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1、(10)申请公布号 CN 103712473 A (43)申请公布日 2014.04.09 CN 103712473 A (21)申请号 201210375369.1 (22)申请日 2012.10.08 F28B 1/06(2006.01) (71)申请人 李宁 地址 610066 四川省成都市静宁路 9 号 ( 蓝 谷地 2 栋 2 单元 701 号 ) (72)发明人 李宁 (54) 发明名称 加力通风直接空冷塔 (57) 摘要 加力通风直接空冷塔， 本发明属于热交换领 域， 特别涉及空冷式发电的空冷岛与空气驱动方 式。由于气温冬夏差别， 昼夜差别， 频繁的自然 风， 再加上风速、 风向。
2、的多重变幻， 使单纯的自然 通风、 简单的机力辅助通风的空冷塔， 很难以满足 现今的空冷要求， 本发明采用在自然通风筒下部 周围布置由轴流风机和翅片管等组成的冷凝三 角。使本发明在大幅提高空冷塔夏季冷却能力的 同时， 大幅削弱大风的危害， 并可利用冬季空冷塔 内的过剩抽力， 通过轴流风机回收其能量， 反转风 机可抽出塔内热空气， 融通意外冻结的翅片管。 本 发明可配套于各种规模的直接空冷和间接空冷机 组。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号。
3、 CN 103712473 A CN 103712473 A 1/1 页 2 1. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在于， 组成散热器的冷凝 三角， 由蒸汽分配管 (1)、 翅片管 (2)、 冷凝水收集管 (3)、 轴流风机 (4) 组成 ； 驱动轴流风机 (4)的电机为电动发电两用电机 ； 翅片管(2)内部的翅片管(22)与翅片管(23)之间的列间 距A、 翅片管(24)与翅片管(25)之间的列间距A， 翅片管(23)与翅片管(24)之间的列间距 B 的比值 ： A/B 0.2 0.35、 或 0.3 0.5、 或 0.5 0.7、 或 0.7 0.99 ； 翅。
4、片管 (22)、 翅 片管 (23)、 翅片管 (24)、 翅片管 (25) 截面采用圆形 ； 将若干冷凝三角与环形蒸汽总管 (6)、 入口蒸汽总管 (5)、 风筒 (7) 组成加力通风直接空冷塔。 2. 根据权利要求 1 所述的加力通风直接空冷塔， 其特征在于， 组成散热器的冷凝三角 数量为 6 12 个、 或 13 30 个、 或 31 100 组成。 3. 根据权利要求 1 所述的加力通风直接空冷塔， 其特征在于， 一个冷凝三角中的轴流 风机 (4) 的数量为 1 3 台、 或 4 6 台、 或 7 30 台 ； 轴流风机 (4) 出风口到翅片管 (2) 之间的空气通道为一台轴流风机一个。
5、独立通道、 或两台轴流风机共用一个通道、 或三台及 以上轴流风机一个通道。 4. 根据权利要求 1 所述的加力通风直接空冷塔， 其特征在于， 风筒 (7) 外形为圆柱形、 或双曲线形、 或椭圆形 ； 风筒高度为筒顶出口直径的的 0.3 0.6 倍、 或 0.6 1.0 倍、 或 1 6 倍。 5. 根据权利要求 1 所述的加力通风直接空冷塔， 其特征在于， 组成冷凝三角的轴流风 机 (4) 在其一侧设转轴， 使其可以旋转开启， 并大于 90的角度。 6.根据权利要求1所述的加力通风直接空冷塔， 其特征在于， 在轴流风机(4)进口设置 隔风帘。 7.根据权利要求1所述的加力通风直接空冷塔， 其特。
6、征在于， 轴流风机(4)采用既可驱 动空气又可被空气驱动的两用型叶片。 8. 根据权利要求 1 所述的加力通风直接空冷塔， 其特征在于， 组成冷凝三角中的翅片 管 (2) 竖直布置， 管内介质为液体。 权 利 要 求 书 CN 103712473 A 2 1/4 页 3 加力通风直接空冷塔 技术领域 0001 本发明属于热交换领域， 特别涉及以空气为冷却介质的空冷式发电的的自然通风 直接空冷系统的空气驱动动方式。 背景技术 0002 由于水资源的日益短缺， 利用空气通过金属表面直接或间接冷凝汽轮机乏汽， 能 大幅降低火力电站和核能电站用水量的空冷式发电， 已在我国及全球广泛采用。 0003 由。
