專利名稱：消除空冷凝汽器熱回流和結(jié)構(gòu)風(fēng)影響的設(shè)計(jì)方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用冷卻空氣使與其交叉流動(dòng)的電站汽輪機(jī)排出的低參數(shù)蒸汽凝結(jié)成飽和水的換熱器-直接空冷凝汽器的冷空氣足量供應(yīng)和抑制載有熱量的空冷凝汽器出口空氣向入口回流的綜合設(shè)計(jì)方法及相應(yīng)的設(shè)備和裝置。特別是涉及電廠內(nèi)大量建筑結(jié)構(gòu)導(dǎo)致對空冷凝汽器環(huán)境風(fēng)的影響、考慮自然風(fēng)和結(jié)構(gòu)引起的環(huán)境風(fēng)影響時(shí)空冷凝汽器的設(shè)計(jì)方法及消除或減弱其影響可用的設(shè)備和裝置。本發(fā)明屬于直接空冷凝汽器或塔式間接空冷凝汽器及電廠總體布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也是消除熱回流和不利結(jié)構(gòu)風(fēng)影響的空冷凝汽器附屬設(shè)備領(lǐng)域，還是電廠及附近結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)和自然風(fēng)對戶外使用空氣冷卻熱介質(zhì)系統(tǒng)能力影響進(jìn)行分析、評價(jià)及其設(shè)計(jì)優(yōu)化和對已有系統(tǒng)進(jìn)行改造的方法。
2.背景技術(shù)目前，公知的空冷凝汽器設(shè)計(jì)考慮環(huán)境風(fēng)的影響僅以縮小模型的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)分析不同風(fēng)向和對應(yīng)橫風(fēng)速度對空冷凝汽器出力降低的影響，并由這一影響關(guān)系確定與廠址主導(dǎo)風(fēng)向相關(guān)的最優(yōu)布置。尚沒有考慮電廠結(jié)構(gòu)物形成的結(jié)構(gòu)致風(fēng)時(shí)空冷凝汽器的設(shè)計(jì)規(guī)范和消除結(jié)構(gòu)致風(fēng)對空冷凝汽器不良影響的總體設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則。
現(xiàn)將最近有關(guān)文獻(xiàn)(馬義偉等電站空冷若干專題的討論第一集哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源工程與工程學(xué)院)空冷凝汽器設(shè)計(jì)中的思想摘錄如下防止熱風(fēng)再循環(huán)采用將擋風(fēng)墻高度由過去的風(fēng)機(jī)平臺(tái)以上2米提高到蒸汽分配管中心線處等措施；海勒系統(tǒng)的冷卻元件傳統(tǒng)采用立式布置，近期有人提出采用塔內(nèi)水平布置是完全可能的，這樣可以減少大風(fēng)對空冷器的影響；在自然通風(fēng)塔內(nèi)布置直接空冷凝汽器管束引起人們的關(guān)注，在工程中得到試驗(yàn)性應(yīng)用；強(qiáng)迫通風(fēng)直接空冷凝汽器管束的布置要考慮風(fēng)向的影響一般是通過風(fēng)洞試驗(yàn)以求得解決；空冷器的熱風(fēng)再循環(huán)(或稱熱回流)是指空冷器排出的熱氣流在某些特定的條件下被風(fēng)機(jī)吸入，提高了進(jìn)入空冷器冷空氣的溫度，導(dǎo)致空冷器冷卻能力的下降。
空冷器的熱風(fēng)再循環(huán)和管內(nèi)凝結(jié)水的凍結(jié)是空冷器運(yùn)行的兩大危害，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)給以特殊的注意。
某文獻(xiàn)對熱風(fēng)再循環(huán)給Matimba電站所造成的危害進(jìn)行了介紹在南非Matimba電站直接空冷凝汽器所產(chǎn)生的熱風(fēng)再循環(huán)引起人們的關(guān)注，該電站的大面積的空冷凝汽器在某些風(fēng)速和氣溫的條件下促進(jìn)了熱風(fēng)再循環(huán)現(xiàn)象的發(fā)生。
當(dāng)風(fēng)從凝汽器的西部吹來時(shí)，由凝汽器排放的熱空氣流被吹向凝汽器東部空氣的吸入口，進(jìn)而被風(fēng)機(jī)吸入吹向凝汽器管束，此部分熱空氣導(dǎo)致凝汽器真空的顯著惡化.當(dāng)風(fēng)速達(dá)到13kmph(3.6m/s)時(shí)，此熱風(fēng)再循環(huán)可通過控制汽輪機(jī)而得到解決，此措施雖可保持汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，但其發(fā)電功率則下降了約40％。
使情況更為惡化的是，在此低負(fù)荷下汽輪機(jī)流量大為減少，引起汽輪機(jī)的排汽溫度接近跳閘溫度212°F(100℃).當(dāng)風(fēng)速超過13kmph(3.6m/s)時(shí)，則汽輪機(jī)的排汽溫度達(dá)到跳閘溫度，由熱風(fēng)再循環(huán)而引起汽輪機(jī)的停運(yùn)，在一年中約占2％。從1991年1月至1992年9月，損失的發(fā)電量約為338000MWh。
又有文獻(xiàn)對熱風(fēng)再循環(huán)給Matimba電站所造成的危害也進(jìn)行了介紹馬廷巴電廠的直接空冷系統(tǒng)的設(shè)備布置是經(jīng)過風(fēng)洞試驗(yàn)而確定的，為防止熱空氣回流在空冷凝汽器迎風(fēng)側(cè)安裝有擋風(fēng)板.投產(chǎn)幾年來運(yùn)行情況是良好的.但自5號(hào)機(jī)投產(chǎn)以來，尤其是6號(hào)機(jī)投入以后，發(fā)生了在夏季大于6m/s的西南風(fēng)(鍋爐迎風(fēng)側(cè))時(shí)，爐間風(fēng)速較高，時(shí)間雖短促，但由于熱風(fēng)回流，汽機(jī)背壓急劇上升以至引起背壓保護(hù)掉閘(一年1-2次)而受到影響的僅是1號(hào)和6號(hào)機(jī)(1-4號(hào)機(jī)組投產(chǎn)后，4臺(tái)機(jī)運(yùn)行時(shí)沒有這個(gè)現(xiàn)象)。
在電廠設(shè)計(jì)前，南非電力公司給設(shè)計(jì)單位GEA公司提供這個(gè)方向的風(fēng)和風(fēng)速為零，目前雙方正在努力解決這個(gè)問題，提出和正在實(shí)施的措施，電廠方面在1號(hào)機(jī)組，將汽機(jī)房A列到空冷凝汽器平臺(tái)之間的水平封閉拆除來調(diào)整風(fēng)的流向。并安裝了4組每組4個(gè)測點(diǎn)來進(jìn)行試驗(yàn)，觀察風(fēng)的流動(dòng)情況，現(xiàn)已整理了一些數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)研究進(jìn)一步的措施。
GEA公司提出加高1號(hào)和6號(hào)機(jī)組空冷凝汽器平臺(tái)上的擋風(fēng)板和加裝1號(hào)和6號(hào)機(jī)組側(cè)面(固定端和擴(kuò)建揣)45米平臺(tái)以下的擋風(fēng)板，截堵不利于運(yùn)行的氣流。
曾提出如下的設(shè)計(jì)思想預(yù)防熱風(fēng)再循環(huán)問題的設(shè)計(jì)考慮為消除橫向風(fēng)和熱風(fēng)再循環(huán)對空冷裝置性能的影響，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列因素◆一年四季的風(fēng)向及其分布；◆一年中風(fēng)速的變化范圍，持續(xù)時(shí)間，頻率；◆在高溫和非常高的環(huán)境氣溫下的風(fēng)速和風(fēng)向；◆電站的最終布置；◆電站機(jī)組臺(tái)數(shù)◆汽輪機(jī)特性和跳閘裝置◆鍋爐的布置和尺寸，各臺(tái)鍋爐的距離；◆相對于鍋爐和汽輪機(jī)的冷卻系統(tǒng)的布置；◆通過翅片管束的風(fēng)速；◆吸入空氣的速度；◆翅片管束的排列，對ACC管束長度，A形結(jié)構(gòu)；◆對DIDC塔內(nèi)塔外的排列。
◆風(fēng)墻的設(shè)計(jì)(ACC)；◆干式冷卻裝置的占地面積和尺寸。
