一种部分逆向配水的冷却塔的制作方法

1.本发明涉及大中型工业冷却塔技术领域，特别涉及一种部分逆向配水的冷却塔。


背景技术：

2.现代火力发电向高参数、大容量方向发展，与之配套的冷却塔也越来越大，大型冷却塔的直径已达120多米。自然通风冷却塔的外区空气量大于内区空气量的现象非常突出，并且冷却塔越大，这种现象越突出，而在设计冷却塔时仍然采用等淋水密度设计，导致大型冷却塔内各处的气水比差异较大，由于气水没有得到很好匹配，进而影响大型冷却塔的基础效率。
3.现有的内外分区配水自然通风冷却塔主要由双曲线冷却塔筒、蓄水池、中央竖井、十字形内区主水槽、外区主水槽、输水槽、直形配水管、喷溅装置和填料层等组成。在内外分区配水自然通风冷却塔的运行过程中，循环冷却水(热水)通过中央竖井分为两路：一路经内区主水槽和直形配水管，经喷溅装置喷出；另一路经输水槽、外区主水槽和直形配水管，经喷溅装置喷出，降落在淋水填料的表面，在填料层冷却水以薄膜的形式流经填料表面，与空气进行传热传质；在填料层以下，冷却水聚集成液滴并以雨滴的形式落入蓄水池中，雨滴在降落的过程中与冷空气进行接触换热。
4.主水槽中水的流向：内区主水槽由中央竖井处开始流向冷却塔半径1/2处结束，冷却塔半径1/2处为内区主水槽的末端；外区主水槽由冷却塔半径1/2处开始流向冷却塔外沿内壁处结束，冷却塔外沿内壁处为外区主水槽末端；水在内区主水槽和外区主水槽的流向均是由内向外。
5.直形配水管与主水槽连通，冷却水通过直形配水管进行配水；显然如果主水槽末端少水或无水，与之相连通的直形配水管必然少水或无水。
6.现有大型自然通风冷却塔配水布置：内方外圆，呈铜钱图样配水布置。中央竖井至半径1/2处为内区，为1/2半径乘1/2半径的正方形。半径1/2处至冷却塔外沿内壁是外区，形状为圆减去正方形的剩余部分。内区配水面积约32％，外区配水面积约68％。即外区配水量远远大于内区配水量。如果改为弧形配水管配水，则内区配水面积为25％，外区配水面积为75％。所以让外区的气水匹配好是提高冷却塔性能的关键。
7.对于湿式大型自然通风逆流式冷却塔空气必须穿过雨区才能到达冷却塔的中央区域，冷却塔越大，空气穿过的雨区越深，最终到达冷却塔中央区域的空气量就越小。
8.清洁能源的崛起，使得火力发电机组大部分时间都处于非额定工况下运行，电厂出于节能的需要，大都对循环水泵进行了双速或变频改造，即冷却塔冷却水量大部分时间都达不到额定工况流量。在冷却塔水量减小的情况下，主水槽末端必然会出现少水或无水的情况，进而影响冷却塔的配水。与外区主水槽末端连通的配水管处于冷却塔外沿最大空气量区域，此区域无水或少水，会造成空气在此短路，降低出塔空气温度，使得冷却塔的抽力下降，效率降低。
9.冬季环境温度低冷却塔冷却水量小，冷却塔配水外围得不到充足的冷却水(热水)
而结冰，必须额外采取措施，进行防冻。由于冷却塔本身结构巨大，所以无论采用何种措施，其费用都比较昂贵。


