本發(fā)明涉及一種非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)及安裝該系統(tǒng)的濕式冷卻塔，屬于火力發(fā)電廠和原子能發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔是火電廠及核電廠常用的冷端設(shè)備，主要通過水與空氣直接接觸進(jìn)行熱質(zhì)交換以達(dá)到降低水溫的目的。在冷卻塔傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，配水系統(tǒng)一般采用均勻配水方式，即淋水密度在整個(gè)配水面上沿徑向是均勻一致的。研究表明，以冷卻塔中央豎井為中心指向塔外壁的徑向方向上，風(fēng)速、風(fēng)量呈現(xiàn)由小到大逐漸增強(qiáng)的分布特征。冷空氣經(jīng)冷卻塔進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入雨區(qū)，外圍區(qū)域空氣流量大，溫度和濕度低，換熱效果好，是強(qiáng)換熱區(qū)；而僅有少部分氣流克服淋水阻力進(jìn)入冷卻塔中心區(qū)域，在徑向行程中同淋水發(fā)生傳熱傳質(zhì)，溫度和濕度迅速增加，到達(dá)中心區(qū)域時(shí)已接近飽和狀態(tài)，如此以來中心區(qū)域的循環(huán)水得不到有效冷卻，成為弱換熱區(qū)。如此以來，導(dǎo)致冷卻塔的冷卻能力沒有得到充分利用，冷卻效率較低。

中國專利201510318806.x公開了一種冷卻塔配水系統(tǒng)、冷卻塔及冷卻塔配水方法，該冷卻塔配水系統(tǒng)包括至少一根供水管，所述供水管的一端用于與冷卻塔的中央豎井連通；所述供水管上設(shè)有多個(gè)噴射裝置，所述噴射裝置的噴口高程以中央豎井為中心由內(nèi)向外逐漸降低，且所述噴射裝置的噴口均朝上設(shè)置。該方案雖然實(shí)現(xiàn)了一定程度上配水的均勻性，但是其非均勻性有待進(jìn)一步提升，同時(shí)在實(shí)際使用過程中效果并不理想。

中國專利201410307376.7公開了一種冷卻塔的換熱裝置，其包括噴濺機(jī)構(gòu)和填料機(jī)構(gòu)，噴濺機(jī)構(gòu)包括具有入水口和多個(gè)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(nèi)部區(qū)和布置有第三組噴嘴的外圍區(qū)；中心區(qū)、內(nèi)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(nèi)部區(qū)和外圍區(qū)依次設(shè)置，填料機(jī)構(gòu)包括在塔筒的徑向上依次設(shè)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(nèi)部區(qū)投影對應(yīng)，第一區(qū)域的淋水密度小于第二區(qū)域的淋水密度。本方案在在非均勻性上的控制有待加強(qiáng)，同時(shí)對具體的噴嘴分布缺乏技術(shù)啟示，同時(shí)噴嘴數(shù)量整體要求較高，成本高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，成本低廉，配水方式更加合理的非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)及安裝該系統(tǒng)的濕式冷卻塔。該系統(tǒng)并不采用常規(guī)的均勻配水方式，而是采用非均勻分區(qū)配水方式，使空氣和水能充分接觸換熱，充分利用冷卻塔的冷卻能力，提高冷卻塔效率。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)，包括中央豎井和配水管，中央豎井和配水管連通，配水管上設(shè)置有多個(gè)噴頭，噴頭包括噴頭主體和噴嘴，噴頭主體和噴嘴相連，噴頭主體與配水管相連，其特征在于：所述配水管有多根，所有配水管形狀完全相同，所有配水管以中央豎井為中心輻射狀分布；任意一根配水管與中央豎井之間的夾角為α，該配水管與安裝在該配水管上的噴頭之間的夾角為β，其中45°≤α≤75°，安裝在同一根配水管上的所有噴頭相互平行；配水管的長度為l，每根配水管上安裝的噴頭數(shù)量為n個(gè)，沿配水管方向，第n個(gè)噴頭與第n+1個(gè)噴頭之間的距離為ln，1≤n≤n-1；噴嘴截面為圓形，噴嘴上設(shè)置有多個(gè)圓形的噴孔，噴孔的圓心沿多個(gè)圓弧分布，所有圓弧具有相同的圓心，分布在同一個(gè)圓弧上的噴孔具有相同的半徑，分布在同一個(gè)圓弧上相鄰的兩個(gè)噴孔與圓弧圓心構(gòu)成的圓心角為θ，噴嘴的半徑為r,任意一個(gè)圓弧的半徑為r，分布在該圓弧上的噴孔半徑為r',其中冷卻塔內(nèi)徑向風(fēng)速分布并不均勻，從進(jìn)風(fēng)口到中央豎井的行程中，由于淋水阻力的存在，風(fēng)速逐漸減小，因此根據(jù)風(fēng)水匹配的原則，為了使氣水比處處均勻一致，應(yīng)該優(yōu)化配水方式以適應(yīng)氣流流場分布。針對冷卻塔塔內(nèi)風(fēng)速外圍大、中心小的分布特征，冷卻塔配水方式需要適應(yīng)塔內(nèi)氣流流場分布規(guī)律，可以適當(dāng)減小中心區(qū)域淋水密度，增加外圍淋水密度。通過調(diào)整配水管和噴濺裝置間距，并分區(qū)合理選擇噴嘴口徑，在保證夏季最大供水流量的前提下，由里向外逐漸加大配水流量，適應(yīng)塔內(nèi)氣流流場的分布規(guī)律，使淋水密度與劃分區(qū)域的通風(fēng)密度相吻合，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)區(qū)多淋水、低風(fēng)區(qū)少淋水的配置，從而提高全塔的冷卻效果。采用噴嘴的非垂直分布，充分利用重力，將水滴盡可能大范圍的覆蓋，保證了空間范圍內(nèi)均勻變化的非均勻分布，充分考慮到風(fēng)速的連續(xù)變化。每根配水管上安裝的最靠近中央豎井的噴頭為第1個(gè)噴頭，然后依次向外為第2個(gè)噴頭、第3個(gè)噴頭直至第n個(gè)噴頭。采用本方案的設(shè)計(jì)靠近中心部分的區(qū)域?qū)?yīng)的噴嘴數(shù)量較少，可以近似看成均勻區(qū)，靠近外側(cè)的部分對應(yīng)的噴嘴數(shù)量較多，充分考慮風(fēng)速影響，另一方面噴嘴數(shù)量較多，同時(shí)噴嘴傾斜安裝設(shè)計(jì)，使外圍部分的淋水密度多次疊加，實(shí)現(xiàn)外圍部分的連續(xù)變化，同時(shí)兼顧了成本和實(shí)際使用效果。噴嘴和噴孔的大小結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合考慮重力以及距離的影響，使靠近外側(cè)的淋水得到多次疊加，實(shí)現(xiàn)淋水在空間上均勻變化以及在空間上的非均勻分布。

