提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置及方法与流程

本发明涉及发电，具体涉及一种提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置及方法。

背景技术：

1、发电站的循环冷却水系统是发电过程至关重要的系统。锅炉产生的蒸汽(约550-650℃)经汽轮机做功变成乏汽(约40-90℃)后需要一个冷却水(室温，约25-35℃)通过凝汽器充分热交换后降温，再经凝结水泵供回锅炉系统循环使用。而这个冷却水在将乏汽冷却后自身温度升高，同样需要经循环水泵输送到冷却塔循环冷却，这样蒸汽-乏汽、冷却水这两套汽水系统互相作用，然后各自回到各自系统循环。基于发电原理，每次循环冷却的乏汽冷凝效果越好(即冷却水温度低)，再次进入锅炉加热产生的蒸汽循环发电的整体热效益越高、越节省燃料，因此冷却水需要追求降温效果。

2、长久以来，发电站凝汽器换热用的冷却水来自于冷却塔(又名晾水塔)，电站建设主要为两种形式：一种是双曲线筒状外型的自然通风冷却型、另一种是长方体型辅助通风冷却型。

3、其中，长方体型辅助通风冷却型中包括有机力通风塔，机力通风塔的外形为长方体形状混凝土结构(整体高度约40米)，其上部安装几组大型风扇(安装在35-40米处)，底部是一个水池，循环水泵将水池中的水输送到汽轮机凝汽器进行热交换，然后输送回来的高温热水(约35-45℃)通过两根回水管道抽到机力通风塔的顶部，然后从中央的喷洒口向下流淌排出，水因重力作用而回落到机力通风塔底部的水池。如此一来在机力通风塔处形成的长方形冷却通道中，水从喷洒口向下飘落，而空气通过风扇引风向上升，空气和水之间产生热交换，起到了使水冷却的作用，可将水冷却到室温(约25℃-35℃)。冷却后的水汇集在水池后又被循环水泵重新输送到汽轮机凝汽器再次换热，往复此过程保证电站冷却水循环供应。通常情况下，根据冬季和夏季不同环境温度，冷却效果的强弱视顶部风扇开启的数量、转速、功率等强度而定。

4、机力通风塔外型小巧(一般电厂建筑高度通常为30-45米)，因为增加了风扇机械强制通风冷却作用，因此冷却塔占地面积缩小。建设初衷，就是为了代替传统燃煤电厂双曲线筒状自然通风冷却塔(高度通常为150-290米)，从而达到为小型发电站，尤其是燃气轮机发电站(装机容量100mw以下)降低建设成本和建设周期、缩小占体积，节约土地使用的效果。

5、但随着我国东南沿海城市天然气发电站(燃气轮机机组)数量的增多，机力通风塔的一些明显的问题逐渐暴露出来。因为机力通风塔高度相对很低，使得水冷却的下落距离仅仅在25-30米左右，为了提高冷却效果，尤其在夏季炎热天气各个电厂通常采取的做法是：

6、1、加大顶部风扇的功率、风扇开启数量，通过提高空气流通增大强制冷却的效果，但是导致运转用电的消耗；

7、2、增大机力通风塔高度的高度，使得水在空中下落时间增加，进而增加空气对水的冷却效果，但是不仅需要增加机力通风塔的建设规模、成本和土地占用，还会导致水下落的动能增大，导致水砸向水池而产生的噪声增大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置及方法。

2、本发明的一个实施例提供一种提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置及方法，应用于机力通风塔上，所述机力通风塔包括主体、冷却风扇、水池和循环水泵，所述主体上形成有冷却风道，所述冷却风道内设置有喷洒口，所述水池布置在所述冷却风道的底部，所述冷却风扇和所述喷洒口从上到下依次布置在所述冷却风道内，所述循环水泵分别与所述水池和所述喷洒口连通，提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置包括：水斗装置、吊挂结构以及发电机，所述吊挂结构与所述主体连接，所述水斗装置通过所述吊挂结构吊挂于所述喷洒口和所述水池之间，所述水斗装置与所述发电机驱动连接，用于驱使所述发电机发电；

