一种自然通风冷却塔的防冻系统的制作方法

本实用新型涉及冷却塔技术领域，具体是一种用于自然通风冷却塔的防冻系统。

背景技术：

自然通风冷却塔是靠塔内外的空气密度差或自然风力形成的空气对流作用进行通风的冷却塔。自然通风冷却塔一般淋水装置设在冷却塔筒身内部，空气自下而上与淋水流向相反，称逆流通风。大型自然通风冷却塔多用钢筋混凝土建造，外形大多为双曲线筒型。圆形逆流式冷却塔的工作过程为例：热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低焓值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高焓值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。

北方冬季比较寒冷，给循环水系统的自然通风冷却塔运行带来一定的威胁，北方的循环水系统的自然通风冷却如何在冬季运行一直是个难题。因气温过低会引起冷却塔的填料周围结冰，造成填料的工作面积减小，降低热水流经填料时的流量，影响散热效率，而且结冰会导致填料的重量增加，增加塔身结构的荷重，降低混凝土结构的使用寿命，给塔身承重造成安全隐患。另外还有可能造成管道和阀门的冻裂等。需要采取相应的防冻措施，目前大多采用在进风口人字柱外则加装挡风板，加装挡风板防冻效果较好，但冬夏季必须分别拆装一次，管理上较为麻烦，且挡风板容易在贮运过程中容易变形损坏，不好保管。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单，能有效预防结冰的用于自然通风冷却塔的防冻系统。

实现本实用新型目的的基本技术方案是：一种自然通风冷却塔的防冻系统，其结构特点是：包括防冻管组件和挡水板。防冻管组件的喷水管路围成一个圆周设置在自然通风冷却塔的进风口人字柱上方塔壁下缘内侧近塔壁牛腿和填料的底支撑梁的下方。喷水管路上设有若干朝向内下方的喷水口。挡水板有若干，各挡水板依次首尾相接围绕填料外周设置，将填料与塔壁隔开。各挡水板固定设置在塔壁与底支撑梁之间，挡水板与竖直方向的夹角为0度至8度，挡水板的下端在径向上位于喷水管路的内侧。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：防冻管组件有8组，每组的结构相同，均包括阀门、阀门连接管和喷水管路。8组防冻管组件的喷水管路围成一个圆周设置在自然通风冷却塔的进风口人字柱上方塔壁下缘内侧近塔壁牛腿和填料的底支撑梁的下方，每组防冻管组件的喷水管路呈八分之一的弧形。自然通风冷却塔的主水槽呈十字形分布设置，将其所在平面分成4个象限，每2组防冻管组件呈轴对称设置在同一个象限中。阀门采用不锈钢材料制成。阀门通过闸阀阀架固定设置在主水槽末端相应一侧的侧壁上。阀门的进水口与主水槽密封连通。阀门连接管的进水口一端与阀门的出水口密封连通，另一端出水口向下穿过冷却塔的填料和底支撑梁后出水口沿冷却塔的径向向外设置，与喷水管路相连通。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：阀门采用高位门杆及人工操作手轮控制其开关。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：喷水管路包括首端喷水管、中间喷水管和末端喷水管。中间喷水管有若干，每根中间喷水管对应的圆心角α为3度。首端喷水管、中间喷水管和末端喷水管采用承插式依次首尾相接固定连接呈弧形，相互之间通过法兰固定连接且密封连通形成喷水管路。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：首端喷水管、中间喷水管和末端喷水管均采用纤维缠绕玻璃钢管。首端喷水管、中间喷水管和末端喷水管均通过不锈钢带固定在塔壁内侧填料下方的相应的支撑梁上。

首端喷水管呈t型，首端喷水管的中部进水口与阀门连接管的下部出水口密封连通。首端喷水管的靠近阀门所连接的主水槽的一端用相应的首端闷板密封封闭，首端喷水管的远离阀门所连接的主水槽另一端通过法兰与相应一根中间喷水管固定连接，且密封连通。首端喷水管设有开口朝向内下方的若干首端喷水口。首端喷水口与竖直方向的夹角β为0度至45度，首端喷水口的断面形状为矩形，剖面为梯形。各首端喷水口之间的间距为100至300毫米。