7、于空气的热容仅为水的 1/4， 密度仅为水的 1/1000， 空冷式发电的汽机乏汽进 入大气环境的方式， 只能由空气温度升高的热焓带走， 空气用量就特别巨大， 所以汽机背压 与大气环境关系特别密切。 0004 而我国北方正好处于北半球西风带内， 一年到头频繁的吹风， 有的地区累计长达 34千小时， 加上冬严寒夏酷热， 昼夜温差达十几二十摄氏度。 现行的电厂空冷方式， 导致 汽机背压不断的大幅度波动， 这既不经济安全又浪费能源。 0005 在夏季高温时段， 空气在散热器中温升减小， 无论机力通风还是自然通风， 其冷却 能力均出现大幅降低， 通常的办法是采用喷水增湿降温， 利用水在散热器上的蒸发提。
8、高冷 却效果， 但汽机满负荷背压仍在2030kPa之间， 这不仅带来水资源的消耗， 还由于空气中 的尘土、 杂质在散热器翅片上的结垢难以清除， 反而还要降低不喷水时的空冷效果。 0006 吹风时段， 自然通风空冷塔使水平流动的自然风， 在空冷塔外形成严重的非均匀 压力场， 仅能通过关小正对来风方向的百叶窗， 以部份减小对空冷塔冷却性能的干扰， 由于 这种源自湿式凉水塔的塔内简单结构， 仍不能改变夏季自然风使空冷塔圆周进风总量大幅 减少的结果， 常常使汽机背压迅速上升到3040kPa以上， 电厂只能被迫降低负荷， 以防跳 闸事故发生。 0007 冬季时段， 气温常在-10-30之间， 有的地区甚。
9、至达到-40以下， 虽然通过关 小空冷岛的百叶窗、 或停掉风机， 可以大幅减小冷空气流量， 由于冬季空气密度， 比夏季酷 热时段高 20 30， 在散热器中温升又高达 50 70， 达夏季高温时段的 2 4 倍， 使自 然通风塔产生出 300 400Pa 的过剩抽风能力， 风力风向即使小幅度的随机变化， 很容易 造成局部过量进风而冻坏散热翅片管， 为防止此事件发生， 通常采取人为提高汽机背压到 8 10kPa 以上， 以牺牲热效率， 减少发电量， 来实现冬季防冻目标。 0008 由于上述原因， 空冷式发电机组的汽机平均背压， 通常比湿式水冷发电机组高 1( 冬季 ) 3( 夏季 ) 倍， 加上。
10、风的影响， 致使空冷式发电的 kwh 煤耗， 比湿式水冷发电高 5 7， 小机组甚至达 10以上。 0009 实用新型 ZL201020667597.2， 变抽力自然通风塔专利， 通过采用增加可动风筒和 塔筒直径来提高夏季自然通风塔的抽风能力， 但在风力太大的地区， 出于大风安全考虑， 不 可能大幅增加可动风筒高度。 0010 实用新型 ZL201020500302.2， 驭风空冷塔专利， 通过在塔内构造径向分隔幕和在 塔壁上部设置出气门， 来克服环境风对自然通风空冷塔冷却效果的破坏， 对于已建成的自 说 明 书 CN 103712473 A 3 2/4 页 4 然通风塔， 显然不可能再去设置。
11、出气门。 0011 发明专利 200910083854.X， 火力发电联合通风直接空冷系统专利， 试图减小高温、 大风对空冷式发电机组的不利影响。由于蒸汽冷凝单元和散热翅片管的布置方式等问题， 使其难以商业化。 0012 此外， 上述专利对于在冬季运行存在的问题还缺乏较好的解决方案。 发明内容 0013 鉴于现行自然及机力辅助通风直接空冷系统， 使发电机组夏季、 吹风时段、 冬季汽 机背压高， kwh 热耗、 成本高， 已有专利改进方案的不足。本发明向社会公开一种， 能克服现 行装置缺点的， 加力通风直接空冷塔。 0014 1. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在。
12、于， 组成散热器的 冷凝三角如图 2 所示， 由蒸汽分配管 (1)、 翅片管 (2)、 冷凝水收集管 (3)、 轴流风机 (4) 组 成 ； 驱动轴流风机 (4) 的电机为电动发电两用电机 ； 翅片管 (2) 的管间距如图 3、 图 4 所示， 翅片管 (22) 与翅片管 (23) 之间的列间距 A、 翅片管 (24) 与翅片管 (25) 之间的列间距 A， 翅片管 (23) 与翅片管 (24) 之间的列间距 B 的比值 ： A/B 0.2 0.35、 或 0.3 0.5、 或 0.5 0.7、 或 0.7 0.99 ； 翅片管 (22)、 翅片管 (23)、 翅片管 (24)、 翅片管 (2。
13、5) 截面采用 圆形 ； 将若干冷凝三角按图 5、 图 6 所示的方式， 与入口蒸汽总管 (5)、 环形蒸汽总管 (6)、 风 筒 (7) 组成加力通风直接空冷塔。 0015 2. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在于， 加力通风直接 空冷塔的散热器由 6 12 个、 或 13 30 个、 或 31 100 冷凝三角组成。 0016 3. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在于， 一个冷凝三角 中的轴流风机 (4) 的数量为 1 3 台、 或 4 6 台、 或 7 30 台 ； 轴流风机 (4) 出风口到翅 片管 (2) 之间的空气通道。