文獻(xiàn)曾提出空冷器的不恰當(dāng)布置及舉例有許多熱風(fēng)再循環(huán)問題是由于空冷器的不正確的布置而產(chǎn)生的，舉例如下◆空冷器來流空氣速度高；◆空冷器布置于熱源的下風(fēng)向；◆空冷器布置于下風(fēng)向的巨大建筑物之前◆兩空冷器布置間隔?。弧舨磺‘?dāng)?shù)牟贾霉娘L(fēng)式和引風(fēng)式空冷器的標(biāo)高◆同類型空冷器布置在不同的標(biāo)高；◆排出的熱空氣速度低；◆在總平面布置中，對夏季主導(dǎo)風(fēng)向的不恰當(dāng)?shù)姆治觥?br> 但目前，只提出了風(fēng)對空冷凝汽器的不良影響的現(xiàn)象，沒有從產(chǎn)生機(jī)理找到原因，更沒用針對原因提出一系列的解決技術(shù)方案和規(guī)范的設(shè)計(jì)方法。
3.發(fā)明內(nèi)容電廠中自然風(fēng)受空冷凝汽器本身和其附近結(jié)構(gòu)物的影響改變了原來的流向、流速和流量分布等特性，這種風(fēng)(以下稱結(jié)構(gòu)風(fēng)，以區(qū)別于沒受結(jié)構(gòu)影響的自然風(fēng))對空冷凝汽器將產(chǎn)生限制冷卻風(fēng)進(jìn)入和促使出口熱風(fēng)向入口回流的不良影響。
為了克服現(xiàn)有的電站汽輪機(jī)用空冷凝汽器設(shè)計(jì)上沒有一整套考慮電廠結(jié)構(gòu)風(fēng)時(shí)空冷凝汽器的設(shè)計(jì)規(guī)范和消除結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器不良影響的總體設(shè)計(jì)思想以及設(shè)計(jì)原則和方法的不足，本發(fā)明使用計(jì)算流體力學(xué)方法對空冷凝汽器及附近的流場進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析和空冷凝汽器工作原理，提出一整套火電廠用空冷凝汽器機(jī)組在考慮電廠內(nèi)部和附近結(jié)構(gòu)物形成結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器總體能力的影響時(shí)的設(shè)計(jì)思想、原則和方法。同時(shí)提出一些在設(shè)計(jì)中推薦使用并通過計(jì)算證明有效的設(shè)備和裝置。以較徹底地從根源上解決現(xiàn)行空冷凝汽器設(shè)計(jì)的不足。
3.1技術(shù)方案本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是3.1.1進(jìn)行克服結(jié)構(gòu)風(fēng)環(huán)境對空冷凝汽器(以下簡稱ACC)不利影響的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)風(fēng)可造成冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)不利，空冷凝汽器出口熱空氣回流等影響。優(yōu)化設(shè)計(jì)通過分析結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器產(chǎn)生的不利影響及其原因，提出消除或減弱結(jié)構(gòu)風(fēng)帶來的不良影響的方案。優(yōu)化新建結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)風(fēng)的思想、方法和原則是優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心。
優(yōu)化新建結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)風(fēng)的思想、方法和原則1)優(yōu)化新建結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)風(fēng)，營造各種風(fēng)向和風(fēng)速下空冷凝汽器風(fēng)機(jī)所需的冷風(fēng)來源通道1.1)營造冷風(fēng)風(fēng)道廠房方向來風(fēng)最大限度的讓爐后來風(fēng)越過廠房，直接以最簡潔的路徑到達(dá)ACC風(fēng)機(jī)入口。
◆改造鍋爐房緊身封閉的外形，使結(jié)構(gòu)風(fēng)改善有益于空冷凝汽器；◆在鍋爐和集控室上方加裝可把爬過鍋爐房和集空室的爐后來風(fēng)導(dǎo)入A列與ACC之間過道的翼形導(dǎo)板陣列；◆集中爐后來風(fēng)并分散至各ACC風(fēng)機(jī)；◆除氧間、汽機(jī)房斜屋頂。
◆合理確定空冷凝汽器陣列平臺(tái)高度
1.2)保證整體冷風(fēng)風(fēng)量足夠廠房方向及相反方向來風(fēng)通過以下措施使風(fēng)道斷面最優(yōu)◆變化ACC與A列距離◆變化ACC高度1.3)少用阻擋可能對空冷凝汽器運(yùn)行不利的結(jié)構(gòu)風(fēng)的方法，而是盡量多地將其引導(dǎo)進(jìn)入風(fēng)機(jī)入口，成為不花或少花動(dòng)力的冷卻風(fēng)，或引向ACC熱風(fēng)散去方向，以冷卻、隔離或托起熱風(fēng)，防止熱風(fēng)向風(fēng)機(jī)入口處回流。可應(yīng)用于各方向來風(fēng)。
1.4)限制由ACC平臺(tái)上方風(fēng)墻引下至風(fēng)機(jī)入口平面水平方向冷風(fēng)風(fēng)量和速度，保證各風(fēng)機(jī)吸入足夠冷風(fēng)的條件使用傾斜式平面或曲面引導(dǎo)風(fēng)墻替代公知的平面擋風(fēng)墻，使原垂直于ACC安裝平臺(tái)平面的旨在阻擋對管束出口不良影響的橫風(fēng)和無風(fēng)時(shí)阻擋管束出口熱風(fēng)向風(fēng)機(jī)入口回流的擋風(fēng)墻變成將管束出口熱風(fēng)導(dǎo)向ACC上方中央以利集中散去并被冷卻，同時(shí)其外表面引導(dǎo)側(cè)面橫風(fēng)按需要比例的去補(bǔ)充冷卻風(fēng)供應(yīng)和推動(dòng)熱風(fēng)遠(yuǎn)離的導(dǎo)風(fēng)墻。這可以通過優(yōu)化選擇ACC平臺(tái)上方風(fēng)墻的分流器位置，使各風(fēng)向最大設(shè)計(jì)工況風(fēng)速下由風(fēng)墻引下至風(fēng)機(jī)入口平面水平方向冷風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速最優(yōu)化，使對最邊緣風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量不受影響或是進(jìn)風(fēng)狀態(tài)最優(yōu)。
1.5)優(yōu)化發(fā)電廠總平面布置，按最大發(fā)電量時(shí)的風(fēng)向優(yōu)化總平面，最大限度的減少不利結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器性能的不良影響。
2)營造各種風(fēng)向和風(fēng)速下空冷凝汽器排出熱風(fēng)的通道和冷卻熱風(fēng)用的冷風(fēng)來源通道迎著汽機(jī)房來風(fēng)◆熱風(fēng)散離通道和ACC外冷卻風(fēng)(或隔離風(fēng))通道通暢和斷面最優(yōu)◆與3.1.1中1)關(guān)于廠房方向來風(fēng)營造冷風(fēng)風(fēng)道及相反方向來風(fēng)保證整體冷風(fēng)風(fēng)量足夠的措施相同。廠房方向來風(fēng)的冷風(fēng)通道也是反方向來風(fēng)平臺(tái)下不能進(jìn)入風(fēng)機(jī)多余冷風(fēng)量離去的通道。
3)各種風(fēng)向和風(fēng)速條件下空冷凝汽器出口熱空氣向入口回流的消除或減小和凝汽器出口熱風(fēng)直接離去的引導(dǎo)3.1)優(yōu)化風(fēng)墻的位置和形狀引導(dǎo)可能回流的熱空氣向熱風(fēng)中心靠攏；在排出熱風(fēng)和風(fēng)機(jī)入口冷風(fēng)源之間加入橫向來的冷卻風(fēng)，隔離熱風(fēng)與冷風(fēng)，并冷卻邊緣熱風(fēng)(與橫風(fēng)同向邊緣)。
3.2)留有迎廠房方向來風(fēng)時(shí)熱風(fēng)離散和冷橫風(fēng)將其托起離去的通道，防止迎廠房方向來風(fēng)時(shí)在A列通道邊緣的熱回流。
4)對付橫風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)的壓頭裕量選擇選擇風(fēng)機(jī)最大全壓升時(shí)考慮進(jìn)出口由于橫風(fēng)影響形成的阻力增加。
5)有橫風(fēng)時(shí)各風(fēng)機(jī)單元冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)量的保證與均衡在1)-4)的基礎(chǔ)上垂直平面擋風(fēng)墻上部或中間的某部位或下部設(shè)導(dǎo)風(fēng)墻與導(dǎo)風(fēng)板；