中间喷水管设有开口朝向内下方的若干中间喷水口。中间喷水口与竖直方向的夹角γ为0度至45度，中间喷水口的断面形状为矩形，剖面为梯形。各中间喷水口之间的间距与首端喷水口之间的间距相同，且相邻的中间喷水管上的中间喷水口与首端喷水管上的首端喷水口之间的距离等于首端喷水口之间的间距。

末端喷水管的远离阀门所连接的主水槽一端用相应的末端闷板密封封闭。末端喷水管设有开口朝向内下方的若干末端喷水口。末端喷水口与竖直方向的夹角δ为0度至45度。末端喷水口的断面形状为矩形，剖面为梯形。各末端喷水口之间的间距与首端喷水口之间的间距相同，且相邻的末端喷水管上的末端喷水口与中间喷水管上的中间喷水口之间的距离等于首端喷水口之间的间距。

本实用新型具有以下的有益效果：(1)本实用新型的自然通风冷却塔的防冻系统结构简单，不需要增加额外的能耗，利用主水槽中的热水形成热水帘，阻挡冷空气进入塔内，有效起到防止结冰挂冰的作用。通过挡水板将填料与塔壁隔开，一方面能使填料中的水落入喷水管路的内侧，防止填料周围上的水结冰，另一方面挡水板能有效阻止水流向塔壁，避免水沿塔壁下流，造成塔壁、塔壁牛腿和人字柱结冰，进一步提高使用安全性。

(2)本实用新型的自然通风冷却塔的喷水管路布置在冷却塔外围进风口上缘内侧近塔壁牛腿和填料的底支撑梁的下方，防冻管路的喷水管采用纤维缠绕玻璃钢管，主水槽内的循环水通过阀门控制进入喷水管路，喷水管路上朝内下方开设若干的喷水口，的喷水口间隔200mm，的喷水口断面形状为矩形，剖面为梯形，使喷出的水流呈放射形态，相邻的的喷水口之间形成水流交叉，总体上形成一道热水帘，挡住冷空气进入塔内，起到防止结冰挂冰的作用，效果显著。另外在防冻管上方近塔壁处设置挡水板，杜绝塔壁沿流水，确保防冻管防冻效率。

(3)本实用新型的自然通风冷却塔的防冻系统的喷水管路中的热水源来自冬季供水方式采用外围供水时的主水槽，按主水槽平面布置的四个象限分别供水，每条外围主水槽供应其两侧各八分之一的喷水管路的热水，能有效的保证喷水管路中喷出的水的热量，避免因管路过长而导致喷水管路末端喷出的水温大幅降低，影响使用效果。本实用新型测试时整个冷却塔的循环水供水量23200立方米每小时，喷水管路的直径300毫米，管壁厚度不小于6mm，全塔共分8组，每组喷水管路的流量为708立方米每小时，管内流速1.56米每秒，喷水口的流量3.31立方米每小时，喷水管路的总流量5560立方米每小时，占全塔流量的24％，阻挡冷空气的同时还起到降温冷却作用。

(4)本实用新型的自然通风冷却塔的防冻系统的防冻管路按圆周布置，分成8段，每段的一端与阀门连接，另一端采用末端闷板，需要排污时，将阀门关闭，切断水源，打开另一端的末端闷板，可用工具疏通所有的喷水口，然后打开阀门，用循环水冲洗喷水管路内的污物，冲洗完毕，再关闭阀门，将另一端的末端闷板装好密封，延长使用寿命，保证喷水效果。

