本發(fā)明專利技術公開了一種冷卻塔的換熱裝置，其包括噴濺機構和填料機構，噴濺機構包括具有入水口和多個出水口的配水系統(tǒng)和具有第一組噴嘴、第二組噴嘴和第三組噴嘴的噴嘴群，其中由第一組噴嘴、第二組噴嘴和第三組噴嘴形成的冷卻平面與塔筒的軸線垂直相交；冷卻平面包括布置有第一組噴嘴的中心區(qū)、布置有第二組噴嘴的內部區(qū)和布置有第三組噴嘴的外圍區(qū)；中心區(qū)、內部區(qū)和外圍區(qū)均呈環(huán)狀且在塔筒徑向上中心區(qū)、內部區(qū)和外圍區(qū)依次設置，填料機構包括在塔筒的徑向上依次設置的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，第一區(qū)域和第二區(qū)域分別在塔筒軸線方向上與中心區(qū)和內部區(qū)投影對應，第一區(qū)域的淋水密度小于第二區(qū)域的淋水密度。本發(fā)明專利技術能提高冷卻塔的冷卻效率。
【技術實現步驟摘要】
冷卻塔的換熱裝置
本專利技術屬于發(fā)電廠冷端設備領域，特別涉及一種冷卻塔的換熱裝置。
技術介紹
冷卻塔用于使高溫循環(huán)水在塔內與空氣進行熱交換以對高溫循環(huán)水進行冷卻降溫，其廣泛應用于發(fā)電廠。根據火力發(fā)電廠“節(jié)能評價與能源審計手冊”的規(guī)定，在設計許可范圍內，經冷卻塔冷卻后的循環(huán)水的溫度每降低1.0℃，可使發(fā)電機組熱耗降低0.3～0.5％，發(fā)電煤耗可降低1.1g/(KWH)。由于冷卻塔換熱性能的優(yōu)劣決定了進入凝汽器循環(huán)水的進水溫度的高低，因此對機組，乃至整個電廠安全經濟運行有至關重要的影響。現有技術中，基于冷卻塔內的風是一維、均勻的設計思路，在配水(噴濺在填料機構上的水)時要求均勻布水，即通過采用填料等高布置和均勻布水的方式實現換熱。在西安熱工研究院、山東電科院、西安交通大學等單位于2001年做過的聯(lián)合課題－－研究配水不均對冷卻塔性能的影響及其計算方法中提出了水分布均勻度系數且認為：冷卻塔換熱性能與水分布的均勻程度有關，而與環(huán)境參數及水力負荷基本無關。水分布均勻度系數由1(分布均勻)下降至0.75(很不均勻)，將影響冷卻塔出塔水溫達4℃。然而，實際中冷卻塔內的風是不均勻分布的，若均勻布水，會使得淋水不均，出現重水區(qū)、輕水區(qū)或無水區(qū)，導致風阻過大和空氣短路現象并存，導致填料區(qū)負荷變化加劇，從而造成冷卻塔的冷卻效率低。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種冷卻塔的換熱裝置，其具有噴濺機構和填料機構，在所述冷卻塔的塔筒的軸線方向上，所述噴濺機構和所述填料機構從上到下依次設置于所述塔筒內部，所述填料機構包括由上至下依次層疊的多層填料，所述噴濺機構包括：具有入水口和多個出水口的配水系統(tǒng)，所述入水口與在所述冷卻塔外部輸送來自于發(fā)電廠的高溫循環(huán)水的管道連通；以及具有第一組噴嘴、第二組噴嘴和第三組噴嘴的噴嘴群，所述第一組噴嘴、所述第二組噴嘴和所述第三組噴嘴中均包含多個噴嘴，且任一所述噴嘴均單獨與多個所述出水口中的一個出水口連通以噴濺高溫循環(huán)水；其中，由所述第一組噴嘴、所述第二組噴嘴和所述第三組噴嘴形成的冷卻平面與所述塔筒的軸線垂直相交；所述冷卻平面包括布置有所述第一組噴嘴的中心區(qū)、布置有所述第二組噴嘴的內部區(qū)和布置有所述第三組噴嘴的外圍區(qū)；所述中心區(qū)、所述內部區(qū)和所述外圍區(qū)均呈環(huán)狀，且在所述塔筒的徑向上，所述中心區(qū)、所述內部區(qū)和所述外圍區(qū)由內到外依次設置；所述填料機構包括在所述塔筒的徑向上，由內到外依次設置的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，所述第一區(qū)域與所述中心區(qū)在所述塔筒軸線方向上投影對應，所述第二區(qū)域與所述內部區(qū)在所述塔筒軸線方向上投影對應，且所述第一區(qū)域的淋水密度小于所述第二區(qū)域的淋水密度。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述第一組噴嘴中的多個噴嘴均為旋流型噴嘴或濺水碟型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正六邊形的形式布置于所述中心區(qū)內；所述第二組噴嘴中的多個噴嘴均為濺水碟型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正四邊形的形式布置于所述內部區(qū)內。