本發(fā)明涉及發(fā)電，具體涉及一種提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、發(fā)電站的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是發(fā)電過程至關(guān)重要的系統(tǒng)。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽(約550-650℃)經(jīng)汽輪機(jī)做功變成乏汽(約40-90℃)后需要一個冷卻水(室溫，約25-35℃)通過凝汽器充分熱交換后降溫，再經(jīng)凝結(jié)水泵供回鍋爐系統(tǒng)循環(huán)使用。而這個冷卻水在將乏汽冷卻后自身溫度升高，同樣需要經(jīng)循環(huán)水泵輸送到冷卻塔循環(huán)冷卻，這樣蒸汽-乏汽、冷卻水這兩套汽水系統(tǒng)互相作用，然后各自回到各自系統(tǒng)循環(huán)?；诎l(fā)電原理，每次循環(huán)冷卻的乏汽冷凝效果越好(即冷卻水溫度低)，再次進(jìn)入鍋爐加熱產(chǎn)生的蒸汽循環(huán)發(fā)電的整體熱效益越高、越節(jié)省燃料，因此冷卻水需要追求降溫效果。

2、長久以來，發(fā)電站凝汽器換熱用的冷卻水來自于冷卻塔(又名晾水塔)，電站建設(shè)主要為兩種形式：一種是雙曲線筒狀外型的自然通風(fēng)冷卻型、另一種是長方體型輔助通風(fēng)冷卻型。

3、其中，長方體型輔助通風(fēng)冷卻型中包括有機(jī)力通風(fēng)塔，機(jī)力通風(fēng)塔的外形為長方體形狀混凝土結(jié)構(gòu)(整體高度約40米)，其上部安裝幾組大型風(fēng)扇(安裝在35-40米處)，底部是一個水池，循環(huán)水泵將水池中的水輸送到汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)行熱交換，然后輸送回來的高溫?zé)崴?約35-45℃)通過兩根回水管道抽到機(jī)力通風(fēng)塔的頂部，然后從中央的噴灑口向下流淌排出，水因重力作用而回落到機(jī)力通風(fēng)塔底部的水池。如此一來在機(jī)力通風(fēng)塔處形成的長方形冷卻通道中，水從噴灑口向下飄落，而空氣通過風(fēng)扇引風(fēng)向上升，空氣和水之間產(chǎn)生熱交換，起到了使水冷卻的作用，可將水冷卻到室溫(約25℃-35℃)。冷卻后的水匯集在水池后又被循環(huán)水泵重新輸送到汽輪機(jī)凝汽器再次換熱，往復(fù)此過程保證電站冷卻水循環(huán)供應(yīng)。通常情況下，根據(jù)冬季和夏季不同環(huán)境溫度，冷卻效果的強(qiáng)弱視頂部風(fēng)扇開啟的數(shù)量、轉(zhuǎn)速、功率等強(qiáng)度而定。

4、機(jī)力通風(fēng)塔外型小巧(一般電廠建筑高度通常為30-45米)，因?yàn)樵黾恿孙L(fēng)扇機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)冷卻作用，因此冷卻塔占地面積縮小。建設(shè)初衷，就是為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃煤電廠雙曲線筒狀自然通風(fēng)冷卻塔(高度通常為150-290米)，從而達(dá)到為小型發(fā)電站，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站(裝機(jī)容量100mw以下)降低建設(shè)成本和建設(shè)周期、縮小占體積，節(jié)約土地使用的效果。

5、但隨著我國東南沿海城市天然氣發(fā)電站(燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組)數(shù)量的增多，機(jī)力通風(fēng)塔的一些明顯的問題逐漸暴露出來。因?yàn)闄C(jī)力通風(fēng)塔高度相對很低，使得水冷卻的下落距離僅僅在25-30米左右，為了提高冷卻效果，尤其在夏季炎熱天氣各個電廠通常采取的做法是：

6、1、加大頂部風(fēng)扇的功率、風(fēng)扇開啟數(shù)量，通過提高空氣流通增大強(qiáng)制冷卻的效果，但是導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)用電的消耗；