附图说明

图1为自然通风冷却塔的结构示意图。

图2为图1中的a处的立剖面结构示意图。

图3为从图1的上方观察时本防冻系统的防冻管组件的结构示意图。

图4为本防冻系统的防冻管组件的在一个象限中的布置结构示意图。

图5为图4中的b-b剖视示意图。

图6为图4中的c-c剖视示意图。

图7为图4中的d-c剖视示意图。

图8为首端喷水管的端面示意图。

图9为图8的左视示意图。

图10为中间喷水管的端面示意图。

图11为图10的左视示意图。

图12为末端喷水管的端面示意图。

图13为图12的左视示意图。

图14为本实用新型的防冻系统的防冻管组件的另一种结构示意图。

附图中的标号为：

防冻管组件1，

阀门1-1，闸阀阀架1-11，

阀门连接管1-2，

喷水管路1-3，

首端喷水管1-31，首端闷板1-31-1，首端喷水口1-31-2，

中间喷水管1-32，中间喷水口1-32-1，

末端喷水管1-33，末端闷板1-33-1，末端喷水口1-33-2，

挡水板2，

自然通风冷却塔10，主水槽10-1，填料10-2，底支撑梁10-21，塔壁牛腿10-3，进风口10-4。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的方位的描述按照图1所示的方位进行，也即图1所示的上下左右方向即为描述的上下左右方向，图1所朝的一方为前方，背离图1的一方为后方。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系是基于附图所述的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示必须具有的特定的方位。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另外定义，本文所使用的所有技术和科学术语具有本实用新型所属领域普通技术人员通常所理解的相同含义。在相抵触的情况下，以本说明书中的定义为准。

(实施例1)

见图1至图13，本实用新型的自然通风冷却塔的防冻系统包括防冻管组件1和挡水板2。

见图2至图13，防冻管组件1有8组，每组的结构相同，均包括阀门1-1、阀门连接管1-2和喷水管路1-3。8组防冻管组件1的喷水管路1-3围成一个圆周设置在自然通风冷却塔10的进风口10-4人字柱上方塔壁下缘内侧近塔壁牛腿10-3和填料10-2的底支撑梁10-21的下方，每组防冻管组件1的喷水管路1-3呈八分之一的弧形。自然通风冷却塔10的主水槽10-1呈十字形分布设置，将其所在平面分成4个象限，每2组防冻管组件1呈轴对称设置在同一个象限中。

见图2、图4和图7，阀门1-1采用不锈钢材料制成。阀门1-1通过闸阀阀架1-11固定设置在主水槽10-1末端(也即靠近塔壁的一端)相应一侧的侧壁上。阀门1-1的进水口与主水槽10-1密封连通。阀门连接管1-2采用q235钢材料制成。阀门连接管1-2的进水口一端与阀门1-1的出水口密封连通，另一端出水口向下穿过冷却塔的填料10-2和底支撑梁10-21后出水口沿冷却塔的径向向外设置。阀门1-1采用高位门杆及人工操作手轮控制其开关。

见图3、图4和图8至图13，喷水管路1-3包括首端喷水管1-31、中间喷水管1-32和末端喷水管1-33。中间喷水管1-32有若干，本实施例中有13根，每根中间喷水管1-32对应的圆心角α为3度。首端喷水管1-31、13根中间喷水管1-32和末端喷水管1-33采用承插式依次首尾相接固定连接呈弧形，相互之间通过法兰固定连接且密封连通形成喷水管路1-3。

首端喷水管1-31、中间喷水管1-32和末端喷水管1-33均采用纤维缠绕玻璃钢管。首端喷水管1-31、中间喷水管1-32和末端喷水管1-33均通过不锈钢带固定在塔壁内侧填料10-2下方的相应的支撑梁10-21上，本实施例中每间隔2米固定一根不锈钢带。

