深圳市偉鵬電機有限公司 - 永磁電機冷卻塔

專業的冷卻系統解決方案、完善的售后服務體系
十年核心團隊 · 值得信賴
全國統一咨詢熱線
075584725388
超高效稀土永磁電機+節能冷卻塔

當前位置:網站首頁 >  > 新聞資訊 > 冷卻塔資訊

雙曲線型冷卻塔的冷卻效果、結構設計|雙曲線型冷卻塔優化改造實施

來源:|發布時間:2018-12-21 10:46:14|瀏覽

  

不論是核反應堆,還是火電站,冷卻塔都是雙曲線型的。英國最早使用這種冷卻塔。20世紀30年代以來在各國廣泛應用,40年代在中國東北撫順電廠、阜新電廠先后建成雙曲線型冷卻塔群。冷卻塔由集水池、支柱、塔身和淋水裝置組成。下面賢集網小編為大家全面介紹雙曲線型冷卻塔的冷卻效果、驅動方式、結構設計、優化改造等知識。


雙曲線型冷卻塔的冷卻效果


冷卻塔利用簡單的煙囪效應帶動空氣來工作。其實無論什么形狀,只要營造出一定垂直坡度的空間,就可以產生煙囪效應。那為什么要雙曲面的設計呢?那是因為雙曲線形的設計有助于提高冷卻的效率,底部有最大的圓周,可以最大限度地進入冷空氣,冷空氣到達最細部位時,接觸熱水,這時首先由于管徑變小,空氣流速加快,可以盡快的帶走熱水中的熱量,其次由于管徑變小,冷空氣的體積也受到壓縮,故壓力也有增加,而壓力增加流體的含熱能力會隨之增加,于是在細腰部冷空氣可以最大限度的吸收熱水的熱量從而使熱水冷卻。到了最上部,管徑再次擴大,已攜帶了大量熱量的空氣由于速度減慢,壓力減小,又將所含的熱量釋放出來形成白色的水蒸氣。


雙曲線型冷卻塔的驅動方式


冷卻塔有三種:1)機械通風(風機驅動產生風量);2)自然通風(高高的雙曲線煙囪產生風量);3)混合式(以自然通風為主,在側邊加上風機輔助鼓風);前兩者應用的非常廣泛。核電站偏向于雙曲線塔,主要兩個原因:1)不需要風機驅動,靠自然力,就避免了電機和機械故障的風險,要知道,如果風機系統壞掉,循環水冷不下來,對核電站來說,可不是鬧著玩的。核電裝置,首要考慮是可靠,其次才是效率和技術先進性;2)一般核電站冷卻水量巨大,如果采用電力驅動的話,變壓裝置和供電設施也是巨大的,相對來說風險就比較高。和第一個原因是一致的。


雙曲線型冷卻塔的結構設計


我們希望花費最少,建造最容易,而且結構的完整性還有保證,(哪有那么好的事!!),雙曲線就是首選!因為在已知底面和頂面是圓形的情況下算連接面的最小表面積,解歐拉方程會發現連接面是雙曲函數旋轉面。因此冷卻塔被設計成雙曲面的形狀帶來的最大好處是:建塔時用的材料最少。

雙曲線型冷卻塔的冷卻效果、結構設計|雙曲線型冷卻塔優化改造實施

另外呢,冷卻塔的單葉雙曲面是一種直紋曲面,這一點可以形象化地簡單的理解為把一根直線繞著與它異面的一個軸旋轉,這個直線劃過的曲面就是一個單葉雙曲面。這意味著一個建筑,如果有著單葉雙曲面的造型,那么它的主體可以只由直的鋼梁來建造。畢竟大型鋼梁,生產直的會比生產彎的更方便。這樣既可以減少風的阻力,又可以用最少的材料來維持結構的完整性。一個最典型的例子是廣州塔“小蠻腰”。


雙曲線型冷卻塔存在的問題


我公司目前所使用的冷卻塔是濕式雙曲線自然通風逆流冷卻塔,冷卻面積750m2。該塔經過多年的運行暴露出結構、填料支撐及配水系統存在諸多不合理之處,極大地降低了冷卻塔的出力,已不能滿足多機組運行要求,并嚴重的影響了汽輪機組在夏季的安全運行。該塔存在的問題主要有:


1.填料支撐系統風阻大


雙曲線自然通風塔是靠塔筒頂部與底部的空氣密度差,使塔底冷空氣獲得上升推動力,從塔的進風口通過高大的雙曲線形塔筒被抽向塔頂,從而在冷卻塔的填料層面形成一定速度的空氣流,與下淋的熱水進行熱交換,達到熱水冷卻的目的。因空氣流動的動力完全來自塔筒的抽力,因此,自然冷卻塔的阻風面積有一定要求。該塔采用容重大的水泥格網填料,填料支撐系統較復雜,風阻過大。實塔測試表明:塔內的空氣流速低于0.5 m/s。


2.槽式配水系統配水不均


該塔采用槽式配水,其缺點是:矩形的硅配水槽體積大,繞流性差,對氣流的阻力大,由于該塔的中央豎井及主水槽、水分槽、配水槽因施工誤差大,其上的出水口各自都不在同一水平面上,存在高低水平的現象,導致低水平位置的配水槽水量大,高水平位置的水量小,甚至呈干涸狀態。配水系統的傾斜是自然通風塔配水不均勻的另一原因。


