专利名称：一种烟囱式空气冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气冷却技术，具体涉及ー种烟囱式空气冷却系统。
背景技术：
水冷式发电厂机组发电效率较高，进入汽轮机的蒸汽发电效率只能达到40%多，仍有约50%多的蒸汽作为乏汽排出，用大量的冷却水将这ー热量带出，在冷却塔中水与空气直接接触换热，水被冷却，重新进入冷凝器中吸热。被冷却塔抽出排到空中的空气含水量高，常规水冷机组采用自然通风冷却塔，循环水损失(蒸发、风吹、和排污损失)约占电厂耗水量的80%。我国エ业发达区在南方，煤炭主要产于北方，如在煤矿周围发电通过输变电路送到南方，不但节约运输巨大的费用，也大幅度减小城市污染。但北方一般缺水，使水冷式发 电厂在许多煤炭产地无法使用，只能将煤炭远距离运送到用电多的南方。空冷机组消耗水少，是解决富煤缺水地区发电的解决方案，湿冷机组排气压カ取决于空气的湿球温度，空冷机组排气压カ取决于空气的干球温度，空冷机组比湿冷机组背压比高2 3倍。夏天环境温度越高，冷凝水温度越高，机组背压越高，排汽压力越高，发电效率越低。直冷式采用在风机前喷水或喷雾，降低冷凝水温度，提高真空度；但空气冷凝系统直接暴露在大气中，带走管道热量同时，也带走周围空气的热量，消耗水量多。间冷式给换热器喷水，空冷塔排出的是饱和湿空气，消耗水量也多。冬季与夏季相反，冷凝水温度越低，应该说发电效率越高，但环境温度过低时造成水管冻裂。为了解决水管冻裂问题，采用提高排气温度或限制进气的办法，虽然解决了水管冻裂问题，但是以降低发电效率为代价。湿冷机组为了提高效率追求长的末级叶片，空冷机组为了适应高背压和背压变化大的特点，提高末级叶片的根部反动度，设计成短、宽、粗、壮，提高叶片的刚度与強度，以兼顾小流量、高背压和大流量、低背压的两种极端エ况。空冷机组是以増加能源消耗的代价来节约水资源，机组热效率降低3 5%，要达到与湿冷机组相同的额定功率，新汽流量増加3 5%，供电煤耗増加3 5%。环境温度变化大吋，冷凝水温度、排汽压カ变化大，对机组冲击大，低压缸轴承受カ变化大。空冷塔冷却，无论换热器在塔内还是塔侧，换热器排列成三角形以增加换热面积，但换热面积增加有限，为了提高换热面积，空冷塔直径体积大，造价高，且塔ロ直径大排气易受风的影响，提高冷却水温度。
发明内容
为弥补上述缺陷，本发明提出一种烟囱式空气冷却系统，该系统受环境影响小，发电效率尚。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。一种烟囱式空气冷却系统，其特征在于，包括位于地面上的烟囱，位于地面下的换热室、冷却水池、储气箱和地下进气管道，所述烟 底部与所述换热室外层顶部连接，所述换热室包括内层空腔和内外夹层的空气腔，所述内层空腔顶部设有热水箱，所述空气腔内设有换热器，所述换热器进水管与所述热水箱连接，所述换热器出水管与所述冷却水池连接；所述换热室外层的下部设有进气ロ，所述地下进气管道与所述储气箱入口连接，所述储气箱出气ロ与所述换热器进气ロ连接。上述技术方案的特点和进ー步改进在于所述地下进气管道外层部分设有水套，所述水套的上端与所述热水箱连接，所述水套的下端与所述冷却水池连接。所述换热器上设有喷淋器，所述喷淋器上设有喷淋调节阀。 所述空气腔被分成多个区域，每个区域竖直设置多个隔层，每个隔层空间放置有换热器。所述储气箱出气ロ或换热器进气ロ设有进气调节阀。所述地下进气管道入口设有过滤器。所述储气箱为围绕换热室的环形空间。 所述空气腔出口和烟囱入口之间设有涡轮发电机，所述涡轮发电机的空气出口上方设有散热片，所述散热片连接有热管的冷端，所述热管的热端伸入所述热水箱。本发明空气冷却系统部分设置于地面下，环境影响较小；可根据冷却水温和环境温度变化调节进气量、喷淋水量、与冷空气换热的热水量，使得冷却水温度较低且变化小，真空度变化小，对机组的冲击小，水管不会冻裂，发电效率与水冷相当。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进ー步详细说明。图I为本发明实施例第一种烟囱式空气冷却系统示意图；图2为本发明实施例第二种烟囱式空气冷却系统示意图；图3为本发明实施例第三种烟囱式空气冷却系统示意图；其中，I、烟囱；2、热水箱；3、热水管；4、换热器；5、喷淋器；6、冷却水池；7、过滤器；8、热水套；9、储气箱；10、散热片；11、涡轮发电机；12、热管。