改變陣列中各風(fēng)機(jī)風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口的高度，形成四周距地面高，中間距地面低的參差布置；在ACC風(fēng)機(jī)單元陣列周圍，平臺(tái)下一定范圍內(nèi)設(shè)固定的一組或多組翼型導(dǎo)風(fēng)板，攻角自上而下逐漸減??；參差布置的風(fēng)機(jī)風(fēng)筒使陣列各風(fēng)機(jī)沿垂直地面方向分層取風(fēng)，將來風(fēng)橫向擾動(dòng)后易于導(dǎo)入迎風(fēng)側(cè)布置的風(fēng)機(jī)內(nèi)。
引導(dǎo)風(fēng)墻和翼型導(dǎo)風(fēng)板使邊緣風(fēng)機(jī)免受垂直風(fēng)墻引下橫向來風(fēng)在轉(zhuǎn)向處形成的漩渦形氣流和中間風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量大的影響，使冷風(fēng)易于導(dǎo)入迎風(fēng)側(cè)前排風(fēng)機(jī)，提高空冷島邊緣風(fēng)機(jī)單元的效率，力爭全部單元效率均達(dá)最高。
3.1.2設(shè)計(jì)中推薦使用并通過計(jì)算有效的設(shè)備和裝置3.1.2.1機(jī)翼形上升型結(jié)構(gòu)風(fēng)引下導(dǎo)流板陣列該陣列涉及一系列的斷面為機(jī)翼形的導(dǎo)風(fēng)板，其第一個(gè)的放置位置為鍋爐房上方，高度和向鍋爐房頂深入尺寸由模擬計(jì)算得出。原則是導(dǎo)風(fēng)板與上升氣流的攻角小于臨界值，導(dǎo)風(fēng)板和鍋爐房頂與近汽機(jī)房側(cè)的墻面交線之間的距離應(yīng)能保證引下足夠的風(fēng)量供給空冷島風(fēng)機(jī)群。每個(gè)翼形導(dǎo)風(fēng)板的弦長應(yīng)能易于加工、安裝和保證強(qiáng)度，翼形斷面形狀可選標(biāo)準(zhǔn)形狀，并經(jīng)模擬計(jì)算后確定。
后一機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板與前一導(dǎo)風(fēng)板的連接原則是后一個(gè)的頭部應(yīng)位于已被前一個(gè)經(jīng)轉(zhuǎn)向了的尾部氣流當(dāng)中，后一個(gè)處于此氣流當(dāng)中的攻角應(yīng)小于臨界值。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的水平總寬度至少應(yīng)與其下部的鍋爐房寬度相同。整體寬度是有若干分段集合而成。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板可以以任何耐腐蝕的強(qiáng)度足夠的材料制成。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板在可移動(dòng)轉(zhuǎn)軸上和一個(gè)槽形孔上用高強(qiáng)螺栓固定，以利調(diào)整。其結(jié)構(gòu)如圖6示。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的支固框架與鍋爐房頂和封閉側(cè)墻統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的導(dǎo)風(fēng)性能應(yīng)通過全場的結(jié)構(gòu)風(fēng)模擬計(jì)算分析在1、3、6、9米風(fēng)速和不同風(fēng)向校核。
上述機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板也應(yīng)用于鍋爐房中間的爐后來風(fēng)時(shí)由于集中控制室、煤倉間形成上升氣流的向下引導(dǎo)。其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則與用在鍋爐房上的相似，只是布置位置不同。
3.1.2.2空冷凝汽器平臺(tái)擋風(fēng)板下翼形導(dǎo)風(fēng)板空冷凝汽器平臺(tái)風(fēng)墻的下部翼形導(dǎo)風(fēng)板也是機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的結(jié)構(gòu)，但其反向布置，使用它的目的在于將橫向被風(fēng)墻引下的氣流及橫風(fēng)直接形成的與迎風(fēng)的最邊緣的一排風(fēng)機(jī)入口風(fēng)筒垂直的氣流引向這排風(fēng)機(jī)的入口，這一目的是與平臺(tái)風(fēng)墻的下部結(jié)構(gòu)共同作用實(shí)現(xiàn)的。
其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則與用在鍋爐房上的相同，只是布置位置不同。
3.1.2.3空冷凝汽器基本換熱單元陣列風(fēng)機(jī)入口參差風(fēng)筒空冷凝汽器基本換熱單元陣列各風(fēng)機(jī)入口參差風(fēng)筒是為使空冷凝汽器基本換熱單元的風(fēng)機(jī)能在無風(fēng)或有橫風(fēng)情況下盡量能使不同位置的風(fēng)機(jī)從不同高度吸入冷卻空氣，避免各風(fēng)機(jī)對同層空氣的爭搶。
所謂參差風(fēng)筒是在同一個(gè)凝汽器基本換熱單元陣列中的各不同位置的風(fēng)機(jī)使用不同長度的入口風(fēng)筒。風(fēng)筒入口部分和延長部分可以做在一起，也可以分開制作，最后組裝在一起。為制作方便，延長部分可做成具有固定長度的基本模數(shù)單元，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)需要的長度選用不同數(shù)量組合。
風(fēng)筒入口部分的軸線可以垂直于地面也可以稍有傾斜。
空冷凝汽器的支撐鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)應(yīng)考慮參差風(fēng)筒的固定。
設(shè)計(jì)中應(yīng)校核參差風(fēng)筒中長風(fēng)筒對風(fēng)機(jī)入口阻力的影響。
參差風(fēng)筒相互間的布置原則是風(fēng)機(jī)陣列的邊緣風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒入口距地面遠(yuǎn)，較近中間的距地面逐漸增近?？偟慕M合從下面看上去與倒置的圓饅頭或鍋貼餅子相似，精確尺寸應(yīng)根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果確定。
風(fēng)機(jī)陣列的參差風(fēng)筒如圖3示。
3.1.2.4曲面引導(dǎo)風(fēng)墻根據(jù)專利申請?zhí)枮?00520127540.2的專利曲面風(fēng)墻可作為這里的曲面引導(dǎo)風(fēng)墻，它一方面可阻擋對空冷凝汽器空氣出口有不利影響的橫風(fēng)，由于曲面引導(dǎo)風(fēng)墻外側(cè)可在不同高度設(shè)置分流裝置，因此它又可以有計(jì)劃的將橫風(fēng)按需要比例分別引向風(fēng)機(jī)入口處和熱風(fēng)出口處，既可以使風(fēng)機(jī)得到適當(dāng)?shù)娜肟诶滹L(fēng)，又可以將一部分橫風(fēng)引向熱風(fēng)邊緣，去冷卻熱風(fēng)或阻止熱風(fēng)回流。分流裝置可以采用螺絲釘或其他方式固定在風(fēng)墻基面上，風(fēng)墻上的孔與分流裝置上的孔對應(yīng)，墻上的孔自上而下按一定模數(shù)統(tǒng)一確定，以便在試運(yùn)期間調(diào)整。
曲面引導(dǎo)風(fēng)墻分流裝置可用任何合適的材料和結(jié)構(gòu)制作，只要它能有足夠的剛度、強(qiáng)度和壽命。
曲面引導(dǎo)風(fēng)墻分流裝置是分段制作，分段安裝的。
作為曲面引導(dǎo)風(fēng)墻的幾個(gè)例子示于圖4中。其中方案1是角形的分流裝置，并與墻體合二而一。方案2是到弧形分流裝置，按分配比例裝在需要位置。方案3分流裝置在風(fēng)墻最頂端，將100％的被阻擋的橫風(fēng)全部轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)入口。
3.2本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想、方法和原則，并應(yīng)用上述設(shè)備和裝置將使目前的空冷凝汽器最大限度地克服結(jié)構(gòu)風(fēng)的不良影響和減少熱回流，并使風(fēng)機(jī)入口風(fēng)量得到滿足，從而使空冷凝汽器的換熱效率無論是在無風(fēng)還是有風(fēng)情況下均得到提高。
4.


