而冷却塔出口即为饱和湿空气，因此潜热占总热量传递的份额相当大。目前普遍采用的常规湿冷系统的冷却塔在冷却循环水的同时通过蒸发向环境排出大量的废热，这种换热方式导致大量蒸发水量损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种在夏季能增加进风口进风量，改变冷却塔进风口湿球温度的方法，以降低冷却水的温度，提高冷却塔工作效率，达到节能降耗；在冬季能够自动控制冷却塔进风口的进风量，调整淋水装置区域的气温，满足冷却水需要的最佳温度。不论自然温度如何变化，确保寒冷天气淋水区域不结冰的情况下，昼夜冷却水温度变化控制在士 1°C内，消除冷却塔冻害，实现运行自动化。 本发明采用的技术方案是在冷却塔进风口内、外两侧分别设置一周水管路，在水管路上安装有喷嘴，夏季通过低温喷雾，使进风口周围内、外空间形成空气冷却区，使较高的空气湿球温度在经过冷却区域后温度降低。喷嘴喷出的冷凝水是由冷却塔补充水源，经过制冷设备二次冷凝后，由水泵提供给一周水管路分配到各分支管路最后经喷嘴喷出。喷出的低温冷凝水覆盖面达冷却塔进风口面积的90%以上，冷凝水经压力喷嘴喷出后，既有一定的流速，又散发出大量的冷气，同自然的空气温度及冷却塔内的湿球温度之间有较大的温度差。在冷却塔进风口内侧，用一排金属丝从上至下垂直悬挂至贮水池水面，金属丝平行并列布置，对冷却塔进风口一周围挡，底部用钢管连成一体，在钢管上装有除冰器。冷却塔进风口外侧设置的一周水管路为多层水管路，各层水管路通过分水器连接主水管路，主水管路接有水泵，并通至塔盆贮水池中。一周水管路分支管路上的喷嘴为防冻的水喷嘴。水泵的启停是由冷却水的温度而决定，水泵启动的控制装置包括温度传感器、智能温度控制仪、时间继电器和连接在水泵电机回路上的交流接触器。通过传感器检测贮水池内的水温，并预先设定水温的上限和下限。低于下限时，温度控制仪指令，时间继电器计时，通过交流接触器接通水泵电机的电源使水泵工作；当水温升高或达到上限时，水泵自动关闭，停止工作，温度控制仪按照设定的温度范围启动和关闭水泵电源，即它能够按照温度的变化控制启停喷水，水泵启动时，喷嘴向金属丝上喷水，喷出的水成雾状，水雾与金属丝相接触，即快速结冰，金属丝由细变粗，形成半圆的冰柱，外厚里薄。半圆的冰柱依次连接成具有外观波浪式的冰墙，冰墙的围挡使进风量减少，淋水区域温度升高；随着气温和热负荷的变化，金属丝上的冰柱会从冰柱外侧位置慢慢溶化，缝隙加宽，进风量增大。当水温急速升高、超过设定的上限时，除冰器自动启动将金属丝上的冰柱全部除掉，落入贮水池内，溶化于水。当冷却水的温度降到设定的下限时水泵再启动循环进行调节。本发明结构简单、 能保温、能降温，安全高效、灵活实用，与自然融为一体，能自动调节进风口的进风量，冷却水控制在最佳的温度范围内。四
图1为本发明的结构示意图；图2为图1的俯视图。
五具体实施例方式在通风筒1下部的冷却塔进风口内、外两侧分别设置安装一周水管路2，一周水管路2的分支管路上分布有喷嘴3，内侧一周水管路和外侧一周水管路分别通过分水器5、6连接主水管路，主水管路经水泵9连接到贮水池中，冷却塔进风口外侧的一周水管路2由支柱 19固定。水泵9为深井潜水泵，放在补充水源渠道10内。喷嘴3喷出的冷凝水是由制冷设备12 二次降温的冷凝水提供。制冷设备12采用HBW-50(D)制冷设备。在冷却塔进风口内侧一周贮水池中设隔离墙8，使冷凝水与冷却水隔离。在冷却塔进风口内、淋水装置下方外部空间安装有风力发电机7(型号 HXWP2000W)；在冷却塔贮水池出口安装水力发电机4(型号SF320-12/990)。冷暖空气的对流使冷却塔进风口周围风力加大，风速增强，风推动风车叶片旋转，由风能转化为电能，为制冷设备提供动力电源，为补充水源二次冷凝循环提供了必要条件。冷却塔进风口内侧悬挂的金属丝14直径为1 4mm，相邻金属丝14之间距离为 10 30mm。除冰器采用ZW-10振捣器。斜支柱采用塑料胶防水，防止喷水结冰造成冻害。 水泵9安放在贮水池内，连接主管路，通过分水器流经各层水管路，分配各支管路由防冻喷嘴喷出。根据进风口处的面积设计水管2的层数及防冻喷嘴3的数量。选择水泵9的扬程和流量及管径的大小应同总流量相匹配。温度传感器放入贮水池内，经过控制线路接到配电盘，温控装置采用智能温控数显调节仪，设定水温上限和下限，当水泵停止运行时，管道内的水自然由水泵9流出，进入贮水池内，动力电源由冷却塔贮水池出口安装的水力发电机4提供。