7、2、增大機(jī)力通風(fēng)塔高度的高度，使得水在空中下落時間增加，進(jìn)而增加空氣對水的冷卻效果，但是不僅需要增加機(jī)力通風(fēng)塔的建設(shè)規(guī)模、成本和土地占用，還會導(dǎo)致水下落的動能增大，導(dǎo)致水砸向水池而產(chǎn)生的噪聲增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置及方法。

2、本發(fā)明的一個實(shí)施例提供一種提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置及方法，應(yīng)用于機(jī)力通風(fēng)塔上，所述機(jī)力通風(fēng)塔包括主體、冷卻風(fēng)扇、水池和循環(huán)水泵，所述主體上形成有冷卻風(fēng)道，所述冷卻風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有噴灑口，所述水池布置在所述冷卻風(fēng)道的底部，所述冷卻風(fēng)扇和所述噴灑口從上到下依次布置在所述冷卻風(fēng)道內(nèi)，所述循環(huán)水泵分別與所述水池和所述噴灑口連通，提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置包括：水斗裝置、吊掛結(jié)構(gòu)以及發(fā)電機(jī)，所述吊掛結(jié)構(gòu)與所述主體連接，所述水斗裝置通過所述吊掛結(jié)構(gòu)吊掛于所述噴灑口和所述水池之間，所述水斗裝置與所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動連接，用于驅(qū)使所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；

3、所述水斗裝置包括中心軸和多個水斗，多個所述水斗環(huán)繞所述中心軸均勻布置，所述水斗上設(shè)置有水槽，所述水槽位于所述水斗在工作旋轉(zhuǎn)方向上的后方，所述中心軸與所述吊掛結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動配合，并且與所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動連接。

4、在一些可選的實(shí)施方式中，所述水斗由不銹鋼板彎曲而成，所述水槽形成于所述水斗彎曲后的凹面處；

5、所述水斗裝置還包括兩個端板，所述端板設(shè)置在所述中心軸上，并且分別布置在所述水斗的兩端，兩個所述端板對應(yīng)閉合所述水槽兩端的缺口。

6、在一些可選的實(shí)施方式中，所述水斗、所述中心軸和所述端板焊接一體。

7、在一些可選的實(shí)施方式中，所述水斗裝置包括三個所述水斗，三個所述水斗之間相互間隔120°

8、或者，所述水斗裝置包括五個所述水斗，五個所述水斗之間相互間隔72°。

9、在一些可選的實(shí)施方式中，所述水槽的開口處設(shè)置有分割網(wǎng)。

10、在一些可選的實(shí)施方式中，所述分割網(wǎng)包括多個橫棒和多個縱棒，多個所述橫棒并排布置在所述水槽的開口，多個所述縱棒并排布置在所述水槽的開口，所述橫棒和所述縱棒相互交叉，多個所述橫棒和多個所述縱棒之間形成多個菱形網(wǎng)格。

11、在一些可選的實(shí)施方式中，所述水斗、所述橫棒和所述縱棒焊接一體。

12、在一些可選的實(shí)施方式中，所述吊掛結(jié)構(gòu)包括兩個軸承和兩個吊桿，所述吊桿與所述主體連接，所述軸承設(shè)置在所述吊桿上，所述中心軸可轉(zhuǎn)動地穿設(shè)于所述軸承中，所述水斗位于兩個所述軸承之間。

13、在一些可選的實(shí)施方式中，提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置包括多個水斗裝置、多個吊掛結(jié)構(gòu)以及多個發(fā)電機(jī)，所述水斗裝置對應(yīng)通過所述吊掛結(jié)構(gòu)吊掛于所述噴灑口和所述水池之間，多個所述水斗裝置沿水平面方向均勻排列布置，所述水斗裝置對應(yīng)與所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動連接。