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明所涉及的沒有改變電廠原結(jié)構(gòu)外形僅增加部分設(shè)備的電廠及其應(yīng)用的空冷凝汽器基本結(jié)構(gòu)形式和采取結(jié)構(gòu)風(fēng)控制后的總體布置和設(shè)備配置情況；圖中只是適當(dāng)?shù)倪x擇了空冷島凝汽器6的高度和它到汽機(jī)房前墻的距離和將鍋爐1和8后邊方向來風(fēng)形成的上升氣流導(dǎo)下的機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板陣列2和3。這樣形成了爐后來風(fēng)時(shí)供給空冷凝汽器冷卻風(fēng)的通道。
圖2是本發(fā)明所涉及的改變了電廠原結(jié)構(gòu)外形并增加部分設(shè)備的電廠及其應(yīng)用的空冷凝汽器基本結(jié)構(gòu)形式和采取結(jié)構(gòu)風(fēng)控制后的總體布置和設(shè)備配置情況。這時(shí)，爐后來風(fēng)時(shí)的空冷凝汽器的冷熱風(fēng)道齊備而且界限分明。消除了原來的熱風(fēng)回流。當(dāng)從相反方向來風(fēng)時(shí)，廠房的斜屋頂、機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板陣列將構(gòu)成空冷凝汽器熱風(fēng)順利離去的良好通道?？绽淠髌脚_(tái)下方由于廠房前方來風(fēng)形成的沒被風(fēng)機(jī)吸入的多余氣流沿斜屋頂上升，托起空冷凝汽器排出的被橫風(fēng)吹得傾斜了的熱氣流，使它們遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)入口，消除了空冷凝汽器迎風(fēng)后沿的熱回流。
圖3是本發(fā)明均衡橫風(fēng)對風(fēng)機(jī)陣列中不同位置風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量的參差風(fēng)筒的方案示意圖。圖中3是陣列中最外一圈風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)筒，他們距地面最高，4是稍靠內(nèi)一圈的風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)筒，5是更里邊的，6是最中間的。這樣，當(dāng)有橫風(fēng)來時(shí)，沿垂直風(fēng)墻引下的氣流轉(zhuǎn)向第一排風(fēng)機(jī)入口時(shí)受稍靠內(nèi)一圈的風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)筒外壁的阻擋和擾動(dòng)，降低了向內(nèi)部的流動(dòng)速度，變得容易被最外邊的風(fēng)機(jī)吸入。其他風(fēng)機(jī)吸入的將是較低層氣流。起到均衡各風(fēng)機(jī)吸入空氣量的作用。由于可能固定風(fēng)筒的鋼結(jié)構(gòu)下降距離有限，各風(fēng)筒間的高差不可能太大。
圖4是曲面引導(dǎo)風(fēng)墻的三種應(yīng)用方案示意圖，大風(fēng)時(shí)由圖3風(fēng)墻1的垂直平面引下的氣流可能過剩，這時(shí)，可使用如圖4所示的曲面風(fēng)墻1和2，將橫風(fēng)在垂直風(fēng)墻上形成的向下氣流分流一部分向上。
圖4中方案1是平面折角式，在折角處將擊到墻上的風(fēng)分別向上和向下導(dǎo)向。方案2和3的原理相同。導(dǎo)風(fēng)分流裝置的位置由模擬計(jì)算確定。
圖5是機(jī)翼形導(dǎo)流板用在垂直風(fēng)墻下部，將氣流導(dǎo)入邊緣風(fēng)機(jī)的方案示意圖。當(dāng)采取上述措施仍不能滿足邊緣風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量時(shí)，可采用機(jī)翼形導(dǎo)流板，如圖3中7所示。圖5是它的局部放大圖。其中1鋼結(jié)構(gòu)；2邊緣風(fēng)機(jī)風(fēng)筒；3風(fēng)墻下端向風(fēng)機(jī)入口的導(dǎo)流部分；4機(jī)翼形導(dǎo)流板。
圖6是翼形導(dǎo)風(fēng)板的結(jié)構(gòu)，為看清楚內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖中將上翼面1抬高；2是架設(shè)在下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的機(jī)翼固定板，上面有按模數(shù)布置整齊的一系列圓孔，用以通過高強(qiáng)螺栓連接機(jī)翼裝配上安裝板3。安裝板上有圓弧孔和一個(gè)圓孔，改變安裝板和機(jī)翼固定板間孔的相對位置即可少量的調(diào)整機(jī)翼的位置。以形成最優(yōu)的氣流引下功能。機(jī)翼的上下面和安裝板都固定在一個(gè)框架上，圖中沒用畫出這一框架，它可以任何合適的材料和結(jié)構(gòu)制成，只要滿足機(jī)翼導(dǎo)流板要求的強(qiáng)度和剛度以及總體結(jié)構(gòu)要求即可。
5.具體實(shí)施方式
5.1克服結(jié)構(gòu)風(fēng)環(huán)境對空冷凝汽器(以下簡稱ACC)不利影響的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)風(fēng)可能造成冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)不利，空冷凝汽器出口熱空氣回流等影響。優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)通過分析具體電廠總體結(jié)構(gòu)布置可能形成的結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器產(chǎn)生的不利影響及其原因，提出包括消除或減弱結(jié)構(gòu)風(fēng)不良影響措施的空冷凝汽器設(shè)計(jì)方案和總體配合方案。
5.1.1目標(biāo)在約束條件允許范圍內(nèi)，年各種風(fēng)向及風(fēng)速下的基本換熱單元陣列中各單元換熱效率的趨于均衡并最優(yōu)，基本消除熱回流。
基本換熱單元換熱效率EiEi=t2-t1ts-t2]]>其中t1單元風(fēng)機(jī)平均進(jìn)風(fēng)溫度t2單元風(fēng)機(jī)平均出風(fēng)溫度ts單元凝結(jié)水飽和溫度
5.1.2約束總平面布置的可變更范圍平臺(tái)高度限制布置空冷凝汽器場地限制風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和功率裕度5.1.3輸入初始的基本換熱單元數(shù)及其排列對應(yīng)年干球氣溫的風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓統(tǒng)計(jì)資料和機(jī)組對應(yīng)干球氣溫的負(fù)荷分布模型近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃和可供布置空冷凝汽器基本換熱單元的場地面積與位置平臺(tái)高度限制近期和遠(yuǎn)期空冷凝汽器周邊地形或建筑物位形尺寸5.1.4輸出主廠房及空冷凝汽器布置不同方向的年保證高端干球大氣溫度下的全基本換熱單元陣列各單元相對換熱效率。
建議的平臺(tái)高度及風(fēng)墻尺寸與形狀。
建議的周圍建筑結(jié)構(gòu)的形狀與導(dǎo)風(fēng)及擋風(fēng)建筑物形狀及形成流道。
建議方案不同主風(fēng)向空氣動(dòng)力場斷面空氣流線及溫度分布圖。
5.1.5優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件及優(yōu)化設(shè)計(jì)過程
