空氣冷凝器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種空氣冷凝器系統(tǒng)，包括支撐臺；安裝在所述支撐臺上的多個冷凝單元；安裝在多個冷凝單元周圍的主擋板；以及至少一個輔助擋板，安裝在所述主擋板的外側(cè)并遠(yuǎn)離所述主擋板延伸，所述輔助擋板與主擋板協(xié)作以阻擋從多個所述冷凝單元排出的熱空氣回流到冷凝單元。由于在主擋板的外側(cè)安裝了遠(yuǎn)離主擋板延伸的輔助擋板，可以阻止從主擋板上部釋放的熱空氣回流到各冷凝單元中，從而提高了空氣冷凝器系統(tǒng)的冷卻效率。
【專利說明】空氣冷凝器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種空氣冷凝器系統(tǒng)，特別是，涉及一種例如應(yīng)用于直接空 冷火電廠、采用直接空冷技術(shù)的核電廠等用于冷卻熱蒸汽或其他熱工質(zhì)的系統(tǒng)中的空氣冷 凝器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在例如直接空冷火電廠、采用直接空冷技術(shù)的核電廠等工廠的汽輪機(jī)在作業(yè)過程 中將產(chǎn)生具有大量熱能的乏汽，乏汽以水蒸氣的狀態(tài)存在。例如，直接空冷電廠鍋爐燃煤產(chǎn) 生蒸汽推動汽輪機(jī)發(fā)電，假設(shè)燃煤產(chǎn)生的100MW(兆瓦）的熱量提供給水蒸氣，水蒸氣推動 汽輪機(jī)發(fā)電消耗40MW的熱量，而剩余的60MW熱量需要進(jìn)行冷卻。直接空冷電廠需要通過直 接空冷平臺上的空氣冷凝器系統(tǒng)對剩余的熱量進(jìn)行冷卻，并將熱量釋放到大氣環(huán)境中。盡 管不可能將所有剩余的熱量都通過直接空冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，但要求空冷平臺上散熱量越高 越好，比如散出去30麗就比20麗效果更好。
[0003] 傳統(tǒng)上采用直接空冷技術(shù)冷卻汽輪機(jī)的乏汽。然而在采用直接空冷技術(shù)的過程 中，由于依賴于空氣進(jìn)行換熱，進(jìn)入換熱器的風(fēng)流環(huán)境對換熱效果十分重要。直接空冷火電 廠汽輪機(jī)背壓較高，在夏季高溫大風(fēng)疊加的情況下需要電廠降低負(fù)荷，防止電廠跳閘。如果 可以有效地加強(qiáng)換熱效率，降低汽輪機(jī)背壓，則可以大幅提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，降低煤耗量， 更加環(huán)保，同時可以降低跳閘風(fēng)險。
[0004] 已研發(fā)了一些降低汽輪機(jī)背壓的方法，例如，從加強(qiáng)直接空氣冷凝器系統(tǒng)換熱效 率考慮，提出了提高風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量和減少熱回流兩種方法。圖1是傳統(tǒng)的采用直接空冷技術(shù) 的空氣冷凝器系統(tǒng)的立體示意圖，圖2是圖1的局部透視圖，圖3是一個冷凝單元的立體示 意圖。如圖1-3所示，該冷卻冷凝器系統(tǒng)200包括：距離地面具有預(yù)定高度的支撐臺201 ; 安裝在支撐臺201上的多個冷凝單元202 ;以及安裝在多個冷凝單元202周圍的擋板203。 每個冷凝單元202包括：用于接收乏汽的熱氣管道204 ;用于支撐所述熱氣管道204并與所 述熱氣管道204連通的冷卻管205 ;安裝在冷卻管上的多個散熱件206 ;以及安裝在支撐臺 上的風(fēng)機(jī)207。多個熱氣管道204都與一個總乏汽管連接。從例如汽輪機(jī)傳輸?shù)綗釟夤艿?204的乏汽進(jìn)一步流動到散熱件206,在風(fēng)機(jī)207的吹動下散熱件206中呈水蒸氣狀態(tài)的乏 汽由于溫度降低而變成水。從散熱件206排出的空氣溫度升高并由于擋板203的阻擋而從 支撐臺201的上部散開。散熱件206中產(chǎn)生的水集中到集水管208中并從排放口 209排出。
[0005] 如圖4所示，在上述空氣冷凝器系統(tǒng)工作過程中，盡管設(shè)置了擋板203,但從支撐 臺201的上部散開的熱空氣仍然有可能越過擋板203而進(jìn)入冷凝單元202。也就是說，擋板 203并不能完全阻擋熱空氣回流到風(fēng)機(jī)207的進(jìn)口，而從風(fēng)機(jī)207回流到冷凝單元202的熱 空氣降低了各冷凝單元的冷卻效率。另外，由于空氣流動的特性使得位于最外側(cè)的風(fēng)機(jī)接 收的空氣量較低，導(dǎo)致位于最外側(cè)的冷凝單元的冷卻效率相對于其它冷凝單元的冷卻效率 較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述或者其它方面的缺陷，本發(fā)明提出一種空氣冷凝器系 統(tǒng)，能夠提高冷卻效率。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面的實(shí)施例，提供一種空氣冷凝器系統(tǒng)，包括支撐臺；安裝在 所述支撐臺上的多個冷凝單元；安裝在多個冷凝單元周圍的主擋板；以及至少一個輔助擋 板，安裝在所述主擋板的外側(cè)并遠(yuǎn)離所述主擋板延伸，所述輔助擋板與主擋板協(xié)作以阻擋 從多個所述冷凝單元排出的熱空氣回流到冷凝單元。
