一种内外分区集水的自然通风高位收水冷却塔的制作方法

本发明涉及火力发电厂和原子能发电领域，确切地说是内外分区集水的自然通风高位收水冷却塔。

背景技术：

高位收水冷却塔（简称高位塔）在国内使用日益增多，随着我国1000mw级大型电站机组的建设及对沿海电站循环水热污染的重视，高位收水冷却塔已是超大型冷却塔技术发展的新方向之一。相比常规自然通风冷却塔，高位收水冷却塔采用收水装置进行高位收水，具有节能、降噪等优点。现有技术中专利名称为：核电收水装置及包含收水装置的高位塔（公布号cn201410021108）。

现有的高位收水冷却塔结构如图1所示，其在不同环境风速下迎风侧的空气动力场如图2~图4所示。由图2可知，无环境自然风条件下，高位塔进风口处空气流速沿高度分布相对均匀，但在高位塔最外侧收水单元与塔壁间所形成的收水装置区域最外侧空气流动通道内存在大的纵向旋涡，降低了该区域内空气流速及其上部填料区的传热传质；由图3可知，在2m/s环境自然风下，高位塔迎风侧进风口上缘产生的纵向旋涡基本可充满其迎风侧收水装置区域的4个空气流动通道；由图4可知，在7m/s环境自然风下，高位塔迎风侧纵向漩涡更大，几乎影响了整个半塔的收水装置区域，造成迎风侧半塔收水装置区域所有空气流动通道内空气流速均较小。由图2~图4可知随环境侧风风速的增加，高位塔迎风侧收水装置区域纵向旋涡逐渐增大。高位收水冷却塔内存在的纵向漩涡，会影响高位收水冷却塔的换热性能，为提高高位收水冷却塔冷却性能，有必要减小或消除高位收水冷却塔内收水装置区域所存在的纵向漩涡。

常规自然通风冷却塔在填料下方存在大的雨区，可降低环境自然风的不利影响。图7为无风工况下，无量纲出塔水温沿冷却塔径向的分布图，由图可知，对于高位塔，由于前文提到的原因，外区换热性能差，出塔水温较高；而对于常规塔，外区出塔水温低。这是由于雨区存在阻力，限制了进塔气流横向穿过冷却塔，同时雨区内大气压由外向内逐渐降低，最终减小了外圈的纵向漩涡范围，进而增强了外区的换热能力。

本专利技术公开了一种内外分区集水的自然通风高位收水冷却塔。本发明结合常规冷却塔和高位塔的空气流场结构特点，设计出一种内外分区集水的自然通风高位收水冷却塔。内区，在填料下方采用收水斜板、u型收水槽、收水沟等收水装置集水；外区，在填料下方，不设置收水装置，冷却水自填料下方落入塔底水池，即采用塔底水池集水。内外分区集水，可减小或消除高位收水冷却塔内的纵向漩涡，充分利用填料的冷却能力，提高冷却效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是高位收水冷却塔填料下方外围收水装置区域存在的大的纵向旋涡，特别是在环境侧风条件下，纵向旋涡覆盖了高位塔迎风侧收水区域多个空气流动通道，造成外围区域上方通风量较小、传热传质较差，高位收水冷却塔冷却性能降低。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

本发明公开的一种内外分区集水的自然通风高位收水冷却塔，包括塔筒、配水系统、填料、收水装置、集水池。以冷却塔的中心轴线为圆心，向外分为一个圆形的内区与一个环形的外区：内区，在填料下方采用收水斜板、u型收水槽、收水沟等收水装置集水；外区，在填料下方，不设置收水装置，冷却水自填料下方落入塔底水池，即采用塔底水池集水。

循环水在外区依次经过配水系统、填料、雨区，进入集水池，循环水在内区依次经过配水系统、填料，进入收水装置。

本发明的有益效果是：

1.与高位收水冷却塔相比，外区取消收水装置，填料与集水池之间为雨区，进塔空气首先经过雨区然后进入内区，可以有效减小进入塔内的环境侧风风速，进而减小外侧空气流道的纵向旋涡；

2.由于雨区存在阻力，部分进塔气流不进入内区而是通过外区的填料进入塔筒内，加强了外区填料的换热；

3.由于雨区的存在，直接增加了外区的换热面积，降低了外区的出塔水温；

4.强化了高位塔外环区域的传热传质；

5.提高了高位收水冷却塔整体热力性能；

6.在相同的冷却性能下，可减小高位收水冷却塔尺寸；

7.在相同的冷却性能下，可减小高位收水冷却塔造价。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为高位收水冷却塔的结构示意图。

图2为无环境自然风时高位塔外侧收水装置区域局部空气流场。

图3为2m/s环境自然风条件下高位塔迎风侧收水装置区域局部空气流场。

图4为7m/s环境自然风条件下高位塔迎风侧收水装置区域局部空气流场。

图5为本发明内外分区集水的高位收水冷却塔的结构示意图。

图6为本发明收水装置平面布置图。

图7为无量纲出塔水温沿冷却塔径向的分布图。

附图标记说明：1-塔筒；2-空气出口；3-除水器；4-配水系统；5-收水装置；6-填料；7-进风口；8-竖井；9-雨区；10-集水池；11-地面；12-内区；13-外区；14-集水沟；15-塔壁；16-收水单元；17-收水装置区域空气流动通道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的高位塔以及在不同自然条件下高位塔迎风侧收水装置区域局部空气流场如图1~图4所示，其填料与收水装置的布置如图1所示，填料布置在同一水平面，收水装置布满整个填料下方。在高位塔最外侧收水单元与塔壁间所形成的收水装置区域最外侧空气流动通道内存在大的纵向旋涡，是影响高位收水冷却塔冷却性能的主要因素。为提高高位收水冷却塔冷却性能，有必要减小或消除高位收水冷却塔内收水装置区域所存在的纵向漩涡。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种内外分区集水的自然通风高位收水冷却塔。

本申请的一种典型的实施方式中，如图5、图6所示，本发明所述的一种内外分区集水的自然通风高位收水冷却塔，包括塔筒1、配水系统4、填料6、收水装置5、集水池10，外区填料与集水池10之间为雨区9。以冷却塔的中心轴线为圆心，向外分为一个圆形内区与一个环形外区，外区不设置收水装置，设置集水池10，所述内区设置收水装置5，不设置集水池。

本发明中自然冷却塔运行时，外界空气首先经过进风口7进入雨区9，一部分气流继续向内，进入内区，穿过收水装置5、填料6、配水系统4，进入塔筒1内，经过空气出口2排出冷却塔；另一部分气流则在外区向上流动，经过填料6、配水系统4进入塔筒1内，经过空气出口2排出冷却塔。

本发明中自然冷却塔运行时，外区循环水经过配水系统4进入填料6，下落形成雨区9然后汇集于集水池10；内区循环水经过配水系统4进入填料6，然后被收水装置5收集。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。