在通风筒1内部喷溅装置上方设置有塔内凝结水管路16，在凝结水管路16上分布有喷雾嘴17 ；在凝结水管路16上方设有金属蚕丝凝结器18 ；凝结水管路16经喷淋主管路15、制冷管路11、制冷设备12连接主水管路。本发明用冷凝水替代冷凝剂，降低金属蚕丝凝结器18的温度，从而减少冷却塔水蒸发损失，以实现冷却塔节水、降低蒸发损耗，在冷却塔塔筒内某一高度，安装凝结水管路16及喷雾嘴17，将0 15°C低于湿热空气的冷凝水喷出，喷出的冷凝水不与冷却过程的热水接触，只与上升的湿热空气中水蒸汽接触进行冷凝过程。水蒸汽上升遇冷凝结成水滴，冷暖空气的相互流动又会产生有规律的较强的风力， 使塔筒的自然抽力加大。在冷却塔内喷雾嘴17上方一定高度，安装有与冷却塔淋水面积相等的金属蚕丝凝结器18，其作用是将湿热空气及细小水滴经过金属蚕丝凝结器18结成水滴，金属蚕丝凝结器18是由冷凝水提供冷源，永保凝结器处于低温状态，湿热废气及细小的水滴上升会遇冷多次改变方向，附在金属蚕丝凝结器18上，形成较大的水滴，落入下方，进入贮水池。制冷设备12安装在冷却塔补充水源房间内，制冷管道11安装在补充水源暗渠10 内，暗渠10为贮水池一周，经过制冷管道11 二次制冷，由水泵9抽出进入喷淋主管路15，流经各凝结水管路16由喷雾嘴17喷出。
权利要求
1.一种冷却塔温度调控方法，其特征是在冷却塔进风口内、外两侧分别设置一周水管路O)，在一周水管路O)的分支管路上安装有喷嘴(3)，夏季通过低温喷雾，使进风口周围内、外空间形成空气冷却区，使较高的空气湿球温度在经过冷却区域后温度降低；喷嘴 (3)喷出的冷凝水是由冷却塔补充水源，经过制冷设备(1 二次冷凝后，由水泵(9)提供给一周水管路( 分配到各分支管路最后经喷嘴(3)喷出。
2.根据权利要求1所述的冷却塔温度调控方法，其特征是在冷却塔进风口内侧，用一排金属丝(14)从上至下垂直悬挂至贮水池水面，金属丝(14)平行并列布置，对冷却塔进风口一周围挡，底部用钢管(1 连成一体，在钢管上装有除冰器；冷却塔进风口外侧设置的一周水管路( 为多层水管路，各层水管路通过分水器(6)连接主水管路，主水管路连接水泵(9)，通至塔盆贮水池中；一周水管路( 分支管路上的喷嘴(3)为防冻的水喷嘴。
3.根据权利要求2所述的冷却塔温度调控方法，其特征是金属丝(14)直径为1 4mm，相邻金属丝(14)之间距离为10 30mm。
4.根据权利要求2所述的冷却塔温度调控方法，其特征是水泵(9)启动的控制装置包括温度传感器、智能温度控制仪、时间继电器和连接在水泵电机回路上的交流接触器，通过传感器检测贮水池内的水温，并预先设定水温的上限和下限；低于下限时，智能温度控制仪指令时间继电器计时，通过交流接触器接通水泵电机的电源使水泵工作；当水温升高或达到上限时，水泵自动关闭，停止工作。
5.根据权利要求1所述的冷却塔温度调控方法，其特征是在通风筒(1)内部喷溅装置上方设置有塔内凝结水管路(16)，在凝结水管路(16)上分布有喷雾嘴(17)；在凝结水管路(16)上方设有金属蚕丝凝结器(18)；凝结水管路(16)经喷淋主管路(15)、制冷管路 (11)、制冷设备(1 连接主水管路。
6.根据权利要求1所述的冷却塔温度调控方法，其特征是在冷却塔进风口内、淋水装置下方外部空间安装有风力发电机(7)，在冷却塔贮水池出口安装水力发电机0)。
全文摘要
本发明公开了一种冷却塔温度调控方法，是在冷却塔进风口内、外两侧分别设置一周水管路，在水管路上安装有喷嘴，夏季通过低温喷雾，使进风口周围内、外空间形成空气冷却区，使较高的空气湿球温度在经过冷却区域后温度降低。喷嘴喷出的冷凝水是由冷却塔补充水源，经过制冷设备二次冷凝后，由水泵提供给一周水管路分配到各分支管路最后经喷嘴喷出。在冷却塔进风口内侧，用一排金属丝从上至下垂直悬挂至贮水池水面，金属丝平行并列布置，对冷却塔进风口一周围挡，底部用钢管连成一体，在钢管上装有除冰器。本发明结构简单、能保温、能降温，安全高效、灵活实用，与自然融为一体，能自动调节进风口的进风量，冷却水控制在最佳的温度范围内。
文档编号F28C1/00GK102466416SQ201110424739
公开日2012年5月23日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者张富华, 张旭, 张鹏 申请人:张富华