具体实施例方式湿冷机组利用水蒸发散热，排气压カ取决于空气的湿球温度，随季节和昼夜的变化小。空冷机组排气压カ取决于空气的干球温度，随季节和昼夜的变化大，在温差变化大的季节，一天内的排气压カ变化可达I 3倍。在常温常压下，水的比热是1，空气的比热为0. 237，水的比热是空气的4. 2倍，空气的导热系数为6. I X 10_5，水的导热系数为143乂10_5，水导热系数是空气的23.4倍，水的汽化热为40，相同质量的空气的体积比水大很多，空气的冷却能力比水小得多。采用空气冷却，将冷却水温度控制到接近水冷的冷却水温度，其发电效率也就接近水冷。应从以下几个方面着手，I)增加换热面积；2)提高空气流速；3)换热空气温度较低且变化小；4)降低环境温度影响。參考附图1，包括位于地面上的烟囱1，位于地面下的换热室、围绕换热室下面的环形冷却水池6、围绕换热室的环形储气箱9、热水箱2和地下进气管道，储气箱9的侧面和下层装有换热片，用于交换储气箱9内空气热量；地下进气管道入口通过风向自动跟踪得到进气孔与风向背向，且在地下进气管道入ロ处设有过滤器7，用于过滤空气。环形储气箱9上面和侧面设置多个长、短进气管道，长进气管道呈蛇形，管道外层部分设有水套。长、短进气管道在不同季节进行配合，使储气箱9内的空气温度更为合理。环形储气箱9使得进入每一换热器的空气温度和压カ基本一致，消除了空冷塔在有风的条件下不同位置空气温度和压カ不一致换热不合理的问题。容量巨大的环形储气箱9使进入的空气与原来储存的空气揉合，进入换热器的空气温度、压カ变化小。地下进气长管道外层部分设有水套，水套的上端与热水箱2连接，水套的下端与冷却水池6连接，地下进气管道外壁的热水与地下进气管道内壁的冷空气逆向流动，加热冷空气，热水在加热冷空气的过程中逐渐冷却，从水套下端的管道流进冷却水池；水套上设·有温度调节装置，温度调节装置根据冷却水的温度和环境温度变化调节水套的进、出水量，加热冷空气到合理温度，既解决了水管冻裂问题，也使得机组保持较高的发电效率。烟囱I底部与换热室外层顶部连接，换热室包括内层空腔和内外夹层的空气腔，内层空腔顶部设有热水箱2，热水箱2入口连接有热水管3，空气腔被分成多个区域，每个区域竖直设置多个隔层，每个隔层空间中放置有换热器4，换热器4进水管与热水箱2连接，换热器4出水管与冷却水池6连接；换热室外层的下部设有多个进气ロ，储气箱9的出气ロ与换热室进气ロ连接，空气进入换热室后，被分配到各个换热器。将空气腔竖直分成多个隔层，便于需要用隔层空间的温度调节，也便于在不停机的状态下维修。储气箱9出气ロ或换热器进气ロ设有进气调节阀，进气调节阀根据冷却水池中水的温度和环境温度调节进气ロ的进气量，使得冷却水温变化小；换热器4上设有喷淋器5，喷淋器5包括位于换热室外的水箱,位于换热室内的喷头、换热器下面的储水皿和水泵,喷头向换热器的散热片喷水，水泵将散落到储水皿内的水抽至上部管道或换热室外部的水箱内；喷淋器上设有喷淋调节阀，喷淋调节阀根据冷却水池中水温和环境温度的大小开启与关闭喷淋器及调节喷淋水量的大小，使得冷却水温达到合理温度。上述换热室内外层和烟囱内外层，由保温材料制成或外表面涂有保温材料。參考附图2，与附图I不同之处仅在于，烟囱I底部不直接与换热室连接，而是通过一个倾斜的管道将分离两地的烟囱I与换热室连接。本发明实施例具有如下优点首先，安装和维修换热室时，操作方便；其次，烟囱建造在另一基地上，減少了安装在换热室上面的畑 对基层的压カ；最后，避免了畑 对换热室外层的压力，换热室外层的材料可以减薄，降低成本。參考附图3，附图3在附图I的基础上，空气腔出口和在烟囱I入口之间设有增加涡轮发电机11，涡轮发电机11的空气出口上方设有散热片10，散热片10连接有热管12的冷端，热管12的热端伸入热水箱2内。加热通过涡轮做功后的空气，提高烟囱I的抽力，增大发电机涡轮的压差，发电功率高。主要用于严重缺水的地区，不装喷淋装置，冷却水温度高，从冷凝器出来的热水温度高，与环境温度温差大，热能浪费多，该系统可以回收部分电倉^:。本发明烟囱式空气冷却系统具有如下特点I)在降温相同的条件下水蒸发损失最小本发明喷淋水在管道和散热片表面上汽化带走热量，空气湿度増加，湿度増大后的空气导热系数提闻，比热提闻，换热能力提闻。越往上水管中的水温度越闻，湿空气越往上升温度也越高，空气相对湿度越小， 湿空气携带热量越多。