1)根據(jù)已知條件，使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法建立空冷凝汽器周邊足夠大范圍的空冷凝汽器和周圍環(huán)境的三維模型，在保證值要求的最大干球溫度、最大排熱量工況下，模擬不同風(fēng)向和風(fēng)速下的空氣動(dòng)力場，檢查空冷凝汽器冷熱風(fēng)通道和熱回流狀況，并計(jì)算各基本換熱單元效率。
考慮約束的方法可按以下范圍進(jìn)行總平面布置的可變更范圍平臺(tái)高度限制布置空冷凝汽器場地限制風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和功率裕度計(jì)算中的風(fēng)速應(yīng)根據(jù)計(jì)算風(fēng)向時(shí)最高發(fā)生概率和無風(fēng)之間取若干點(diǎn)進(jìn)行，但應(yīng)包括無風(fēng)。
2)在約束范圍內(nèi)，改變環(huán)境及空冷凝汽器結(jié)構(gòu)，使空冷凝汽器各基本換熱單元效率趨于均衡。
3)添加遠(yuǎn)期結(jié)構(gòu)物和空冷凝汽器，校核本期和遠(yuǎn)期空冷凝汽器各基本換熱單元相對效率。
4)選擇最優(yōu)方案5)提出用戶應(yīng)改進(jìn)或考慮問題。
5.1.6優(yōu)化新建結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)風(fēng)方法和原則1)優(yōu)化新建結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)風(fēng)，營造各種風(fēng)向和風(fēng)速下空冷凝汽器風(fēng)機(jī)所需的冷風(fēng)來源通道1.1)營造冷風(fēng)風(fēng)道廠房方向來風(fēng)
最大限度的讓爐后來風(fēng)越過廠房，直接以最簡潔的路徑到達(dá)ACC風(fēng)機(jī)入口。
◆改造鍋爐房緊身封閉的外形，使結(jié)構(gòu)風(fēng)改善有益于空冷凝汽器；◆在鍋爐和集控室上方加裝可把爐后來風(fēng)爬過鍋爐房和集空室的向上氣流導(dǎo)向A列與ACC之間過道的翼形導(dǎo)板陣列；◆集中爐后來風(fēng)并分散至各ACC風(fēng)機(jī)；◆除氧間、汽機(jī)房斜屋頂。
◆合理確定空冷凝汽器陣列平臺(tái)高度1.2)保證整體冷風(fēng)風(fēng)量足夠廠房方向及相反方向來風(fēng)通過以下措施使風(fēng)道斷面最優(yōu)◆變化ACC與A列距離◆變化ACC高度1.3)少用阻擋可能對空冷凝汽器運(yùn)行不利的結(jié)構(gòu)風(fēng)的方法，而是盡量多地將其引導(dǎo)進(jìn)入風(fēng)機(jī)入口，成為不花或少花動(dòng)力的冷卻風(fēng)，或引向ACC熱風(fēng)散去方向，以冷卻、隔離或托起熱風(fēng)，防止熱風(fēng)向風(fēng)機(jī)入口處回流?？蓱?yīng)用于各方向來風(fēng)。
1.4)限制由ACC平臺(tái)上方風(fēng)墻引下至風(fēng)機(jī)入口平面水平方向冷風(fēng)風(fēng)量和速度，保證各風(fēng)機(jī)吸入足夠冷風(fēng)的條件使用傾斜式平面或曲面引導(dǎo)風(fēng)墻替代公知的平面擋風(fēng)墻，使原垂直于ACC安裝平臺(tái)平面的旨在阻擋對管束出口不良影響的橫風(fēng)和無風(fēng)時(shí)阻擋管束出口熱風(fēng)向風(fēng)機(jī)入口回流的擋風(fēng)墻變成將管束出口熱風(fēng)導(dǎo)向ACC上方中央以利集中散去并被冷卻，同時(shí)其外表面引導(dǎo)側(cè)面橫風(fēng)按需要比例的去補(bǔ)充冷卻風(fēng)供應(yīng)和推動(dòng)熱風(fēng)遠(yuǎn)離的導(dǎo)風(fēng)墻。這可以通過優(yōu)化選擇ACC平臺(tái)上方風(fēng)墻的分流器位置，使各風(fēng)向最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下由風(fēng)墻引下至風(fēng)機(jī)入口平面水平方向冷風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速最優(yōu)化，使對最邊緣風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量不受影響或是進(jìn)風(fēng)最優(yōu)狀態(tài)。
1.5)優(yōu)化發(fā)電廠總平面布置，按最大發(fā)電量時(shí)的風(fēng)向優(yōu)化總平面，最大限度的減少不利結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器的不良影響。
2)營造各種風(fēng)向和風(fēng)速下空冷凝汽器排出熱風(fēng)的通道和冷卻熱風(fēng)用的冷風(fēng)來源通道迎著汽機(jī)房來風(fēng)◆熱風(fēng)散離通道和ACC外冷卻風(fēng)(或隔離風(fēng))通道通暢和斷面最優(yōu)◆與5.1.6中1)關(guān)于廠房方向來風(fēng)營造冷風(fēng)風(fēng)道及相反方向來風(fēng)保證整體冷風(fēng)風(fēng)量足夠的措施相同。廠房方向來風(fēng)的冷風(fēng)通道也是反方向來風(fēng)平臺(tái)下不能進(jìn)入風(fēng)機(jī)多余冷風(fēng)量離去的通道。
3)各種風(fēng)向和風(fēng)速條件下空冷凝汽器出口熱空氣向入口回流的消除或減小和凝汽器出口熱風(fēng)直接離去的引導(dǎo)3.1)優(yōu)化風(fēng)墻的位置和形狀引導(dǎo)可能回流的熱空氣向熱風(fēng)中心靠攏；在排出熱風(fēng)和風(fēng)機(jī)入口冷風(fēng)源之間加入橫向來的冷卻風(fēng)，隔離熱風(fēng)與冷風(fēng)，并冷卻邊緣熱風(fēng)(與橫風(fēng)同向邊緣)。
3.2)留有迎廠房方向來風(fēng)時(shí)熱風(fēng)離散和橫向冷風(fēng)將其托起離去的通道，防止迎廠房方向來風(fēng)時(shí)在A列通道邊緣的熱回流。
4)對付橫風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)的壓頭裕量選擇選擇風(fēng)機(jī)最大全壓升時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)出口由于受橫風(fēng)影響形成的阻力增加。
5)有橫風(fēng)時(shí)各風(fēng)機(jī)單元冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)量的保證與均衡在1)-4)的基礎(chǔ)上垂直平面擋風(fēng)墻上部或中間的某部位或下部設(shè)導(dǎo)風(fēng)墻與導(dǎo)風(fēng)板；改變陣列中各風(fēng)機(jī)風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口的高度，形成四周距地面高，中間距地面低的參差布置；在ACC風(fēng)機(jī)單元陣列周圍，平臺(tái)下一定范圍內(nèi)加固定的一組或多組翼型導(dǎo)風(fēng)板，攻角自上而下逐漸減??；參差布置的風(fēng)機(jī)風(fēng)筒使陣列各風(fēng)機(jī)沿垂直方向分層取風(fēng)，將來風(fēng)橫向擾動(dòng)后易于導(dǎo)入迎風(fēng)側(cè)布置的風(fēng)機(jī)內(nèi)。
引導(dǎo)風(fēng)墻和翼型導(dǎo)風(fēng)板使邊緣風(fēng)機(jī)免受垂直風(fēng)墻引下橫向來風(fēng)在轉(zhuǎn)向處形成的漩渦形氣流和中間風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量大的影響，使冷風(fēng)易于導(dǎo)入迎風(fēng)側(cè)前排風(fēng)機(jī)，提高空冷島邊緣風(fēng)機(jī)單元的效率，力爭全部單元效率均達(dá)最高。