本發(fā)明所述噴頭主體內(nèi)部設(shè)置有加壓裝置，噴頭邊緣設(shè)置有卡扣，噴嘴表面覆蓋有噴嘴罩，噴嘴罩通過卡扣安裝在噴頭上。根據(jù)實(shí)際的冷卻任務(wù)，可以控制噴淋量，降低成本。

本發(fā)明所述噴頭上安裝有轉(zhuǎn)動軸，噴頭通過轉(zhuǎn)動軸安裝在配水管上，轉(zhuǎn)動軸的前端設(shè)置有前限位結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動軸的后端設(shè)置有后限位結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所有配水管的一端連接于中央豎井上的同一點(diǎn)，所有配水管另一端的連線為正弦曲線，該正弦曲線函數(shù)式為其中h為配水管兩端之間的垂直高度，γ為配水管的序號。充分的高度才能實(shí)現(xiàn)淋水的充分覆蓋。所有配水管的一端高低分布，形成正弦曲線，充分形成交錯式結(jié)構(gòu)，，使淋水密度實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步非均勻化分布和均勻化變化。

本發(fā)明所述配水管與中央豎井連接的一端設(shè)置設(shè)置有滾輪，滾輪的上方設(shè)置有上限位機(jī)構(gòu)，滾輪的下方設(shè)置有下限位機(jī)構(gòu)，滾輪連接有電機(jī)，上限位機(jī)構(gòu)和下限位機(jī)構(gòu)均固定在中央豎井上，滾輪上設(shè)置有卡位機(jī)構(gòu)。

一種濕式冷卻塔，安裝有非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)，其內(nèi)部由上到下依次包括配水區(qū)、填料區(qū)和雨區(qū)，噴頭安裝在配水區(qū)上方，其特征在于：所述噴頭與配水區(qū)之間垂直高度為h',

本發(fā)明所述配水區(qū)由內(nèi)到外依次分為內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和外區(qū)，其中內(nèi)區(qū)為圓形，中間區(qū)和外區(qū)為環(huán)形，其中外區(qū)的淋水密度大于中間區(qū)的淋水密度，中間區(qū)的淋水密度大于內(nèi)區(qū)的淋水密度。