3、所述水斗装置包括中心轴和多个水斗，多个所述水斗环绕所述中心轴均匀布置，所述水斗上设置有水槽，所述水槽位于所述水斗在工作旋转方向上的后方，所述中心轴与所述吊挂结构转动配合，并且与所述发电机驱动连接。

4、在一些可选的实施方式中，所述水斗由不锈钢板弯曲而成，所述水槽形成于所述水斗弯曲后的凹面处；

5、所述水斗装置还包括两个端板，所述端板设置在所述中心轴上，并且分别布置在所述水斗的两端，两个所述端板对应闭合所述水槽两端的缺口。

6、在一些可选的实施方式中，所述水斗、所述中心轴和所述端板焊接一体。

7、在一些可选的实施方式中，所述水斗装置包括三个所述水斗，三个所述水斗之间相互间隔120°

8、或者，所述水斗装置包括五个所述水斗，五个所述水斗之间相互间隔72°。

9、在一些可选的实施方式中，所述水槽的开口处设置有分割网。

10、在一些可选的实施方式中，所述分割网包括多个横棒和多个纵棒，多个所述横棒并排布置在所述水槽的开口，多个所述纵棒并排布置在所述水槽的开口，所述横棒和所述纵棒相互交叉，多个所述横棒和多个所述纵棒之间形成多个菱形网格。

11、在一些可选的实施方式中，所述水斗、所述横棒和所述纵棒焊接一体。

12、在一些可选的实施方式中，所述吊挂结构包括两个轴承和两个吊杆，所述吊杆与所述主体连接，所述轴承设置在所述吊杆上，所述中心轴可转动地穿设于所述轴承中，所述水斗位于两个所述轴承之间。

13、在一些可选的实施方式中，提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置包括多个水斗装置、多个吊挂结构以及多个发电机，所述水斗装置对应通过所述吊挂结构吊挂于所述喷洒口和所述水池之间，多个所述水斗装置沿水平面方向均匀排列布置，所述水斗装置对应与所述发电机驱动连接。

14、在一些可选的实施方式中，所述水斗装置与所述喷洒口之间的高度差为3-10m。

15、相对于现有技术，本发明的提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置能够拦截机力通风塔内直落的水流，通过水流的动能推动水斗装置运转从而带动发电机运转，既能够起到降低噪声的作用，也额外利用了水下落的势能转变成动能，而产生电能的效果，另外还增加了水在空中滞留的时间，使得水的冷却效果也得到了提高，避免增加机力通风塔的规模，因此能够实现水冷却、降噪、额外产生电能的效果。并且机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置相对于机力通风冷却塔属于独立存在的装置，不影响机力通风冷却塔的工作流程，可独立拆装于现有的机力通风冷却塔上。

16、本发明的另一个实施例提供一种提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的方法，应用于如上述所述的一种提高机力通风冷却塔冷却效果且降噪产能的装置，包括：

17、将水斗装置安装在喷洒口的下方；

18、将循环冷却水从喷洒口排出；

19、循环冷却水落在水斗的水槽中，循环冷却水的重力势能转化为动能并传递至水斗，从而推动水斗转动；

20、水斗转动过程中驱动发电机发电；

21、在水斗转动至水槽朝下的过程中，循环冷却水停留在水槽中以增加滞空时间，在水斗转动至水槽朝下后，循环冷却水从水槽中流出并落入水池。

22、与现有的电站采取的额外增加顶部引风机数量、提高风扇转速和功率，以及增加机力通风塔建造高度等传统增加冷却效果的做法相比：

23、1、传统方法中需要额外风机数量、提高风机运行功率(这类引风机单台功率约200-350千瓦)。如此大功率风机单台制造成本很高(至少40万元)、每台引风机耗费的电能(每小时消耗300千瓦电能)都将是一笔不小的开支。而本发明装设多组小型的水斗装置(单台功率1-5千瓦，价格2万元)从原材料、制作安装成本上看，即便安装十组水斗装置，在机力通风塔上安装总费用相比仍低很多(总费用30万元)。而且本发明安装的装置可以产生一部分电能(按照能量转化效率30％计算，单台水斗装置至少每小时可产生0.3-1.5千瓦电能)，传统方法是耗能，本发明是产能，因此传统方法与本发明两者之间经济效果效果对比很明显。