技术实现要素：

10.针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种部分逆向配水的冷却塔，针对既有大中型冷却塔进行提效改造，尽量利用冷却塔已有构件对其进行配水重构，提高冷却塔的基础效率和抗冻能力，降低冷却塔配水重构造价。
11.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
12.一种部分逆向配水的冷却塔，包括冷却塔体及设置于冷却塔体中间位置呈竖向延伸布置的中央竖井，所述中央竖井上部设有位于上下方向临近布置的内主水槽和输水槽，所述内主水槽和输水槽沿中央竖井的周向间隔布置，且沿冷却塔体的径向向外延伸，所述输水槽的悬端设有一外主水槽，所述外主水槽沿所述冷却塔体的径向向内延伸至所述内主水槽的悬端；
13.所述的内主水槽和外主水槽上均设有沿其长度方向间隔布置且沿冷却塔体的周向延伸的弧形配水管，所述弧形配水管的悬端封闭且在其管体上设有若干间隔布置的喷溅装置。
14.在进一步的技术方案中，所述弧形配水管为圆弧形配水管。
15.在进一步的技术方案中，所述输水槽的悬端与所述冷却塔体的内壁临近间隔布置。
16.在进一步的技术方案中，所述内主水槽和输水槽分别沿中央竖井的周向均匀间隔的布置有至少三个。具体的，例如所述内主水槽和输水槽分别沿中央竖井的周向均匀间隔的布置有三个、四个或五个。
17.在进一步的技术方案中，所述内主水槽上的弧形配水管设置在其一侧或两侧，且相邻内主水槽上的弧形配水管覆盖二者之间的待配水区域；所述外主水槽上的弧形配水管设置在其一侧或两侧，且相邻外主水槽上的弧形配水管覆盖二者之间的待配水区域。
18.在进一步的技术方案中，所述内主水槽上的弧形配水管设置在其两侧，且相邻内主水槽上的弧形配水管等分二者之间的待配水区域；所述外主水槽上的弧形配水管设置在其两侧，且相邻外主水槽上的弧形配水管等分二者之间的待配水区域。
19.在进一步的技术方案中，所述内主水槽和输水槽沿中央竖井的周向均匀间隔的布置有四个，四个内主水槽以及对应四个输水槽的四个外主水槽上均设有位于两侧的弧形配水管，相邻内主水槽上的弧形配水管等分二者之间的待配水区域，相邻外主水槽上的弧形配水管等分二者之间的待配水区域；所述弧形配水管上均设有喷溅装置。
20.在进一步的技术方案中，所述外主水槽上设有至少一个闸板用于控制该外主水槽的水流通断和控制流向对应闸板靠近中央竖井一侧的冷却水流量；通过该闸板的设置，可方便的控制需要配水的区域面积大小和强度。
21.在本发明中，通过在外主水槽上设置闸板，并通过该闸板来控制待配水区域面积的大小和淋水密度。具体的，例如在外主水槽上设置若干个闸位，当闸板在其中一个闸位落下时，水便无法被导入该闸板靠近中央竖井一侧的外主水槽内，使得该部分外主水槽及与其相连通的弧形配水管均没有水，而只有该闸板靠近冷却塔内壁一侧的外主水槽内有水，
即水仅能被导入此部分外主水槽对应的弧形配水管内以实现提高有水区域的淋水密度。也可以调整闸板的开度，以控制外主水槽闸板的过流量，得以控制外主水槽配水区域内部淋水密度。
22.在进一步的技术方案中，所述外主水槽上设有一个闸板，且该闸板位于所述外主水槽长度方向的中间位置。
23.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
24.1、基于本发明提供的部分逆向配水的冷却塔，冷却塔配水外区气水比一致性得到有效提高。尤其在变工况下，空气量大的地方给予的水量大，空气量小的地方给予的水量小。冷却塔的基础效率得到有效提高。
25.2、基于本发明提供的技术方案，冷却塔变工况性能大大提高，冷却水减少水量时，配水外区的冷却水量首先从空气量少的内部开始由内向外逐步减少。
26.3、本发明中，在配水占全塔75％的配水外区，实现了空气量的变化方向与冷却水量的变化方向一致。配水外区气水比的一致性得到提高。
27.4、本发明中，任何工况下，冷却塔配水外围区域始终是最大流量区域，提高了冷却塔外围淋水区的刚度，降低了环境风对冷却塔性能的不利影响。
28.5、任何工况下，冷却塔的配水外围区都处于最大流量区，大大提高了冷却塔冬季的抗冻性能。
29.6、在本发明提供的技术方案中，通过设置弧形配水管，配水连续渐变。便于工程实践和数值模拟。
30.此外，通过弧形配水管的发明，使得目前冷却塔内方外圆的配水布置变更为环形配水，环越大，给予的水量越大，使配水更为合理。即使在部分负荷工况下，冷却塔的配水外区外沿区域也不会出现无水区或弱水区。变工况下的配水性能得到很大提高。直形配水管改用弧形配水管后，外区配水面积由原来总配水面积68％提高到75％，外区主水槽逆向配水的作用范围得到扩大。
31.7、基于本发明提供的技术方案，火力发电厂或核电站通过对冷却塔外区配水进行重构，用较小的代价获得较大的经济收益。只建造了4条与外区主水槽长度相同的输水槽，就达到了让全塔75％的配水面积空气量与水量的变化方向一致和连续，使得配水外区的气水比一致性大大提高；改造代价小。
32.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
附图说明
33.图1示出为本发明实施例1中部分逆向配水的冷却塔的竖向剖视示意图；
34.图2示出为本发明实施例1中部分逆向配水的冷却塔的结构示意图；
35.图3示出为本发明实施例2中部分逆向配水的冷却塔的结构示意图；