[0008] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述主擋板包括兩個橫向擋板和 兩個縱向擋板，所述輔助擋板安裝在所述橫向擋板和縱向擋板中的至少一個的外側(cè)。
[0009] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述輔助擋板安裝在所述橫向擋 板和縱向擋板中的至少一個的下端。
[0010] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述輔助擋板從所述橫向擋板和 縱向擋板中的至少一個的下端向外并向下傾斜地延伸。
[0011] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述輔助擋板的自由端附近向上 彎曲并形成向下凹陷的凹部。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述凹部具有大致的弧形結(jié)構(gòu)。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述凹部具有大致的倒鉤結(jié)構(gòu)。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述凹部具有大致的折線結(jié)構(gòu)。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述輔助擋板包括連接至所述支 撐臺的支撐架、以及連接至所述主擋板并設(shè)置在所述支撐架上的支撐層。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述輔助擋板還包括覆蓋在所述 支撐層上的隔熱層。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，每個冷凝單元包括：用于接收乏 汽的熱氣管道；與所述熱氣管道連通的冷卻管；安裝在冷卻管上的多個散熱件；以及安裝 在支撐臺上的風(fēng)機(jī)。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)中，所述輔助擋板的自由端的最低部 位的高度低于所述風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的高度。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的上述各種實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)，由于在主擋板的外側(cè)安裝了遠(yuǎn) 離主擋板延伸的輔助擋板，可以阻止從主擋板上部釋放的熱空氣回流到各冷凝單元中，從 而提高了空氣冷凝器系統(tǒng)的冷卻效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例 對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中：
[0021] 圖1是傳統(tǒng)的采用直接空冷技術(shù)的空氣冷凝器系統(tǒng)的立體示意圖；
[0022] 圖2是圖1的局部透視圖；
[0023] 圖3是圖2所示的一個冷凝單元的立體示意圖；
[0024] 圖4是示出的冷凝單元工作時空氣流動路徑的原理示意圖；
[0025] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)應(yīng)用在電廠情況下的 平面俯視不意圖；
[0026] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)的立體示意圖；
[0027] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二種示例性實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)的立體示意圖；
[0028] 圖8是圖7所述的空氣冷凝器系統(tǒng)的截面示意圖，圖中僅示出了一個冷凝單元；