5.1.7設(shè)計(jì)中可使用的設(shè)備和裝置5.1.7.1機(jī)翼形上升型結(jié)構(gòu)風(fēng)引下導(dǎo)流板陣列該陣列涉及一系列的斷面為機(jī)翼形的導(dǎo)風(fēng)板，其第一個(gè)的放置位置為鍋爐房上方，高度和向鍋爐房頂深入尺寸由模擬計(jì)算得出。原則是導(dǎo)風(fēng)板與上升氣流的攻角小于臨界值，導(dǎo)風(fēng)板和鍋爐房頂與近汽機(jī)房側(cè)的墻面交線之間的距離應(yīng)能保證引下足夠的風(fēng)量供給空冷島風(fēng)機(jī)群。每個(gè)翼形導(dǎo)風(fēng)板的弦長應(yīng)能易于加工、安裝和保證強(qiáng)度，翼形斷面形狀可選標(biāo)準(zhǔn)形狀，并經(jīng)模擬計(jì)算后確定。
后一機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板與前一導(dǎo)風(fēng)板的連接原則是后一個(gè)的頭部應(yīng)位于已被前一個(gè)經(jīng)轉(zhuǎn)向了的尾部氣流當(dāng)中，后一個(gè)處于此氣流當(dāng)中的攻角應(yīng)小于臨界值。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的水平總寬度至少應(yīng)與其下部的鍋爐房寬度相同。整體寬度是有若干分段集合而成。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板可以以任何耐腐蝕的強(qiáng)度足夠的材料制成。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板在可移動(dòng)轉(zhuǎn)軸上和一個(gè)槽形孔上用高強(qiáng)螺栓固定，以利調(diào)整。其結(jié)構(gòu)如圖6示。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的支固框架與鍋爐房頂和封閉側(cè)墻統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮。
機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的導(dǎo)風(fēng)性能應(yīng)通過全場的結(jié)構(gòu)風(fēng)模擬計(jì)算分析在1、3、6、9米風(fēng)速和不同風(fēng)向校核。
上述機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板也應(yīng)用于鍋爐房中間的爐后來風(fēng)時(shí)由于集中控制室、煤倉間形成上升氣流的向下引導(dǎo)。其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則與用在鍋爐房上的相似，只是布置位置不同。
5.1.7.2空冷凝汽器平臺(tái)擋風(fēng)板下翼形導(dǎo)風(fēng)板空冷凝汽器平臺(tái)風(fēng)墻的下部翼形導(dǎo)風(fēng)板也是機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的結(jié)構(gòu)，但其反向布置，使用它的目的在于將橫向被風(fēng)墻引下的氣流及橫風(fēng)直接形成的與迎風(fēng)的最邊緣的一排風(fēng)機(jī)入口風(fēng)筒垂直的氣流引向這排風(fēng)機(jī)的入口，這一目的是與平臺(tái)風(fēng)墻的下部結(jié)構(gòu)共同作用實(shí)現(xiàn)的。
其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則與用在鍋爐房上的相同，只是布置位置不同。
5.1.7.3空冷凝汽器基本換熱單元陣列風(fēng)機(jī)入口參差風(fēng)筒空冷凝汽器基本換熱單元陣列各風(fēng)機(jī)入口參差風(fēng)筒是為使空冷凝汽器基本換熱單元的風(fēng)機(jī)能在無風(fēng)或有橫風(fēng)情況下盡量能使不同位置的風(fēng)機(jī)從不同高度吸入冷卻空氣，避免各風(fēng)機(jī)對同層空氣的爭搶。
所謂參差風(fēng)筒是在同一個(gè)凝汽器基本換熱單元陣列中的各不同位置的風(fēng)機(jī)使用不同長度的入口風(fēng)筒。風(fēng)筒入口部分和延長部分可以做在一起，也可以分開制作，最后組裝在一起。為制作方便，延長部分可做成具有固定長度的基本模數(shù)單元，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)需要的長度選用不同數(shù)量組合。
風(fēng)筒入口部分的軸線可以垂直于地面也可以少有傾斜。
空冷凝汽器的支撐鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)應(yīng)考慮參差風(fēng)筒的固定。
設(shè)計(jì)中應(yīng)校核參差風(fēng)筒中長風(fēng)筒對風(fēng)機(jī)入口阻力的影響。
參差風(fēng)筒相互間的布置原則是風(fēng)機(jī)陣列的邊緣風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒入口距地面遠(yuǎn)，較近中間的距地面逐漸增近。總的組合從下面看上去與倒置的圓饅頭或鍋貼餅子相似，精確尺寸應(yīng)根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果確定。
風(fēng)機(jī)陣列的參差風(fēng)筒如圖3示。
5.1.7.4曲面引導(dǎo)風(fēng)墻及其分流裝置根據(jù)專利申請?zhí)枮?00520127540.2的專利曲面風(fēng)墻可作為這里的曲面引導(dǎo)風(fēng)墻，它一方面可阻擋對空冷凝汽器空氣出口有不利影響的橫風(fēng)，由于曲面引導(dǎo)風(fēng)墻外側(cè)可在不同高度設(shè)置分流裝置，因此它又可以有計(jì)劃的將橫風(fēng)按需要比例分別引向風(fēng)機(jī)入口處和熱風(fēng)出口處，既可以使風(fēng)機(jī)得到適當(dāng)?shù)娜肟诶滹L(fēng)，又可以將一部分橫風(fēng)引向熱風(fēng)邊緣，去冷卻熱風(fēng)或阻止熱風(fēng)回流。分流裝置可以采用螺絲釘或其他方式固定在風(fēng)墻基面上，風(fēng)墻上的孔與分流裝置上的孔對應(yīng)，墻上的孔自上而下按一定模數(shù)統(tǒng)一確定，以便在試運(yùn)期間調(diào)整。
曲面引導(dǎo)風(fēng)墻分流裝置可用任何合適的材料和結(jié)構(gòu)制作，只要它能有足夠的剛度、強(qiáng)度和壽命。
曲面引導(dǎo)風(fēng)墻分流裝置是分段制作，分段安裝的。
作為曲面引導(dǎo)風(fēng)墻的幾個(gè)例子示于圖4中。其中方案1時(shí)角形的分流裝置，并與墻體合二而一。方案2是倒弧形分流裝置，按分配比例裝在需要位置。方案3分流裝置在風(fēng)墻最頂端，將100％的被阻擋的橫風(fēng)全部轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)入口。
權(quán)利要求