36.图4示出为本发明实施例3中部分逆向配水的冷却塔的结构示意图；
37.图5示出为本发明实施例4中部分逆向配水的冷却塔的结构示意图；
38.图中标号说明：10、冷却塔体；20、中央竖井；21、输水槽；30、内主水槽；40、外主水槽；41、闸板；50、弧形配水管；60、喷溅装置；70、填料区。
具体实施方式
39.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。
40.需要说明的是，在本发明中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
41.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
42.实施例1
43.结合图1、2所示，本实施例提供了一种部分逆向配水的冷却塔，包括冷却塔体10及设置于冷却塔体10中间位置呈竖向延伸布置的中央竖井20，所述中央竖井20上部设有位于上下方向临近布置的内主水槽30和输水槽21，所述内主水槽30和输水槽21沿中央竖井20的周向间隔布置，且沿冷却塔体10的径向向外延伸，所述输水槽21的悬端设有一外主水槽40，所述外主水槽40沿所述冷却塔体10的径向向内延伸至所述内主水槽30的悬端；
44.所述的内主水槽30和外主水槽40上均设有沿其长度方向间隔布置且沿冷却塔体10的周向延伸的弧形配水管50，所述弧形配水管50的悬端封闭且在其管体上设有若干间隔布置的喷溅装置60。
45.在该实施例中，所述的弧形配水管50为圆弧形配水管；
46.所述输水槽21的悬端与所述冷却塔体10的内壁临近间隔布置。
47.在该实施例中，结合图2所示的冷却塔体10的横截面，所述内主水槽30和输水槽21沿中央竖井20的周向均匀间隔地布置有四个，四个内主水槽30以及四个外主水槽40上均设有位于两侧的弧形配水管50，所述内主水槽30上的弧形配水管50沿其长度方向间隔布置，所述外主水槽40上的弧形配水管50沿其长度方向间隔布置；
48.相邻内主水槽30上的弧形配水管50等分二者之间的待配水区域，相邻外主水槽40上的弧形配水管50等分二者之间的待配水区域；
49.在具体的运行过程中，水经由中央竖井20引导至较高位置，分为两路：一路经内主水槽30和设置在其两侧的弧形配水管50进行配水，另一路经输水槽21引导至靠近冷却塔体10的内壁处，再经由外主水槽40向内引导，并经由设置在外主水槽40两侧的弧形配水管50进行配水；位于内主水槽30和外主水槽40上的弧形配水管50均配设有喷溅装置60实现喷洒。
50.在本实施例中，通过将冷却塔划分为四个配水扇区，配合45
°
的弧形配水管50进行配水，配水作业连续渐变，便于工程实现、数值模拟和配水计算。
51.在该实施例中，结合图1、2所示，所述外主水槽40上设有一个闸板41，所述闸板41设置在所述外主水槽40长度方向的中间位置，通过该闸板41的设置，一、可将外主水槽40划分为两段，在冬季时，通过关闭闸板41使靠近中央竖井20一侧的外主水槽无水，而靠近冷却塔体10内壁一侧的主水槽水量充沛，这样即便在冬季冷却塔最小水量时，冷却塔配水外区也有充足的热水运行防冻。二、通过控制闸板41的开度，调节外主水槽40闸板的过流量，以
调整外主水槽40配水区域的淋水密度。
52.实施例2
53.本实施例与实施例1提供的部分逆向配水的冷却塔基本相同，不同的是，结合图3所示，仅在内主水槽30和外主水槽40的一侧设置弧形配水管50，其他不变。
54.实施例3
55.本实施例与实施例1提供的部分逆向配水的冷却塔基本相同，不同的是，结合图4所示，所述内主水槽30和输水槽21沿中央竖井20的周向均匀间隔地布置有三个，对应三个输水槽21设置有三个外主水槽40；也即，通过三个内主水槽30和三个外主水槽40将冷却塔体10的待配水区域三等均分。
56.所述的内主水槽30上设有位于其两侧的弧形配水管50，相邻内主水槽30上设置的弧形配水管50等分二者之间的待配水区域；所述的外主水槽40上设有位于其两侧的弧形配水管50，相邻外主水槽40上设置的弧形配水管50等分二者之间的待配水区域；所述弧形配水管50上设有喷溅装置(图中未示出)。
57.实施例4
58.本实施例与实施例1提供的部分逆向配水的冷却塔基本相同，不同的是，结合图5所示，所述内主水槽30和输水槽21沿中央竖井20的周向均匀间隔地布置有五个，对应五个输水槽21设置有五个外主水槽40；也即，通过五个内主水槽30和五个外主水槽40将冷却塔体10的待配水区域五等均分。
59.所述的内主水槽30上设有位于其两侧的弧形配水管50，相邻内主水槽30上设置的弧形配水管50等分二者之间的待配水区域；所述的外主水槽40上设有位于其两侧的弧形配水管50，相邻外主水槽40上设置的弧形配水管50等分二者之间的待配水区域；所述弧形配水管50上设有喷溅装置(图中未示出)。
60.基于本发明提供的部分逆向配水的冷却塔，通过在配水结构上的改进，使得冷却塔配水外沿空气量最大处无论在任何工况下都是水量最大；此外，基于本发明提供的配水结构的改进，使得冷却塔配水外区半径方向由外向内空气量和水量变化方向一致。即：空气量由外向内逐渐变小，水量也是由外向内逐渐变小；再者，本发明中，弧形配水管长度连续且渐变，没有阶跃变化。冷却塔变工况运行时配水外区不会产生局部弱水或无水区。
61.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。