[0029] 圖9是示出的冷凝單元工作時空氣流動路徑的原理示意圖；以及
[0030] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的第三種示例性實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)的截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 雖然將參照含有本發(fā)明的較佳實(shí)施例的附圖充分描述本發(fā)明，但在此描述之前應(yīng) 了解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可修改本文中所描述的發(fā)明，同時獲得本發(fā)明的技術(shù)效果。因 此，須了解以上的描述對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言為一廣泛的揭示，且其內(nèi)容不在于限 制本發(fā)明所描述的示例性實(shí)施例。
[0032] 另外，在下面的詳細(xì)描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對本披露 實(shí)施例的全面理解。然而明顯地，一個或多個實(shí)施例在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以 被實(shí)施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡化附圖。
[0033] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)應(yīng)用在電廠情況下的 平面示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)的立體示意圖。
[0034] 參見圖5和6,根據(jù)本發(fā)明的一種不例性實(shí)施例，提供一種應(yīng)用于例如直接空冷火 電廠、采用直接空冷技術(shù)的核電廠等電廠的汽輪機(jī)的空氣冷凝器系統(tǒng)100,以對汽輪機(jī)排出 的以水蒸氣狀態(tài)存在的乏汽進(jìn)行冷卻，并例如生成水。該空氣冷凝器系統(tǒng)100包括：距離地 面具有預(yù)定高度的支撐臺1 ;安裝在所述支撐臺1上的多個冷凝單元2 ;安裝在多個冷凝單 元周圍的主擋板3 ;以及至少一個輔助擋板4,安裝在主擋板3的外側(cè)并遠(yuǎn)離主擋板3延伸， 所述輔助擋板4與主擋板3協(xié)作以阻擋從多個冷凝單元2排出的熱空氣回流到冷凝單元2。
[0035] 在一種實(shí)施例中，如圖6所示，主擋板3包括兩個相對的橫向擋板31和兩個相對 的縱向擋板32,從而圍成一個大致長方體形的結(jié)構(gòu)，輔助擋板4安裝兩個縱向擋板32中的 至少一個的外側(cè)。如圖7所示，輔助擋板4安裝兩個橫向擋板31中的至少一個的外側(cè)。在 另一種實(shí)施例中，輔助擋板4可以圍繞主擋板3的整個外圍設(shè)置。
[0036] 參見圖5、7和8,每個冷凝單元2包括：用于接收來自于電廠的高溫乏汽的熱氣管 道21 ;與熱氣管道21連通的多個冷卻管22 ;安裝在冷卻管22上的多個散熱件23 ;以及安 裝在支撐臺1上的風(fēng)機(jī)24。多個冷卻管22沿橫向方向布置并分成兩組，兩組冷卻管22在 支撐臺1上成角度的布置。風(fēng)機(jī)24安裝在支撐臺2上并與熱氣管道21相對設(shè)置，以向熱 氣管道21和散熱件23上吹送低溫的冷卻空氣。熱氣管道21中的乏汽流動到冷卻管22并 通過散熱件23和冷卻空氣進(jìn)行熱交換，結(jié)果，乏汽在冷卻管22中溫度降低并生成具有一定 溫度的水，而冷卻空氣在經(jīng)過散熱件23之后變成高溫空氣。經(jīng)換熱后的高溫空氣從主擋板 3的上部開口排出。一般地，如圖6和7所示，每個冷凝單元2大致平行于主擋板3的橫向 方向布置。
[0037] 參見圖8,在本發(fā)明的空氣冷凝器系統(tǒng)100中，由于在主擋板3的外側(cè)安裝了遠(yuǎn)離 主擋板3延伸的輔助擋板4,這樣從各個冷凝單元排出的熱空氣在主擋板的引導(dǎo)下首先向 上擴(kuò)散，在流出主擋板之后熱空氣進(jìn)一步向周圍擴(kuò)散，輔助擋板可以進(jìn)一步阻止從主擋板3 上部釋放的熱空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)24回流到各冷凝單元2中，使從風(fēng)機(jī)24吹入冷凝單元的空氣在 進(jìn)行熱交換之前為環(huán)境中的低溫空氣，從而提高了空氣冷凝器系統(tǒng)的冷卻效率。
