一种能节水防冻的轻型钢架结构塔间接空冷方法【技术领域】[0001]本发明一种能节水防冻的轻型钢架结构塔间接空冷方法，属于冷却塔【技术领域】。[0002]冷却塔是工业水处理的重要设备，它广泛地应用于国民经济的许多部门，如电力、石油、化工、钢铁、建材等领域，是火力发电厂四大主机之一。[0003]现有工业上，尤其是电力行业，使用的双曲线自然通风冷却塔为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构的双曲线自然通风冷却塔有以下不利因素:[0004]1、初期投资大。建造一台适用于600MW (塔高180米、直径150米)水泥结构的双曲线自然通风冷却塔的投资大约为12000万元，比同规模钢结构塔价高出30%左右。[0005]2、重量大。建造一座适用于600丽间冷水泥结构的双曲线自然通风冷却塔塔体(塔高180米、直径150米)，重量大约为85000吨，由于具有庞大的重量，因此对基础地质的要求也比较高，在地质较疏松的地方还必须打桩基来提高承载力，同时增大了投资。[0006]3、施工周期长，施工场地大。建造一座适用于600丽(塔高180米、直径150米)水泥结构的双曲线自然通风冷却塔的施工期限最少需要18个月，同时在施工过程中必须使用大型塔吊等设备，备料及操作等必须有足够大的场地。[0007]水泥双曲线自然通风冷却塔有上述不利因素，使这种冷却塔在电力行业以外的工业领域的使用受到很大的限制。[0008]现有的自然通风湿式冷却塔只适用在水资源比较丰富的地区，通过冷却塔中的水与空气直接接触，进行传热和蒸发散热，把水中的热量传输给空气，这种冷却方式虽具有投资低、热交换效率高等优点，但最大缺点就是消耗大的水资源。
[0009]另外现有的自然通风湿式冷却塔底部在严寒地区的冬季会出现冻结现象，冻结后的冷却塔不能进行正常工作，不仅对设备造成损坏，而且还给间接空冷系统的运行造成很大影响。


[0010]本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种能节水防冻的轻型钢架结构塔间接空冷方法，利用该方法的冷却塔适用于水资源匮乏的地区，防冻效果显著。
[0011]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种能节水防冻的轻型钢架结构塔间接空冷方法，包括以下工艺步骤:
[0012]第一步:按功率等级确定间接空冷钢结构塔的结构参数；
[0013]所述结构参数参考传统的钢筋混凝土结构的参数；
[0014]第二步:根据第一步中得到的结构参数，确定风筒的几何尺寸；
[0015]所述风筒采用双曲线形状，方程为:
[0016]y2/a2-x2/b2=l
[0017]X----空冷塔喉部半径；m ；[0018]y——空冷塔喉部高度；m;
[0019]所述风筒的几何尺寸，依据国家标准GB/T50102 — 2003中的规定应满足以下的关系:
[0020]塔高与壳底直径的比 1.2?1.6 ;
[0021]喉部面积与壳底面积的比0.30?0.40 ;
[0022]喉部高度与塔高的比 0.75?0.85 ;
[0023]根据所述比例关系，最终确定风筒的几何尺寸；
[0024]第三步:确定钢结构塔的结构形式；
[0025]所述钢结构塔的结构形式为双层框架结构，外层镶嵌挡风板的结构形式，框架结构全部采用Q235B钢材，挡风板采铝合金板；
[0026]所述钢结构塔的进风口设计有45?55对X柱，X柱采用组合式钢结构，X柱的上部有环形梁，环形梁下段连接X柱，上段连接风筒；
[0027]所述钢结构塔的风筒部分双层框架钢结构形式，共75?90层，每层之间面板的间距为1.5?2米；每一层由沿周向均匀分布为完全相同的140?160个单元格，每个单元格的杆件共有7种，不同类型的杆件具有不同的长度和截面尺寸，且随着层数的改变而变化；
[0028]每个单元格的杆件用螺栓连接，钢结构塔风筒部分的双层框架钢结构为承载结构，镶嵌的挡风板主要作用是挡风，保证空冷塔的抽力；
[0029]第四步:钢结构塔的防腐处理；
[0030]采用热喷锌或热喷铝，外加防腐蚀涂料，再采用环氧富锌漆封闭处理，构成长效防腐结构，其中喷锌或喷铝的涂层作为防腐涂料的的底层；
[0031]第五步:钢结构塔间接空冷的节水处理；
[0032]沿所述钢结构塔的底部圆周设置一圈换热管束，所述一圈换热管束由多个换热管束单元首尾连接而成，所述每个换热管束单元均包括多个换热管，所述换热管竖直设置在换热管束单元内，所述换热管束单元的外壁设置有多个换热翅片，所述换热管束单元与换热管之间的空间内充满循环水，所述换热管的进汽口与汽轮机的排汽口连通，所述换热管的出汽口与锅炉的进汽口连通，从汽轮机排汽口排出的乏汽经换热管将多余的热量传递给循环水，所述吸热后的循环水通过换热翅片将热量传递给钢结构塔内的空气，所述钢结构塔外部的空气通过换热翅片间隙进入钢结构塔内，将钢结构塔内吸收热量的空气从钢结构塔顶部的风筒排出；
[0033]第六步:钢结构塔间接空冷的防冻处理；
[0034]在钢结构空冷塔风筒的下部的几层可预留数个通风天窗，在冬季使用时，可将通风天窗开启，冷空气可直接进入空冷塔，减少冷空气通过换热翅片间隙的风量，可间接起到防冻的效果。
[0035]在所述换热翅片的外侧设置有百页窗，通过调节百页窗开启的角度大小调节冷空气通过换热翅片间隙的风量。
[0036]本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
[0037]1、本发明整塔采用内置式双层钢架结构，在保证塔体强度的前提下，降低了塔体的自重；同时塔体外侧面板采用轻型材料，降低了制造成本。
[0038]2、本发明沿风筒外表面设置可调节的通风天窗，在冬季使用时可根据环境温度开启可调节的通风天窗，使外界的冷空气不通过管束直接进入塔内，与塔内的热空气混合，使热空气的温度降低，冷却塔的抽力减小，防止管束因温度低而冻结，该防冻措施在传统的水泥塔上是无法实现的。
[0039]3、本发明采用换热管束进行冷却，在换热管束单元与换热管之间的空间内充满循环水，将换热管的进汽口与汽轮机的排汽口连通，将换热管的出汽口与锅炉的进汽口连通，从汽轮机排汽口排出的乏汽经换热管将多余的热量传递给循环水，循环水通过换热翅片将热量传递给空冷塔本体内的空气，空冷塔本体外部的空气通过进风通道进入空冷塔本体内，将空冷塔本体内吸收热量的空气从风筒的顶部排出，在整个换热过程中只有热量的交换，循环水没有损失，因而节约了大量的水资源，特别适用于缺水的地区。
[0040]4、本发明具有施工造价低、周期短、重量轻、冷却效果好的特点，实现了冷却塔形式、技术的突破，是我国冷却塔技术的一个重大变革。