本發(fā)明所有配水管的一端連接于中央豎井上的同一點(diǎn)，所有配水管另一端的連線為正弦曲線，過高的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對冷卻塔的高度要求高，過低的高度無法實(shí)現(xiàn)淋水的有效多次疊加。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用多次疊加的非均勻淋水分布，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了淋水密度的非均勻分布和均勻變化，最外圍氣流速度變化較快，其對應(yīng)的淋水密度變化可以近似為二次函數(shù)變化，中間氣流速度變化放緩，可以將對于的淋水密度近似為線性變化，中間部分的氣流變化較小，對于的淋水密度可以近似為常數(shù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)主視結(jié)構(gòu)示意圖(單配水管)。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例噴嘴的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的濕式冷卻塔剖面結(jié)構(gòu)示意圖(無非均勻分區(qū)配水系統(tǒng))。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的濕式冷卻塔俯視結(jié)構(gòu)示意圖(無配水管)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例。

參見圖1至圖5。

本實(shí)施例為一種非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)，包括中央豎井6和配水管5，中央豎井6和配水管5連通，配水管5上設(shè)置有多個(gè)噴頭，噴頭包括噴頭主體和噴嘴12，噴頭主體和噴嘴12相連，噴頭主體與配水管5相連，配水管5有多根，所有配水管5形狀完全相同，所有配水管5以中央豎井為中心輻射狀分布。

任意一根配水管5與中央豎井6之間的夾角為α，該配水管5與安裝在該配水管5上的噴頭1之間的夾角為β，其中45°≤α≤75°，安裝在同一根配水管5上的所有噴頭相互平行；配水管5的長度為l，每根配水管5上安裝的噴頭數(shù)量為n個(gè)，沿配水管5方向，第n個(gè)噴頭與第n+1個(gè)噴頭之間的距離為ln，1≤n≤n-1。

本實(shí)施例中，為描述方便，取n＝4進(jìn)行說明。從右到左，配水管5上安裝的依次為一號噴頭1、二號噴頭2、三號噴頭3和四號噴頭4。一號噴頭1、二號噴頭2、三號噴頭3和四號噴頭4之間相互平行。一號噴頭1和二號噴頭2沿配水管5的方向上間距為l1，二號噴頭2和三號噴頭3沿配水管5的方向上間距為l2，三號噴頭3和四號噴頭4沿配水管5的方向上間距為l3。作為優(yōu)選，本實(shí)施例中α＝75°，β＝20°。l1≈0.056l,l2≈0.049l,l3≈0.046l。

噴嘴12的截面為圓形，噴嘴12上設(shè)置有多個(gè)圓形的噴孔7，噴孔7的圓心沿多個(gè)圓弧分布，所有圓弧具有相同的圓心，分布在同一個(gè)圓弧上的噴孔7具有相同的半徑，分布在同一個(gè)圓弧上相鄰的兩個(gè)噴孔7與圓弧圓心構(gòu)成的圓心角為θ，噴嘴12的半徑為r,任意一個(gè)圓弧的半徑為r，分布在該圓弧上的噴孔7半徑為r',其中

本實(shí)施例中共有四個(gè)圓弧，四個(gè)圓弧在噴嘴12的截面上由上到下排布，為描述簡便，圖中同一個(gè)圓弧上共分布兩個(gè)噴孔7。本實(shí)施例中θ＝50°，r＝2.5r,r'＝0.1r。

冷卻塔內(nèi)徑向風(fēng)速分布并不均勻，從進(jìn)風(fēng)口到中央豎井的行程中，由于淋水阻力的存在，風(fēng)速逐漸減小，因此根據(jù)風(fēng)水匹配的原則，為了使氣水比處處均勻一致，應(yīng)該優(yōu)化配水方式以適應(yīng)氣流流場分布。針對冷卻塔塔內(nèi)風(fēng)速外圍大、中心小的分布特征，冷卻塔配水方式需要適應(yīng)塔內(nèi)氣流流場分布規(guī)律，可以適當(dāng)減小中心區(qū)域淋水密度，增加外圍淋水密度。通過調(diào)整配水管和噴濺裝置間距，并分區(qū)合理選擇噴嘴口徑，在保證夏季最大供水流量的前提下，由里向外逐漸加大配水流量，適應(yīng)塔內(nèi)氣流流場的分布規(guī)律，使淋水密度與劃分區(qū)域的通風(fēng)密度相吻合，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)區(qū)多淋水、低風(fēng)區(qū)少淋水的配置，從而提高全塔的冷卻效果。采用噴嘴的非垂直分布，充分利用重力，將水滴盡可能大范圍的覆蓋，保證了空間范圍內(nèi)均勻變化的非均勻分布，充分考慮到風(fēng)速的連續(xù)變化。每根配水管上安裝的最靠近中央豎井的噴頭為第1個(gè)噴頭，然后依次向外為第2個(gè)噴頭、第3個(gè)噴頭直至第n個(gè)噴頭。采用本方案的設(shè)計(jì)靠近中心部分的區(qū)域?qū)?yīng)的噴嘴數(shù)量較少，可以近似看成均勻區(qū)，靠近外側(cè)的部分對應(yīng)的噴嘴數(shù)量較多，充分考慮風(fēng)速影響，另一方面噴嘴數(shù)量較多，同時(shí)噴嘴傾斜安裝設(shè)計(jì)，使外圍部分的淋水密度多次疊加，實(shí)現(xiàn)外圍部分的連續(xù)變化，同時(shí)兼顧了成本和實(shí)際使用效果。噴嘴和噴孔的大小結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合考慮重力以及距離的影響，使靠近外側(cè)的淋水得到多次疊加，實(shí)現(xiàn)淋水在空間上均勻變化以及在空間上的非均勻分布。