首端喷水管1-31呈t型，首端喷水管1-31的中部进水口与阀门连接管1-2的下部出水口密封连通。首端喷水管1-31的靠近阀门1-1所连接的主水槽10-1的一端用相应的首端闷板1-31-1密封封闭，首端喷水管1-31的远离阀门1-1所连接的主水槽10-1另一端通过法兰与相应一根中间喷水管1-32固定连接，且密封连通。首端喷水管1-31设有开口朝向内下方的若干首端喷水口1-31-2。首端喷水口1-31-2与竖直方向的夹角β为0度至45度，本实施例为20度。首端喷水口1-31-2的断面形状为矩形，剖面为梯形，也即首端喷水口1-31-2呈四棱台状。各首端喷水口1-31-2之间的间距为100至300毫米，本实施例为200毫米，

中间喷水管1-32设有开口朝向内下方的若干中间喷水口1-32-1。中间喷水口1-32-1与竖直方向的夹角γ为0度至45度，本实施例为20度。中间喷水口1-32-1的断面形状为矩形，剖面为梯形，也即中间喷水口1-32-1呈四棱台状。各中间喷水口1-32-1之间的间距与首端喷水口1-31-2之间的间距相同，且相邻的中间喷水管1-32上的中间喷水口1-32-1与首端喷水管1-31上的首端喷水口1-31-2之间的距离等于首端喷水口1-31-2之间的间距。

末端喷水管1-33的远离阀门1-1所连接的主水槽10-1一端用相应的末端闷板1-33-1密封封闭。末端喷水管1-33设有开口朝向内下方的若干末端喷水口1-33-2。末端喷水口1-33-2与竖直方向的夹角δ为0度至45度，本实施例为20度。末端喷水口1-33-2的断面形状为矩形，剖面为梯形，也即末端喷水口1-33-2呈四棱台状。各末端喷水口1-33-2之间的间距与首端喷水口1-31-2之间的间距相同，且相邻的末端喷水管1-33上的末端喷水口1-33-2与中间喷水管1-32上的中间喷水口1-32-1之间的距离等于首端喷水口1-31-2之间的间距。

挡水板2有若干，各挡水板2依次首尾相接围绕填料10-2外周设置，将填料10-2与塔壁隔开。各挡水板2固定设置在塔壁与底支撑梁10-21之间，挡水板2与竖直方向的夹角为0度至8度，本实施例为4度。挡水板2的下端在径向上位于喷水管路1-3的内侧。

本实用新型的自然通风冷却塔的防冻系统使用时，先关闭内围供水的启闭器，切断内围供水，喷水管路1-3的热水源来自冬季供水方式采用外围供水时的主水槽10-1，每条外围主水槽10-1供应相邻两个象限的八分之一的喷水管路1-3的热水，也即每条外围主水槽10-1供应合计四分之一的喷水管路1-3的热水。打开各组防冻管组件1的阀门1-1，热水从喷水管路1-3的各喷水口喷出的水流呈放射形态，相邻的喷水口之间形成水流交叉，总体上形成一道热水帘，挡住冷空气从自然通风冷却塔10的进风口10-4进入塔内，从而起到防止结冰挂冰的作用。挡水板2能有效阻止水流向塔壁，避免水沿塔壁下流，造成结冰，进一步提高使用安全性。

本实用新型的喷水管路1-3按圆周布置，分成8段，每段喷水管路1-3的一端与阀门1-1连接，另一端采用末端闷板1-33-1密封，运行时法兰用螺栓连接封闭，需要排污时，将阀门1-1关闭，切断水源，打开另一端的末端闷板1-33-1，通过工具疏通所有的喷水口，然后打开阀门1-1，用主水槽10-1中的水冲洗喷水管路1-3中的污物，冲洗完毕，再关闭阀门1-1，将另一端的末端闷板1-33-1装好密封。

(实施例2)

见图14，本实施例其余部分与实施例1相同，其不同之处在于：阀门连接管1-2的进水口一端与阀门1-1的出水口密封连通，另一端出水口向下穿过冷却塔的填料10-2后沿塔身径向向外穿过挡板2后在向下设置，首端喷水管1-31的中部进水口向上设置与阀门连接管1-2的出水口密封连通。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。