热水箱置于换热器上面，且处于烟囱底部，空气温度达到最高，空气相对湿度最小，烟囱底部湿空气的温度与烟囱ロ部温度温差较大，烟囱抽カ较大，空气流速高，从烟囱中排出的是不饱和空气，湿空气中的水的吸热能力得到很好发挥，在降温相同的条件下水蒸发损失最小。2)空间利用率高换热室内安装竖式换热器，空气从底部进入，换热行程长；换热室内安装多排竖式换热器，换热面积大，闲置空间小，换热室空间利用率高，解决目前空冷塔単位直径换热面积小的问题。3)受环境影响小将换热室、冷却水池、储气箱和地下进气管道安置在地面下，减小环境温度对换热装置的直接影响；利用地面下温度变化小的特性，使得进入储气箱的空气揉合，起到消除环境温度剧烈变化的作用。4)冷却水温度变化小根据冷却水温、环境温度的变化调节进气ロ的进气量、换热器喷淋、加热冷空气等，降低环境温度变化对冷却水温度的影响，机组稳定运行。温度高时向换热器表面喷淋水，降低冷却水温度；冬季利用换热后需要冷却的水加热冷空气，解决水管冻裂问题；且热水也被冷却，解决了极端环境温度时冷却水温度变化大的问题。同时末级叶片设计与水冷的一祥或接近，发电效率提高。5)换热面积大且空气流速高采用竖式换热器，在与空冷塔相同直径的条件下换热面积大，或者说在换热面积相同的条件下换热室直径小；空气与热水逆向流动，换热器下部与新鮮空气换热多，上部热水箱空气温度高，烟囱底部与ロ部温差大，且烟囱高度比空冷塔高，烟囱抽カ大，空气流速闻；两者结合就是换热空气流量大。本发明各实施例中的储气箱也可以采用以换热室为中心的环形储气箱，冷却水池也可以采用以换热室为中心环形冷却水池，因此更有利降低环境温度对本发明烟囱式空气冷却系统的影响。本发明烟囱式空气冷却系统可用于表面式和混合式间接空冷机组，略加改变，也可用于直冷式空冷机组，且不需要风机。本发明还有多种实施方式，但凡在本发明的精神和实质范围内，所作的任何改变、等同替换和改进，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种烟囱式空气冷却系统，其特征在于，包括位于地面上的烟囱，位于地面下的换热室、冷却水池、储气箱和地下进气管道，所述烟 底部与所述换热室外层顶部连接，所述换热室包括内层空腔和内外夹层的空气腔，所述内层空腔顶部设有热水箱，所述空气腔内设有换热器，所述换热器进水管与所述热水箱连接，所述换热器出水管与所述冷却水池连接；所述换热室外层的下部设有进气口，所述地下进气管道与所述储气箱入口连接，所述储气箱出气口与所述换热室进气口连接。
2.如权利要求I所述的烟囱式空气冷却系统，其特征在于，所述地下进气管道外层部分设有水套，所述水套的上端与所述热水箱连接，所述水套的下端与所述冷却水池连接。
3.如权利要求I所述的烟囱式空气冷却系统，其特征在于，所述换热器上设有喷淋器，所述喷淋器上设有喷淋调节阀。
4.如权利要求I所述的烟囱式空气冷却系统，其特征在于，所述空气腔被分成多个区域，每个区域竖直设置多个隔层，每个隔层空间放置有换热器。
5.如权利要求I所述的烟囱式空气冷却系统，其特征在于，所述储气箱出气口或换热 器进气口设有进气调节阀。
6.如权利要求I所述的烟囱式空气冷却系统，其特征在于，所述地下进气管道入口设有过滤器。
7.如权利要求I所述的烟囱式空气冷却系统，其特征在于，所述储气箱为围绕换热室的环形空间。
8.如权利要求I至7任意一项所述的烟囱式空气冷却系统，其特征在于，所述空气腔出口和烟囱入口之间设有涡轮发电机，所述涡轮发电机的空气出口上方设有散热片，所述散热片连接有热管的冷端，所述热管的热端深入所述热水箱。
全文摘要
本发明涉及空气冷却技术，公开了一种烟囱式空气冷却系统。系统包括位于地面上的烟囱，位于地面下的换热室、冷却水池、储气箱和地下进气管道，烟囱底部与换热室外层顶部连接，换热室包括内层空腔和内外夹层的空气腔，内层空腔顶部设有热水箱，空气腔内设有换热器，换热器进水管与热水箱连接，换热器出水管与冷却水池连接；换热室外层的下部设有进气口，地下进气管道与储气箱入口连接，储气箱出气口与换热室进气口连接。本发明空气冷却系统部分设置于地面下，环境影响较小，可根据冷却水温变化调节进气量、喷淋水量、与冷空气换热的热水量，使得冷却水温度变化小，真空度变化小，对机组的冲击小，水管不会冻裂，且发电效率高。
文档编号F28B1/00GK102759280SQ20121026893
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者赵振海 申请人:赵振海