14、为一台轴流风机一个独立通道、 或两台轴流风机共用一个通道、 或三台及以上轴流风机一个通道。 0017 4. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在于， 风简 (7) 外形 为圆柱形、 或双曲线形、 或椭圆形 ； 风筒高度为筒顶出口直径的的 0.3 0.6 倍、 或 0.6 1.0 倍、 或 1 6 倍。 0018 5. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在于， 组成冷凝三角 的轴流风机 (4) 如图 7 所示， 在一侧设转轴， 可以开启， 并大于 90的角度。 0019 6. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在。
15、于， 在轴流风机 (4) 进口设置隔风帘。 0020 7. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在于， 轴流风机 (4) 采用多叶片低转数的驱动空气的、 或被空气驱动的两用型叶片。 0021 8. 加力通风直接空冷塔， 由风筒、 散热器、 风机等组成， 其特征在于， 冷凝三角中的 翅片管 (2) 采用图 8 的竖直方式布置， 可用于对液体的冷却， 即可用于间接空冷系统。 0022 采用以上发明具有以下积极效果 ： 0023 1. 用配有电动发电两用电机的轴流风机 (4) 取代传统的只能减少风量的百叶窗， 组成的冷凝三角单元， 大大增强了空冷塔的空气流量的调节功能。 夏。
16、季高温时段， 轴流风机 送风与空冷塔抽风相结合， 可以使冷却风量成倍增加， 进而使散热器总传热系数增加， 初始 说 明 书 CN 103712473 A 4 3/4 页 5 温差、 汽机背压大幅降低。 0024 2. 一个冷凝三角的轴流风机与散热翅片管之间布置对应的独立通道， 便于在夏季 吹风时段， 空冷塔散热器圆周方向、 高度方向风压大幅变化时， 对进风量进行及时的、 分别 调控。正对来风方向的冷凝三角， 甚至可以利用风机发电来阻滞风量的灌入 ； 侧风方向， 风 机可以通过变频系统分别送电， 或满功率、 或部份功率运行， 以弥补自然风降低的局部进风 量， 保证汽机低背压运行。 0025 3.。
17、 冬季气温低， 冷却空气用量比夏天成倍减少， 但对于大中型空冷电厂， 其流量仍 然十分巨大， 空气在散热器内温升达 40以上， 空冷塔过剩抽力成倍增加， 可利用配有电动 发电两用电机的轴流风机 (4)， 加载发电励磁， 控制其冷却空气的流量， 并将其压差势能转 化为电能 ； 冬季吹风时， 通过自动控制回路， 对每一台轴流风机加载不同的发电励磁， 对所 对应的局部散热器的热负荷进行精确控制， 既防止了冬天吹风时段， 散热器冻坏， 又回收了 空冷塔产生的压差势能， 同时还达到了空冷汽机在冬季， 以湿冷机组的相同低背压运行的 效果。 0026 3.在无风、 或微风和气温010时段， 可以将轴流风机(。
18、4)置于图7所示的开 启位置， 以降低自然通风时的空气流动阻力。 0027 4. 圆形翅片管散热系数， 随迎风面风速增大的衰减速率小于单排管和椭圆管， 采 用圆形翅片管有利于夏季大风量运行时提高冷却效果 ； 采用AB的列间距， 可有效提高圆 形翅片管的放热能力。 0028 5. 轴流风机 (4) 设在空冷塔在外侧， 便于检修 ； 风机进口设置隔风帘， 用于冬季减 少风量和停车等需要时， 调整、 或切断轴流风机、 冷凝三角与外界的空气通道 ； 风机反向旋 转， 可以抽出塔内的热空气， 对意外冻结的散热器进行回暖解冻处理。 0029 6. 加力通风直接空冷塔， 可用于 10MW 1500MW 冷却。
19、负荷的直接空冷系统。 0030 7. 调整冷凝三角中翅片管及热介质通道的形状和方位， 即图 8 所示， 本发明可用 于间接空冷系统。 附图说明 0031 附图 1， ZL200920242941.0 专利， 采用自然通风的直接空冷凝汽器俯视图。 0032 附图 2， 本发明所述的冷凝三角俯视图， 由蒸汽分配管 (1)、 翅片管 (2)、 冷凝水收 集管 (3)、 轴流风机 (4) 组成。 0033 附图 3， 组成翅片管 (2) 的放大俯视图， 以说明翅片管间距 A、 B 间的关系。 0034 附图 4， 组成翅片管 (2) 轴向视图， 即附图 2 中的 G-G 视图， 进一步说明翅片管间 距。