1一種火電廠用空冷凝汽器機(jī)組在考慮并盡量消除電廠內(nèi)部和附近結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)致風(fēng)(以下簡稱“結(jié)構(gòu)風(fēng)”)對空冷凝汽器總體能力的影響的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)設(shè)備和裝置。其特征是通過使用計(jì)算流體力學(xué)方法對空冷凝汽器風(fēng)環(huán)境的模擬計(jì)算，使用導(dǎo)風(fēng)設(shè)備和裝置營造最優(yōu)的空冷凝汽器入口冷風(fēng)和出口熱風(fēng)通道，使用風(fēng)墻上的空氣分流裝置等設(shè)備控制邊緣基本換熱單元進(jìn)風(fēng)量和扼制出口熱風(fēng)向出口的回流，消除或減輕結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器的不良影響。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)設(shè)備和裝置。其特征是主要設(shè)計(jì)原則方法之一是優(yōu)化結(jié)構(gòu)風(fēng)，其一，營造各種風(fēng)向和風(fēng)速下空冷凝汽器風(fēng)機(jī)所需的冷風(fēng)來源通道讓爐后來風(fēng)越過廠房，直接以最簡潔的路徑到達(dá)ACC風(fēng)機(jī)入口；改造鍋爐房緊身封閉的外形，使結(jié)構(gòu)風(fēng)改善有益于空冷凝汽器；在鍋爐和集控室上方加裝可使?fàn)t后來風(fēng)爬過鍋爐房和集控室的向上氣流導(dǎo)向A列與ACC之間過道的翼形導(dǎo)板陣列；集中爐后來風(fēng)并分散至各ACC風(fēng)機(jī)；除氧間、汽機(jī)房采用斜屋頂；合理確定空冷凝汽器陣列平臺(tái)高度。其二，保證整體冷風(fēng)風(fēng)量足夠廠房方向及相反方向來風(fēng)時(shí)，合理選擇ACC與A列距離使風(fēng)道斷面最優(yōu)，同時(shí)變化ACC高度使風(fēng)道斷面最優(yōu)。
3根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)設(shè)備和裝置，其特征是少用阻擋可能對空冷凝汽器運(yùn)行不利的結(jié)構(gòu)風(fēng)的方法，而是盡量多地將各方向來風(fēng)引導(dǎo)進(jìn)入風(fēng)機(jī)入口，成為少花動(dòng)力的冷卻風(fēng)；同時(shí)在滿足風(fēng)機(jī)進(jìn)口冷卻風(fēng)下，盡量多地將各方向來風(fēng)引向ACC出口熱風(fēng)散去方向，以冷卻、隔離或托起熱風(fēng)，防止熱風(fēng)向風(fēng)機(jī)入口處回流。
4根據(jù)權(quán)利要求1至3所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)設(shè)備和裝置，其特征是限制由ACC平臺(tái)上方風(fēng)墻引下至風(fēng)機(jī)入口平面水平方向冷風(fēng)風(fēng)量和速度，保證各風(fēng)機(jī)吸入足夠冷風(fēng)的條件；使用傾斜式平面或曲面引導(dǎo)風(fēng)墻替代公知的平面擋風(fēng)墻，使原垂直于ACC安裝平臺(tái)平面的旨在阻擋對管束出口不良影響的橫風(fēng)和無風(fēng)時(shí)阻擋管束出口熱風(fēng)向風(fēng)機(jī)入口回流的擋風(fēng)墻變成將管束出口熱風(fēng)導(dǎo)向ACC上方中央以利集中散去并被冷卻的導(dǎo)風(fēng)墻；使用曲面風(fēng)墻和其上面的分流器，通過其外表面引導(dǎo)側(cè)面橫風(fēng)按需要比例的去補(bǔ)充冷卻風(fēng)供應(yīng)和推動(dòng)熱風(fēng)遠(yuǎn)離；可以通過優(yōu)化選擇ACC平臺(tái)上方風(fēng)墻的分流器位置，使各風(fēng)向最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下由風(fēng)墻引下至風(fēng)機(jī)入口平面水平方向冷風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速最優(yōu)化，使對最邊緣風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)狀態(tài)最優(yōu)。
5根據(jù)權(quán)利要求1至4所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)設(shè)備和裝置，其特征是營造各種風(fēng)向和風(fēng)速下空冷凝汽器排出熱風(fēng)的通道和冷卻熱風(fēng)的冷風(fēng)來源通道迎著汽機(jī)房來風(fēng)時(shí)應(yīng)使熱風(fēng)散離通道和ACC外冷卻風(fēng)(或隔離風(fēng))通道通暢和斷面最優(yōu)；廠房方向來風(fēng)的冷風(fēng)通道也是反方向來風(fēng)平臺(tái)下不能進(jìn)入風(fēng)機(jī)多余冷風(fēng)量離去的通道；消除或減少各種風(fēng)向和風(fēng)速條件下空冷凝汽器出口熱空氣向入口的回流和引導(dǎo)凝汽器出口熱風(fēng)的直接離去；優(yōu)化風(fēng)墻的位置和形狀，引導(dǎo)可能回流的熱空氣向熱風(fēng)中心靠攏；在排出熱風(fēng)和風(fēng)機(jī)入口冷風(fēng)源之間加入橫向來的冷卻風(fēng)，隔離熱風(fēng)與冷風(fēng)，并冷卻邊緣熱風(fēng)(與橫風(fēng)同向邊緣)；留有迎廠房方向來風(fēng)時(shí)熱風(fēng)離散和冷橫風(fēng)將其托起離去的通道，防止迎廠房方向來風(fēng)時(shí)在A列通道邊緣的熱回流。
6根據(jù)權(quán)利要求1至5所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)設(shè)備和裝置，其特征是對付橫風(fēng)時(shí)，選擇風(fēng)機(jī)最大全壓升時(shí)考慮風(fēng)機(jī)的壓頭裕量選擇，應(yīng)對進(jìn)出口由于橫風(fēng)影響造成的阻力增加，保證風(fēng)機(jī)單元冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)量的均衡垂直平面擋風(fēng)墻上部或中間的某部位或下部設(shè)導(dǎo)風(fēng)墻與導(dǎo)風(fēng)板；改變陣列中各風(fēng)機(jī)風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口的高度，形成四周距地面高，中間距地面低的參差布置；在ACC風(fēng)機(jī)單元陣列周圍，平臺(tái)下一定范圍內(nèi)設(shè)固定的一組或多組翼型導(dǎo)風(fēng)板，攻角自上而下逐漸減少。
7根據(jù)權(quán)利要求1至6所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)設(shè)備和裝置，其特征是優(yōu)化發(fā)電廠總平面布置，按最大發(fā)電量時(shí)的風(fēng)向優(yōu)化總平面，最大限度的減少不利結(jié)構(gòu)風(fēng)對空冷凝汽器的不良影響。