14、在一些可選的實(shí)施方式中，所述水斗裝置與所述噴灑口之間的高度差為3-10m。

15、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置能夠攔截機(jī)力通風(fēng)塔內(nèi)直落的水流，通過水流的動能推動水斗裝置運(yùn)轉(zhuǎn)從而帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，既能夠起到降低噪聲的作用，也額外利用了水下落的勢能轉(zhuǎn)變成動能，而產(chǎn)生電能的效果，另外還增加了水在空中滯留的時間，使得水的冷卻效果也得到了提高，避免增加機(jī)力通風(fēng)塔的規(guī)模，因此能夠?qū)崿F(xiàn)水冷卻、降噪、額外產(chǎn)生電能的效果。并且機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置相對于機(jī)力通風(fēng)冷卻塔屬于獨(dú)立存在的裝置，不影響機(jī)力通風(fēng)冷卻塔的工作流程，可獨(dú)立拆裝于現(xiàn)有的機(jī)力通風(fēng)冷卻塔上。

16、本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供一種提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的方法，應(yīng)用于如上述所述的一種提高機(jī)力通風(fēng)冷卻塔冷卻效果且降噪產(chǎn)能的裝置，包括：

17、將水斗裝置安裝在噴灑口的下方；

18、將循環(huán)冷卻水從噴灑口排出；

19、循環(huán)冷卻水落在水斗的水槽中，循環(huán)冷卻水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能并傳遞至水斗，從而推動水斗轉(zhuǎn)動；

20、水斗轉(zhuǎn)動過程中驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電；

21、在水斗轉(zhuǎn)動至水槽朝下的過程中，循環(huán)冷卻水停留在水槽中以增加滯空時間，在水斗轉(zhuǎn)動至水槽朝下后，循環(huán)冷卻水從水槽中流出并落入水池。

22、與現(xiàn)有的電站采取的額外增加頂部引風(fēng)機(jī)數(shù)量、提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和功率，以及增加機(jī)力通風(fēng)塔建造高度等傳統(tǒng)增加冷卻效果的做法相比：

23、1、傳統(tǒng)方法中需要額外風(fēng)機(jī)數(shù)量、提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率(這類引風(fēng)機(jī)單臺功率約200-350千瓦)。如此大功率風(fēng)機(jī)單臺制造成本很高(至少40萬元)、每臺引風(fēng)機(jī)耗費(fèi)的電能(每小時消耗300千瓦電能)都將是一筆不小的開支。而本發(fā)明裝設(shè)多組小型的水斗裝置(單臺功率1-5千瓦，價格2萬元)從原材料、制作安裝成本上看，即便安裝十組水斗裝置，在機(jī)力通風(fēng)塔上安裝總費(fèi)用相比仍低很多(總費(fèi)用30萬元)。而且本發(fā)明安裝的裝置可以產(chǎn)生一部分電能(按照能量轉(zhuǎn)化效率30％計算，單臺水斗裝置至少每小時可產(chǎn)生0.3-1.5千瓦電能)，傳統(tǒng)方法是耗能，本發(fā)明是產(chǎn)能，因此傳統(tǒng)方法與本發(fā)明兩者之間經(jīng)濟(jì)效果效果對比很明顯。

24、2、提高機(jī)力通風(fēng)塔的建造高度，雖然同樣增加水與周圍空氣接觸的時間，但土建工作周期長，施工成本高(單土建一項額外增加200多萬元)，增加的費(fèi)用要遠(yuǎn)大于本發(fā)明。

25、而且增加機(jī)力通風(fēng)塔高度，帶來的另一個問題是，水下落的高差增加，水落入水池的噪聲值將增大。經(jīng)測得，在地面(標(biāo)高2-3米處)，在機(jī)力通風(fēng)塔水池墻壁處，測得噪聲大多為135-100db。因此一般的發(fā)電站(尤其是在村莊、居民區(qū)較近選址的)，均是將機(jī)力通風(fēng)塔設(shè)置在電廠廠區(qū)中心位置，然后周圍額外砌筑圍墻、或者通過建設(shè)隔音罩等措施來達(dá)到降噪的目的，以及滿足國家標(biāo)準(zhǔn)對工廠廠界周圍噪聲排放65db以下的限制要求。綜合了解到，為達(dá)到降噪、結(jié)構(gòu)安全、防御臺風(fēng)等要求，大多數(shù)電廠這種隔音罩設(shè)計到施工交付使用，成本都在百萬元起步，經(jīng)濟(jì)效果并不理想。