[0038] 在一種示例性實(shí)施例中，輔助擋板4安裝在橫向擋板31和縱向擋板32中的至少 一個的下端，這樣輔助擋板4距離風(fēng)機(jī)24較近，可以提高阻擋熱空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)24回流到冷凝 單元2的效果?？梢岳斫猓o助擋板也可以安裝在主擋板高度上的其它位置。
[0039] 進(jìn)一步地，輔助擋板4從橫向擋板21和縱向擋板22中的至少一個的下端向外并 向下傾斜地延伸。這樣，不但可以進(jìn)一步提高阻擋熱空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)24回流到冷凝單元2的效 果，還可以起到引導(dǎo)熱空氣流動路徑的作用。詳細(xì)而言，由于輔助擋板4向外并向下傾斜 地延伸，沿水平方向流動的低溫的冷卻空氣在進(jìn)入風(fēng)機(jī)24之前受到輔助擋板4的阻擋，這 樣冷卻空氣氣流方向在進(jìn)入風(fēng)機(jī)24前受到輔助擋板4的引導(dǎo)并與風(fēng)機(jī)24進(jìn)風(fēng)方向趨于一 致，即便是位于最外側(cè)的風(fēng)機(jī)24也可以接收足夠的冷卻空氣，從而提高了位于外側(cè)的風(fēng)機(jī) 的進(jìn)風(fēng)量；另外，沿水平方向流動的低溫的冷卻空氣在進(jìn)入風(fēng)機(jī)24之前受到輔助擋板4的 阻擋，低溫的冷卻空氣流到達(dá)風(fēng)機(jī)24前降低了風(fēng)速，從而增加風(fēng)機(jī)24進(jìn)口的壓力，提高了 風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量。
[0040] 在一種實(shí)施例中，如圖8和9所示，輔助擋板4的自由端附近向上彎曲并形成向下 凹陷的凹部41。凹部41具有大致的弧形結(jié)構(gòu)。也就是說，輔助擋板4的自由端向上翹，起 到引導(dǎo)熱空氣流向上運(yùn)動的作用，將原本向下運(yùn)動的氣流引向上方，使得熱空氣的熱量可 由周圍的冷空氣吸收。進(jìn)一步地，凹部具有大致的倒鉤結(jié)構(gòu)。輔助擋板4的自由端的最低 部位的高度低于風(fēng)機(jī)24進(jìn)風(fēng)口的高度。這樣，輔助擋板4的自由端具有流線型結(jié)構(gòu)，可以 順應(yīng)氣流的流動路徑，提高阻擋熱空氣引導(dǎo)低溫冷卻空氣流動的效果。在一種可替換的實(shí) 施例中，如圖10所示，形成在輔助擋板4'自由端的凹部41'具有大致的折線結(jié)構(gòu)，以簡化 輔助擋板的制作過程。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明一種示例性實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)100,如圖8所示，輔助擋板4包 括連接至支撐臺1的支撐架（未示出）、以及連接至主擋板3并設(shè)置在支撐架上的支撐層 42。支撐架對支撐層42進(jìn)行支撐，支撐層42具有與整個輔助擋板4大致一致的形狀，例如 支撐層（或者蒙皮）42下表面與飛機(jī)機(jī)翼的翼型下表面外形類似，起到在支撐層下表面引 流和在上表面阻止高溫空氣的作用。支撐層42例如可以由塑料、金屬、帆布等材料通過壓 制成平板拼接而成。支撐層42可以與支撐臺1最低部連接，且最低部位的高度低于風(fēng)機(jī)24 進(jìn)風(fēng)口的商度。
[0042] 輔助擋板4還包括覆蓋在支撐層42上的隔熱層43。隔熱層43與支撐層42可以 貼合在一起，也可以在二者之間留有一定間距，但隔熱層43的外形輪廓與支撐層42的外形 輪廓大致匹配。隔熱層43可選取熱導(dǎo)率較低的材質(zhì)制成。支撐架安裝在支撐臺1的周圍， 并具有足夠的支撐強(qiáng)度，以滿足支撐層42和隔熱層43對風(fēng)載荷的支撐要求。隔熱層43起 到隔熱作用，可以阻止位于輔助擋板4上部的高溫空氣對位于輔助擋板4下部的低溫空氣 進(jìn)行熱傳導(dǎo)，使得進(jìn)入風(fēng)機(jī)24的空氣具有較低的溫度。
[0043] 為定量說明本發(fā)明實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)的效果，本發(fā)明人在研究過程中使用 計算流體力學(xué)數(shù)值模擬手段，應(yīng)用CFD計算軟件，建立了直接空冷電廠計算模型。數(shù)值模擬 比較了空氣冷凝器系統(tǒng)包括輔助擋板和不包括輔助擋板的兩種情況下空冷平臺周圍的風(fēng) 環(huán)境、冷凝器系統(tǒng)的換熱效果。由模擬計算結(jié)果可見，本發(fā)明實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)產(chǎn)生 了明顯的技術(shù)效果，如下述表1至表4所示。
