[发明专利]间接干式冷却塔装置及方法

说明书

优先权的要求

本申请是一件非临时申请，要求于2009年5月2日提交的序列号为61/175,319的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的公开内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明涉及具有干式热交换器的自然通风冷却塔，利用自然通风工作并实现两种流体之间的热交换，例如，通常来说是大气与另一种流体(一般为水)之间的热交换。

背景技术

间接干式冷却设备典型来说为具有多个塔的塔布置或结构，用于耗散来自使用大型机器(例如，气轮机)的工业设备或工业过程的热量。举例来说，这些设备中使用的一种类型冷却塔为烟囱型自然通风冷却塔，该烟囱型自然通风冷却塔具有形成其侧壁的混凝土薄幕。烟囱的顶端是敞开的，并由多个支柱支撑在地面上，幕的下边缘与地面之间的空间界定出热交换塔的冷却空气入口。

在冷却塔的一种设计中，来自冷凝器的热水经由管道被引入塔内的热交换单元，并且冷却后的水经由管道和泵被引回冷凝器。正如名字所暗示的那样，冷凝器凝结并冷却由涡轮机排放的废气，并且冷却后的液体被泵送到锅炉。

在一个示例中，传统干式热交换器(heat exchange battery)具有垂直成对安装的翅片管，并且直立在地面上并与开口同轴。这些热交换器典型为V形，以便热交换表面形成一个齿状多边形，这些齿指向塔的内侧。

具有翅片管的传统干式热交换器的单元水平放置或以向塔底部中心稍微倾斜的方式放置在支撑柱上端与垂直热交换器上端之间。支撑柱通常位于临近塔内侧开口的单个圆形排布中。热交换器以V型配置成对安装，其顶部指向上方；两个单元中任一个由支架连接。由于位于空气进口之上的热交换器采用径向布置，故每对热交换器之间存在扇形开放空间，此扇形开放空间的弧线采取烟囱外缘的形状。该空间通常由板材封闭以促使空气流过热交换器。墙体与水平热交换器末端之间的环形间隙通过类似的方式由板材封闭。同样地，用三角形板材封闭垂直底部的上端和水平热交换器的内端之间的开放空间。

每个交换器单元通常包括两个底座。每个单元可以被供给独立或者相反地依靠加热器盒冷却的水，在该加热器盒中，热交换单元的管子末端相连。一些底座直接暴露于冷却空气，而其它底座接收通过第一底座时已被部分加热的空气。

如果待冷却的流体依次在其所附的每个垂直热交换器和水平热交换器中循环，并且冷空气首先遇到热水的上升流，则这里所描述的装备得以实现。

热水通常经由管道带进塔里，且储存在形成热水收集器的圆形部分中。收集器装备有循环泵，收集器被布置在垂直热交换器的直角处。紧靠着该收集器，通常安装有第二圆形收集器，其与排泄冷却后的水的管道相连。热交换器底座的底层水箱的节流孔与热水收集器相连；借助于管线，热交换器底座的顶层水箱的节流孔与热交换器底座的塔的最里面的水箱的节流孔相连。借助于管线，位于热交换器底座的塔最里面的水箱的节流孔与热交换器底座的顶层水箱的节流孔相连。通过抑制位于塔的最外部的热交换器的水箱的内部分区，每个水平热交换器的底座被放置为彼此连通。底座的底层水箱的节流孔与冷水收集器相连。

由于热交换器的水箱对于两个底座是共用的，故而一旦虹吸管已被比循环泵更大的测压高度的底层输出泵排空，则水就从热水入口向使用相连的底座的冷水排泄管自动流通。

该装置还可能具有小直径管，其连接到每个热交换器的最高点。这些管排泄在填充热交换器时包含在热交换器中的气体以及在排空热交换器时引入的气体。该气体可能是干的大气或者惰性气体(比如氮气，且它的压力通常比大气要大)。

前面提及的干式塔通常具有挡风板，类同于所谓的湿式塔中配置的那些，以控制风暴中吹起的强风，并且减小分布在塔内侧的空气的干扰。挡风板由平板构成，自塔的外缘向热交换器的末端延伸的垂直墙体，在这种情况下呈十字排布将冷却系统四等分。

水平热交换器由垂直热交换器本身和由横梁撑牢的单个圆形排布的杆直接支撑。而且，后者可能被烟囱过梁本身取代，或者被任意类型的框架取代。两个跳板通常允许那些负责监督和维护系统的人员通过。

随着汽轮机输出的增加，需要相应地增强常规间接干式冷却设备的散热能力。这一需求导致在采用垂直冷却三角(delta)布置时，使用非常高的冷却三角，有时高达30米。冷却三角通常包括一对以三角(即，△)形式布置的热交换器束，顶角大约为60度。在前面提及的三角布置中，这两个斜边即为这两束，且水平的边为气流控制天窗组件。该三角组件由自支撑棱柱状钢架所支撑。