20、 A、 B 间的关系。 0035 附图 5， 加力通风直接空冷塔的主视图。 0036 附图 6， 加力通风直接空冷塔的俯视图。 0037 附图 7， 轴流风机 (4) 处于开启状态的本发明俯视图。 附图 8， 本发明中， 翅片管 (2) 采用竖直方式布置的冷凝三角单元立体视图。 0038 图中 ： 0039 1. 蒸汽分配管。 0040 2. 翅片管。 说 明 书 CN 103712473 A 5 4/4 页 6 0041 21. 翅片管上的散热翅片。 0042 22. 第一列翅片管。 0043 23. 第二列翅片管。 0044 24. 第三列翅片管。 0045 25. 第四列翅片管。 004。
21、6 3. 冷凝水收集管。 0047 4. 轴流风机。 0048 5. 空冷岛蒸汽进口总管。 0049 6. 环形蒸汽总管。 0050 7. 风筒。 0051 A. 翅片管第一、 二列、 或第三、 四列之间的列间距。 0052 B. 翅片管第二、 三列之间的列间距。 具体实施方式 0053 以 660MW 空冷机组说明具体实施方式 ： 0054 空冷塔零米直径 120 米， 出口直径 90 米， 空冷塔总高 150 米 ； 热空气入口高度 30 米 ； 冷凝三角高度 30 米， 共计 36 个 ； 散热器总面积 200 万平方米， 迎风面积 16666 平方米 ； 翅化比 120。 0055 3。
22、5气温， 风筒抽力 90Pa， 迎风面最大风速 2.7 米， 风机数量 72 台， 风机提供全压 50Pa 的送风动力， 风量 585m3/s， 风机直径 9.14 米， 消耗总功率 3000kw， 汽机背压 18kPa。 0056 20气温， 风筒抽力 100Pa， 迎风面最大风速 2.7 米， 风机数量 72 台， 风机提供 40Pa 分压， 风量 585m3/s， 风机直径 9.14 米， 消耗总功率 2400kw， 汽机背压 10kPa ； 0057 10气温， 风筒抽力 106Pa， 迎风面最大风速 2.7 米， 风机数量 72 台， 风机提供 35Pa 分压， 风量 585m3/s。
23、， 风机直径 9.14 米， 消耗总功率 2100kw， 汽机背压 6kPa。 0058 5气温， 风筒抽力 122Pa， 迎风面最大风速 2.7 米， 风机数量 72 台， 风机提供 18Pa 分压， 风量 585m3/s， 风机直径 9.14 米， 消耗总功率 1000kw， 汽机背压 4.2kPa。 0059 0气温， 风筒抽力 140Pa， 迎风面最大风速 2.7 米， 风机数量 72 台， 风机提供 0Pa 分压， 风量 585m3/s， 风机直径 9.14 米， 消耗总功率 0.00kw， 汽机背压 3.6kPa。 0060 -5气温， 风筒抽力 165Pa， 迎风面最大风速 1.。
24、8 米， 风机数量 72 台， 风机提 供 -40Pa 分压， 风量 390m3/s， 风机直径 9.14 米， 发电回收总功率 650kw， 汽机背压 3.0kPa。 0061 -15气温， 风筒抽力 220Pa， 迎风面最大风速 1.38 米， 风机数量 72 台， 风机提 供-95Pa分压， 风量300m3/s， 风机直径9.14米， 发电回收总功率1200kw， 汽机背压3.0kPa。 0062 -25气温， 风筒抽力 300Pa， 迎风面最大风速 1.04 米， 风机数量 72 台， 风机提 供-175Pa分压， 风量240m3/s， 风机直径9.14米， 发电回收总功率1800kw， 汽机背压3.0kPa。 0063 -35气温， 风筒抽力 370Pa， 迎风面最大风速 0.86 米， 风机数量 72 台， 风机提 供-255Pa分压， 风量200m3/s， 风机直径9.14米， 发电回收总功率2200kw， 汽机背压3.0kPa。 说 明 书 CN 103712473 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103712473 A 7 2/2 页 8 图 5 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103712473 A 8 。