8根據(jù)權(quán)利要求1至6所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)機(jī)翼形上升型結(jié)構(gòu)風(fēng)引下導(dǎo)流板陣列設(shè)備和裝置，其特征是陣列由一系列的斷面為機(jī)翼形的導(dǎo)風(fēng)板構(gòu)成；第一個(gè)導(dǎo)流板的放置位置為鍋爐房上方，高度和向鍋爐房頂深入尺寸由模擬計(jì)算得出，原則是導(dǎo)風(fēng)板與上升氣流的攻角小于臨界值，導(dǎo)風(fēng)板和鍋爐房頂與近汽機(jī)房側(cè)的墻面交線之間的距離應(yīng)能保證引下足夠的風(fēng)量供給空冷島風(fēng)機(jī)群；每個(gè)翼形導(dǎo)風(fēng)板的弦長應(yīng)能易于加工、安裝和保證強(qiáng)度，翼形斷面形狀可選標(biāo)準(zhǔn)形狀，并經(jīng)模擬計(jì)算后確定；后一機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板與前一導(dǎo)風(fēng)板的連接原則是后一個(gè)的頭部應(yīng)位于已被前一個(gè)經(jīng)轉(zhuǎn)向了的尾部氣流當(dāng)中，后一個(gè)處于此氣流當(dāng)中的攻角應(yīng)小于臨界值；機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的水平總寬度至少應(yīng)與其下部的鍋爐房寬度相同，整體寬度是有若干分段集合而成；機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板可以以任何耐腐蝕的強(qiáng)度足購的材料制成；機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板在可移動(dòng)轉(zhuǎn)軸上和一個(gè)槽形孔上用高強(qiáng)螺栓固定，以利調(diào)整；機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的支固框架與鍋爐房頂和封閉側(cè)墻統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮；亦可應(yīng)用于鍋爐房中間的爐后來風(fēng)時(shí)由于集中控制室、煤倉間等所有地方形成上升氣流的向下引導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則與用在鍋爐房上的相似，只是布置位置不同。
9根據(jù)權(quán)利要求1至6所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)空冷凝汽器平臺(tái)擋風(fēng)板下翼形導(dǎo)風(fēng)板設(shè)備和裝置，其特征是導(dǎo)風(fēng)板也是權(quán)利要求8機(jī)翼形導(dǎo)風(fēng)板的結(jié)構(gòu)，但其反向布置且布置位置不同；使用它的目的在于將橫向被風(fēng)墻引下的氣流及橫風(fēng)直接形成的與迎風(fēng)的最邊緣的一排風(fēng)機(jī)入口風(fēng)筒垂直的氣流引向這排風(fēng)機(jī)的入口，這一目的是與平臺(tái)風(fēng)墻的下部結(jié)構(gòu)共同作用實(shí)現(xiàn)的。
10根據(jù)權(quán)利要求1至6所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)空冷凝汽器基本換熱單元陣列風(fēng)機(jī)入口參差風(fēng)筒設(shè)備和裝置，其特征是可使空冷凝汽器基本換熱單元的風(fēng)機(jī)能在無風(fēng)或有橫風(fēng)情況下盡量能使不同位置的風(fēng)機(jī)從不同高度吸入冷卻空氣，避免各風(fēng)機(jī)對同層空氣的爭搶；在同一個(gè)凝汽器基本換熱單元陣列中的各不同位置的風(fēng)機(jī)使用不同長度的入口風(fēng)筒；風(fēng)筒入口部分和延長部分可以做在一起，也可以分開制作，最后組裝在一起；為制作方便，延長部分可做成具有固定長度的基本模數(shù)單元，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)需要的長度選用不同數(shù)量組合；風(fēng)筒入口部分的軸線可以垂直于地面也可以稍有傾斜；空冷凝汽器的支撐鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)應(yīng)考慮參差風(fēng)筒的固定；設(shè)計(jì)中應(yīng)校核參差風(fēng)筒中長風(fēng)筒對風(fēng)機(jī)入口阻力的影響；參差風(fēng)筒相互間的布置原則是風(fēng)機(jī)陣列的邊緣風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒入口距地面遠(yuǎn)，較近中間的距地面逐漸增近；總的組合從下面看上去與倒置的圓饅頭或鍋貼餅子相似，精確尺寸應(yīng)根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果確定。
11根據(jù)權(quán)利要求1至6所述設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)采用的相應(yīng)曲面引導(dǎo)風(fēng)墻分流裝置，其特征是于曲面引導(dǎo)風(fēng)墻外側(cè)可在不同高度設(shè)置分流裝置，與墻體合二而一，風(fēng)墻可是平面或曲面，而在迎風(fēng)面或ACC風(fēng)墻外側(cè)與地面平行高度有一明顯的折角或突起，并使垂直擊在墻上的氣流分向上下兩側(cè)，改變折角或突起的位置，可改變分流的比例；在平面風(fēng)墻或曲面風(fēng)墻上在迎風(fēng)面或ACC風(fēng)墻外側(cè)與地面平行高度裝有一片或兩片前端連在一起的倒弧形板，兩塊倒弧形板近風(fēng)墻側(cè)，可采用各種形式的可拆連接或固定連接；改變分流裝置的位置可改變分流的比例，一方面可阻擋對空冷凝汽器空氣出口有不利影響的橫風(fēng)，又可以有計(jì)劃的將橫風(fēng)按需要比例分別引向風(fēng)機(jī)入口處和熱風(fēng)出口處，既可以使風(fēng)機(jī)得到適當(dāng)?shù)娜肟诶滹L(fēng)，又可以將一部分橫風(fēng)引向熱風(fēng)邊緣，去冷卻熱風(fēng)或阻止熱風(fēng)回流；曲面引導(dǎo)風(fēng)墻分流裝置可用任何合適的材料和結(jié)構(gòu)制做，只要它能有足夠的剛度、強(qiáng)度和壽命；曲面引導(dǎo)風(fēng)墻分流裝置是分段制作，分段安裝的。
全文摘要
為了克服現(xiàn)有的電站汽輪機(jī)用空冷凝汽器設(shè)計(jì)上沒有一整套考慮自然風(fēng)和電廠結(jié)構(gòu)物改變了原來自然風(fēng)的流向、流速和流量分布等特性的空冷凝汽器的環(huán)境風(fēng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和消除它們對空冷凝汽器不良影響的總體設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則和方法的不足。本發(fā)明提出包括營造各種風(fēng)向和風(fēng)速下空冷凝汽器風(fēng)機(jī)所需的冷風(fēng)來源熱風(fēng)離去的良好通道；旨在消除或減小空冷凝汽器入口空氣熱回流和出口熱風(fēng)直接離去的阻擋和引導(dǎo)；對付橫風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)的壓頭裕量選擇；有橫風(fēng)時(shí)各風(fēng)機(jī)單元冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)量的保證與均衡等原則和方法。同時(shí)提出一些在設(shè)計(jì)中推薦使用并通過計(jì)算有效的設(shè)備和裝置，如機(jī)翼形上升型結(jié)構(gòu)風(fēng)引下導(dǎo)流板陣列、風(fēng)機(jī)入口側(cè)方翼形導(dǎo)風(fēng)板、空冷凝汽器基本換熱單元陣列風(fēng)機(jī)入口參差風(fēng)筒、曲面引導(dǎo)風(fēng)墻及其分流裝置等。采用本發(fā)明可使空冷凝汽器的換熱效率無論是在無風(fēng)還是有風(fēng)情況下均得到提高。
文檔編號(hào)F28B1/06GK1786640SQ200510130268
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者王亮, 趙弦, 陸濤, 趙永輝 申請人:關(guān)曉春