作為優(yōu)選，噴頭主體內(nèi)部設(shè)置有加壓裝置，噴頭邊緣設(shè)置有卡扣，噴嘴12表面覆蓋有噴嘴罩，噴嘴罩通過卡扣安裝在噴頭上。根據(jù)實(shí)際的冷卻任務(wù)，可以控制噴淋量，降低成本。

作為優(yōu)選，噴頭上安裝有轉(zhuǎn)動軸，噴頭通過轉(zhuǎn)動軸安裝在配水管上，轉(zhuǎn)動軸的前端設(shè)置有前限位結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動軸的后端設(shè)置有后限位結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所有配水管5的一端連接于中央豎井6上的同一點(diǎn)，所有配水管5另一端的連線為正弦曲線，該正弦曲線函數(shù)式為其中h為配水管兩端之間的垂直高度，γ為配水管的序號。充分的高度才能實(shí)現(xiàn)淋水的充分覆蓋。所有配水管5的一端高低分布，形成正弦曲線，充分形成交錯式結(jié)構(gòu)，，使淋水密度實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步非均勻化分布和均勻化變化。

附圖中以逆時(shí)針方向分布為一號配水管51、二號配水管52和三號配水管53。一號配水管51對應(yīng)的γ＝1，二號配水管52對應(yīng)的γ＝2，三號配水管53對應(yīng)的γ＝3。

作為優(yōu)選，配水管5與中央豎井6連接的一端設(shè)置設(shè)置有滾輪，滾輪的上方設(shè)置有上限位機(jī)構(gòu)，滾輪的下方設(shè)置有下限位機(jī)構(gòu)，滾輪連接有電機(jī)，上限位機(jī)構(gòu)和下限位機(jī)構(gòu)均固定在中央豎井6上，滾輪上設(shè)置有卡位機(jī)構(gòu)。

本實(shí)施例還包括一種濕式冷卻塔，該濕式冷卻塔安裝有非均勻分區(qū)配水系統(tǒng)。

濕式冷卻塔包括筒體8，筒體8內(nèi)部由上到下依次包括配水區(qū)9、填料區(qū)10和雨區(qū)11，噴頭安裝在配水區(qū)9上方，噴頭與配水區(qū)9之間垂直高度為h',

本實(shí)施例中h'＝3l。

本發(fā)明所述配水區(qū)由內(nèi)到外依次分為內(nèi)區(qū)a、中間區(qū)b和外區(qū)c，其中內(nèi)區(qū)a為圓形，中間區(qū)b和外區(qū)c為環(huán)形，其中外區(qū)c的淋水密度大于中間區(qū)b的淋水密度，中間區(qū)b的淋水密度大于內(nèi)區(qū)a的淋水密度。

在冷卻塔的筒體8內(nèi)部配水區(qū)9截面上，正中心為中央豎井6，內(nèi)區(qū)a的半徑為ra，淋水密度為qa。中間區(qū)b的半徑為rb,，淋水密度為qb。外區(qū)c的的半徑為rc，淋水密度為qc。其中ra＜rb＜rc。qa＜qb＜qc，保證內(nèi)區(qū)a、中間區(qū)b和外區(qū)c總淋水量一定。

本實(shí)施例采用多次疊加的非均勻淋水分布，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了淋水密度的非均勻分布和均勻變化，最外圍氣流速度變化較快，其對應(yīng)的淋水密度變化可以近似為二次函數(shù)變化，中間氣流速度變化放緩，可以將對于的淋水密度近似為線性變化，中間部分的氣流變化較小，對于的淋水密度可以近似為常數(shù)。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說明。凡依據(jù)本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。