26、因此，本發(fā)明所帶來的提高冷卻和降低落水噪聲所體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)和新穎就體現(xiàn)在：

27、(1)、未像其他現(xiàn)有技術(shù)那樣將裝置和方法添加到電站原有的運(yùn)行步驟中，不改變、不干擾原有的發(fā)電冷卻水系統(tǒng)的工作流程。因此，本發(fā)明的方法與裝置增加、撤除與否都不影響電站的運(yùn)行。眾所周知，發(fā)電站的運(yùn)行均是經(jīng)過設(shè)計、計算、國家質(zhì)量強(qiáng)制部門監(jiān)督條件下，驗(yàn)收合格后下達(dá)的發(fā)電許可指令，任何未經(jīng)許可改變發(fā)電步驟和程序的方法都是對電網(wǎng)造成沖擊和危害的隱患。

28、對于提高冷卻效果，常規(guī)思路是通過增加耗電、耗能設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明并未一味朝著追求增加引風(fēng)機(jī)數(shù)量、功率和加高冷卻塔高度的方式來提高冷卻效果的思路進(jìn)行。而本發(fā)明的水斗裝置是利用分解水流自身能量類型，沒有額外帶來噪聲排放增加的風(fēng)險。而是打破固定思路，通過增加水斗遲滯水流，增加其滯空時間的方式，人為地改變、拉長了原本自由落體的水流下落路徑，本發(fā)明在這一過程沒有額外消耗能量。

29、(2)、本發(fā)明所形成的下落水流，在推動水斗旋轉(zhuǎn)過程中，被水斗上的分割網(wǎng)旋轉(zhuǎn)打散，使得大水滴細(xì)小、破碎化(大水滴變成小水滴、小水霧)。人為地將原本一成不變的水滴下落形式和水滴形狀改變，增加了水滴與空氣氣流的接觸的表面積，使得在單位時間內(nèi)，單位體積的水流與空氣的換熱效率提高，進(jìn)而使得冷卻效果增加。而水流的重力勢能通過推動水斗旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的動能將有一部分轉(zhuǎn)化成電能，這部分是電廠計劃外的電能產(chǎn)生，相當(dāng)于額外收益。隨著勢能的消耗在推動水斗的過程中去，最終每個水滴下落到冷卻塔底部水池時所攜帶的動能減少，所產(chǎn)生的噪聲將降低，在實(shí)際使用中，水斗裝置安裝并使用后，在水池壁處實(shí)測噪聲＜70db，比通常值135-100db降低很多，廠界1米處噪聲更低，大約50db。因此，本發(fā)明通過增設(shè)的水斗裝置，即冷卻了水、又降低了噪聲、還發(fā)了電，一舉三得。

30、(3)、假設(shè)選用的水斗裝置所連接的發(fā)電機(jī)每臺1千瓦，目前機(jī)力通風(fēng)塔尺寸在長55米×寬21米×高38米(發(fā)明者所在電廠)，按照可裝設(shè)至少10臺發(fā)電機(jī)計算，只要電站機(jī)組在發(fā)電，則循環(huán)水就會使用，水斗裝置便可帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電?？紤]到能量轉(zhuǎn)化率按僅30％考慮、每天有效工作20小時、全年電站發(fā)電200天，則可額外產(chǎn)生至少1萬千瓦時電能，這完全滿足發(fā)電站內(nèi)部辦公、照明等日常生活所需。如果不裝設(shè)本發(fā)明的設(shè)施，這部分能量(循環(huán)冷卻水的勢能)就沒得到利用。即便不計算額外產(chǎn)生的電能收益(或者稱節(jié)約的成本)，單從提高冷卻效果而提高電站整體機(jī)組發(fā)電效率(燃料利用率)、降低噪音而節(jié)約開支隔音措施這兩個方面計算，本發(fā)明都具有很高的應(yīng)用前景。

31、為了能更清晰的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖說明闡述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。