3.噴濺裝置淋水不勻


通風塔使用的噴濺裝置為反射式噴嘴。這些噴濺裝置存在著水膜布水中空現象、易堵塞、配水管變形等問題,很難實現淋水的均勻噴灑,再加上該塔配水槽的傾斜,使雙曲線自然通風塔布水不勻,導致冷卻塔配風不均勻,淋水密度大處通風阻力大,淋水密度小處通風阻力小,氣流形成短路。氣水之間不能充分換熱,影響了冷卻塔的冷卻效果。


4.收水器


通風塔使用的收水器為FRP(纖維增強塑料)弧型板式,收水效率很低,其飄滴損失率高達0.1%,并且在運行過程中易變形、老化,對通風及飄滴造成更大的影響。更為重要的是FRP為易燃材料,在安裝施工及日常維護過程中,易發生安全事故。


雙曲線型冷卻塔優化改造實施


鑒于雙曲線自然通風塔對阻力的高度敏感,首先應重視對填料的選型,對熱力特性和阻力特性要兩者兼顧,要特別重視填料本身對進塔風的阻力,有些填料雖然在試驗裝置中呈現出較高的熱力特性,但由于其風阻較大,用在對阻力十分敏感的雙曲線自然通風塔內并非最優。經驗告訴我們,如果雙曲線自然通風塔內的風速達不到1.0~1.2m/s,填料的熱力特性再好,也發揮不出填料的優勢,沒有足夠的冷空氣,氣水的熱交換就無法充分進行。


配水不勻是影響雙曲線自然通風冷卻塔冷卻效果的另一個重要因素。配水系統如果設計不合理,必然導致從配水管開始就產生配水不均;再者,反射型噴淋裝置的形式較為落后,存在水膜布水中空等弊端,如果不能使塔內出水口在同一水平面上噴淋,就會加大布水不均及通風阻力。


由于雙曲線自然通風塔的風速完全撒于塔體結構,一旦塔體建成投入運行,就難于改變進入塔體的風速。因此只有從改進涼水塔的結構設計入手,盡可能減少塔內每一構件對進塔風的阻力,才能保證進塔風達到最大風速。


針對該塔的現狀及存在的問題,進行如下優化改造。


1.盡可能的減小塔內風阻,將原有水泥格網填料更換為改性PVC薄膜填料。該填料片厚為0.45mm,比網格填料的阻風面積大大減小,其有效通風表面積約150m2/m3,較水泥格網填料大3倍以上,有效通風面積的增大在減小了風阻的同時增大了涼水塔熱交換面積,提高了換熱能力。


2.填料選擇采用薄膜填料后,其容重極大減輕,因此,填料支撐系統的次梁隔一去一減少一半,總風阻面積可減少7.1%。同時將填料的承托改為鋼管,由于鋼管的弧面與填料的接觸面很小,并且鋼管具有良好的繞流性,可進一步降低風阻和配水的通流面積。改造前后見圖12098。


3.將配水槽兩側配水口全部封死,全部改由槽底配水,確保每一噴頭的進水口處于同一水平面,使其每一噴頭的水壓、出水量相同,徹底解決了由于配水不均帶來的不良影響。改造前后如圖2所示。


4.將現有的反射II型噴頭更換為機力通風塔采用的WNⅡ型蝸牛噴頭。該噴頭噴濺方式為水滴噴濺,比水膜噴濺方式風阻小,噴淋均勻、無中空,可極大提高噴淋均勻效果。并具有良流性、進出口直徑大、無堵塞的特點,非常適用于薄膜填料。


5.收水器改為MWDP70多波收水器,它具有收水率高、風阻適中的特點,既降低飄滴損失,又不增大通風阻力。


6.根據氣象參數θ1=32.2℃、τ1=27.8℃、p=99992Pa和工藝參數τ1=45℃、τ2=34℃,經過熱力、空氣動力計算,求得該塔的工作點參數為:設計氣水比0.669,進塔空氣量247.69萬m3/h,單塔冷卻水量4522 m3/h。


三、改造效果


我公司共有750M2雙曲線自然通風冷卻塔2座,改造前,如2001年夏季,兩塔共可處理3000 m3/h循環冷卻水量,只能滿足發電量為12MW、帶抽凝的6#機組單獨運行,并且夏季最高循環冷卻水溫為τ1=49℃,τ2=37~38℃,Δt=11~12℃。最多只能滿足兩臺機組運行。改造后,2002年夏季在1#塔已改造、2#塔未改造情況下,兩座冷卻塔循環水量共為7400m3/h,4#59W機組,5#7.5MW機組,6#12MW機組(三機組均在純凝工況下滿負荷),可全部投入運行,夏季最高水溫為τ1=50℃,τ2=39~40℃,Δt=11~12℃。


平均實測風量1#塔為238.29萬m3/h,2#塔(未改造)為207.12萬m3/h;改造后發電機組年增加發電量為216萬KW•h,若每度電按0.45元計,則增加產值97.2萬元。另外,機組真空平均提高0.1%。


請填寫您的項目需求給我們
請認真填寫需求信息,我們會在24小時內與您取得聯系!
北京电子游艺