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述第一組噴嘴中的多個噴嘴均為旋流型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正四邊形的形式布置于所述中心區(qū)內，所述第二組噴嘴中的多個噴嘴均為濺水碟型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正四邊形的形式布置于所述內部區(qū)內；或所述第一組噴嘴中的多個噴嘴均為濺水碟型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正四邊形的形式布置于所述中心區(qū)內，所述第二組噴嘴中的多個噴嘴均為濺水碟型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正四邊形的形式布置于所述內部區(qū)內，所述第一組噴嘴中的濺水碟型噴嘴的噴嘴直徑小于所述第二組噴嘴中的濺水碟型噴嘴的噴嘴直徑。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述第三組噴嘴中的多個噴嘴均為旋流型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正三角形或正四邊形的形式布置于所述外圍區(qū)內。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述旋流型噴嘴為XPH型噴嘴，所述濺水碟型噴嘴為TP-Ⅱ型噴嘴。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述中心區(qū)、所述內部區(qū)和所述外圍區(qū)沿所述塔筒徑向的寬度占塔筒半徑的比例為0.2～0.3/0.4～0.6/0.2～0.3。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述第一區(qū)域的總高度小于所述第二區(qū)域的總高度。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述第三區(qū)域的總高度小于所述第二區(qū)域的總高度，且大于所述第一區(qū)域的總高度。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域、所述第三區(qū)域的總高度比為0.5～0.7/1/0.7～0.9，且所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域的總高度均為1～2m。在如上所述的換熱裝置中，優(yōu)選，所述第一組噴組、所述第二組噴嘴和所述第三組噴嘴中的各個噴嘴距離所述填料機構的高度均為0.5～1.6m。本專利技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：因“風-水匹配”，充分發(fā)揮了原進塔空氣的換熱能力；“水-風匹配”，充分利用水資源配置。出塔空氣吸熱量的上升，使出塔空氣密度減少，由此加大了冷卻塔內外空氣的密度差，并最終使冷卻塔的進塔空氣量增大。出塔空氣的動能使其具有攜帶能力；其相對濕度可以超過100％，即空氣呈過飽和狀態(tài)。采用以“風水雙向匹配”為原則、基于三維CFD方法的冷卻塔改造，其冷卻能力的提升均超過20％。與傳統(tǒng)“均勻配水”相比有較為明顯的提高冷卻塔冷卻效率20～40％，平均出水溫度下降～2℃。附圖說明圖1為現有技術提供的一種火電廠發(fā)電系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例提供的一種冷卻塔的塔筒與噴濺機構、填料機構的結構示意圖；圖3為本專利技術實施例提供的一種填料機構的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的立體示意圖；圖4為放大的圖3的平面示意圖；圖5為本專利技術實施例提供的一種中心區(qū)、內部區(qū)和外圍區(qū)的布置方式示意圖；圖6為本專利技術實施例提供的多個噴嘴以正四邊形形式布置的示意圖；圖7為本專利技術實施例提供的多個噴嘴以正六邊形形式布置的示意圖；圖8為本專利技術實施例提供的多個噴嘴以正三角形形式布置的示意圖；圖9為通過采用本專利技術實施例提供的填料機構后的風水配比與通過采用現有技術提供的均勻填料后的風水配比的比較示意圖；圖10為通過采用本專利技術實施例提供的過熱裝置后的循環(huán)水出塔溫度與通過采用現有技術提供的過熱裝置的循環(huán)水出塔溫度的比較示意圖；其中，圖中符號標記如下：1凝汽器、2循環(huán)水泵、3抽氣器、4冷卻塔、40塔筒、5汽輪機、6凝結水泵、7低壓加熱器、8發(fā)電機、10填料機構、20噴嘴群。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。冷卻塔4是一種冷端系統(tǒng)，以圖1所示的火電廠發(fā)電系統(tǒng)為例進行說明，其向凝汽器1提供所需溫度及流量的循環(huán)冷卻水用以冷卻主系統(tǒng)中做完功的乏汽，吸收乏汽的汽化潛熱使其變成凝結水，完成循環(huán)；另外也對凝汽器真空的形成與保持提供保證。