24、2、提高机力通风塔的建造高度，虽然同样增加水与周围空气接触的时间，但土建工作周期长，施工成本高(单土建一项额外增加200多万元)，增加的费用要远大于本发明。

25、而且增加机力通风塔高度，带来的另一个问题是，水下落的高差增加，水落入水池的噪声值将增大。经测得，在地面(标高2-3米处)，在机力通风塔水池墙壁处，测得噪声大多为135-100db。因此一般的发电站(尤其是在村庄、居民区较近选址的)，均是将机力通风塔设置在电厂厂区中心位置，然后周围额外砌筑围墙、或者通过建设隔音罩等措施来达到降噪的目的，以及满足国家标准对工厂厂界周围噪声排放65db以下的限制要求。综合了解到，为达到降噪、结构安全、防御台风等要求，大多数电厂这种隔音罩设计到施工交付使用，成本都在百万元起步，经济效果并不理想。

26、因此，本发明所带来的提高冷却和降低落水噪声所体现的优点和新颖就体现在：

27、(1)、未像其他现有技术那样将装置和方法添加到电站原有的运行步骤中，不改变、不干扰原有的发电冷却水系统的工作流程。因此，本发明的方法与装置增加、撤除与否都不影响电站的运行。众所周知，发电站的运行均是经过设计、计算、国家质量强制部门监督条件下，验收合格后下达的发电许可指令，任何未经许可改变发电步骤和程序的方法都是对电网造成冲击和危害的隐患。

28、对于提高冷却效果，常规思路是通过增加耗电、耗能设备来实现，本发明并未一味朝着追求增加引风机数量、功率和加高冷却塔高度的方式来提高冷却效果的思路进行。而本发明的水斗装置是利用分解水流自身能量类型，没有额外带来噪声排放增加的风险。而是打破固定思路，通过增加水斗迟滞水流，增加其滞空时间的方式，人为地改变、拉长了原本自由落体的水流下落路径，本发明在这一过程没有额外消耗能量。

29、(2)、本发明所形成的下落水流，在推动水斗旋转过程中，被水斗上的分割网旋转打散，使得大水滴细小、破碎化(大水滴变成小水滴、小水雾)。人为地将原本一成不变的水滴下落形式和水滴形状改变，增加了水滴与空气气流的接触的表面积，使得在单位时间内，单位体积的水流与空气的换热效率提高，进而使得冷却效果增加。而水流的重力势能通过推动水斗旋转而产生的动能将有一部分转化成电能，这部分是电厂计划外的电能产生，相当于额外收益。随着势能的消耗在推动水斗的过程中去，最终每个水滴下落到冷却塔底部水池时所携带的动能减少，所产生的噪声将降低，在实际使用中，水斗装置安装并使用后，在水池壁处实测噪声＜70db，比通常值135-100db降低很多，厂界1米处噪声更低，大约50db。因此，本发明通过增设的水斗装置，即冷却了水、又降低了噪声、还发了电，一举三得。

30、(3)、假设选用的水斗装置所连接的发电机每台1千瓦，目前机力通风塔尺寸在长55米×宽21米×高38米(发明者所在电厂)，按照可装设至少10台发电机计算，只要电站机组在发电，则循环水就会使用，水斗装置便可带动发电机发电。考虑到能量转化率按仅30％考虑、每天有效工作20小时、全年电站发电200天，则可额外产生至少1万千瓦时电能，这完全满足发电站内部办公、照明等日常生活所需。如果不装设本发明的设施，这部分能量(循环冷却水的势能)就没得到利用。即便不计算额外产生的电能收益(或者称节约的成本)，单从提高冷却效果而提高电站整体机组发电效率(燃料利用率)、降低噪音而节约开支隔音措施这两个方面计算，本发明都具有很高的应用前景。

31、为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。