[0041 ] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0042]图1为本发明轻型钢架结构塔的结构示意图。
[0043]图2为本发明轻型钢架结构塔的俯视图。[0044]图3为本发明中换热管束的结构示意图。
[0045]图中，I为换热管束、2为换热管束单元、3为换热管、4为换热翅片、5为循环水、6为通风天窗。

[0046]如图1、图2和图3所示，本发明一种能节水防冻的轻型钢架结构塔间接空冷方法，包括以下工艺步骤:
[0047]第一步:按功率等级确定间接空冷钢结构塔的结构参数；
[0048]所述结构参数参考传统的钢筋混凝土结构的参数；
[0049]第二步:根据第一步中得到的结构参数，确定风筒的几何尺寸；
[0050]所述风筒采用双曲线形状，方程为:
[0051]y2/a2-x2/b2=l
[0052]X----空冷塔喉部半径；m ；
[0053]y----空冷塔喉部高度；m ；
[0054]所述风筒的几何尺寸，依据国家标准GB/T50102 — 2003中的规定应满足以下的关系:
[0055]塔高与壳底直径的比1.2~1.6 ;
[0056]喉部面积与壳底面积的比0.30~0.40 ;
[0057]喉部高度与塔高的比 0.75~0.85 ;
[0058]根据所述比例关系，最终确定风筒的几何尺寸；
[0059]第三步:确定钢结构塔的结构形式；
[0060]所述钢结构塔的结构形式为双层框架结构，外层镶嵌挡风板的结构形式，框架结构全部采用Q235B钢材，挡风板采铝合金板；[0061]所述钢结构塔的进风口设计有45?55对X柱，X柱采用组合式钢结构，X柱的上部有环形梁，环形梁下段连接X柱，上段连接风筒；
[0062]所述钢结构塔的风筒部分双层框架钢结构形式，共75?90层，每层之间面板的间距为1.5?2米；每一层由沿周向均匀分布为完全相同的140?160个单元格，每个单元格的杆件共有7种，不同类型的杆件具有不同的长度和截面尺寸，且随着层数的改变而变化；
[0063]每个单元格的杆件用螺栓连接，钢结构塔风筒部分的双层框架钢结构为承载结构，镶嵌的挡风板主要作用是挡风，保证空冷塔的抽力；
[0064]第四步:钢结构塔的防腐处理；
[0065]采用热喷锌或热喷铝，外加防腐蚀涂料，再采用环氧富锌漆封闭处理，构成长效防腐结构，其中喷锌或喷铝的涂层作为防腐涂料的的底层；
[0066]第五步:钢结构塔间接空冷的节水处理；
[0067]沿所述钢结构塔的底部圆周设置一圈换热管束1，所述一圈换热管束I由多个换热管束单元2首尾连接而成，所述每个换热管束单元2均包括多个换热管3，所述换热管3竖直设置在换热管束单元2内，所述换热管束单元2的外壁设置有多个换热翅片4，所述换热管束单元2与换热管3之间的空间内充满循环水5，所述换热管3的进汽口与汽轮机的排汽口连通，所述换热管3的出汽口与锅炉的进汽口连通，从汽轮机排汽口排出的乏汽经换热管3将多余的热量传递给循环水5，所述吸热后的循环水5通过换热翅片4将热量传递给钢结构塔内的空气，所述钢结构塔外部的空气通过换热翅片4间隙进入钢结构塔内，将钢结构塔内吸收热量的空气从钢结构塔顶部的风筒排出；
[0068]第六步:钢结构塔间接空冷的防冻处理；
[0069]在钢结构空冷塔风筒的下部的几层可预留数个通风天窗6，在冬季使用时，可将通风天窗6开启，冷空气可直接进入空冷塔，减少冷空气通过换热翅片4间隙的风量，可间接起到防冻的效果。
[0070]在所述换热翅片的外侧设置有百页窗，通过调节百页窗开启的角度大小调节冷空气通过换热翅片间隙的风量。
[0071]下面结合600MW等级间接空冷钢结构塔为例来进行详细说明。
[0072](一)600丽等级间接空冷钢结构塔参数来源。
[0073]600MW等级间接空冷钢结构塔的基本参数来源于600MW机组的间接空冷塔，具体
参数如下:
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