發(fā)電系統(tǒng)的工作過程如下：汽輪機5在外部的高溫高壓蒸汽的推動下做功以驅動發(fā)電機8發(fā)電。經汽輪機5做功后的乏汽排入凝汽器1，與冷卻水進行熱交換以凝結成水，凝結成的水由凝結水泵6送入低壓加熱器7，然后經高壓加熱器等作用變成高溫高壓蒸汽再輸送至汽輪機5。抽氣器3與凝汽器連通，用于抽吸凝汽器1內不凝結的氣體。凝汽器內的冷卻水由于與乏汽進行換熱，使得其水溫升高，變成高溫水，該高溫水在冷卻塔4內與空氣進行換熱，再本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種冷卻塔的換熱裝置，具有噴濺機構和填料機構，在所述冷卻塔的塔筒的軸線方向上，所述噴濺機構和所述填料機構從上到下依次設置于所述塔筒內部，所述填料機構包括由上至下依次層疊的多層填料，其特征在于，所述噴濺機構包括：具有入水口和多個出水口的配水系統(tǒng)，所述入水口與在所述冷卻塔外部輸送來自于發(fā)電廠的高溫循環(huán)水的管道連通；以及具有第一組噴嘴、第二組噴嘴和第三組噴嘴的噴嘴群，所述第一組噴嘴、所述第二組噴嘴和所述第三組噴嘴中均包含多個噴嘴，且任一所述噴嘴均單獨與多個所述出水口中的一個出水口連通以噴濺高溫循環(huán)水；其中，由所述第一組噴嘴、所述第二組噴嘴和所述第三組噴嘴形成的冷卻平面與所述塔筒的軸線垂直相交；所述冷卻平面包括布置有所述第一組噴嘴的中心區(qū)、布置有所述第二組噴嘴的內部區(qū)和布置有所述第三組噴嘴的外圍區(qū)；所述中心區(qū)、所述內部區(qū)和所述外圍區(qū)均呈環(huán)狀，且在所述塔筒的徑向上，所述中心區(qū)、所述內部區(qū)和所述外圍區(qū)由內到外依次設置；所述填料機構包括在所述塔筒的徑向上，由內到外依次設置的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，所述第一區(qū)域與所述中心區(qū)在所述塔筒軸線方向上投影對應，所述第二區(qū)域與所述內部區(qū)在所述塔筒軸線方向上投影對應，且所述第一區(qū)域的淋水密度小于所述第二區(qū)域的淋水密度。...
【技術特征摘要】
1.一種冷卻塔的換熱裝置，具有噴濺機構和填料機構，在所述冷卻塔的塔筒的軸線方向上，所述噴濺機構和所述填料機構從上到下依次設置于所述塔筒內部，所述填料機構包括由上至下依次層疊的多層填料，其特征在于，所述噴濺機構包括：具有入水口和多個出水口的配水系統(tǒng)，所述入水口與在所述冷卻塔外部輸送來自于發(fā)電廠的高溫循環(huán)水的管道連通；以及具有第一組噴嘴、第二組噴嘴和第三組噴嘴的噴嘴群，所述第一組噴嘴、所述第二組噴嘴和所述第三組噴嘴中均包含多個噴嘴，且任一所述噴嘴均單獨與多個所述出水口中的一個出水口連通以噴濺高溫循環(huán)水；其中，由所述第一組噴嘴、所述第二組噴嘴和所述第三組噴嘴形成的冷卻平面與所述塔筒的軸線垂直相交；所述冷卻平面包括布置有所述第一組噴嘴的中心區(qū)、布置有所述第二組噴嘴的內部區(qū)和布置有所述第三組噴嘴的外圍區(qū)；所述中心區(qū)、所述內部區(qū)和所述外圍區(qū)均呈環(huán)狀，且在所述塔筒的徑向上，所述中心區(qū)、所述內部區(qū)和所述外圍區(qū)由內到外依次設置；所述填料機構包括在所述塔筒的徑向上，由內到外依次設置的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，所述第一區(qū)域與所述中心區(qū)在所述塔筒軸線方向上投影對應，所述第二區(qū)域與所述內部區(qū)在所述塔筒軸線方向上投影對應，且所述第一區(qū)域的淋水密度小于所述第二區(qū)域的淋水密度。2.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特征在于，所述第一組噴嘴中的多個噴嘴均為旋流型噴嘴或濺水碟型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正六邊形的形式布置于所述中心區(qū)內；所述第二組噴嘴中的多個噴嘴均為濺水碟型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正四邊形的形式布置于所述內部區(qū)內。3.根據權利要求1所述的換熱裝置，其特征在于，所述第一組噴嘴中的多個噴嘴均為旋流型噴嘴，且以邊長為0.8～1.5m的正四邊形的形式布置于所述中心區(qū)內，...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：閔健，劉學民，騰東玉，張宇，嚴四華，田紅霞，張彤燕，趙虎軍，
申請(專利權)人：國電龍源電力技術工程有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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