[0044] 首先，要說明的是，在本發(fā)明中，空氣冷凝器系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)相對提升量定義為：（使用 本發(fā)明實(shí)施例的空氣冷凝器系統(tǒng)的情況下風(fēng)機(jī)送風(fēng)量-使用傳統(tǒng)空氣冷凝器系統(tǒng)的情況 下風(fēng)機(jī)送風(fēng)量）/使用傳統(tǒng)空氣冷凝器系統(tǒng)的情況下風(fēng)機(jī)送風(fēng)量。例如，傳統(tǒng)的空氣冷凝器 系統(tǒng)為【背景技術(shù)】部分描述的空氣冷凝器系統(tǒng)。
[0045] 表1 :相對于主擋板的橫向方向在斜前方來風(fēng)情況下，本發(fā)明的空氣冷凝器系統(tǒng) 對進(jìn)風(fēng)量的提升效果
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種空氣冷凝器系統(tǒng)，包括： 支撐臺； 安裝在所述支撐臺上的多個冷凝單元； 安裝在多個冷凝單元周圍的主擋板；以及 至少一個輔助擋板，安裝在所述主擋板的外側(cè)并遠(yuǎn)離所述主擋板延伸，所述輔助擋板 與主擋板協(xié)作以阻擋從多個所述冷凝單元排出的熱空氣回流到冷凝單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述主擋板包括兩個橫向擋板和兩個 縱向擋板，所述輔助擋板安裝在所述橫向擋板和縱向擋板中的至少一個的外側(cè)。
3. 如權(quán)利要求2所述的空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述輔助擋板安裝在所述橫向擋板和 縱向擋板中的至少一個的下端。
4. 如權(quán)利要求3所述的空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述輔助擋板從所述橫向擋板和縱向 擋板中的至少一個的下端向外并向下傾斜地延伸。
5. 如權(quán)利要求4所述的空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述輔助擋板的自由端附近向上彎曲 并形成向下凹陷的凹部。
6. 如權(quán)利要求5所述的空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述凹部具有大致的弧形結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求6所述的空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述凹部具有大致的倒鉤結(jié)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求5所述的空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述凹部具有大致的折線結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求1-8中的任一項所述空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述輔助擋板包括連接至 所述支撐臺的支撐架、以及連接至所述主擋板并設(shè)置在所述支撐架上的支撐層。
10. 如權(quán)利要求9所述空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述輔助擋板還包括覆蓋在所述支撐層 上的隔熱層。
11. 如權(quán)利要求1-8中的任一項所述空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，每個冷凝單元包括： 用于接收乏汽的熱氣管道； 與所述熱氣管道連通的冷卻管； 安裝在冷卻管上的多個散熱件；以及 安裝在支撐臺上的風(fēng)機(jī)。
12. 如權(quán)利要求11所述空氣冷凝器系統(tǒng)，其中，所述輔助擋板的自由端的最低部位的 高度低于所述風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的高度。
【文檔編號】F28B9/00GK104329955SQ201410652681
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】閆大強(qiáng), 李京浩, 陳義學(xué) 申請人:國核（北京）科學(xué)技術(shù)研究院有限公司